Guía Docente:
INFORMÁTICA APLICADA A LA INGENIERÍA QUÍMICA
FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS
UNIVERSIDAD COMPLUTENSE DE MADRID
Guía Docente: Informática Aplicada a la Ingeniería Química
I.- IDENTIFICACIÓN
NOMBRE DE LA ASIGNATURA: Informática Aplicada a la Ingeniería Química
CARÁCTER: Obligatoria
MATERIA: Informática
MÓDULO: Materias básicas
TITULACIÓN: Grado en Ingeniería Química
SEMESTRE/CUATRIMESTRE: Primer semestre (primer curso)
DEPARTAMENTO/S: Ingeniería Química
PROFESOR/ES RESPONSABLE/S:
Grupo A
Teoría
Seminario
Tutoría
(Excel y Origin)
Profesora: MARÍA ISABEL GUIJARRO GIL
Departamento: Ingeniería Química
Despacho: Planta baja Edificio A (Procesos)
e-mail: migg@quim.ucm.es
Teoría
Seminario
Tutoría
(Matlab)
Profesor: JOSÉ ANTONIO DELGADO DOBLADEZ
Departamento: Ingeniería Química
Despacho: QA-144
e-mail: jadeldob@quim.ucm.es
II.- OBJETIVOS
�� OBJETIVO GENERAL
El objetivo general de esta asignatura es dotar a los alumnos de capacidades suficientes de manejo de los programas EXCEL, ORIGIN y MATLAB para resolver problemas en el ámbito de la Ingeniería Química.
�� OBJETIVOS ESPECÍFICOS
o Uso de aplicaciones ofimáticas básicas como la hoja de cálculo, EXCEL de Microsoft, y paquete gráfico, MICROCAL ORIGIN, de forma suficiente para la realización de cálculos y elaboración de informes científicos.
o Proporcionar al alumno conocimientos y herramientas en torno a los algoritmos y principales métodos numéricos de regresión lineal y no lineal, resolución de ecuaciones y sistemas de ecuaciones, métodos de integración y derivación numérica y ecuaciones diferenciales ordinarias empleadas en la resolución de problemas en Ingeniería Química.
o Manejo de las herramientas disponibles tanto en EXCEL como en ORIGIN útiles en la resolución de problemas de la Ingeniería Química sabiendo interpretar los resultados.
o Aprender a programar con MATLAB.
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o Resolver un sistema de ecuaciones algebraicas que puede aparecer en Ingeniería Química con MATLAB.
o Resolver un sistema de ecuaciones diferenciales con una variable independiente que puede aparecer en Ingeniería Química con MATLAB.
o Resolver una ecuación diferencial con dos variables independientes (tiempo, variable espacial) que puede aparecer en Ingeniería Química con MATLAB aplicando el método de las líneas con diferencias finitas.
o Desarrollar las habilidades y actitudes necesarias para que el alumno utilice autónomamente el ordenador para la resolución de problemas en el campo de la Ingeniería Química.
III.- CONOCIMIENTOS PREVIOS Y RECOMENDACIONES
�� CONOCIMIENTOS PREVIOS:
Es necesario poseer conocimientos de Física, Química y Matemáticas de Bachillerato, ya que las competencias que se van a adquirir son aplicables a estas ciencias y a la Ingeniería Química.
�� RECOMENDACIONES:
Se recomienda tener nociones básicas de informática (manejo de Windows).
IV.- CONTENIDOS
�� BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS CONTENIDOS:
Programas de aplicaciones. Programación estructurada. Lenguajes científicos de programación.
�� PROGRAMA:
Tema 1: Hojas de cálculo
Concepto de hojas de cálculo, utilidad y características funcionales. Operaciones básicas de manejo de una hoja de cálculo. Operaciones de formato y personalización. Fórmulas y operadores para la realización de cálculos automatizados. Diseño de hojas de cálculo. Generación de gráficos, personalización, creación de líneas de tendencia. Ejemplos.
Tema 2: Hojas de cálculo en la resolución de métodos numéricos
Planteamiento y resolución de métodos numéricos de interés en Ingeniería Química. Análisis estadístico. Modelización de datos experimentales: regresión lineal y no lineal, regresión múltiple y ajustes de curvas. Integración numérica de funciones. Calculo de raíces de funciones de una variable. Resolución de ecuaciones no lineales. Resolución de sistemas de ecuaciones. Resolución de ecuaciones diferenciales ordinarias, problemas de valor inicial (métodos: Euler y Runge-Kutta de 4 orden). Aplicabilidad de las herramientas BÚSQUEDA DE OBJETIVO y SOLVER. Resolución de casos prácticos.
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Tema 3: Programas gráficos
Conocimiento de un programa de creación de gráficos. Introducción al manejo de ORIGIN y su entorno. Componentes de un Proyecto de ORIGIN, hojas de trabajo, trabajando en un libro de Excel dentro de Origin, el grafico. Generación y personalización del os diferentes tipos de gráficos. Matrices y gráficos 3D. Ejemplos.
Tema 4: Análisis de datos en ORIGIN
Conocimiento de las herramientas de análisis de cálculo de interés en Ingeniería Química. Descripción de las herramientas, manejo y procedimiento matemático que utilizan. Regresión lineal y no lineal. Regresión múltiple. Modelización de curvas experimentales. Cálculo de la derivada de una curva. Cálculo de la integral de una curva. Análisis estadístico. Ejemplos.
Tema 5: Conceptos básicos de MATLAB
Definición de matrices. Operadores. Funciones algebraicas. Manejo de funciones mediante ficheros-M. Traspaso de variables mediante la sentencia global. Ciclos for, if y while.
Tema 6: Métodos numéricos con MATLAB
Resolución de ecuaciones con la sentencia fzero. Resolución de sistemas de ecuaciones no lineales con el comando csolve. Integración de funciones con una y dos variables independientes. Resolución de sistemas de ecuaciones diferenciales ordinarias aplicadas a sistemas de interés en Ingeniería Química. Uso de odeset y representación gráfica de los resultados.
Tema 7: Resolución de sistemas de ecuaciones en derivadas parciales con el método de las líneas
Discretización de las variables espaciales. Método de diferencias finitas. Ejemplo de aplicación: transmisión de calor en una pared plana.
V.- COMPETENCIAS
�� GENERALES:
o CG1: Utilizar conceptos de materias básicas y tecnológicas que le capacite para el aprendizaje autónomo de nuevos métodos y teorías y para abordar nuevas situaciones.
o CG4: Resolver problemas en el área de la ingeniería química con iniciativa, capacidad de decisión y razonamiento crítico en el área de la Ingeniería Química.
�� ESPECÍFICAS:
o CE3-I1: Utilizar e interpretar la información obtenida mediante los principales paquetes de software utilizados en Ingeniería Química.
o CE3-I2: Resolver problemas de programación estructurada.
o CE3-I3: Realizar programas en la entrada/salida de datos.
o CE3-I4: Desarrollar programas sencillos aplicados al campo de la Ingeniería Química.
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�� TRANSVERSALES:
o CT2: Demostrar capacidad para la resolución de problemas.
o CT6: Utilizar herramientas y programas informáticos.
o CT7: Trabajar en equipo demostrando capacidad para las relaciones interpersonales.
o CT8: Demostrar capacidad para el razonamiento crítico y autocrítico.
o CT10: Integrar los conocimientos adquiridos y aplicarlos a la resolución de problemas reales.
o CT11: Aprender de forma autónoma.
VI. – HORAS DE TRABAJO Y DISTRIBUCIÓN POR ACTIVIDAD
Actividad
Presencial
(horas)
Trabajo autónomo
(horas)
Créditos
Clases teóricas
30
45
3
Seminarios
15
35
2
Tutorías
3
4,5
0,3
Preparación de trabajos y exámenes
3
14,5
0,7
Total
51
99
6
VII.- METODOLOGÍA
El tiempo lectivo del curso se divide en clases teóricas, seminarios, y tutorías.
Las clases teóricas se impartir en un solo grupo, formado por el conjunto de todos los alumnos matriculados en la asignatura. Se desarrollaran, de forma mayoritaria, en lecciones magistrales en las que se expondrán los conocimientos teóricos necesarios para resolver los ejemplos prácticos que se ven durante el curso. En algunos casos se combinará la lección magistral con la resolución de problemas representativos.
Las clases de seminario se realizarán en aulas de Informática de la Facultad de Ciencias Químicas, desdoblando el grupo en dos. En estas clases se abordarán ejemplos de resolución de casos prácticos y se asesorará a los alumnos en los casos prácticos que tengan asignados.
En las tutorías se supervisará el progreso de los alumnos, resolviendo sus dudas sobre lo aprendido en las clases teóricas, y sobre la resolución de los casos prácticos planteados.
Se utilizará el Campus Virtual como instrumento para poner a disposición de los alumnos el material que se utilizará en las clases teóricas y prácticas, y como medio de comunicación entre el profesor y los alumnos.
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VIII.- BIBLIOGRAFÍA
�� BÁSICA:
o Origin User's Manual. Microcal.
o English Origin 7.5 User´s Manual “The Documentation for the Origin version 7.5 userinterface”. (Last Updated: 12/11/03) https://www.originlab.com/ o Higham, D.J.; Higham N.J.: “MATLAB guide”, SIAM. Philadelphia, 2000.
o Pérez Cota, M.; Rodríguez Damian, A.; Rodríguez Damian, M.: “Excel 97”, McGraw-Hill, 1997.
�� COMPLEMENTARIA:
o Blattner, P.: “Microsoft Excel 2002”, Edición Especial. Prentice Hall, 2002.
o Pérez, César: “Domine Microsof Excel 2002”. RaMa, 2002.
o Doge, Mark; Stinsor, Graig: “Microsof Excel 2002. Running +”, McGraw-Hill, 2002.
o Quintela, P.: “Matemáticas en Ingeniería con MATLAB”, Publicaciones de la Universidad de Santiago de Compostela, 2000.
o Schiesser, W.E.: “The numerical method of lines”, Academic Press, San Diego, 1991.
o Gustafsson, F.; Bergman, N.: “MATLAB for engineers explained”, Springer, Londres, 2003.
o Himmelblau, David M.: “Principios básicos y cálculos en Ingeniería Química”, 6ª ed., Prentice Hall, 2002.
o Cutlip, Michael B.; Shacham M.: “Problem solving in chemical and biochemical engineering with POLIMATH, Excel and MATLAB”, 2nd ed., Prentice Hall, 2008.
IX.- EVALUACIÓN
El rendimiento académico y la calificación final serán el resultado de las calificaciones obtenidas en la parte de Excel, Origin (50%), y MATLAB (50%), ponderadas de la siguiente forma:
EXCEL Y ORIGIN:
Examen:
10%
Actividades dirigidas:
25%
Trabajo personal:
15%
MATLAB:
Examen:
15%
Actividades dirigidas:
25%
Trabajo personal:
10%
Será necesario obtener una calificación mínima de cuatro en cada parte para realizar la media.
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�� EXÁMENES ESCRITOS:
Se realizará un examen final, en las convocatorias ordinaria (Junio) y/o extraordinaria (Septiembre), que consistirá en un conjunto de cuestiones sobre los contenidos expuestos en las clases teóricas, y sobre resolución de casos prácticos. Para aprobar será necesario obtener una nota mínima de 3 en el examen de cada parte.
�� ACTIVIDADES DIRIGIDAS:
EXCEL y ORIGIN:
Los alumnos han de entregar, según plazos que se fijen a principio del curso, una colección de problemas para medir el grado de consecución de las competencias y destrezas en la realización del ejercicio desde las especificaciones del problema hasta los resultados obtenidos del ordenador.
Con el fin de fomentar el aprendizaje cooperativo se organizarán grupos reducidos, de forma que será el grupo el que tenga que entregar la colección resuelta.
MATLAB:
La clase se dividirá en grupos. Se realizarán programas en MATLAB en los que se resolverán casos prácticos asignados a cada grupo. En cada programa se debe explicar el significado de las variables utilizadas y la utilidad de cada una de las estructuras y/o comandos de programación empleados. Para calificar los programas se comprobará su funcionamiento, por lo que deberán entregarse todos los ficheros necesarios de forma que sean ejecutables desde MATLAB. El grado de similitud entre programas entregados por varios grupos diferentes afectará negativamente a la calificación de todos ellos. Para evitarlo, cada programa deberá tener variables y comentarios completamente diferentes.
Una vez obtenida esta calificación se mantendrá en todas las convocatorias en ambas partes.
�� TRABAJO PERSONAL:
EXCEL y ORIGIN:
Cada uno de los alumnos realizará un trabajo individual donde deberá aplicar los conocimientos adquiridos en el desarrollo de las aplicaciones informáticas. Resolverá un problema práctico que demuestre las habilidades adquiridas para la construcción de una aplicación numérica cualquiera de interés en la Ingeniería Química.
MATLAB:
Para evaluar el trabajo personal, cada alumno deberá proponer un caso práctico con unas condiciones preestablecidas, y entregar el fichero de MATLAB que resuelve el caso práctico, y la solución. El grado de similitud entre casos prácticos propuestos por diferentes alumnos afectará negativamente a la calificación.
Una vez obtenida esta calificación se mantendrá en todas las convocatorias en ambas partes.
�� ASISTENCIA:
Para presentarse al examen será necesario asistir al menos a un 70% de las clases presenciales.
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PLANIFICACIÓN DE ACTIVIDADES – CRONOGRAMA 2009/2010
TEMA
ACTIVIDAD
HORAS
GRUPOS
INICIO
FIN
Clases Teoría
4
1
1. Hojas de cálculo
Seminario
2
2
1ª semana
2ª semana
Clases Teoría
4
1
Seminario
2
2
3ª semana
4ª semana
2. Hojas de cálculo en la resolución de métodos numéricos
Tutoría programada
1
4
4º semana
Clases Teoría
4
1
3. Programas gráficos
Clases Problemas
2
2
4ª semana
5ª semana
Clases Teoría
3
1
Clases Problemas
2
2
6ª semana
7ª semana
4. Análisis de datos en ORIGIN
Tutoría programada
1
4
7ª semana
Clases Teoría
3
1
5. Conceptos básicos de MATLAB
Seminario
1
2
7ª semana
8ª semana
Clases Teoría
4
1
6. Métodos numéricos con MATLAB
Seminario
2
2
9ª semana
11ª semana
Clases Teoría
8
1
Seminario
4
2
12ª semana
15ª semana
7. Resolución de sistemas de ecuaciones en derivadas parciales con el método de las líneas
Tutoría programada
1
4
15ª semana
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RESUMEN DE LAS ACTIVIDADES
Actividad docente
Competencias asociadas
Actividad Profesor
Actividad alumno
Procedimiento de evaluación
P
NP
Total
C
Clases de teoría
CG1,CE3-I1
Exposición de los conocimientos teóricos necesarios para resolver los casos prácticos.
Toma de apuntes. Manejo del ordenador.
Preguntas de examen sobre los contenidos expuestos en las clases teóricas.
30
45
75
Seminarios
CG4, CG1, CE3-I1, CE3-I2, CE3-I3, CE3-I4, CT2, CT6, CT7,CT8, CT10,CT11
Resolución de ejemplos de casos prácticos y asesoramiento a los alumnos en los casos prácticos asignados. Elaboración y propuesta de trabajos.
Toma de apuntes, manejo del ordenador. Aplicación de los conocimientos adquiridos en las clases teóricas. Elaboración por escrito de trabajos individuales y en grupo.
Calificación de los casos prácticos asignados, y preguntas de examen sobre la resolución de casos prácticos. Valoración de los trabajos.
15
35
50
50%
Tutorías
CT6, CT2, CT8, CT11
Supervisión del progreso de los alumnos.
Preparación de las preguntas para el profesor, asimilación y aplicación de las explicaciones recibidas.
Valoración del trabajo personal de los alumnos.
3
4,5
7,5
25%
Exámenes
CG1,CE3-I1, CE3-I2, CE3-I3, CE3-I4
Propuesta, vigilancia y corrección del examen. Calificación del alumno.
Estudio y realización del examen.
Nota del examen.
3
14,5
17,5
25%
P : Presenciales; NP: no presenciales (trabajo autónomo); C: calificación
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video tutorial para actualizar conocimientos del sistema contable CG1. version 8.5. INFO: tutoriales.cursos@gmail.com y http://cali.olx.com.co/tutorial-cg1-8-5-iid-50967344
