Modelamiento de Procesos

FUNDACIN UNIVERSITARIA TECNOLOGICO COMFENALCO

FACULTAD DE INGENIERA DIRECCIN DE PROGRAMAS ALIANZA PETROQUIMICA-PLSTICA

INGENIERIA DE PROCESOS Cdigo: MODULO DE FORMACIN

Nombre del Mdulo: MODELAMIENTO DE PROCESOS

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PROGRAMA ACADMICO: INGENIERA DE PROCESOS

NOMBRE DEL MDULO: MODELAMIENTO DE PROCESOS

AREA DE FORMACIN: CONVERGENCIA TECNOLOGICA CREDITOS ACADMICOS 4

TIPO: Obligatorio: Propedutico: Electiva Bsica: Electiva Profundizacin:

PERIODO ACADMICO: VIII SEMESTRE TRABAJO SEMESTRAL

DOCENTE: TRABAJO ASISTIDO:

Docencia Directa: 3 h

Talleres/Laboratorios: 1 h

E-MAIL: TRABAJO INDEPENDIENTE: 8 h

TOTAL: 192 h

PERFIL OCUPACIONAL:

Modelar matemticamente procesos trabajando en estado no estacionario con el fin de proponer cambios en los procesos y en sus controladores para mejorar el funcionamiento y desempeo cuando fuera necesario. Utilizar herramientas matemticas y computacionales para simular el comportamiento de plantas qumicas operando en estado estacionario. Simula y controla el rgimen de operacin y trazabilidad de los procesos relacionndolos con los planes de calidad, ambiental y de seguridad

Antes de poner en operacin una planta qumica industrial, es conveniente llevar a cabo la simulacin digital de su funcionamiento; por lo tanto es importante que el estudiante conozca la forma en que se puede programar un simulador de procesos qumicos industriales, tanto en condiciones de estado estacionario como en rgimen transitorio. En este mdulo se le presentan al estudiante las tcnicas de simulacin de procesos orientada a ecuaciones y la utilizacin de los softwares Simulink y Unisim, remarcando las ventajas de stos. El mdulo de modelado y simulacin de procesos qumicos industriales est diseado para brindar a los estudiantes las herramientas necesarias para abordar de forma ntegra problemas de simulacin de procesos qumicos a travs de modelos matemticos que representen de forma real y simplificada los casos de estudio utilizando simuladores comerciales. Este mdulo aporta al perfil profesional del Ingeniero de Procesos la capacidad de modelar los equipos y procesos qumicos seleccionados en clase, desarrollar mdulos de simulacin e integrarlos en la construccin de un simulador particular; as como, propiciar la discusin e interpretacin de los resultados obtenidos con el uso de algunos simuladores comerciales para disear, seleccionar, operar, optimizar y controlar procesos qumicos en plantas industriales y de servicios, con tecnologas limpias de acuerdo a las normas de higiene y seguridad, de

PRESENTACIN DEL MODULO

JUSTIFICACIN DEL MODULO





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manera sustentable.

Al finalizar el mdulo, el estudiante de Ingeniera de Procesos Industriales ser capaz de: Utilizar las herramientas matemticas y computacionales necesarias para simular el comportamiento de plantas qumicas operando en estado estacionario. Describir procesos qumicos mediante la utilizacin de modelos matemticos. Desarrollar habilidades en la utilizacin de los softwares Simulink y Unisim. Identificar problemas que pueden presentarse en los procesos qumicos industriales a travs del uso de herramientas computacionales.

1. COMPETENCIAS GENRICAS O TRANSVERSALES:

1.1. Competencias Instrumentales:

Capacidad de Anlisis y de Sntesis Alto X Medio Bajo

Capacidad de Organizar y Planificar Alto X Medio Bajo

Conocimiento general bsico Alto Medio X Bajo

Conocimientos Claves de la profesion Alto X Medio Bajo

Comunicacin Oral y Escrita en la Lengua Propia Alto Medio X Bajo

Conocimiento en una Lengua Extranjera Alto X Medio Bajo

Conocimiento de Informtica en el mbito de estudio Alto X Medio Bajo

Capacidad de Gestin de la Informacin Alto X Medio Bajo

Resolucin de Problemas Alto X Medio Bajo

Toma de Decisiones Alto X Medio Bajo

1.2. Competencias Personales:

Trabajo en Equipo Alto Medio X Bajo

Trabajo en Equipo de Carcter Interdisciplinar Alto Medio X Bajo

PROPOSITO DE FORMACIN

COMPETENCIAS A DESARROLLAR





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Trabajo en Contexto Internacional Alto Medio Bajo X

Habilidades en las relaciones interpersonales Alto X Medio Bajo

Capacidad para comunicarse con expertos de otras reas Alto X Medio Bajo

Reconocimiento a la diversidad y la multiculturidad Alto Medio Bajo X

Razonamiento Crtico Alto X Medio Bajo

Compromiso tico Alto Medio X Bajo

1.3. Competencias Sistmicas:

Capacidad de aplicar los conocimientos en la practica Alto X Medio Bajo

Aprendizaje autnomo Alto X Medio Bajo

Adaptacin a las nuevas situaciones Alto X Medio Bajo

Habilidad para trabajar en forma autnoma Alto X Medio Bajo

Liderazgo Alto Medio X Bajo

Conocimientos de otras culturas y costumbres Alto Medio Bajo X

Preocupacin por la calidad Alto X Medio Bajo

Voluntad de tener exito Alto X Medio Bajo

1.3.1. Empresariales y para el emprendimiento

Identificacin de oportunidades para crear empresas o unidades de negocios.

Alto Medio X Bajo

Elaboracin de planes para creacin de empresas o unidades de negocios.

Alto Medio X Bajo

Capacidad de Asumir riesgos Alto X Medio Bajo

Consecucin de Recursos Alto Medio X Bajo

Gestin, Mercadeo y Ventas Alto Medio Bajo X

1.3.2. Competencias en Investigacin

Interpretar situaciones y hechos experimentales Alto X Medio Bajo

Planificar, ejecutar y explicar experimentos en las distintas reas de conocimiento, y saber informar sobre ello.

Alto Medio X Bajo

Saber emplear la bibliografa cientfica y tcnica y las fuentes de datos relevantes.

Alto Medio X Bajo

Generacin de nuevas ideas y productos Alto Medio X Bajo

Gestin y diseo de proyectos Alto Medio Bajo X

2. COMPETENCIAS ESPECFICAS.

2.1. Competencias Cognitivas (saber)

Explicar el panorama general de la simulacin de procesos en ingeniera de procesos. Comprender la importancia de modelar matemticamente los diferentes procesos a los que son sometidas las materias primas en una planta qumica.





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Comprender porque es importante el uso de mtodos numricos para la simulacin computacional de los procesos. Comprender que, mediante el uso de lenguaje y sistemas especialmente diseados, la simulacin por computadoras permite evaluar y decidir nuevas polticas para una empresa, compra de equipos nuevos, cambios en la organizacin interna, etc. Conocer y comprender los conceptos bsicos de modelacin matemtica y simulacin. Conocer los mtodos de resolucin de modelos matemticos de ingeniera de procesos en estado estable.

2.2. Competencias Procedimentales e Instrumentales (saber-hacer)

Utilizar los conceptos de las diferentes disciplinas que ha estudiado a lo largo de su carrera para construir los mencionados modelos matemticos y visualizar el alto grado de dificultad que representa obtener la solucin analtica de la mayora de dichos modelos. Desarrollar modelos matemticos de balances de materia y energa simples y combinados. Experimentar con los diferentes procesos simulados, diferentes estrategias de explotacin de los mismos sin afectar el funcionamiento de los sistemas y la organizacin actual. Utilizar herramientas de simulacin para el estudio y anlisis de los sistemas de control: SIMULINK Y UNISIM.

2.3. Competencias Actitudinales (ser)

Poseer habilidades en las relaciones interpersonales. Capacidad de anlisis y sntesis. Capacidad de organizar y planificar. Comunicacin oral y escrita. Habilidad para buscar y analizar informacin proveniente de fuentes diversas. Solucin de problemas. Toma de decisiones. Capacidad crtica y autocrtica. Trabajo en equipo.





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LIBROS Y TEXTOS

BIRD, R. B., STEWART, W. E. Y LIGHTFOOT, E. N. FENMENOS DE TRANSPORTE. REVERT. CHAPRA, STEVEN; MTODOS NUMRICOS PARA INGENIEROS; MCGRAW HILL, 5 EDICIN, 2007. CUTLIP, MICHAEL B.; RESOLUCIN DE PROBLEMAS EN INGENIERA QUMICA Y BIOQUMICA CON

POLYMATH, EXCEL Y MATHLAB; PEARSON EDUCACIN, 2008. EDWARDS, HENRY C.; ECUACIONES DIFERENCIALES Y PROBLEMAS CON VALORES EN LAFRONTERA;

PEARSON EDUCACIN, 4 EDICIN, 2008. ZILL, DENNIS G.; ECUACIONES DIFERENCIALES CON APLICACIONES DE MODELADO; CENGAGE

LEARNING, 9 EDICIN, 2009. LUYBEN, WILLIAM, L.; PROCESS MODELING SIMULATION AND CONTROL FOR CHEMICAL

ENGINEERS; MCGRAW HILL, 2A EDICIN, 1996. LEE, R. C. T.; INTRODUCCIN AL DISEO Y ANLISIS DE ALGORITMOS; MCGRAW HILL, 2007.

PAGINAS WEB

BASES DE DATOS INSTITUCIONAL

BIBLIOGRAFIA





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UNIDAD DE APRENDIZAJE

CONTENIDOS RESULTADO DE APRENDIZAJE

1 GENERALIDADES

1.1. Concepto y definicin de simulacin de procesos. 1.2. El modelo matemtico. 1.3. La solucin del modelo matemtico. 1.4. Programas dedicados a un proceso especfico y simuladores de

procesos. 1.5. Tendencias hacia el futuro en la simulacin de procesos.

Desarrollar una perspectiva general

sobre el modelo matemtico y

simuladores de los procesos qumicos.

2 EL MODELO

MATEMTICO

2.1. Diferentes tipos de ecuaciones que se presentan comnmente en ingeniera de procesos. 2.2. Grado de dificultad para resolver analticamente esas ecuaciones. 2.3. Disciplinas que proporcionan los fundamentos para elaborar los modelos matemticos. 2.3.1. Balances de materia y energa. 2.3.2. Fenmenos de transporte. 2.3.3. Mecnica. 2.3.4. Fisicoqumica y termodinmica. 2.3.5. Cintica qumica. 2.3.6. Estadstica.

Construir modelos matemticos que

describan diferentes procesos

qumicos industriales y

determinar el grado de dificultad para

resolverlos analticamente.

3 SIMULACIN

3.1. Definicin de simulacin. 3.2. Propiedades y clasificacin de los modelos de simulacin. 3.3. Etapas fundamentales de un modelo de simulacin. 3.4. Definicin del modelo. 3.5. Determinacin de las entidades, relaciones y eventos del mismo. 3.6. Recoleccin y procesamiento de datos de entrada. 3.7. Diseo de experimentos preliminar. 3.8. Tcnicas de Generacin de Nmeros aleatorios. 3.9. Distribuciones discretas y continuas. 3.10. Lenguajes de programacin para simulacin. 3.11. Ejemplos de simulacin de sistemas tpicos. 3.12. Verificacin de modelos de simulacin. 3.13. Diseo de experimentos de la simulacin. 3.14. Anlisis e interpretacin de los resultados.

Comprender el concepto de

simulacin y sus caractersticas.

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PROGRAMAS DE COMPUTADORA PARA SIMULAR

PROCESOS

4.1. Simulacin de modelos de procesos en Simulink. 4.1.1. Descripcin del ambiente de Simulink. 4.1.2. Browser de Simulink. 4.1.3. Solucin de ecuaciones diferenciales en Simulink. 4.1.4. Corrida de casos. 4.1.5. Grficas en Simulink. 4.2. Simulacin de modelos de procesos en Unisim en estado

Simular procesos en estado

estacionario en los programas Simulink

y Unisim.

PLANEACIN METODOLOGICA





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estacionario. 4.2.1. Descripcin del ambiente de Unisim. 4.2.2. Lista de componentes. 4.2.3. Paquetes termodinmicos. 4.2.4. Seleccin de unidades. 4.2.5. Creacin de corrientes. 4.2.6. Ambiente de simulacin. 4.2.7. Convergencia. 4.2.8. Grados de libertad. 4.2.9. Paleta de objetos. 4.2.10. Corrida de casos.





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ESTRATEGIAS DE ENSEANZA

Estrategia Actividad del Alumno Principales Competencias

Clase Magistral X Tomar Apuntes, esquemas, resmenes

Captacin de informacin oral y posterior estructuracin. Estudio individual reflexivo sistemtico Memorizacin y asimilacin de conceptos bsicos Capacidad deductiva y analtica Estructuracin de la informacin disponible Capacidad de transmisin de contenidos. Capacidad de debate y de sntesis Comprensin lectora Capacidad de resumir y sintetizar Expresin oral y escrita Desarrollo de estrategias de resolucin de problemas Sentido de la realidad de los resultados. Liderazgo Bsqueda de informacin bibliogrfica Capacidad de planteamiento de hiptesis Trabajo en equipo Manipulacin, observacin, aprendizaje de tcnicas Toma de muestras, recogida, tratamiento e interpretacin de datos. Hbitos de seguridad, higiene y gestin de residuos.

Resolucin individual de test

Seminario o debate de trabajo en grupo

X

Anlisis de Casos

Preparacin de tema o exposicin para los compaeros

Anlisis de Textos Lecturas de textos libros, revistas, catlogos, normativas, con comentario oral y escrito

Resolucin de Problemas previamente Planteados

X Resolucin de Problemas

Resolucin dirigida de problemas

Comprensin del alcance del problema

Bsqueda de informacin

Resolucin de Problemas

Anlisis de Casos

Uso de documentacin en ingls

Prcticas de Laboratorio/Talleres

X

Preparacin de la actividad

Desarrollo de la actividad

Construccin del informe y anlisis de datos, presentacin.

Uso de Software Especializados

Modelamiento y Simulacin

Proyectos de Aula, Trabajos de Grado

Planteamiento de estrategia de realizacin Manipulacin, observacin y aprendizaje de tcnicas. Toma de muestras, recogida, tratamiento e interpretacin de datos. Diseo de experimentos Elaboracin de informes tcnicos Hbitos de seguridad, higiene y gestin de residuos. Liderazgo y creatividad Bsqueda de informacin Organizacin y planificacin Trabajo en equipo Compromiso entre precisin, costo tiempo Uso de la segunda lengua Documentacin acadmica e industrial Apertura Internacional

Diseo de Experimentos

Realizacin y presentacin de informe escrito y oral

Uso de documentacin en Ingls

Compresin del alcance del proyecto

Distribucin de tareas del grupo

Trabajo interdisciplinario y multidisciplinario

Visitas a empresas Asistencia

Realizacin de informe

Actividades acadmicas diversas

Conferencias

Coloquios

Cursos diversos

Uso de Programas de autoaprendizaje, plataformas virtuales y

X

Resolucin de test y cuestiones propuestas Autonoma y gestin propio del tiempo Responsabilidad del propio de aprendizaje Tcnicas de documentacin online

Lecturas de textos libros, revistas, catlogos, normativas, con comentario oral y escrito

ESTRATEGIAS METODOLOGICAS





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trabajo no presencial dirigido

Desarrollo de experimentos Aprendizaje de trabajo en red Orden y sistematizacin Autocritica Responsabilidad individual

Uso de software especializado

Recopilacin de informacin

ESTRATEGIAS DE EVALUACION

Enunciados con respuesta mltiple, alternativa, de clasificacin, de identificacin, de seleccin o de completar.

Cuestiones de respuesta breve o concisa

Preguntas de desarrollo X El trabajo con textos y estudios comparativos: recensiones, resmenes, esquemas, cuadros, grficas, tablas

Debates y grupos de discusin Formulacin de supuestos prcticos

Elaboracin de dictmenes, informes y escritos (trabajo con formularios)

X Bsqueda y recopilacin de informacin: Informes Tcnicos

Portafolios de aprendizaje X Evaluacin de productos (psteres, dictmenes, informes)

Informes de Investigacin-Proyectos de Aula Respuestas/preguntas en el laboratorio (portafolio de evidencias)

Estudio de Casos X Entrevistas-Encuestas

Modelamiento de Procesos

Documents

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