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Simulación y Optimización de Procesos Químicos
Simulation and Optimization of Chemical Processes
OBJETIVOS
El análisis de las distintas situaciones problemáticas que pueden ocurrir en la vida profesional de un ingeniero químico (selección de un proceso de tratamiento de un agua residual, un problema operativo en una columna, etc.), el planteamiento de posibles alternativas para solucionar estas situaciones, y la selección de la mejor alternativa son competencias que un ingeniero químico debe adquirir cuanto antes si quiere tener éxito en su profesión.
En esta asignatura se pretende mostrar como para acometer cualquier problema en ingeniería química es necesario plantear un modelo de la situación problemática (modelización), y estudiar con este modelo (simulación) las posibles vías de solución de modo que se determine la mejor (optimización).
Para conseguir afianzar esta competencia del ingeniero químico se plantean varios objetivos concretos que el alumno debe conseguir
- Aprender a analizar situaciones y a plantear posibles soluciones a las mismas.
- Afianzar los conceptos sobre modelización que ha ido adquiriendo durante los anteriores cursos de la carrera, de modo que esta asignatura sea utilizada como nexo de las anteriores y permitan que el alumno plantear un modelo adecuado para cada situación concreta.
- Conocer en detalle la estructura de un simulador comercial y aprender a desarrollar un simulador para un proceso concreto.
- Enseñar a plantear situaciones en las que se requiere optimización y a formalizar matemáticamente estas situaciones.
- Conocer algunos algoritmos matemáticos de optimización y como aplicarlos a la resolución de problemas en ingeniería química.
TEMARIO
I. MODELOS
1) CONCEPTOS GENERALES. 2) MODELOS MATEMÁTICOS TEÓRICOS. 3) MODELOS MATEMÁTICOS EMPÍRICOS. 4) MODELOS FÍSICOS ICÓNICOS. 5) ALGUNOS CONOCIMIENTOS NECESARIOS PARA ANALIZAR PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA
II. SIMULACIÓN DE PROCESOS QUÍMICOS
1) SIMULADORES MATEMÁTICOS. ESTRUCTURA DE SISTEMAS. 2) SIMULADORES COMERCIALES. 3) SIMULADORES FÍSICOS ICÓNICOS. 4) RECONCILIACIÓN DE BALANCES. 5) DESARROLLO DE SIMULADORES.
III. OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS QUÍMICOS
1) EVALUACIÓN ECONÓMICA DE PROCESOS QUÍMICOS. 2) INTRODUCCIÓN A LA OPTIMIZACIÓN. 3) BÚSQUEDA MULTIDIMENSIONAL. 4) TÉCNICAS AVANZADAS. 5) DISEÑO FACTORIAL. TÉCNICAS DE EVOP. 6) PROGRAMACIÓN DE PROYECTOS.
METODOLOGÍA DOCENTE
Lección magistral participativa. Se provee a alumno de material didáctico necesario para seguir la asignatura en forma de presentaciones MS Powerpoint. Siguiendo el hilo conductor de este material en las clases magistrales se plantean ejemplos que permiten comprender los conceptos impartidos (discusiones en grupo, problemas de pizarra, simulaciones por ordenador).
Seminario I: Desarrollo de Simuladores. Se realiza en aula de ordenadores y durante su realización el alumno debe poner en práctica los conocimientos transmitidos en la Unidad II del temario, mediante el desarrollo de un simulador para un proceso concreto.
Seminario II: Planteamiento y resolución de Problemas de Optimización. Se realiza en el aula de clase y en el mismo el alumno fija los conocimiento impartidos en la unidad 3 mediante la resolución en pizarra de un problema tipo realizado por el profesor y la discusión de problemas realizados por grupos de alumnos.
ACTIVIDADES PREVISTAS
Seminario I: se realizará los jueves por la tarde durante los meses de octubre y noviembre en el horario fijado para la asignatura.
Seminario II: se realizará los jueves por la tarde durante el mes de diciembre en el horario fijado para la asignatura.
EVALUACIÓN
Para los alumnos que realicen los seminarios
1. examen final con cuestiones teóricas y prácticas sobre los contenidos impartidos en la asignatura (50% de la nota)
2. memoria sobre seminario I (30% de la nota)
3. memoria sobre seminario II (20% de la nota)
Para los alumnos que no realicen los seminarios
Examen final con cuestiones teóricas y práctica sobre los contenidos impartidos en la asignatura y dos problemas: uno sobre Simulación y otro sobre Optimización de procesos químicos.
BIBLIOGRAFÍA
En cada tema se recomienda la bibliografía especifica con la que ha sido preparado. Algunos libros de consulta general son:
BIEGLER L.T., GROSSMANN I.E., WESTERBERG A.W. Systematic Methods of Chemical Process Design. Ed. Prentice Hall (1997).
COSTA y COL. Ingeniería Química. 1. Conceptos Generales. Ed. Alhambra Universidad. (1983)
DOUGLAS J.H. Conceptual design of chemical processes. Ed. McGrawHill. (1988)
EDGAR T.F. HIMMELBLAU D.M. Optimization of chemical processes. Ed. McGraw Hill (1988)
GIRAL J. y col. Ingeniería de Procesos. Ed. Alhambra (1979)
RUDD, D.F. y WATSON C.C. Estrategia en Ingeniería de Procesos. Ed. Alhambra Universidad (1982)
SEIDER W.D., SEADER J.D., LEWIN D.R. Process design principles. Synthesis, Analysis and Evaluation. Ed. John Wiley & Sons (1998)
VIAN A. El pronóstico económico en Química Industrial. Ed. EUDEMA (1991)
MATERIAL EXTRA
Hoja de calculo con simulador de variación estacionaria del nivel de un líquido en un tanque
Hoja de cálculo con simulador de perfil de temperaturas en una operación de rectificación
Hoja de cálculo con datos para estimar y validar modelo columna rectificación
Hoja de cálculo con propiedades físico-químicas de distintas especies químicas
WEBS DE INTERÉS
TABLÓN DE ANUNCIOS
15/09/08 Algunos de los ficheros que se ofrecen en esta página web están protegidos por códigos y sólo son accesibles para los alumnos de esta asignatura. La codificación se dará durante los primeros días de clase, exclusivamente a los alumnos matriculados en la asignatura. No se atenderán peticiones externas.
15/09/07 Para una mejor planificación de las actividades docentes, y de acuerdo con los profesores de la asignatura Proyectos, las clases de los martes de 17:30- a 18:30 se adelantan al horario 16:30-17:30 para todo el curso.
EJEMPLOS DE EXÁMENES FINALES DE AÑOS ANTERIORES
examen convocatoria de febrero curso 06/07
examen convocatoria de julio curso 07/08
CASO PRÁCTICO PARA EL CURSO 08/09
La realización de los seminarios en la asignatura se hace a partir de un problema primitivo, que se suele actualizar cada año. Para el presente curso académico, el problema primitivo a desarrollar es el siguiente:
OPTIMIZACIÓN DE UN SISTEMA DE REFRIGERACIÓN INDUSTRIAL
Programación resolución caso práctico
Modificado: 12/09/2008 15:55:26