La asignatura “Ingeniería Química” es una asignatura obligatoria que forma parte del módulo Fundamental del 2º Curso de la titulación de Graduado/a en Química de la Universidad de Oviedo y pertenece a la Materia Ingeniería Química de dicha titulación. La asignatura es impartida por el Área de Ingeniería Química del Departamento de Ingeniería Química y Tecnología del Medio Ambiente. Permite dar a conocer al estudiante el ámbito que abarca la Ingeniería Química y los pilares básicos en los que se asientan el cálculo y el diseño de los procesos químicos. El enfoque de la asignatura pretende que los estudiantes conozcan bien las bases teóricas en que se asienta la Ingeniería Química y que las sepan aplicar a la resolución de distintos problemas de aplicación práctica.

Las principales capacidades que adquirirán los estudiantes que cursen y superen esta asignatura serán los siguientes:

• Capacidad para plantear y resolver balances de materia y energía en distintos ámbitos.
• Capacidad para comprender las Operaciones Básicas que pueden integrar un proceso químico, los principios en que se fundamenta su diseño, los equipos básicos utilizados en las mismas, así como sus aplicaciones en la industria química.
• Capacidad para comprender los tipos de Reactores Químicos ideales, así como los fundamentos en los que se basa su diseño.
• Capacidad básica para comprender las repercusiones medioambientales de los Procesos Químicos.

Las clases expositivas se complementan con la realización de ejercicios prácticos.

Para cursar esta asignatura es preciso haber superado las siguientes asignaturas del primer curso: Química General y Operaciones Básicas de Laboratorio y Herramientas Informáticas. Además, resulta muy conveniente que los estudiantes tengan conocimientos bien asentados de las materias básicas de Matemáticas (especialmente, los correspondientes a resolución de sistemas de ecuaciones, cálculo diferencial e integral), Física y Química (especialmente los correspondientes a Cinética y Equilibrio Químico). Resulta también recomendable que los estudiantes tengan unos conocimientos básicos acerca del Primer Principio de la Termodinámica, así como de algunas de las funciones termodinámicas principales (energía interna, entalpía, entropía).

Las competencias que se trabajarán en esta asignatura son:

Competencias generales

Competencias específicas

Estas competencias se concretan en los siguientes resultados de aprendizaje:

Los contenidos de la asignatura “Ingeniería Química” se han organizado con arreglo a los temas que se indican a continuación. Tras el título de cada tema, se realiza una descripción orientativa de sus contenidos:

Tema 1.   Introducción a la Ingeniería Química.

Ingeniería Química. Procesos químicos. Diagramas de flujo de los procesos. Sistemas de unidades.

Tema 2.   Balances de materia macroscópicos en régimen estacionario.

Conceptos básicos. Balances de materia en sistemas sin reacción química. Balances de materia en sistemas con reacción química.

Tema 3.   Balances de materia en procesos con múltiples subsistemas.

Tipos de subsistemas. Recirculación, derivación y purga.

Tema 4.   Operaciones Básicas de Transporte de Cantidad de Movimiento y con Sólidos.

Introducción a las Operaciones Básicas. Operaciones basadas en el flujo interno de fluidos, en el flujo externo de fluidos y en el movimiento de sólidos en el seno de fluidos. Operaciones con sólidos.

Tema 5.   Operaciones Básicas de Transmisión de Calor.

Mecanismos de transmisión de calor. Intercambiadores de calor, evaporadores y condensadores.

Tema 6.   Operaciones Básicas de Transferencia de Materia.

Absorción. Destilación. Extracción. Adsorción. Intercambio iónico. Operaciones con membranas.

Tema 7. Operaciones Básicas de Transferencia Simultánea de Calor y Materia.

Acondicionamiento de gases. Cristalización. Secado. Liofilización.

Tema 8. Reactores químicos ideales.

Ingeniería de la reacción química. Cinética química. Clasificación de los reactores ideales. Aplicación de los balances de materia para el diseño del reactor discontinuo y de los reactores continuos (de mezcla ideal y de flujo de tapón).

Tema 9. Balances de energía macroscópicos.

Tipos de energía. Balances de energía en sistemas sin reacción química, en sistemas con reacción química y en procesos de combustión.

Tema 10. Producción de energía.

Fuentes de energía. Ciclo de Carnot. Ciclo de Rankine. Centrales térmicas.

Tema 11. Refrigeración.

Ciclo Carnot de refrigeración. Ciclo de refrigeración por compresión de vapor. Selección del refrigerante.

Tema 12. Licuación de gases.

Licuación por expansión libre (método Linde).

Tema 13. Ingeniería ambiental

Contaminación atmosférica. Contaminantes atmosféricos más importantes. Técnicas de tratamiento del aire. Contaminación del agua. Tratamiento de las aguas residuales urbanas. Tratamiento de las aguas residuales industriales. Residuos sólidos urbanos. Residuos peligrosos.

Con objeto de racionalizar la organización docente de la asignatura, se ha realizado la distribución de sus contenidos con arreglo a la siguiente tipología de modalidades docentes:

1. Presenciales
   1. Clases expositivas: 42 h
   2. Prácticas de aula/Seminarios. 7 h
   3. Tutorías grupales: 4h
   4. Actividades transversales: 4 h
   5. Sesiones de evaluación. 3 h

       2. No presenciales: Trabajo autónomo y en grupo

Al comienzo del curso, los estudiantes reciben información escrita que incluye la Guía Docente y también recibirán, con antelación a su resolución, los enunciados de los ejercicios que se desarrollarán en las clases. En las tutorías grupales los estudiantes dispondrán con suficiente antelación de los enunciados de las cuestiones y ejercicios que deben resolver de forma individual, o colectiva, antes de la tutoría.

Las clases expositivas se dedican a actividades teóricas o prácticas impartidas de forma fundamentalmente expositiva por parte del profesor, apoyadas con material visual cuyos originales están a disposición de los estudiantes. Las clases prácticas de aula se dedican a actividades de discusión teórica y, preferentemente, a actividades prácticas que requieren una elevada participación del estudiante. En las tutorías grupales el alumno expondrá por escrito los ejercicios propuestos, y el profesor aclarará las dudas que los estudiantes hayan podido encontrar en la resolución de las tareas propuestas.

De forma excepcional, si las condiciones sanitarias lo requieren, se podrán incluir actividades de docencia no presencial. En este caso, se informará al estudiantado de los cambios efectuados.

En la convocatoria ordinaria, el valor de cada uno de los sistemas de evaluación, expresado en porcentaje, será el siguiente:

Condiciones:

• Prácticas de Aula y Tutorías Grupales: Es obligatoria la asistencia a las Prácticas de Aula y Tutorías Grupales, si bien, en casos debidamente justificados será válida una asistencia superior al 80%. Se tendrá en cuenta la participación activa y el trabajo realizado por cada estudiante en mismas. Un 20% de la calificación global del estudiante en convocatorias ordinarias se corresponderá con la valoración de estos aspectos.

• Evaluación final: Se realizará un examen escrito para comprobar el dominio de las materias correspondientes al curso, consistente en la respuesta a cuestiones de carácter teórico o teórico-práctico -que podrán estar integradas por distintos apartados y que podrán tener también formato de test- (un 50% de la nota del examen se corresponderá con la valoración de estas cuestiones) y la resolución de problemas (un 50% de la nota del examen se corresponderá con la valoración de estos problemas). Un 80% de la calificación global del estudiante corresponderá a la nota obtenida en el examen.

Para aprobar la asignatura en la convocatoria ordinaria, la calificación de la evaluación final no podrá ser inferior al 40% de su valor máximo. Si se cumplen estas condiciones, la calificación global final se calculará teniendo en cuenta los porcentajes de ponderación señalados en la tabla anterior.

Para todas las demás convocatorias la calificación global final se calculará exclusivamente con la nota obtenida en la evaluación final correspondiente a la convocatoria.

De forma excepcional, si las condiciones sanitarias lo requieren, se podrán incluir métodos de evaluación no presencial. En este caso, se informará al estudiantado de los cambios efectuados.

• La calificación global mínima para superar la asignatura en cualquiera de las convocatorias no podrá ser inferior a 5,0.

Se fomentará que los estudiantes elaboren, conjuntamente, unos apuntes de los temas expuestos, a partir de las notas que tomen en clase durante las explicaciones realizadas por el profesor, las fotocopias de las transparencias o diapositivas facilitadas por éste, y la consulta de la bibliografía especializada disponible a través de la red de bibliotecas de la Universidad de Oviedo (BUO), localizada especialmente en la Facultad de Química.

A continuación, se indica la bibliografía recomendada:

Bibliografía de referencia

1. G. Calleja Pardo y cols., “Introducción a la Ingeniería Química”, Síntesis.
2. D.H. Himmelblau, "Balances de Materia y Energía", Prentice Hall.
3. R.M. Felder & R. W. Rousseau, "Principios Elementales de los Procesos Químicos", Addison-Wesley.
4. J. Costa y cols., "Curso de Química Técnica", Reverté.

Bibliografía complementaria

1. R.E. Balzhiser, H.R. Samuels & J.D. Eliassen,"Termodinámica Química para Ingenieros", Prentice Hall.
2. J. Ocón & G. Tojo, "Problemas de Ingeniería Química", Aguilar.
3. O. Levenspiel, "Ingeniería de las Reacciones Químicas", Reverté.
4. J.M. Díaz Fernández, “Ingeniería de Bioprocesos”, Paraninfo.
5. R.H. Perry, "Manual del Ingeniero Químico. Volumen IV”, McGrawHill.
6. F. de Lora & J. Miró, "Técnicas de Defensa del Medio Ambiente", Labor.
7. Kiely, G. Environmental Engineering. McGraw-Hill.