Desarrollo de una Asignatura de Proyecto

de Diseño de Producto

Berta Galan, Gema Ruiz, Ana Andrés, Alberto Coz, Javier R. Viguri

Green Engineering and Resources Research Group (GER). Departamento de Química e Ingeniería de Procesos y Recursos (QuIPRe). ETSIIT.

Universidad de Cantabria. Avda. Los Castros, s/n.39005 Santander, Spain.

II Congreso de Innovación Docente en Ingeniería Química (CIDIQ). Universitat de València. 23 y 24 de Enero de 2014

INDICE

• INTRODUCCION

• OBJETIVOS

• CONTEXTO DE RESULTADOS DE APRENDIZAJE “Learning Outcome Context”.

• PROPUESTAS DE MECANISMOS DOCENTES

• OBSERVACIONES FINALES

INTRODUCCIONDiseño de Procesos como “Capstone Course”

La importancia del Diseño de Producto en el campo de la Ingeniería Química ha sido ampliamente establecida (Wei, 2007; Biegler et al., 2010; Cussler y Moggridge, 2011; IChemE,2013).

Products and Processes Design

Plant construction

Plant operation

Plant demolition

Product Handling

Product demolition

Resource

Emissions

Plan

t Life

cyc

le

Emissions

Emissions Emissions

Recycle

Emissions

Recycle

Construction materials Product Life cycle

El Diseño de Producto en si mismo El Proceso Productivo

La rentabilidad de cualquier producto Esfuerzos en un mejor entendimiento y modelado de la percepción del

consumidor para definir las propiedades del producto

La integración de los problemas de diseño de producto y proceso es uno de los enfoques más utilizado, especialmente para "Performance Chemicals", tanto en la industria (Martin y Martinez, 2013), como a nivel académico(Seider y Widadgo, 2012).

INTRODUCCIONDiseño de Procesos como “Capstone Course”

El diseño de proceso para un producto químico implica 4 principales etapas (Cussler and Moggridge, 2001):

1.- Etapa de Pre-diseño o de formulación del problema: Definir necesidades.

2.- Generar Ideas para cubrir las necesidades: Búsqueda del mejor producto.

3.- Selección de la mejor idea.4.- Fabricación del producto: Como fabricar el producto en suficiente cantidad.

….. En definitiva…..Proceso de toma de decisiones basado en … Identificación de Factores de calidad de producto relacionados con la

satisfacción del consumidor …………… que deben ser trasladados a ………….Especificaciones técnicas de producto/proceso

esto implica un proceso Multidisciplinar donde son necesarios tantoESTUDIOS DE MERCADO como APROXIMACIONES INGENIERILES paraentender las necesidades y resolver los retos que presentan las expectativasde los consumidores.

Representan el Diseño de Producto con dos posibles tipos de Problema: Diseño Molecular y Diseño de Mezclas

Grado de Ingeniería Química

INTRODUCCION

34 Cursos- 27 Obligatorios- 7 Optativos

37 Cursos- 33 Obligatorios- 4 Optativos

18 Cursos- 13 Obligatorios- 5 Optativos

4 Cursos- 0 Obligatorios- 4 Optativos

6 Cursos

1 Curso

Simulación &Optimización

Diseño de Procesos

Procesos Químicos Industriales (Descriptiva)

DISEÑO DE PRODUCTO

32 % en 3º año68% en 4º año

32 % en 3º año68% en 4º año

En la Figura se muestran el número de cursos, ofertados en el nuevo Grado de Ingeniería Química en 36 Centros, relacionados con

Diseño de Procesos, Simulación y Optimización de Procesos, Química Industrial y Diseño de

Producto.

-Diseño de Procesos y Simulación &Optimización de procesos, son típicamentecursos obligatorios durante el 4º Curso,aunque algunos centros ofrecen materialadicional en Cursos optativos.

-Un alto porcentaje de centros (53%) añadencontenidos relacionados con Diseño deProcesos y Simulación de Procesos en cursosde Química Industrial.

-Solo el 13% de los centros ofrecen Diseño deProducto como un curso optativo específico odentro de cursos descriptivos.Grado en Ingeniería Química en España

- 36 Centros de 30 Universidades 2009-2014

Chemical Engineering Degree (UC)

INTRODUCCION

Optativas

Modulo OQI (Química Industrial)

Modulo ORI (Rama Industrial)

Modulo B (Básico)

4º

3º

2º

1º

Grado en Ingeniería Quimica (UC)

Diseño de Procesos Químicos

Diseño de Producto

INTRODUCCIONNuevo Grado en Ingeniería Química

Motivación /Necesidad • Aplicación de conocimientos y habilidades adquiridas al diseño de

productos químicos.• Trabajo en grupo con herramientas de diseño soportadas en

ordenador.• Conjugar los puntos de vista del proyecto y del cliente.• Conocer la perspectiva industrial.

Tácticas de Mejora Docente-Motivación del alumno por proyectos enfocados en áreas que suponganretos 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 actividadfutura.-Aprovechamiento de NNTT para una comunicación flexible, rápida y eficaz.

OBJETIVOS

OBJETIVO

El objetivo prioritario es que los alumnos del últimocurso del Grado de Ingeniería Química sean capaces de

- integrar sus conocimientos previos, y losconocimientos adquiridos en SOPQ y DPQ

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

mediante la implantación, seguimiento yevaluación de un conjunto de mecanismos deaprendizaje.

En una asignatura de “Proyecto de Diseño deProducto”

OBJETIVO

Los objetivos particulares. Ampliar la experiencia adquirida en diseño durante la

titulación Identificación, mediante trabajo en grupo, de necesidades

de mercado. Diseño básico de un producto químico quesatisfaga dichas necesidades, preferentemente en el ámbitodel ecodiseño, y realizar el diseño preliminar del procesopara producirlo.

Realizar de forma sistemática y eficaz cálculos implicados enel análisis de productos.

Conocer la forma de patentar cualquier nuevo producto ynueva tecnología desarrollada.

Presentación oral y escrita mediante dos reportsconsecutivos de la síntesis, análisis y evaluación de unproducto industrial realizado en grupo.

CONTEXTO

CONTEXTO “Learning Outcome”Objetivos y Mecanismos de aprendizaje propuestos

Recomendaciones de la Federación Europea de Ingeniería Quimica (EFCE) para la Educación en Ingeniería Química in a Bologna Three Cycle Degree System (EFCE, 2010. http://www.efce.info/Bologna_Recommendation.html)

Basadas en Programme outcomes, i.e. lo que los estudiantes deben conocer o ser capaces de hacer inmediatamente después de la graduación.

First Cycle ("bachelor") Chemical Engineering programme outcomesAfter graduation, a first cycle degree chemical engineer should meet the followingcriteria:

Knowledge and Understanding; Investigations; Engineering Practice; Transferable Skills

Engineering Design The graduates have:

the ability to develop a basic design for products and processes according to specified requirements;

Engineering Analysis The graduates have the ability:

to consider, analyse and evaluate products, processes and methods of their subject on a systems engineering base;

Objetivos y Mecanismos de aprendizaje propuestosCompetencias Grado IQ Objetivos del específicos del curso MecanismoCompetencias Generales (CG): CG‐2, CG‐3, CG‐6

Identificación mediante trabajo en grupo de necesidades de mercado y diseño de un 

producto químico que supla dichas necesidades. Aprendizaje de técnicas de diseño  mediante introducción de estrategias de diseño con diferente enfasis mientras resuelven un 

proyecto de diseño de final abierto.

Clases prácticas en aula con casos 

estudio, clases de ordenador; memorias  y presentación del proyecto; seminarios industriales. 

Competencias Específicas (CE). CE‐3, CE‐4, CE‐12, 13 (Capacidad para el análisis, 

diseño, simulación y optimización de procesos y

productos).

Realizar de forma sistemática y eficaz cálculos implicados en el análisis de productos: Diseño 

de experimentos; Uso de bases de Datos. Predicción de Propiedades.

Competencias Trasversales (CT): CT‐3, CT‐5,  CT‐10 , CT‐16, CT‐21, CT‐24, CT‐26.

Capacidad de comunicar y trasmitir conocimientos, habilidades y destrezas en el 

campo de la Ingeniería Química. Fomento de la creatividad, iniciativa y del espíritu 

emprendedor

CONTEXTO “Learning Outcome”

PROPUESTAS DE APRENDIZAJE

Mecanismos de aprendizaje propuestosACTIVIDADES HORAS DE LA ASIGNATURA

Actividades presenciales (A)- Teoría (TE) 20,00- Prácticas en Aula (PA) 10,00- Prácticas en aula de Ordenador (PL) 30,00

Sub-Total A 60,00

Actividades de Supervisión (B)Tutoriales (TU) 15,00Evaluación (EV) 5,00Sub-Total B 20,00TOTAL ACTIVIDADES PRESENCIALES – Contact hours (A+B) 80,00

Actividades no PresencialesTrabajo en grupo (TG) 56,00Trabajo individual (TA) 14,00

TOTAL ACTIVIDADES NO PRESENCIALES 70,00

TOTAL 150,00

Todos ellos basados en un Contexto de ”Resultados de Aprendizaje”

Supervisión personal del alumno y de losgrupos de trabajo; Evaluación continuade consecución de objetivos

Preparación previa y análisis posterior deSeminarios y Conferencias; Búsqueda yAnálisis de Información. Preparación deMemorias y presentaciones del Proyecto.

Actividades guiadas para gestión delos casos estudio, análisis de artículosy desarrollo del Proyecto, paraconsecución de los objetivos deaprendizaje

PROPUESTAS

PROPUESTASMecanismos 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

Base de las clases magistralesBase desarrollo proyecto de diseño de producto

Mecanismos de aprendizaje propuestosA

ctua

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de

con

teni

dos

Desarrollo de documentación

para Blackboard 9.1

Archivos de Texto Tareas

Mensajes y Anuncios Evaluación

CASOS PRACTICOSRefrigerantes, Polímeros, Disolventes, MezclasInnovación en Diseño de Productos Químicos, Predicción de propiedades, Diseño de Experimentos, Uso bases de Datos, Herramientas de Optimización.

PROPUESTAS

Mecanismo para mejora de la consecución de objetivos de aprendizaje en aspectos:

- Herramientas matemáticas – Proceso metodológico- Utilización de bases de datos – Aplicaciones industriales

Seguimiento mediante puesta en común por grupos

Eva

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Asociadas a cada bloque

temático

Mecanismos de aprendizaje propuestos

PROPUESTAS

Diseño en grupo

Factores de calidad.

Especificaciones

Eva

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ión

cont

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Mecanismos de aprendizaje propuestos

2 MEMOS y 2 Presentaciones Orales

Comentarios de las Memos

Selección del Producto1.‐ Definir Necesidades: Etapa de Pre‐diseño o formulación del problema. 2.‐ Generar ideas para cumplir necesidades: Búsqueda del mejor producto.

Diseño del Producto3.‐ Selección de la mejor idea.4.‐ Fabricación producto: Como fabricar el producto en suficiente cantidad (Parte del problema de diseño de procesos)

UNIVERSIDADDECANTABRIAETSIIT.GradodeIngenieríaQuímicaProyectodediseñodeproducto

MIRIAMFLORPELAYOLARABUSTAMANTEBUENOSANDRARASILLAFERNÁNDEZ

27/11/2013

PROPUESTASE

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Recopilación información,elaboración y presentación.

Mecanismos de aprendizaje propuestos

Discusión en clase. Uso para Memos. Incorporación sistemática de aspectos de interés para el alumno

Determinación de las propiedades 1.‐ Propiedades físicas, químicas, reológicas o sensoriales.2.‐ Si es un aparato:  fenómenos de transporte, operaciones unitarias…Herramientas: Aspen plus

Evaluación de alternativas3.‐ Alternativas consideradas y alternativas rechazadas. Herramientas: GAMS

Descripción detallada del diseño4. Fórmula química, composición de la mezcla, condiciones de operación, diagrama de flujo

PROPUESTAS

Planificación temporal, enfoque,

documentación, discusión.

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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.

* Sector Farmacéutico

* Sector Agroquímico * Propiedad Intelectual

*Sector Químico de Base

EVALUACION

Memoria 1 [Selección del Producto]: 20 puntosMemoria 2 [Diseño del Producto ]: 50 puntos

Presentación Oral 1 : 10 puntosPresentación Oral 2 : 15 puntos

Participación activa: [Análisis de artículos 5 puntosConferencias, presentaciones]________________________________________________

TOTAL : 100 puntos

Las caracteristicas del Curso “Proyecto de Diseño de Producto” hacenecesario un enfoque del tipo Trade Management*.(*) Gestión Comercial: proceso de negocio por el que las compañías de fabricacióngestionan sus promociones comerciales, los presupuestos, las reclamaciones, lasdeducciones y las ventas indirectas.

Evaluación Profesor y Alumno MARCO FORMAL MARCO INFORMAL

Encuestas Globales UC Opinión del alumnoEncuestas por mecanismo propuesto

OBSERVACIONES FINALES

OBSERVACIONES FINALES

La enseñanza de Diseño de Producto es relativamente nueva en Ingeniería Química, pero ya han surgido un buen número de conceptos esenciales y aproximaciones útiles para alcanzar competencias en diseño.

Los estudiantes deben primero conocer diferentes alternativas para innovar endiseño de producto. Posteriormente, cuando se ha elegido un producto enparticular como objetivo de diseño, el estudiante debe de poder evaluarcuantitativamente la estructura molecular, morfología, reología y otrosfactores que afectan al desarrollo del proyecto elegido.

Este curso permite que el alumno vea que, diseño de producto y de procesodeben de entenderse simultáneamente como un concepto de productoglobal en un marco de producción sostenible.

Conclusiones

THE END

MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIONGreen Engineering and Resources Research Group (GER).

www.ger.com

Dpto. de Química e Ingeniería de Procesos y Recursos (QuIPRe).www.unican.es/Departamentos/quimicaingrecursos/

ETSIIT. Universidad de Cantabria.http://www.unican.es/Centros/etsiit/