INSTRUCTIVO PARA LA REALIZACIÓN DE LAS DAVID G. … · Para la realización del trabajo práctico...

MANUAL DEL CURSO INSTRUCTIVO DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO

Balance de Materia y Energía (Plan 2010) I.Q. DAVID GERARDO ROJAS SOLIS

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Cuarto semestre: Grupo A y B Gpo A: Martes (12:00 – 14:00 hrs)

Gpo. B: Viernes (11:00 – 13:00 hrs)

INSTRUCTIVO PARA LA REALIZACIÓN DE LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO

Balance de Materia y Energía (Plan 2010)

Instructor: DAVID G. ROJAS SOLIS Correo electrónico: [email protected] Cubículo: Edifico CH Horario de oficina: Ver horario en cubículo

PRESENTACIÓN

En la enseñanza de diversas materias relacionadas con la Ingeniería que forman parte del Plan de estudios de la Carrera de Ingeniería Bioquímica que se imparte en el Sistema Nacional de Institutos Tecnológicos, el trabajo práctico y de laboratorio es fundamental para que los alumnos formen y desarrollen las competencias específicas propias de cada curso.

El diseño del trabajo práctico y/o experimental bajo el enfoque por competencias, requiere del trabajo en equipo de los docentes e investigadores responsables de los cursos teórico prácticos del Plan de estudios 2010; esto nos habrá de motivar para aplicar nuestras competencias docentes que hemos adquirido a través de la experiencias y de los cursos que sobre esta área hemos tomado durante nuestro ejercicio docente en esta o en otras instituciones de educación superior y/o media superios.

En esta ocasión, aprovechando la oportunidad de impartir este curso bajo el enfoque por competencias a dos grupos del curso de Balance de Materia y Energía, en el presente semestre Enero – Junio del 2012, me permito presentar este pequeño Manual de Prácticas de Laboratorio.

Espero recibir las aportaciones de mis compañeros de trabajo y sobre todo, de los estudiantes que utilizarán este manual, para así analizarlas y considerarlas para la próxima edición del mismo.

COMPETENCIAS ESPECÍFICAS A DESARROLLAR

Las competencias específicas que el alumno habrá de formar y/o desarrollar en cada práctica son las que están específicadas en cada bloque o secuencia didáctica del curso. Estas se específican en cada práctica, para que el alumno las tenga presentes al momento de su realización.

COMPETENCIAS GENÉRICAS A UTILIZAR Y/O REFORZAR

Este tipo de competencias ya han sido generadas y desarrolladas en diversos niveles de apropiación por el alumno. Durante el desarrollo de las prácticas de este curso, el alumno habrá de retomar su aplicación y deberá de ir mejorando su práctica y desarrollo.

Enseguida se indican las diversas competencias genéricas que deberán de contemplarse en el desarrollo del trabajo práctico; las cuales habrán de apoyar al logro de las competencias específicas del curso.

Competencias genéricas involucradas

Competencias instrumentales: Capacidad de análisis y síntesis

Capacidad de organizar y planificar



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Comunicación oral y escrita Comunicación oral y escrita

Habilidad para buscar y analizar información proveniente de fuentes diversas

Solución de problemas Toma de decisiones.

Competencias interpersonales

Capacidad crítica y autocrítica Habilidades interpersonales Trabajo en equipo

Competencias sistémicas

Capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica. Habilidades de investigación

Capacidad de aprender Capacidad de generar nuevas ideas (creatividad)

Habilidad para trabajar en forma autónoma Búsqueda del logro

CONSIDERACIONES SOBRE EL TRABAJO PRÁCTICO

Para la realización del trabajo práctico de laboratorio, los alumnos deberán tomar en cuenta los siguientes aspectos:

Formar equipos de 3 a 4 participantes. Identificar cada equipo con un nombre corto (dos palabras) diferente, el cual se

relacionará con un concepto técnico, nombre de algun personaje y/o científico, que tenga que ver con los contenidos del curso.

Cada equipo elaborará y presentará al instructor del curso el reporte del trabajo y los resultados obtenidos en la prácica, en la fecha indicada en la programación proporcionada por el instructor y/o personal auxiliar del laboratorio. Deberán de seguir las instrucciones indicadas para la elaboración de dicho reporte.

La realización de la práctica contribuye con el 50% de la evaluación de la misma. El otro 50% se considerará al evaluar el reporte escrito (en archivo digital) que elaboren los integrantes del equipo.

El trabajo en equipo será valorado por un representante del equipo y los resultados serán remtidos al instructor del curso para la evaluación individual de cada integrante del equipo.

Es importante seguir las reglas y/o instrucciones de seguridad incluidas en el manual de prácticas y en el reglamento del Laboratorio. Esto es parte de la evaluación del desarrollo de la práctica.

La evaluación del trabajo de laboratorio y del reporte de la práctica correspondiente se realizará mediante los instrumentos de evaluación diseñados para tal fin; los alumnos los deberán conocer y utilizarlos como una guía de trabajo para la elaboración de las evidencias de aprendizaje relacionadas con esta estrategía de enseñanza y aprendizaje.



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RESUMEN DE LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO A REALIZAR

Las prácticas que se realizarán durante el curso son la siguientes, se considerá una práctica por cada competencia específica del curso que el alumno desarrollará :

BLOQUE 1: MÁS QUE UN

PICASSO

Práctica Núm. 1: Diagramas de flujo de un equipo del

Laboratorio de Operaciones Unitarias.

BLOQUE 2: LA RECETA

SECRETA DEL CORONEL

Práctica Núm. 2: Balance de materia en un proceso

doméstico para la elaboración de un prodcuto alimenticio.

BLOQUE 3: CONTANDO

BRUJAS

Práctica Núm. 3: Cambios químicos en un proceso de

transformación de la materia.

BLOQUE 4: NATURALEZA ENERGÉTICA

Práctica Núm. 4: Balance de energía en un proceso

físico.

BLOQUE 5: EL BUEN FIN

Práctica Núm. 5: Balance integral de masa de energía en

un proceso con reacción química.

BLOQUE 6: TURBULENCIA Y

DESCONTROL

Práctica Núm. 6: Balance de masa en un proceso en

estado no estable.

En las siguientes páginas se detalla cada una de las prácticas del curso de balance de materia y energía.



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BLOQUE 1: MÁS QUE UN

PICASSO

Práctica Núm. 1: Diagramas de flujo de un equipo del

Laboratorio de Operaciones Unitarias.

Competencia especifica que apoya Identificar y respresentar de manera esquemática cada una de las operaciones y procesos unitarios

comunes en el campo de la ingeniería para conocer su rol en el proceso global de tranformación de la materia y energía, mediante el trabajo en equipo y considerando aspectos de desarrollo sustentable

INTRODUCCIÓN

Una de las actividades profesionales del Ingeniero Bioquímico es el diseño de procesos de transformación de materiales de origen biológico; desde la conceptualización de los diversos tipos de cambios físicos , químicos, bioquímicos y/o biológicos hasta el diseño de los equipos de procesamiento, su integración al proceso global y su la operación y control del mismo.

Para poder representar las diversas etapas a seguir para el diseño de estos procesos de transformación, se debe de utilizar una metodología y apoyarse en representaciones esquemáticas de la evolución del proyecto.

En esta práctica se conocerán de manera física algunos de los equipos con los que cuenta el laboratorio de Operaciones Unitarias (localizado de manera física en el Laboratio de Ciencia y Tecnología de alimentos). Los alumnos, mediante el trabajo en equjipo habrán de deducir el funcionamiento de dichos equipos a partir del reconocimientos de los diversos elementos que los conforman.

Se auxiliarán para este fin de la elaboración de los diagramas de flujo que consideren necesarios para poder explicar a sus compañeros de otros equipos: su funcionamiento normal, las variables involucradas y el control de la operación de los mismos, así como la manera en que se ponen en funcionamiento.

CONTENIDOS CONCEPTUALES Y PROCEDIMENTALES

Esta práctica requiere que el alumno conozca, entienda y pueda explicar diversos conceptos y procedimientos.

CONCEPTOS

Operación Unitaria. Proceso Unitario. Variable intensiva. Variable extensiva. Diagrama de bloques. Diagrama simplificado de equipo. Diagrama de flujo de ingeniería. Instrumentación para la medición de variables.



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Flujo continuo y discontinuo. Proceso estable y proceso inestable. Panel de control. Otros que habrá de registrar durante el desarrollo de la práctica.

PROCEDIMIENTOS

Listado de los elementos que comprenden un equipo de procesamiento.

Listado de las variables del proceso. Clasificacion de las variables de proceso.

Clasificación de los elementos de un equipo de proceso. Seguimiento de líneas de procesamiento en un equipo.

Determinación de servicios auxiliares requeridos. Elaboración de los diversos diagrama de flujo.

Medición de longitudes. Escalamiento de equipo para representación gráfica.

CASO DE ESTUDIO O PROBLEMA A RESOLVER

Cada equipo elaborará un diagrama de bloques del equipo asignado y explicará mediante un diagrama de flujo simplificado de equipo su funcionamiento. Deberá explicar la función de cada elemento que conforma el equipo.

Deberá de indicar los servicios auxiliares requridos para que dicho equipo funcione. Realizará un diagnóstico para determinar si dicho equipo está listo para funcionar, o sí es necesario hacer algunos arreglos para hacerlo funcionar.

Además realizará una búsqueda bibliográfica para indicar en que casos de procesamiento real se puede utilizar dicho equipo.

METODOLOGÍA DE TRABAJO

El instructor de la práctica asignará a cada equipo de trabajo, el equipo de procesamiento con el que habrá de trabajar en esta práctica. Cada grupo de alumnos se trasladará al espacio físico en donde se encuentra dicho equipo y comenzará a realizar la inspección para determianr los elementos que lo constituyen.

Después de un tiempo razonable, quizás 10 minutos, el instructor pasará con cada equipo para verificar el avance de las actividades a realizar. (Se pueden guiar por el listado de procedimientos indicados anteriormente).

El instructor cuestionará a los integrantes de cada equipo sobre lo que conocen y lo que no conocen para reforzar la actividad de análisis del equipo de procesamiento asignado.

Cada equipo determinará si ya ha cumplido con los procedimientos indicados en la práctica ya sí proceder en trabajo extraclase con la elaboración del reporte correspondiente.

En caso de ser necesaria una visita adicional para la revisión del equipo para corregir algunas



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dudas u omisiones, pueden regresar al laboratorio a una hora libre. Cuidando de que no se alteren las actividades de otros cursos en el laboratorio.

EQUIPO Y MATERIALES A UTILIZAR

EQUIPO

Unidad de Ultrafiltración y ósmosis inversa. Unidad de extracción líquida.

Torre de enfriamiento de agua y/o humidificación de aire. Secador por aspersión. Equipo de Lixiviación

Equipo para producción de vacio en productos enlatados. MATERIALES

Hojas de papel de diverso tamaño. Reglas, escuadras.

Lápices o bolígrafos de de Colores. Goma borradora.

Cinta métrica (flexómetro).

SEGURIDAD Y CUIDADO DEL MEDIO AMBIENTE

En esta práctica deberán de observarse los siguientes aspectos de seguridad personal: NO conectar la energía eléctrica al equipo, en caso de que esté disponible este

servicio. NO abrir ningúna válvula de suministro de agua o de drenado. Tener cuidado de no golpear las partes frágiles del equipo (hechas de vidrio). Realizar su actividades con esmero, evitando cualquier juego con sus compañeros

que puedan provocar algún accidente. Utilizar los recipientes para desechos de acuerdo con los señalamientos indicados en

los mismos.

REGISTRO DE INFORMACIÓN GENERADA

El equipo habrá de organizarse de manera tal que se comisione a un integrante para que lleve el registro de la información que surja durante el desarrollo de la prática. Se recomienda tener una libreta, por equipo, exclusiva para esta actividad.

Se deberá anotar cualquier circunstancia que les parezca importante.

OBSERVACIONES

Las observaciones que se realicen durante el desarrollo de la práctica habrán de servir para mejorar el diseño de la misma.



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Pueden también realizar cuestionamientos sobre el desarrollo de la prática, limpieza del laboratorio, condiciones de inseguridad, aspectos de cuidado ambiental, etc.

MEDICIONES

Para registrar las mediciones se recomienda se utilicen tablas elaboradas por el equipo de común acuerdo. Deberán de representarse estos datos de manera adecuada: cuidando el número de cifras significativas, indicando las unidades de medición, entre otras recomendaciones.

Posteriormente se utilizará esta información en el reporte de la práctica.

RESUMEN E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS

En este apartado deberán de presentar de manera resumida y/o concentrada, la información que hayan obtenido al realizar el trabajo práctico. Para esta práctica se deberá de presentar los diversos diagramas de flujo del equipo de procesamiento analizado: diagrama de bloques y simplificado de equipo. Además, los servicios auxiliares que requiere para su funcionamiento y un diagnóstico referente a la funcionalidad práctica inmediata del equipo e proceso asignado.

El equipo deberá de realizar un análisis de la información lograda, así como una interpretación de los resultados obtenidos considerando los conceptos y procedimientos manejados y/o discutidos en el aula.

Esta es una parte valiosa del trabajo de laboratorio.

AUTOEVALUACIÓN DEL TRABAJO DESARROLLADO

Durante el desarrollo de las competencias profesionales y/o genéricas en nuestro estudiantes, es importante realizar una evaluación de las diversas actividades de enseñanza y de aprendizaje. Esto nos permitirá verificar el nivel de apropiación de los diversos saberes que el alumno está logrando, los cuales se conformarán como competencias al aplicarlas a la solución de problemas prácticos.

Un componente improtante de esta evaluacióln es la autoevaluación que deberán de realizar cada uno de los alumnos de manera personal y cada equipo de manera general. En el trabajo de laboratorio se requiere de promover y desarrollar las competencias interpersonales adercuadas para el buen trabajo en equipo, por lo cual cobra relevancia la autoevaluación.

De acuerdo con la filosofía educativa que se maneja en este curso, la evaluación de las actividades por equipo realizadas dentro del laboratorio al realizar esta prática equivale a la mitad de la evaluación total de cada actividad práctica. La evaluación del reporte del trabajo experimental completa dicha evalaución total.

TRABAJO EN EQUIPO

Para evaluar el trabajo, se proporciona una guía que deberá ser llenada por el representante (líder) del equipo. Este será un alumno seleccionado por los integrantes del equipo de trabajo de laboratorio; puede rotarse el puesto para que cada alumno tenga esta responsabilidad y pueda desarrollar las competencias genéricas inherentes a dicho puesto.

Algunos aspectos que deberánde considerarse en la evaluación del trabajo en equipo son los



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siguientes: Integración y adaptación al grupo de trabajo Puntualidad en realización de las diversas actividades dentro del laboratorio y para la

elaboración del reporte de prácticas. Respeto y tolerancia a sus compañeros. Disposición, colaboración y cumplimiento de las tareas asignadas. Esmero y cuidado en la integración del reporte de la práctica.

RESULTADOS OBTENIDOS

Antes de integrar los resultados que se lograron durante la realización del trabajo en el laboratorio al reporte correspondiente, es importante que el equipo los revise y analice. Esto les ayudará a que las conclusiones y recomendaciones estén fundamentadas y se evaluén adecuadamente por el instructor del curso.

Se recomienda que sean cuidadosos y creativos en la manera en que se presenten dichos resulados en el reporte de la práctica. Si así se hace, podrán obtener una mejor evaluación.

CONCLUSIONES GENERALES E INDIVIDUALES

Todo trabajo práctico deberá de aportar reflexiones al termino del mismo; es por esto que se pide que cada alumno aporte el resultado de su reflexión respecto a dicho trabajo en forma de conclusiones personales.

Además deberá de participar en la reflexión grupal para elaborar las conclusiones generales del equipo de trabajo.

RECOMENDACIONES PARA LA MEJORA

Es imporante que cada equipo aporte alguna o algunas recomendaciones que sirvan para mejorar: el desarrollo de la práctica, la manera de realizar mediciones más adecuadas, la obtención de resultados, aspectos de seguridad y ambientales, etc.

Al realizar esta actividad se aprotará la información necesaria para mejorar la práctica y/o para implementar otras.

HETEROEVALUACIÓN

Esta es una forma de evaluación que realiza el instructor del curso de la actividad práctica. Se consideran dos momentos para llevarla al cabo:

Durante el desarrollo de la práctica por parte de los alumnos, incluye: la explicación inicial, la supervisión del trabajo grupal y la verificación del trabajo en equipo.

Después del trabajo en laboratorio, considerando: asesoría para elaboración del reporte, revisión del reporte y retroalimentación.

Se cuenta con instrumentos de evaluación y medición para cada uno de dichos momentos. Los alumnos tienen acceso a esta información para hacer transparente el proceso de evaluación de su trabajo.



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BLOQUE 2: LA RECETA

SECRETA DEL CORONEL

Práctica Núm. 2: Balance de materia en un proceso

doméstico para la elaboración de un prodcuto alimenticio.

Competencias especificas que apoya Competencias genéricas involucradas 2. Realizar balances de materia sin reacción química en diversas operaciones unitarias con flujo continuo para determinar los flujos y composiciones de las corrientes de entrada y/o de salida, con el apoyo de hojas de cálculo y trabajando en equipo.

INTRODUCCIÓN




MATERIALES Y EQUIPO A UTILIZAR




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OBSERVACIONES

MEDICIONES



TRABAJO EN EQUIPO




HETEROEVALUACIÓN



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BLOQUE 3: CONTANDO

BRUJAS

Práctica Núm. 3: Cambios químicos en un proceso de

transformación de la materia.

Competencias especificas que apoya Competencias genéricas involucradas 3. Realizar balances de materia en procesos que incluyan reacción química y en flujo continuo para determinar los flujos y composiciones de las corrientes de recirculación, de purga, de entrada y/o de salida, con el apoyo de hojas de cálculo y trabajando en equipo

INTRODUCCIÓN

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OBSERVACIONES

MEDICIONES



TRABAJO EN EQUIPO




HETEROEVALUACIÓN



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BLOQUE 4: NATURALEZA ENERGÉTICA

Práctica Núm. 4: Balance de energía en un proceso

físico.

Competencias especificas que apoya Competencias genéricas involucradas

4. Realizar balances de materia y energía en procesos sin reacción química en flujo continuo para determinar los requerimientos energéticos del proceso y los flujos y composiciones de las corrientes incvolucradas, con el apoyo de hojas de cálculo y trabajando en equipo.

INTRODUCCIÓN









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OBSERVACIONES

MEDICIONES



TRABAJO EN EQUIPO




HETEROEVALUACIÓN



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BLOQUE 5: EL BUEN FIN

Práctica Núm. 5: Balance integral de masa de energía en

un proceso con reacción química.


5. Realizar balances de materia y energía en procesos que incluyan reacción química en flujo continuo para determinar los requerimientos energéticos del proceso y los flujos y composiciones de las corrientes incvolucradas, con el apoyo de hojas de cálculo y trabajando en equipo.

INTRODUCCIÓN








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OBSERVACIONES

MEDICIONES



TRABAJO EN EQUIPO




HETEROEVALUACIÓN



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BLOQUE 6: TURBULENCIA Y

DESCONTROL

Práctica Núm. 6: Balance de masa en un proceso en

estado no estable.


6. Realizar balances de materia y energía en procesos en estado no estable para determinar su dinámica y los requerimientos energéticos y cambio de las variables en función del tiempo con el apoyo de hojas de cálculo y trabajando en equipo

INTRODUCCIÓN


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OBSERVACIONES

MEDICIONES



TRABAJO EN EQUIPO




HETEROEVALUACIÓN

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