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Ficha de la asignatura: MÉTODOS COMPUTACIONALES EN INGENIERÍA QUÍMICA
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Ficha de la asignatura

GUÍA DOCENTE
43271 - MÉTODOS COMPUTACIONALES EN INGENIERÍA QUÍMICA (2014-15)

Código43271
Crdts. Europ.3


Departamentos y Áreas
DepartamentosÁreaCréditos teóricos presencialesCréditos prácticos presencialesDpto. Respon.Respon. Acta
INGENIERÍA QUÍMICAINGENIERIA QUIMICA0,60,6


Estudios en los que se imparte
MÁSTER UNIVERSITARIO EN INGENIERÍA QUÍMICA


Contexto de la asignatura para el curso 2014-15

Asignatura de carácter optativo que se imparte en el segundo semestre del primer curso y que pertenece al módulo de Ingeniería de Procesos y Producto. Complementa a las asignaturas obligatorias del Máster en Ingeniería Química facilitando el diseño de los equipos y sistemas que por su tamaño y complejidad exigen la utilización de las herramientas informáticas más novedosas y potentes, pero al mismo tiempo de fácil manejo. Los estudiantes aprenden a utilizar estos programas de ordenador y aplicarlos a los distintas áreas de la Ingeniería Química, convirtiéndose en herramientas fundamentales para el posterior desarrollo de su trabajo de fin de Máster. Asimismo, esta asignatura permite abordar desde el punto de vista de modelado y simulación cualquiera de los problemas con los que se enfrentaría un futuro estudiante de doctorado en Ingeniería Química.



Profesor/a responsable
RUIZ FEMENIA, JOSE RUBEN


Profesores (2014-15)
Grupo Profesor/a
TEORÍA DE 432711RUIZ FEMENIA, JOSE RUBEN
PROFESOR/A CONTRATADO/A DOCTOR/A
PRÁCTICAS CON ORDENADOR DE 432711RUIZ FEMENIA, JOSE RUBEN
PROFESOR/A CONTRATADO/A DOCTOR/A


Matriculados en grupos principales (2014-15)
Grupo (*)Número
GRUPO 1: TEORÍA DE 43271 4
TOTAL 4


Grupos de matricula (2014-15)
Grupo (*)SemestreTurnoIdiomaDistribución
1  (TEORÍA DE 43271) 2do. D CAS desde NIF - hasta NIF -
1  (PRÁCTICAS CON ORDENADOR DE 43271) 2do. D CAS desde NIF - hasta NIF -
(*) 1:GRUPO 1 - CAS
(*) 1:GRUPO 1 - CAS


Consulta Gráfica de Horario
   Más informaciónPincha aquí


Horario (2014-15)
ModoGrupo (*)Día inicioDía finDíaHora inicioHora finAula 
CLASE TEÓRICA 1 17/02/2015 17/02/2015 M 09:00 10:00 A2/0B11 
  1 24/02/2015 24/02/2015 M 09:00 10:00 A2/0B11 
  1 03/03/2015 03/03/2015 M 09:00 10:00 A2/0B11 
  1 10/03/2015 10/03/2015 M 09:00 10:00 A2/0B11 
  1 17/03/2015 17/03/2015 M 09:00 10:00 A2/0B11 
  1 24/03/2015 24/03/2015 M 09:00 10:00 A2/0B11 
  1 31/03/2015 31/03/2015 M 09:00 10:00 A2/0B11 
  1 14/04/2015 14/04/2015 M 09:00 10:00 A2/0B11 
  1 21/04/2015 21/04/2015 M 09:00 10:00 A2/0B11 
  1 28/04/2015 28/04/2015 M 09:00 10:00 A2/0B11 
  1 05/05/2015 05/05/2015 M 09:00 10:00 A2/0B11 
  1 12/05/2015 12/05/2015 M 09:00 10:00 A2/0B11 
  1 19/05/2015 19/05/2015 M 09:00 10:00 A2/0B11 
  1 26/05/2015 26/05/2015 M 09:00 10:00 A2/0B11 
  1 02/06/2015 02/06/2015 M 09:00 10:00 A2/0B11 
PRÁCTICAS CON ORDENADOR 1 18/02/2015 18/02/2015 X 12:30 13:30 A2/0S21 
  1 18/02/2015 18/02/2015 X 13:30 14:30 A2/0S21 
  1 04/03/2015 04/03/2015 X 12:30 13:30 A2/0S21 
  1 04/03/2015 04/03/2015 X 13:30 14:30 A2/0S21 
  1 18/03/2015 18/03/2015 X 12:30 13:30 A2/0S21 
  1 18/03/2015 18/03/2015 X 13:30 14:30 A2/0S21 
  1 01/04/2015 01/04/2015 X 12:30 13:30 A2/0S21 
  1 01/04/2015 01/04/2015 X 13:30 14:30 A2/0S21 
  1 15/04/2015 15/04/2015 X 12:30 13:30 A2/0S21 
  1 15/04/2015 15/04/2015 X 13:30 14:30 A2/0S21 
  1 29/04/2015 29/04/2015 X 12:30 13:30 A2/0S21 
  1 29/04/2015 29/04/2015 X 13:30 14:30 A2/0S21 
  1 13/05/2015 13/05/2015 X 12:30 13:30 A2/0S21 
  1 13/05/2015 13/05/2015 X 13:30 14:30 A2/0S21 
  1 27/05/2015 27/05/2015 X 12:30 13:30 A2/0S21 
(*) CLASE TEÓRICA
 1: GRUPO 1 -
(*) PRÁCTICAS CON ORDENADOR
 1: GRUPO 1 -


Competencias de la asignatura (verificadas por ANECA en grados y másteres oficiales)

MÁSTER UNIVERSITARIO EN INGENIERÍA QUÍMICA

Competencias Generales del Título (CG)
  • CG1: Capacidad para aplicar el método científico y los principios de la ingeniería y economía, para formular y resolver problemas complejos en procesos, equipos, instalaciones y servicios, en los que la materia experimente cambios en su composición, estado o contenido energético, característicos de la industria química y de otros sectores relacionados entre los que se encuentran el farmacéutico, biotecnológico, materiales, energético, alimentario o medioambiental.
  • CG2: Concebir, proyectar, calcular, y diseñar procesos, equipos, instalaciones industriales y servicios, en el ámbito de la Ingeniería Química y sectores industriales relacionados, en términos de calidad, seguridad, economía, uso racional y eficiente de los recursos naturales y conservación del medio ambiente.
  • CG5: Saber establecer modelos matemáticos y desarrollarlos mediante la informática apropiada, como base científica y tecnológica para el diseño de nuevos productos, procesos, sistemas y servicios, y para la optimización de otros ya desarrollados.
  • CG6: Tener capacidad de análisis y síntesis para el progreso continuo de productos, procesos, sistemas y servicios utilizando criterios de seguridad, viabilidad económica, calidad y gestión medioambiental.
  • CG11: Poseer las habilidades del aprendizaje autónomo para mantener y mejorar las competencias propias de la Ingeniería Química que permitan el desarrollo continuo de la profesión.

Competencias Transversales Básicas
  • CT1: Ser capaz de recibir y transmitir información en otros idiomas, principalmente inglés.
  • CT2: Ser capaz de usar herramientas informáticas y tecnologías de la información.

Competencias específicas (CE)
  • CE1: Aplicar conocimientos de matemáticas, física, química, biología y otras ciencias naturales, obtenidos mediante estudio, experiencia, y práctica, con razonamiento crítico para establecer soluciones viables económicamente a problemas técnicos.
  • CE2: Diseñar productos, procesos, sistemas y servicios de la industria química, así como la optimización de otros ya desarrollados, tomando como base tecnológica las diversas áreas de la Ingeniería Química, comprensivas de procesos y fenómenos de transporte, operaciones de separación e ingeniería de las reacciones químicas, nucleares, electroquímicas y bioquímicas.
  • CE3: Conceptualizar modelos de ingeniería, aplicar métodos innovadores en la resolución de problemas y aplicaciones informáticas adecuadas, para el diseño, simulación, optimización y control de procesos y sistemas.
  • CE4: Tener habilidad para solucionar problemas que son poco familiares, incompletamente definidos, y tienen especificaciones en competencia, considerando los posibles métodos de solución, incluidos los más innovadores, seleccionando el más apropiado, y poder corregir la puesta en práctica, evaluando las diferentes soluciones de diseño.
  • CE6: Diseñar, construir e implementar métodos, procesos e instalaciones para la gestión integral de suministros y residuos, sólidos, líquidos y gaseosos, en las industrias, con capacidad de evaluación de sus impactos y de sus riesgos.
  • CE10: Adaptarse a los cambios estructurales de la sociedad motivados por factores o fenómenos de índole económico, energético o natural, para resolver los problemas derivados y aportar soluciones tecnológicas con un elevado compromiso de sostenibilidad.

Competencias Básicas y del MECES (Marco Español de Cualificaciones para la Educación Superior)
  • CB6: Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación.
  • CB7: Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio.
  • CB10: Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo.


Resultados de aprendizaje (Objetivos formativos)
  • Utilizar herramientas informáticas de cálculo numérico (MATLAB) para la resolución de los problemas de optimización, diseño y simulación propios de la Ingeniería Química.
  • Conocer los principios generales de los distintos métodos numéricos utilizados en la Ingeniería Química.
  • Seleccionar los métodos numéricos implementados en los programas de cálculo numérico más apropiados en función del tipo de equipo o sub-sistema a resolver dentro de un diagrama del proceso.
  • Comprobar mediante el análisis de los resultados proporcionados por los métodos numéricos disponibles en un software comercial (MATLAB), los fundamentos teóricos en los que basa la Ingeniería Química.
  • Conocer las herramientas informáticas que implementan los métodos numéricos para la resolución sistemas reales de interés en la Ingeniería Química.
  • Estimar los distintos tipos de error cometidos al resolver numéricamente los modelos matemáticos que describen los procesos químicos.
  • Conocer las limitaciones de los métodos disponibles en los programas de cálculo numérico y en qué casos se pueden aplicar a la resolución de los problemas relacionados con la Ingeniería Química.
  • Adquirir la capacidad de cuestionar la fiabilidad de los resultados obtenidos por métodos numéricos implementados en los programas de cálculo.
  • Crear modelos para los procesos y unidades habituales en la Ingeniería Química.
  • Conocer las últimas tendencias en programas basados en lenguajes de alto nivel disponibles para el cálculo numérico.


Objetivos específicos aportados por el profesorado para el curso 2014-15

Conocer el manejo de las herramientas informáticas más novedosas y eficaces que capaciten al futuro Ingeniero Químico para el diseño, análisis, síntesis y simulación de procesos y operaciones que exigen la resolución de modelos matemáticos complejos, y que inevitablemente aparecen en los casos reales propios de la industria de procesos químicos. Asimismo, se pretende que el alumno que desee continuar con los estudios de doctorado en Ingeniería Química domine las herramientas informáticas de cálculo numérico para la resolución de los sistemas que aparecen en las áreas de investigación propias de la Ingeniería Química.



Contenidos para el curso 2014-15

TEMA 1. ERRORES DE REDONDEO Y ARITMÉTICA CON PRECISION FINITA
Representación de números reales en un ordenador. Propagación de errores.


TEMA 2. RESOLUCIÓN NUMÉRICA DE SISTEMAS DE ECUACIONES LINEALES
Algoritmos disponibles en los programas de cálculo numérico para la factorización de matrices y resolución de sistemas lineales. Valores propios y valores singulares. Condición de una matriz. Matrices dispersas. Casos de estudio.


TEMA 3. INTERPOLACIÓN Y AJUSTE
Interpolación y ajuste de datos. Regresión no lineal. Interpolación con splines. Casos de estudio.


TEMA 4. RESOLUCIÓN NUMÉRICA DE SISTEMAS DE ECUACIONES NO LINEALES
Método de sustitución sucesiva y relajación. Métodos del valor propio dominante y de Wegstein. Métodos de Newton-Raphson y cuasi-Newton. Método de Broyden. Casos de estudio.


TEMA 5. RESOLUCIÓN NUMÉRICA DE SISTEMAS DE ECUACIONES DIFERENCIALES ORDINARIAS
Métodos explícitos. Métodos implícitos. Métodos predictor-corrector. Sistemas de ecuaciones diferenciales acoplados. Estabilidad. Descripción solvers para sistemas rígidos y no rígidos, y para sistemas diferenciales-algebraicos. Problemas con valores de contorno. Herramientas de integración y diferenciación numérica. Cuadratura de Gauss. Casos de estudio.


TEMA 6. OPTIMIZACIÓN NUMÉRICA
Métodos directos. Método de Newton para problemas de gran tamaño. Optimización con restricciones. Control óptimo en Ingeniería Química. Métodos genéticos y por enjambre de partículas. Utilización de software para optimización global. Casos de estudio.


TEMA 7. RESOLUCIÓN NUMÉRICA DE ECUACIONES EN DERIVADAS PARCIALES
Aproximaciones mediante diferencias finitas. Aproximación de primer orden. Aproximación de segundo orden. Planteamiento del problema en diferencias finitas. Condiciones iniciales y de contorno. Método explícito. Estabilidad. Métodos implícitos de resolución. Introducción al método de los elementos finitos. Software para la resolución de problemas descritos por ecuaciones en derivadas parciales. Casos de estudio.



Tipos de actividades (2014-15)
Actividad docenteMetodologíaHoras presencialesHoras no presenciales
CLASE TEÓRICA

Las clases de teoría se impartirán combinando los recursos tradicionales de la enseñanza, como la lección magistral, con técnicas más novedosas que utilizan herramientas audiovisuales e informáticas para fomentar la motivación y participación del alumno.

1522,5
PRÁCTICAS CON ORDENADOR

Se resolverán casos de estudio que por su tamaño y complejidad requieren de programas de ordenador diseñados para cálculo numérico en la ingeniería.

1522,5
TOTAL3045


Desarrollo semanal orientativo de las actividades (2014-15)
SemanaUnidadDescripción trabajo presencialHoras presencialesDescripción trabajo no presencialHoras no presenciales
011

TEORÍA:
Tema 1 (1 h)
ORDENADOR:
Introducción al software de cálculo numérico (2 h)

3

Estudio de la materia explicada y realización de los problemas propuestos.

4,5
022

TEORÍA:
Tema 2 (1 h)

1

Estudio de la materia explicada y realización de los problemas propuestos.

1,5
03 2

TEORÍA:
Tema 2 (1 h)
ORDENADOR:
Casos de estudio tema 2 (2 h)

3

Estudio de la materia explicada y realización de los problemas propuestos.

4,5
043

TEORÍA:
Tema 3 (1 h)

1

Estudio de la materia explicada y realización de los problemas propuestos.

1,5
053,4

TEORÍA:
Tema 4 (1 h)
ORDENADOR:
Casos de estudio tema 3 (2 h)

3

Estudio de la materia explicada y realización de los problemas propuestos.

4,5
064

TEORÍA:
Tema 4 (1 h)

1

Estudio de la materia explicada y realización de los problemas propuestos.

1,5
074,5

TEORÍA:
Tema 5 (1 h)
ORDENADOR:
Casos de estudio tema 4 (2 h)

3

Estudio de la materia explicada y realización de los problemas propuestos.

4,5
085

TEORÍA:
Tema 5 (1 h)

1

Estudio de la materia explicada y realización de los problemas propuestos.

1,5
095

TEORÍA:
Tema 5 (1 h)
ORDENADOR:
Casos de estudio tema 5 (2 h)

3

Estudio de la materia explicada y realización de los problemas propuestos.

4,5
106

TEORÍA:
Tema 6 (1 h)

1

Estudio de la materia explicada y realización de los problemas propuestos.

1,5
116

TEORÍA:
Tema 6 (1 h)
ORDENADOR:
Casos de estudio tema 6 (2 h)

3

Estudio de la materia explicada y realización de los problemas propuestos.

4,5
127

TEORÍA:
Tema 7 (1 h)

1

Estudio de la materia explicada y realización de los problemas propuestos.

1,5
137

TEORÍA:
Tema 7 (1 h)
ORDENADOR:
Casos de estudio tema 7 (2 h)

3

Estudio de la materia explicada y realización de los problemas propuestos.

4,5
147

TEORÍA:
Tema 7 (1 h)

1

Estudio de la materia explicada y realización de los problemas propuestos.

1,5
157

TEORÍA:
Tema 7 (1 h)
ORDENADOR:
Casos de estudio tema 7 (1 h)

2

Estudio de la materia explicada y realización de los problemas propuestos.

3
TOTAL30 45


Instrumentos y Criterios de Evaluación 2014-15

En cualquier convocatoria la evaluación continua se podrá recuperar mediante una prueba escrita.

TipoCriterioDescripciónPonderación
ACTIVIDADES DE EVALUACIÓN DURANTE EL SEMESTRE

Se evaluará la resolución de los ejercicios propuestos en las clases de ordenador.

Resolución de problemas70
EXAMEN FINAL

Se evaluará la exposición del proyecto final que integrará todos los contenidos desarrollados durante el cuatrimestre.

Exposición del proyecto final30
TOTAL100


Fechas de exámenes oficiales para el curso 2014-15
ConvocatoriaGrupo (*)fechaHora inicioHora finAula(s) asignada(s)Observ:
Periodo ordinario para asignaturas de segundo semestre y anuales 15/06/2015  
Pruebas extraordinarias para asignaturas de grado y máster 10/07/2015  
** La franja horaria asociada al examen solo hace referencia a la reserva del aula y no a la duración del propio examen **
(*) 1:GRUPO 1 - CAS
(*) 1:GRUPO 1 - CAS


Enlaces relacionados
Sin Datos


Bibliografía

Numerical Methods for Chemical Engineering: Applications in MATLAB
Autor(es):BEERS, Kenneth J.
Edición:Datos no disponibles.
ISBN:978-0521859714
Categoría:Básico (*3)
 [ Acceso al catálogo de la biblioteca universitaria

INTRODUCTION to software for chemical engineers
Autor(es):MARTÍN MARTÍN, Mariano (ed.)
Edición:Datos no disponibles.
ISBN:978-1-4665-9936-9
Categoría:Básico (*3)
 [ Acceso al catálogo de la biblioteca universitaria ]  [ Enlace al recurso bibliográfico

Applied mathematics and modeling for chemical engineers
Autor(es):RICE, Richard G. ; DUONG, Do D.
Edición:Hoboken : John Wiley & Sons, 2012.
ISBN:978-1-118-02472-0
Categoría:Básico (*3)
 [ Acceso al catálogo de la biblioteca universitaria

Product and Process Design Principles, International Student Version, 3rd Edition
Autor(es): SEIDER, Warren D. [et al]
Edición:New York : Wiley, 2010.
ISBN: 978-0-470-41441-5
Categoría:Básico (*3)
 [ Acceso al catálogo de la biblioteca universitaria ]  [ Enlace al recurso bibliográfico
(*3) Estos apartados hacen referencia a la pertenencia de la obra para la asignatura, no a la calidad de la misma.
Este documento puede utilizarse como documentación de referencia de esta asignatura para la solicitud de reconocimiento de créditos en otros estudios.


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