A. Conocer los principios de la cinética de las reacciones químicas, tanto en sistemas homogéneos como en los distintos sistemas heterogéneos, en ausencia y presencia de catalizadores.

B. Conocer los reactores básicos para la obtención de datos cinéticos.

C. Comprender y aplicar los métodos que permiten establecer las ecuaciones cinéticas y la determinación de los parámetros cinéticos.



Al finalizar el curso, el alumno debería ser capaz de desarrollar trabajos que requieran

las siguientes tareas/actividades:

• Realizar balances de materia en sistemas con reacción química.

• Calcular la conversión en sistemas discontinuos y en flujo.

• Establecer las ecuaciones de diseño de reactores discontinuos, continuos de mezcla perfecta y de flujo pistón.

• Desarrollar ecuaciones de velocidad de reacción a partir de mecanismos y datos experimentales.

• Aplicar los métodos diferenciales e integrales de análisis de datos.

• Maximizar la selectividad de producto en sistemas con reacciones múltiples.

• Comprender las etapas físicas y químicas que ocurren en los sistemas catalíticos.

• Aplicar las etapas controlantes de la reacción y cuantificar las limitaciones de

transferencia de materia en sistemas heterogéneos (catalíticos y no catalíticos).

• Conocer las causas por las que se desactivan los catalizadores sólidos y las estrategias

posibles para su minimización.



Competencias transversales o genéricas a desarrollar en la materia y en la titulación

Comunicación:

1. Dominio del lenguaje ingenieril y de términos científicos y técnicos.

2. Capacidad para comunicación oral de resultados.

3. Capacidad para la redacción de informes técnicos y proyectos.

4. Participación y protagonismo en foros de debate/discusión de resultados.

Capacitación:

5. Capacidad para enfrentarse a nuevos problemas y buscar nuevas soluciones.

6. Interrelación de conceptos y conocimiento entre asignaturas.

7. Autoevaluación de los resultados.

8- Capacidad crítica y de razonamiento.

9. Adquisición de valores éticos.

Herramientas:

10. Utilización de recursos bibliográficos.

11. Conocimientos de informática y programación.

a. Uso de software general: navegadores, editores, hojas de cálculo, gráficos, etc.

b. Programación y uso de programas específicos de ingeniería.

Organización:

12. Adaptación al trabajo en grupo.

13. Capacidades de organización de grupos de trabajo.

14. Planificación y organización del trabajo personal y gestión del tiempo.

1. INTRODUCCIÓN A LA CINETICA

La reacción química. Velocidad de reacción. La ecuación cinética. Influencia de la temperatura en la velocidad de reacción. Teorías cinéticas.

2. REACCIONES ELEMENTALES Y NO ELEMENTALES

El mecanismo de reacción. Etapa controlante. Cinética de las reacciones elementales. Evolución de la concentración en reacciones elementales de orden cero, uno, dos y n. Reacciones elementales con más de un reactante. Mecanismos de reacción en reacciones no elementales: etapas en serie, en paralelo y reacciones autocatalíticas. Mecanismos de reacción en cadena. Determinación del mecanismo de la reacción.

3. METODOS DIFERENCIALES PARA EL ANALISIS DE DATOS CINETICOS

Obtención de datos experimentales. El reactor discontínuo. Reacciones con un único reactante: métodos de tanteo, regresión lineal y regresión no lineal. Reacciones con más de un reactante: métodos del exceso y de las cantidades estequiométricas. Reacciones reversibles. Reacciones en serie y en paralelo. Otros reactores para la obtención de datos cinéticos.

4. METODOS INTEGRALES PARA EL ANALISIS DE DATOS CINETICOS

Reacciones con un único reactante: regresión lineal, tiempos de vida fraccional, tiempo de vida media. Reacciones con más de un reactante: métodos del exceso y de las cantidades estequiométricas. Reacciones reversibles. Reacciones es serie y en paralelo. El reactor discontínuo de volumen variable. Variación fraccional de volumen.

5. REACCIONES EN FASE LIQUIDA Y EN DISOLUCION

Efecto de la presión en reacciones en fase gas y en fase líquida. Mecanismos de reacción en disolución. Velocidad de reacción en fase líquida.

6. CATALISIS HOMOGENEA

El fenómeno de la catálisis. Funciones del catalizador. Mecanismos y ecuaciones cinéticas en reacciones catalíticas homogéneas. Catálisis por ácidos y bases. Catálisis específica y general.

7. LOS CATALIZADORES SÓLIDOS

Estructura de un catalizador sólido. Los materiales catalíticos. Propiedades físicas, químicas y catalíticas. Preparación y caracterización de catalizadores sólidos. Mecanismos de reacción sobre catalizadores sólidos. Etapas físicas y químicas en el mecanismo de la reacción. Etapa controlante. Gradientes de concentración y temperatura. Estrategias para la determinación y comprobación del mecanismo de reacción.

8. MÉTODOS CINÉTICOS EN CATÁLISIS HETEROGÉNEA

Reactores para la obtención de datos: reactor tipo cesta y reactor de lecho fijo (diferencial e integral). Cálculo de parámetros cinéticos: velocidades iniciales, método diferencial, método integral. Métodos de regresión para la estimación de parámetros.

9. DESACTIVACIÓN DE CATALIZADORES SÓLIDOS

Origen de la desactivación: envenenamiento, envejecimiento, ensuciamiento (o desactivación por coque), pérdida de material activo. Clasificación de los procesos de desactivación. Cálculo de la ecuación cinética de desactivación. Ecuaciones de desactivación empíricas y mecanísticas.

10. REACCIONES HETEROGÉNEAS NO CATALÍTICAS

Reacciones heterogéneas no catalíticas. Reacciones sólido-fluido en partículas de tamaño constante. Modelos para partículas de tamaño decreciente. Determinación experimental de la etapa controlante.

Clase de teoría (T) (30 horas presenciales) - Asimila conceptos, toma notas, planifica la preparación del tema. Plantea dudas y cuestiones complementarias.

Clase práctica de problemas (GA) (20 horas presenciales) - Resuelve problemas seleccionados o los trabajos propuestos. Presenta los resultados en pizarra o mediante informes escritos.

Seminarios (S) (10 horas presenciales) - Plantea dudas surgidas en las tareas no presenciales, cuestionarios, ejercicios, trabajos en grupo, presentaciones.



Actividades no presenciales. Tareas propuestas, Internet. Resolución de problemas. Horas de estudio, etc. (90 horas).

Los porcentajes indicados en el apartado anterior son valores medios. A continuación se indican los intervalos de aplicación.

La evaluación ordinaria de la asignatura se realiza mediante el sistema de Evaluación Continua. En todo caso, el alumnado tendrá derecho a ser evaluado mediante el sistema de evaluación final, de acuerdo a lo establecido en la Normativa de Evaluación de la UPV/EHU (BOPV, 13 de marzo de 2017), independientemente de que haya participado o no en el sistema de evaluación continua. La evaluación final consistirá en el número de pruebas necesarias para demostrar la adquisición de las competencias de la asignatura.

En el caso de evaluación continua, la calificación final se establecerá mediante ponderación de las notas obtenidas a lo largo del curso:

Realización de actividades docentes y ejercicios en seminarios y tareas no presenciales: 60-40%.

Pruebas escritas a desarrollar: 40-60%.

En todo caso, bastará con no presentarse a la prueba final para que la calificación final de la asignatura sea NO PRESENTADO/A.

En la plataforma virtual de la asignatura (http://www.egela.ehu.eus) podrán encontrarse detalles adicionales acerca de las características de las pruebas y sistema de evaluación.

Libro de texto para la asignatura:
González Velasco, J.R., González Marcos, J.A., González Marcos, M.P., Gutiérrez Ortiz, J.I., Gutiérrez Ortiz, M.A., Cinética Química Aplicada, Ed. Síntesis, Madrid, 1999.

Material de la asignatura en Moodle:
http://moodle.ehu.es/ (Cinética de los Procesos Químicos)

Bibliografía básica

Otra bibliografía básica (castellano):

Izquierdo, J.F., Cunill, F., Tejero, J., Iborra, M., Fité, C., Cinética de las Reacciones Químicas, Universitat de Barcelona, Barcelona 2004.

Izquierdo, J.F., Cunill, F., Tejero, J., Iborra, M., Fité, C., Problemas Resueltos de Cinética de las Reacciones Químicas, Universitat de Barcelona, Barcelona 2004.

Pérez Báez, S.O., Gómez Gotor, A., Problemas y Cuestiones en Ingeniería de la Reacción Química, Ed. Bellisco, Madrid 1998.

Soriano Costa, E., Alcaina Miranda, I., Cinética Química Aplicada. Problemas Resueltos, Universidad Politécnica de Valencia, Valencia 1998.

Bibliografía de profundización

El reciente libro del Prof. Scott Fogler (Fogler, H.S., Essentials of Chemical Reaction Engineering, Prentice Hall, Boston 2011), de la Universidad de Michigan, es utilizado en casi todas las universidades americanas para materias relacionadas con la cinética e ingeniería de las reacciones químicas. MUY RECOMENDABLE.
Puede completarse con materiales de la página web http://www.umich.edu/~essen/indexweb.htm

Existe una edición anterior (Elementos de las reacciones químicas, 3º ed.) que, aunque más reducida, tiene la ventaja de estar traducida al español.

Revistas

Industrial & Engineering Chemistry Research
International Journal of Chemical Kinetics
AIChE Journal
Applied Catalysis A: General; B: Environmental
Journal of Catalysis