Implantación de Actividades de Aprendizaje

Innovadoras en el ámbito de la Docencia de

Diseño, Simulación y Optimización de Procesos

Químicos - InnoDesign.

Berta Galan, Itziar Muñoz y Javier R. Viguri

University of Cantabria, Department of Chemical Engineering and Inorganic Chemistry, ETSIIT,

Avda. de los Castros s/n 39005 Santander, Spain. vigurij@unican.es

I Congreso de Innovación Docente en Ingeniería Química (CIDIQ).

Universidad de Granada. 26 y 27 de Enero de 2012

INDICE

• INTRODUCCION

• OBJETIVOS

• CONTEXTO DE RESULTADOS DE APRENDIZAJE “Learning Outcome

Context”.

• PROPUESTAS DE MECANISMOS DOCENTES

• OBSERVACIONES FINALES

EXITO en el ciclo

de vida industrial

que requiere

acceso a

elementos

INGENIERIA QUIMICA

Disciplina de amplio espectro que

forma IQ o “Problem Solvers” con

capacidad creativa y de síntesis.

Amplio rango de responsabilidades

Contexto Ingeniería Química - Industria Química

INDUSTRIA QUIMICA

Sector económico clave sometido a

procesos de ajuste continuo.

Habilidades y formación como factor

importante en la competitividad

internacional.

INTRODUCCION

Grado en Ingeniería Quimica

Chemical Engineering Degree (UC)

Graphic Design

Module B (Basic) ELECTIVE Courses

Computing Principles

Statistics

Calculus I, II

Algebra

Physics I, II

Econ. Adm Empre.

Ethics & Skills English

Simulation & Optimization

Direcc. produc Sustainability

Project Management

Chemistry

Module ORI (Industrial)

Electrical Engineering

Thermo & Heat Transfer

Unit Operations

Materials

Mechanical Design

Lab

Experimental Chemistry

Advanced Chemistry

Mass & Energy balances Chem Eng

Experimental

Separation Processes

Lab

Chemical Reactor

Engineering

Control

Module OQI (Industrial Chemistry)

Principles of

Biomolecular Eng.

Process Design Exclusive

ChemEng and

different from

other Eng.

INTRODUCCION

INTRODUCTION

Diseño de procesos

1. Diseño conceptual/ preliminar

2. Ingeniería básica

3. Diseño final de detalle

Características

Específicas

Implicación en la Practica

Docente

Enfasis principal en

toma de decisiones.

• Uso de estrategias para

síntesis de alternativas.

Elevado grado de

abstracción.

• Desarrollo sistemático. Casos

prácticos.

Necesidad de amplio

espectro de

conocimientos. Falta

de información.

• Manejo de la globalidad de

conceptos ya asimilados por el

alumno.

• Búsqueda y manejo de

información.

Aplicabilidad.

Aprender a

seleccionar

alternativas.

• Aprender a trabajar con

modelos simplificados. Manejo

de la complejidad.

• Uso de múltiples criterios de

evaluación (económico).

Problemas en el

medio industrial, sin

información, de final

abierto y no

estructurados.

•Razonamientos de resultados

en función de métodos

utilizados.

• Aprender a hacer

suposiciones factibles.

Diseño de Procesos como “Capstone Course”

Aproximación Tradicional Enfoque hacia aspectos de detalle en el diseño de equipos. Diseño de procesos de fabricación de un commodity. Falta de coordinación académica entre bloques temáticos.

INTRODUCTION

Nuevo Grado en Ingeniería Química

Motivación /Necesidad

Técnicas sistemáticas con uso i) herramientas de simulación para BM&E y ii) modelos de optimización para integrar aspectos de diseño y criterios económicos.

Proyectos de interés actual, relacionados con energía y sostenibilidad.

Tácticas de Mejora Docente -Motivación del alumno por proyectos enfocados en áreas que supongan retos profesionales y una fuente de oportunidades para los futuros graduados. -Coordinación entre asignaturas. Uso de diferentes herramientas. -Seguimiento de actividades tanto escritas como de presentación. -Aplicabilidad y Conocimiento de la implicación industrial real de su actividad futura. -Aprovechamiento de NNTT para una comunicación flexible, rápida y eficaz.

OBJETIVO

El objetivo prioritario es que los alumnos del último curso de Ingeniería Química sean capaces de - integrar sus conocimientos previos, - conocimientos adquiridos en SOPQ y DPQ

para mejora de resultados de aprendizaje Conocer- Entender-Ser capaz de Hacer

mediante la implantación, seguimiento y evaluación de un conjunto de mecanismos de aprendizaje.

CONTEXTO “Learning Outcome”

Objetivos y Mecanismos de aprendizaje propuestos

Chemical Engineering Degree Abilities

Course-Specific Objectives

Mechanism

Industrial Chemistry Specific Abilities (CTQ)

CTQ-2: Ability to analysis, design, simulation and optimization of process and products

Conceptual design of process flowsheet in group project – open ended project for industrial process; synthesis of distillation sequences and heat exchanger networks

Lecture, homework and project memos

Ability to identify, formulate and solve engineering problems

Formulate and solve mass & energy balance and design equations for process flowsheets; formulate equations for process and economic evaluation

Lecture, homework

Ability to design experiments/interpret data

Empirical shortcut equations for evaluation and sizing; graphical representation of data: compression and refrigeration

Homework and project memos

Objetivos y Mecanismos de aprendizaje propuestos

Chemical Engineering Degree Abilities

Course-Specific Objectives

Mechanism

General Abilities (CG)

CG-2: Knowledge on basic and technological subjects, to lern new methods and theories, and to gain versatility to adapt new and changing situations

Conveyance and application of math, science, engineering knowledge

Mass balances, shortcut design calculations; thermodynamic property relations, interest calculations;

Lecture, homework

CONTEXTO “Learning Outcome”

Objetivos y Mecanismos de aprendizaje propuestos

Chemical Engineering Degree Abilities

Course-Specific Objectives

Mechanism

Transversal Abilities (CT) & Complementary (CC)

CT-3: Ability to communicate effectively

Three engineering reports required for design project; oral presentation of project

Memos; oral presentation

CT-5: Ability to use modern engineering tools

Excel; AspenPlus, web site Use in lecture and homeworks; communications

CT-9: Ability to function on multidisciplinary teams

Design groups for project; informal collaboration on homeworks

Homework and memos

CT-16:Understanding of ethics

Design project; discussion on safety and environmental issues

Homework and memos

CONTEXTO “Learning Outcome”

Objetivos y Mecanismos de aprendizaje propuestos

Chemical Engineering Degree Abilities

Course-Specific Objectives

Mechanism

Transversal Abilities (CT) and Complementary (CC)

CT-17: Appreciation and capability for lifelong learning

Understand importance of decision-making with limited information; CRC Handbook, Perry’s Handbook, extensive literature in process technology, web-resources; industrial speakers

Places to find process information and properties; talks by industrial visitors

CT-17: Knowledge of contemporary issues

CO2 management; chemical engineering magazines on processing technology and economic market; industrial speakers

Discussions in lecture

CT-26: Ability to understand impact of engineering in a global/societal context

Design project related to energy issue: economic and environmental impact

Homework and memos

CC-1: Develop Intuition Question orders of magnitude, signs, trends, cause-effect relationships.

Lecture and Homeworks

CONTEXTO “Learning Outcome”

Mecanismos de aprendizaje propuestos

• Lectures and Practical work (classroom / computer room), face to face, lecture and applied activities to manage case studies, homeworks and project memos,

guided by teaching staff, in order to achieve expected learning outcomes.

• Tutorials (seminars, projects), personal student supervision.

• Individual and Group work,, Preparation before and finalising of notes after attendance at a lecture, seminar or laboratory work; collection and selection of

relevant material; required revision, study of that material; writing of homeworks/projects/dissertation; practical work, e.g. in a computer room). Time required to

prepare for and undergo the assessment procedure (e.g. exams); time required for obligatory placement(s).

• Assessment, examinations, written memo projects & oral presentations and written HW used to evaluate learners;achievement of expected learning outcomes.

ACTIVITIES HOURS OF THE SUBJECT Face to face Activities (A)

- Lectures (TE) 20,00

- Classroom practices (PA) 10,00

- Team work at computer room (PL) 30,00 Sub-Total Class hours 60,00

Supervision Activities (B)

Tutorials (TU) 12,00

Assessment (EV) 10,00

Sub-Total Supervision Activities 22,00

TOTAL FACE-TO-FACE ACTIVITIES – Contact hours (A+B) 82,00

Non-contact activities

Team work (TG) 30,00

Individual work-self study (TA) 38,00

TOTAL NON-CONTACT ACTIVITIES 68,00

TOTAL 150,00

All of them in a Learning Outcome context: Statements of

what a learner is expected to know, understand and be able

to do after successful completion of a process of learning.

CONTEXTO “Learning Outcome”

PROPUESTAS

Mecanismos de aprendizaje propuestos

(Específicos, generales, Trasversales y

Complementarios)

Mejora resultados de los objetivos de

(Motivación,

comunicación, uso de herramientas, promoción

de actitudes, …)

• Planificación previa. • Coordinación • Comunicación

• Diagnosticar • Comunicación

• Alumno y Profesor. • Marco formal e Informal. • Globales y por mecanismo

PROPUESTAS

OCW base de las clases magistrales

Base desarrollo memos y HW

Mecanismos de aprendizaje propuestos

Actu

aliz

ació

n y

corr

ecció

n

de c

onte

nid

os

http://ocw.unican.es/ensenanzas-tecnicas/procesos-quimicos-de-fabricacion

Desarrollo de

documentación

para

Blackboard &

OCW

CHEMICAL PROCESS DESIGN Professor

Javier R. Viguri Fuente

Chemical Engineering and Inorganic Chemistry

ISBN: 978-84-694-8952-9

PROPUESTAS

Diseño preliminar en grupo

Uso

herramientas

de ≠ grado de

dificultad.

Guidelines

Sintesis Análisis

Evaluación

Eva

lua

ció

n c

on

tin

ua

.

V=

35

%V

T. G

rad

ua

l Mecanismos de aprendizaje propuestos

Análisis

3 MEMOS y

1 Presentación Oral

Comments to Memos

Diseño preliminar de una planta de producción de amoniaco

Cu r s o 2011/2012 Unive rsidad de Cantabria

Carolina Fernández González

Germán Rodríguez Tezanos

Diego Saldaña Martínez

Fco. Javier Garzón González

PROPUESTAS

1HW/ 2 semanas

Mecanismo para mejora de la

consecución de objetivos de

aprendizaje en aspectos:

Seguimiento mediante

Soluciones y Comentarios globales

Eva

lua

ció

n c

on

tin

ua

.

Re

so

lució

n e

n c

lase

V=

15

%V

T.

Application of Chemical

Engineering

Science – a diaper

E E S

CW1

3

C2

C23

H13

12

CW2

H

H2

C1

H1

H22

H2CW2

H11

C12 C11

C1H574

600

600

534.4

412

360

530

320

320

340.7

300

450

540

Steam 388

kw

Cooling 194

kw

Cooling 184

3 kw

ZW transfer

time

MSpan

6

4

A

Stage 1

Stage 2

CT

6

3 2

3

2

A B B

Stage 3

2

1 4

3 2

3

2

2

1

HW para cada

bloque temático

Mecanismos de aprendizaje propuestos

PROPUESTAS

Planificación

temporal,

enfoque,

documentación,

discusión.

Gra

do

sa

tisfa

cció

n a

lum

no

s

Cuestiones d

e c

ontr

ol.

Eva

lua

do

res d

e la

s

pre

se

nta

cio

ne

s

Mecanismos de aprendizaje propuestos

Permite que el alumno conozca las

implicaciones reales de las competencias

a adquirir y las estrategias de toma de

decisiones en el ámbito industrial.

Seminarios relacionadas con

las temáticas académicas

aplicado a la Industria.

SEMINARIO DE INNOVACION DOCENTE SOBRE DISEÑO DE PROCESOS QUIMICOS

SEMINARIO

Aplicación de la Ingeniería Conceptual a

Procesos de generación de energía

Julia Soto Diego Ingeniera de Proceso del Departamento de Sistemas y Equipos

Mecánicos. Iberdrola Ingeniería y Construcción

Grupo Iberdrola

Viernes, 13 de Enero de 2012, 15:30 h Aula 05. ETSIIT. UC Organiza: Proyecto "InnoDesign", deInnovación Docente 2011-2012 de la UC. Tel. 942-20 15 89.

Diseño de Procesos en el sector de la

Pasta de Celulosa.

Dr. Alain Blanco Menéndez Jefe Dpto. de Ingeniería

SNIACE, S.A.

16 Diciembre 011

PROPUESTAS

Procesos Químicos en webs específicas 2

http://www.globalspec.com

Inco

rpo

ració

n s

iste

ma

tica

de

asp

ecto

s d

e in

tere

s

para

el alu

mno

Procesos Químicos en Prensa 1

23%

26%24%

27%

AREAS

MEDIO AMBIENTE COMBUSTIBLES ENERGÍA PROCESOS PRODUCCIÓN

48%

34%

18%

TIPO DE INFORMACIÓN

NUEVO DISEÑO/PRODUCTO CAMBIO DISEÑO/MEJORAS OTROS

Procesos Químicos en webs comunes 3

http://www.youtube.com

Equipos a escala industrial

Funcionamiento Equipos

Procesos de fabricación

Recopilación

información,

elaboración y

presentación.

Mecanismos de aprendizaje propuestos

Discusión en clase. Uso para Memos

EVALUACION

Exam 1: 50 points [to prepare memo 2]

Exam 2: 50 points [to prepare memo 3]

Memo 1: 10 points [Flowsheet]

Memo 2: 20 points [Balances ]

Memo 3: 30 points [Final Report. $]

Oral Presentation : 10 points

Homeworks (6): 30 points

_______________________________________________________

TOTAL : 200 points

The characteristics of the Process Design Course make necessary a student

Trade Management* approach.

(*) business process by which manufacturing companies manage their trade promotions,

budgets, claims and deductions, and indirect sales.

Evaluación Profesor y Alumno

MARCO FORMAL MARCO INFORMAL

Encuestas Globales UC Opinión del alumno

Encuestas por mecanismo propuesto

FINAL REMARKS

Conclusiones

Desarrollo de la docencia en un contexto “Learning Outcome“

Statements of what a learner is expected to know, understand and be able

to do after successful completion of a process of learning.

Elevado grado de consecución de los objetivos propuestos (encuestas

asignatura / mecanismo de acción docente).

pero con una fuerte alza del tiempo personal de estudio,

tiempo de preparación, seguimiento y evaluación de mecanismos

como contrapartida el alumno se muestra satisfecho del grado de

aprendizaje adquirido [Conocer- Entender-Ser capaz de Hacer],

gana confianza para participación en actividades,

Mecanismos de coordinación futura con otras asignaturas de los

módulos Básico y ORI del Grado.

Conclusiones

FINAL REMARKS

Figura 1. Plan de desarrollo del presente proyecto InnoDesign 2011 2012 2013 2014

S- O-N-D- E- F- M- A- M- J-J- A- S- O-N-D- E- F- M- A- M- J- J- A- S- O- N- D- E- F- M- A-M- J-J

1º Proyecto Convocatoria 2011-2012 Parte A: 1A Parte B: 1B

2º Proyecto Convocatoria 2012-2013 Parte A: 2A Parte B: 2B

3º Proyecto Convocatoria 2013-2014

Informe

Solicitud

Elaboración

y aplicación

Parte 1A

Elaboración Parte 1B

Aplicación

Parte 1B

1er

Cuatr. 11-12 1er

Cuatr. 12-13 1er

Cuatr. 13-14

Elaboración

y aplicación

Parte 2A

Elaboración Parte 2B

Informe

Solicitud

Seguimiento

Parte 1A+2B

Aplicación

Parte 2B

Informe

Elaboración

y aplicación

Parte 3

Continuidad

* Diseño de redes de intercambio de calor,

- como herramientas gráficas tipo análisis pinch o - software específico (SynHeat) o (Aspen Energy Analyzer, Prosin, Sprint).

* Optimización de subsistemas mediante software específico (GAMS)

*Evaluación Económica mediante software específico (Aspen Icarus)

Direcc. produc Sustainability

Project Management

Process Design

*Coordinación

THE END

MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCION

Agradecimientos

Este trabajo se realiza en el marco del Proyecto de Innovación Docente titulado “InnoDesign”, concedido por el Vicerrectorado de Calidad e Innovación Educativa de la Universidad de Cantabria en la convocatoria 2011-2012.

Objetivos

Mecanismo

Planificación

Seguimiento

Evaluación