Guía didáctica Integración de Procesos

Integración de Procesos

Fundamentación

Este curso se ofrece como parte de la Maestría en Ingeniería Química (Integración de Procesos) que tiene como objetivo formar profesionales capaces de desarrollar nuevos conocimientos, y aplicarlos a nivel industrial para identificar modificaciones e implementar nuevos equipos para la reducción del consumo de energía y mejorar la eficiencia energética. La UDA de Integración de Procesos, es pues, el corazón de este programa de Maestría. 

Este curso se centra en el uso de la energía térmica proveniente de la combustión de combustibles fósiles, sin embargo, se hace referencia a otro tipo de energía como la eléctrica para la operación de equipo industrial. Adicionalmente, se presenta un panorama sobre la aplicación potencial de otras fuentes de energía como la solar para sustituir el uso de combustibles fósiles. 

Dado que el tema central es el uso de la energía térmica, resulta de fundamental importancia para el curso conocer la tecnología para llevar a cabo de manera eficiente los procesos de transferencia de calor. Por ello, se abordan también los conceptos fundamentales que permiten dimensionar nuevos intercambiadores de calor y mejorar la operación de aquellos que ya existen con el fin de incrementar la recuperación de energía dentro de un proceso y reducir el consumo de energía.

Competencia general

Diseña redes de recuperación de calor y selecciona el sistema de servicios auxiliares externos de calentamiento y enfriamiento en procesos industriales, para minimizar los costos totales de operación, reducir el consumo de energía y el impacto ambiental.

Contenidos temáticos

Tema 1. Integración de Procesos. Introducción.

      a) Contexto energético mundial y local.
b) Reducción del consumo de energía en procesos industriales.
      c) Fuentes de energía alternas: disponibilidad, costo y limitaciones.

Tema 2. Equipo para la recuperación de calor.

      a) Ecuación general de diseño.
      b) Objetivos y lógica de diseño.
      c) Velocidad y desempeño termo-hidráulico. 
      d) Diseño bajo condiciones variables de operación.
      e) Intensificación de la transferencia de calor.

Tema 3. Requerimientos energéticos en un proceso industrial. 

     a) Objetivos energéticos de un proceso. 
     b) Suma térmica de corrientes de proceso.
     c) Aproximación mínima de temperatura para recuperación de calor.
     d) Curvas Compuestas (1 clase).
     e) Significado termodinámico del punto de menor aproximación de temperatura (ΔTmin).
     f) Algoritmo de la Tabla Problema. 
     g) Diseño de redes de recuperación de calor. 
     h) Predicción de área mínima.
     i) Predicción del número mínimo de intercambiadores de calor.
     j) Ecuaciones de costos.
     k) Determinación del ΔTmin óptimo para diseño. 
     l) Uso de software Hint.
     m) Aplicación en diseño. 

Tema 5. Operabilidad de redes de recuperación de calor. 

     a) Modelo disturbio-variable controlable.
     b) Modelo matemático de intercambiadores de calor y de redes.
     c) Rutas térmicas.
     d) Reducción del consumo de energía.

Tema 6. Selección de servicios auxiliares.

     a) Construcción de la Gran Curva Compuesta.
     b) Servicios externos de calentamiento.
     c) Servicios externos de enfriamiento.

Tema 7. Importación y exportación en complejos industriales.

     a) Curva compuestas de sitios totales. 
     b) Exportación e importación de energía en complejos industriales.
     c) Diagrama de distribución de vapor.

Tema 8. Proyecto integrador.

Metodología de trabajo

Este curso se desarrollará de manera semipresencial. Esto significa que el alumno deberá realizar las actividades en las semanas establecidas y una vez por semana el profesor se reunirá con los estudiantes en el horario propuesto para brindar retroalimentación y abordar de manera general el tema de la sesión siguiente. Las consideraciones principales para las sesiones presenciales son:

1. La asistencia es altamente recomendable; sin embargo, se grabarán las sesiones para que el alumno pueda revisarlas posteriormente. 
2. En estas sesiones se podrán externar dudas en cuanto a los temas que se hayan cubierto, tanto de naturaleza teórica como en su aplicación.

En cuanto al trabajo a distancia, se deberá considerar lo siguiente:

1. Materiales complementarios: se encontrarán disponibles en forma digital y son lecturas o material audiovisual que deberán ser revisados por el estudiante.
2. Interacción en plataforma: en cada curso se abrirán herramientas de comunicación grupal como foros para favorecer la discusión y el análisis de los temas que se aborden.
3. Cada sesión está acompañada de tareas o consignas. Éstas integrarán la carpeta de evidencia de aprendizaje del alumno. Se deberán realizar ajustándose a los requisitos que para cada una se establezcan (rúbrica), así como a la fecha límite de entrega.
4. Se dará seguimiento constante al alumnado para acompañar, motivar y favorecer su aprendizaje.

Criterios de evaluación

Los siguientes son los criterios que se tomarán en cuenta para la evaluación del curso:

1. Claridad y precisión de la expresión. Esto implica el uso adecuado de la terminología técnica y de los conceptos.
2. Se valorará la participación y el tipo de contribución del estudiante durante las sesiones, esto incluye la pertinencia de los comentarios, la forma de presentar dudas, y el manejo de conceptos.
3. El interés y cuidado en la elaboración de las tareas y el compromiso del estudiante por aprender.
4. La evaluación final tendrá un enfoque integral, es decir, se considerarán los aspectos cualitativos y cuantitativos.
5. El 100% de la calificación final se basará en el desempeño en los siguientes componentes:

Las ponderaciones en el proceso de evaluación se basarán en los siguientes porcentajes:

Créditos