Nombre: INGENIERÍA DE LA REACCIÓN QUÍMICA
Código: 509103001
Carácter: Obligatoria
ECTS: 7.5
Unidad Temporal: Cuatrimestral
Despliegue Temporal: Curso 3º - Primer cuatrimestre
Menciones/Especialidades:
Lengua en la que se imparte: Castellano
Carácter: Presencial
[CB1 ]. Que los estudiantes hayan demostrado poseer y comprender conocimientos en un área de estudio que parte de la base de la educación secundaria general, y se suele encontrar a un nivel que, si bien se apoya en libros de texto avanzados, incluye también algunos aspectos que implican conocimientos procedentes de la vanguardia de su campo de estudio
[CG1 ]. Capacidad para la redacción, firma y desarrollo de proyectos en el ámbito de la ingeniería industrial que tengan por objeto, de acuerdo con los conocimientos adquiridos según lo establecido en el apartado 5 de esta orden, la construcción, reforma, reparación, conservación, demolición, fabricación, instalación, montaje o explotación de: estructuras, equipos mecánicos, instalaciones energéticas, instalaciones eléctricas y electrónicas, instalaciones y plantas industriales y procesos de fabricación y automatización.
[CG5 ]. Conocimientos para la realización de mediciones, cálculos, valoraciones, tasaciones, peritaciones, estudios, informes, planes de labores y otros trabajos análogos.
[CE19 ]. Conocimientos sobre balances de materia y energía, biotecnología, transferencia de materia, operaciones de separación, ingeniería de la reacción química, diseño de reactores, y valorización y transformación de materias primas y recursos energéticos.
Competencias de la materia
Conocimientos sobre ingeniería de la reacción química y diseño de reactores.
[CT2 ]. Trabajar en equipo.
- Adquisición de conocimientos sobre cinética de reacciones químicas.
- Análisis de datos cinéticos.
- Capacidad para definir, describir, explicar, analizar, relacionar y aplicar, correctamente, los conceptos, leyes, teorías y modelos que se incluyen los distintos contenidos de la asignatura.
- Capacidad para comprender, aprender y aplicar los contenidos que la asignatura Ingeniería de la Reacción Química al objeto de aplicarlos al diseño de reactores
químicos.
- Capacidad para utilizar el lenguaje científico y técnico de la Ingeniería Química.
- Capacidad para resolver, correctamente y de manera razonada, cuestiones relacionadas con los distintos contenidos que la asignatura.
- Capacidad para plantear y resolver, correctamente y de manera razonada (mediante la realización de los cálculos y valoraciones pertinentes), ejercicios y problemas relacionados con los distintos contenidos de la asignatura.
- Capacidad, para analizar y aprovechar, correctamente, la información contenida en tablas, gráficas y diagramas, para utilizar adecuadamente datos teóricos o experimentales, para interpretar hechos experimentales y para diseñar y/o reformar procesos químico-industriales.
Cinética de reacciones químicas. Obtención de datos cinéticos. Tipos de reactores químicos. Modos de operación en la industria química. Ecuaciones básicas de diseño. Reactores reales. Eficacia. Optimización de reactores. Estabilidad de reactores.
1. Introducción a la Ingeniería de la Reacción Química
1.1. Concepto de Ingeniería de la Reacción Química
1.2. Cinética Química Aplicada
1.3. El reactor químico. Tipos de reactores
1.4. El diseño de reactores.
2. Conceptos básicos de Cinética Química
2.1. Velocidad de reacción
2.2 Cinética Química y equilibrio
2.3. La ecuación cinética.
2.4. Velocidad de reacción y temperatura
2.5. Factores que afectan a la velocidad de reacción
3. Ecuaciones cinéticas
3.1. Ecuación cinética
3.2. Ecuaciones cinéticas de reacciones elementales
3.3 Ecuaciones cinéticas en reacciones no elementales. Etapa controlante.
3.4. Estrategias para la determinación de la ecuación cinética de una reacción no elemental.
3.5. Ecuación cinética de reacciones en serie, en paralelo y autocatalíticas.
4. Obtención y análisis de datos cinéticos
4.1. Métodos de obtención de datos cinéticos
4.2. Métodos de análisis de datos cinéticos.
4.2.1. Métodos integrales de análisis de datos cinéticos
4.2.2. Métodos diferenciales de análisis de datos cinéticos
5. Cinética de las reacciones catalíticas homogéneas y heterogéneas
5.1. Reacciones catalíticas.
5.2. Catalizadores
5.3. Tipos de reacciones catalíticas.
5.4. Mecanismo y ecuaciones cinéticas de las reacciones catalíticas homogéneas.
5.5. Catálisis ácido base
5.6. Mecanismo y ecuaciones cinéticas de las reacciones catalíticas heterogéneas.
6. Diseño de reactores isotérmicos en estado estacionario
6.1. Introducción.
6.2. Balance de materia
6.3. Modelos de flujo
6.4. Reactor discontinuo de mezcla completa (batch)
6.5. Reactor continuo de mezcla completa (CSTR)
6.6. Reactor de flujo pistón (PFR)
6.7. Técnicas gráficas para el diseño
6.8. Asociación de reactores en serie y en paralelo.
6.9. Reactores con recirculación.
7. Reactores para reacciones múltiples
7.1. Introducción y definiciones
7.2. Análisis de reactores para reacciones en paralelo
7.3. Análisis de reactores para reacciones en serie
7.4. Resolución de reacciones complejas
8. Reactores no isotérmicos en estado estacionario
8.1. Introducción
8.2. Operación no isotérmica y adiabática
8.3. Balance de energía en reactores
8.4. Múltiples estados estados estacionarios
8.5. Múltiples reacciones químicas no isotermas
9. Distribución de tiempos de residencia (DTR)
9.1. Función de DTR y características.
9.2. Determinación experimental de DTR
9.3. DTR en reactores ideales
9.4. Modelado de reactores mediante DTR
10. Introducción a los reactores heterogéneos.
10.1. Clasificación de reactores heterogéneos
10.2. Interacción difusión-reacción en reacciones heterogéneas
10.3. Tipos de reactores heterogéneos
10.3.1. Tanques agitados bifásicos
10.3.2. Reactor de lecho fijo
10.3.3. Reactor de lecho fluidizado
10.3.4. Reactores de lecho escurrido (trickle bed)
Sesión 1. Introducción a Chemcad. Simulación reactor PFR (deshidrogenación de etano) y CSTR (saponificación de acetato de etilo)
Sesión 2. Asociación de reactores en serie/paralelo: simulación de la descomposición de peróxido diterbutílico en reactores PFR y CSTR.
Sesión 3. Reacciones múltiples. Simulación de la producción de cloruro de alilo.
Sesión 4. Simulación del proceso Haber simplificado en condiciones isotérmicas y adiabáticas, y en condiciones de equilibrio.
La Universidad Politécnica de Cartagena considera como uno de sus principios básicos y objetivos fundamentales la promoción de la mejora continua de las condiciones de trabajo y estudio de toda la Comunidad Universitaria. Este compromiso con la prevención y las responsabilidades que se derivan atañe a todos los niveles que integran la Universidad: órganos de gobierno, equipo de dirección, personal docente e investigador, personal de administración y servicios y estudiantes. El Servicio de Prevención de Riesgos Laborales de la UPCT ha elaborado un "Manual de acogida al estudiante en materia de prevención de riesgos" que puedes encontrar en el Aula Virtual, y en el que encontraras instrucciones y recomendaciones acerca de cómo actuar de forma correcta, desde el punto de vista de la prevención (seguridad, ergonomía, etc.), cuando desarrolles cualquier tipo de actividad en la Universidad. También encontrarás recomendaciones sobre cómo proceder en caso de emergencia o que se produzca algún incidente. En especial, cuando realices prácticas docentes en laboratorios, talleres o trabajo de campo, debes seguir todas las instrucciones del profesorado, que es la persona responsable de tu seguridad y salud durante su realización. Consúltale todas las dudas que te surjan y no pongas en riesgo tu seguridad ni la de tus compañeros.
1. Introduction to chemical reaction engineering. Basic concepts.
2. Basic concepts on chemical kinetics.
3. Kinetic equations.
4. Recovery and analysis of kinetic data.
5. Kinetic of the homogeneous and heterogeneous catalytic reactions.
6. Isothermal reactors design in stationary state.
7. Reactors for multiple reactions.
8. Steady-state non-isothermal reactor design.
9. Residence time distribution (RTD)
10. Introduction to heterogeneous reactors
Clase en aula convencional: teoría, problemas, casos prácticos, seminarios, etc.
Clases presenciales en el aula: clases de teoría, problemas, casos prácticos, seminarios, etc.
63
100
Clase en aula de informática: prácticas.
Realización de prácticas de informática.
8
100
Actividades de evaluación (sistema de evaluación continua).
Pruebas escritas individuales correspondientes al sistema de evaluación continua.
4
100
Actividades de evaluación (sistema de evaluación final).
Pruebas escritas individuales correspondientes al sistema de evaluación final.
8
100
Tutorías.
Tutorías individuales para resolución de dudas sobre los contenidos de la asignatura.
10
100
Trabajo del estudiante: estudio o realización de trabajos individuales o en grupo.
Estudio y trabajo del estudiante, incluyendo realización de trabajos individuales o en grupo.
132
0
Pruebas escritas oficiales: Se evaluará especialmente el aprendizaje individual por parte del alumno de los contenidos específicos disciplinares abordados.
Se realizarán dos exámenes parciales sobre los contenidos teóricos y aplicados impartidos de la asignatura. Se requiere un mínimo de 4 sobre 10 en cada parcial para hacer media con el resto de actividades.
75 %
Evaluación por el profesor, Autoevaluación y Coevaluación (evaluación por compañeros) mediante criterios de calidad desarrollados (rúbricas) de informes de laboratorio, problemas propuestos, actividades de Aprendizaje Cooperativo, etc.
Resolución de problemas propuestos durante las clases, trabajos individuales y/o cooperativos (10%)
Prácticas de informática con simulador (15%)
25 %
Tablas de observación (check-list, escalas, rúbricas) para evaluar ejecuciones. Portafolio y/o diario del alumno para evaluar la capacidad de autorreflexión y la dedicación. Realización de tareas tales como: simulaciones, estudio de casos y/o problemas aplicados reales, etc.
Tablas de observación para evaluar el desempeño de actividades que no requieren documentación escrita.
0 %
Sistema de evaluación final: prueba única sobre contenidos teóricos, aplicados y/o aspectos prácticos de la asignatura
Examen final sobre los contenidos teóricos y aplicados impartidos de la asignatura. El examen constará de dos partes, correspondientes a los dos parciales del sistema de evaluación continua. Se requiere un mínimo de 4 sobre 10 en ambas partes.
75 %
Sistema de evaluación final: pruebas complementarias (integración de actividades realizadas durante el cuso)
Integración de las actividades de evaluación continua:
Parte correspondiente a resolución de problemas propuestos durante las clases, trabajos individuales y/o cooperativos (10%).
Parte correspondiente a prácticas de informática con simulador (15%).
En el sistema de evaluación final, el estudiante podrá recuperar esta parte, mediante la realización de preguntas extra en el examen final.
25 %
Para aprobar la asignatura el alumno deberá obtener una calificación global igual o superior a 5 sobre 10 teniendo en cuenta la suma ponderada de cada una de las actividades.
La nota de un parcial se guarda para el Sistema de Evaluación Final si es igual o superior a 4. El resto de actividades no requieren mínimo y las correspondientes calificaciones se guardan para el Sistema de Evaluación Final.
En el Sistema de Evaluación Final, se podrá recuperar cada una de las partes del Sistema de Evaluación Continua renunciando a la nota obtenida en dichas actividades.
Autor: Levenspiel, Octave
Título: Ingeniería de las reacciones químicas
Editorial: Limusa Wiley
Fecha Publicación: 2004
ISBN: 9681858603
Autor: Fogler, H Scott
Título: Elementos de ingeniería de las reacciones químicas
Editorial: Pearson Education
Fecha Publicación: 2008
ISBN: 9789702611981
Autor: Izquierdo, José Felipe
Título: Cinética de las reacciones químicas
Editorial: Universitat de Barcelona,
Fecha Publicación: 2004
ISBN: 8483384299
Autor: Santamaria, Jesús M.
Título: Ingenieria de reactores
Editorial: Síntesis
Fecha Publicación: 2002
ISBN: 847738665
Autor:
Título: Problemas resueltos de cinética de las reacciones químicas
Editorial: Universitat de Barcelona,
Fecha Publicación: 2004
ISBN: 8483384809
Autor: Beltrán Novillo, Fernando J.
Título: Ejemplos resueltos de reactores químicos
Editorial: Universidad de Extremadura
Fecha Publicación: 2009-2011
ISBN: 9788477239284
Essentials of Chemical Reactor Engineering . H. Scott Fogler. Prentice Hall International Series in the Physical and Chemical Engineering Sciencesde.
http://www.umich.edu/~essen/
Essentials of Chemical Reactor Engineering . H. Scott Fogler and M. N. Gürmer. Prentice Hall International Series in the Physical and Chemical Engineering Sciencesde.
http://umich.edu/~elements/
LearnChemEd. Chemical Engineeiring Screencasts. Developed by faculty in the department of Chemical and Biological Engineering at the University of Colorado Boulder.
https://www.youtube.com/channel/UCKVGxWqAcyGibKC2RKD19RQ