Específicas: Descripción mediante ecuaciones de los fenómenos químicos y bioquímicos que ocurren en el reactor. Análisis y diseño de reactores ideales homogéneos. Optimización de las condiciones de proceso, con consideraciones de producción y económicas. Cuantificación del flujo real y su consideración en el diseño. Análisis y diseño simplificado de reactores heterogéneos y para procesos bio-tecnológicos, con microorganismos y con enzimas. Consideración de la seguridad y medio ambiente. Contribución a la sostenibilidad.



Transversales: Manejar las fuentes de información y bases de datos, así como herramientas ofimáticas. Comunicar y transmitir los conocimientos, habilidades y destrezas adquiridos. Planificar actividades en grupo, potenciando la diversidad, razonamiento crítico e innovación. Desarrollar el liderazgo y el reparto de tareas. Resolver problemas científicos y tecnológicos, con criterios de calidad, respeto al medio ambiente y sostenibilidad. Proyectar los conocimientos hacia la industria.

INTRODUCCION. Fundamentos del diseño de reactores. Evolución histórica. Desarrollo de reactores. Reactores homogéneos y heterogéneos. Aspectos a considerar en el diseño. Herramientas y etapas en el diseño: modelos microcinéticos, de flujo y macrocinéticos. Estado actual del tema y perspectivas.



REACTOR DISCONTINUO. Utilización en la obtención de la ecuación cinética: métodos integral y diferencial. Reactores de volumen constante y de volumen variable. Ecuaciones de diseño en régimen isotermo. Diseño para diferentes regímenes de temperatura. Criterios de optimización. Reactores semicontinuos.



REACTOR CONTINUO TUBULAR. El tiempo espacial. Flujo ideal de pistón. Diseño para diferentes regímenes de temperatura. Recirculación.



REACTOR DE MEZCLA PERFECTA. Concepto de mezcla perfecta. Diseño para diferentes regímenes de temperatura. Comparación con el reactor tubular ideal. Combinación de reactores: diseño analítico y gráfico de una batería. Comparación con reactores aislados.



DISEÑO OPTIMO PARA REACCIONES SENCILLAS. Selección del reactor y diseño para reacciones sencillas. Comparación de reactores ideales. Optimización de las condiciones de proceso.



DISEÑO OPTIMO PARA REACCIONES COMPLEJAS. Selección del reactor y diseño para reacciones complejas. Rendimiento y selectividad. Comparación de reactores para reacciones en serie y en paralelo. Diseño óptimo a partir del estudio de la selectividad.



REGIMENES OPTIMOS DE TEMPERATURA. Efecto de la temperatura sobre el diseño en reacciones endotérmicas y exotérmicas. Perfil óptimo de temperatura en reactores tubulares. Aproximaciones prácticas en reactores industriales.



REACTORES CONTINUOS AUTOTERMICOS. Condiciones de operación estable en reactores de mezcla perfecta. Estabilidad y estados estacionarios. Efecto de las variables de proceso. Operación autotérmica en reactores tubulares.



CIRCULACION NO IDEAL EN REACTORES. Distribución del tiempo de residencia. Diseño para reacciones de primer orden y de otras cinéticas. Modelo de dispersión. Modelo de tanques en serie.



CONSIDERACIONES DE TRANSPORTE DE PROPIEDAD. Transferencia de materia y transmisión de calor. Coeficientes de transferencia de materia y de calor característicos. Consideraciones de diseño. Aumento de escala.



REACTORES DE CONTACTO GAS-SÓLIDO. Descripción y selección del reactor. Reactores catalíticos de lecho fijo: Diseño para diferentes regímenes de temperatura. Reactores de lecho fluidizado y sus aplicaciones en reacciones catalíticas y no catalíticas. Modelos de diseño.



REACTORES DE CONTACTO G-L y G-L-S. Conceptos generales y modelos macrocinéticos. Tipos de reactor y criterios para la selección. Principales aplicaciones.



REACTORES BIOLOGICOS CON MICROORGANISMOS. Cinética. Modelos estructurados y no estructurados. Reactor discontínuo y contínuo.



REACTORES BIOLOGICOS CON ENZIMAS. cinéticas. Inmovilización de enzimas. Reactores con enzimas inmovilizadas. Estrategias de reacción.



SEGURIDAD Y CONTRIBUCION A LA SOSTENIBILIDAD. Condiciones límite para la seguridad. Alternativas de diseño seguras. Condicionantes ambientales. Contribución del diseño de los reactores a la sostenibilidad. Innovaciones en el diseño.

Los seminarios serán para ampliar materias, resolver dudas y desarrollar inciativas del alumno.

Las prácticas de aula son clases participativas de problemas, con sinergia con las clases magistrales.

Las prácticas de laboratorio corresponden a los principios fundamentales de diseño de los reactores y a su flujo real.

Si bien los fundamentos son conceptuales y teóricos, el objetivo del aprendizaje es fundamentalmente práctico y aplicado. Mediante los problemas y cuestiones se pretende que la asignatura de al alumno una formación finalista.

El alumno tiene la posibilidad de desarrollar su iniciativa personal en la resolución de los problemas, dentro de una metodología general, bien establecida internacionalmente.

La evaluación continua exige la asistencia continuada a clase (salvo justificación).

El alumno/a que opte por el examen final deberá comunicarlo por escrito al profesor de la asignatura, renunciando explícitamente a la evaluación continua.

El alumno/a sometido a evaluación continua realizará tres exámenes parciales, que habrán de ser aprobados para aprobar la asignatura. En caso de aprobar uno o dos, el alumno/a eliminará la materia correspondiente y se tendrá que examinar en el examen final de la materia no eliminada.

Aquellos alumnos/as que habiendo aprobado los tres parciales, quieran subir nota, podrán realizar el examen final, cumplimentado los cuestionarios correspondientes a los parciales cuya evaluación quieran mejorar.

La calificación final será consecuencia de del resultado de los exámenes parciales, o del examen final (90 % en ambos casos) y de la evaluación de los guiones de prácticas y trabajos complementarios (10 %).

Temas redactados por el profesor y explicados en el aula, y problemas trabajados en el aula y resueltos por el profesor.

Bibliografía básica

Levenspiel, O., Ingeniería de las Reacciones Químicas, Reverté, Barcelona, 2002.

Fogler, S.H., Essential of Chemical Reaction Engineering, 2nd Ed., Prentice Hall Int., Englewood Cliffs, New Jersey, 2011.

Cuevas-García, R., Introducción al Diseño de Reactores Homogéneos, Reactores Intermitentes, PFR y CSTR, Editorial Académica Española, Madrid, 2013.

Conesa,J.A., Diseño de Reactores Heterogéneos, Servicio de Publicaciones de la Universidad de Alicante, 2010

Hill, Ch. G., An Introduction to Chemical Reaction Engineering, John Wiley, Nueva York, 1977.

Bibliografía de profundización

Butt, J.B., Reaction Kinetics and Reactor Design, 2nd Edition, Marcel Dekker Inc., Nueva York,-Basel, 2000.
Coker, A.K., Kayode, C.A., Modeling of Chemical Kinetics and Reactor Design, Elsevier Inc., 2001.
Froment, G.F., Bischoff, K.B., Chemical Reactor Analysis and Design, 2nd Ed, John Wiley, Nueva York, 1990.
Jakobsen, H.A., Chemical Reactor Modeling, Springer Berlin Heilderberg, Berlin, 2008.
Rawlings, J.B., Ekerdt, J., Chemical Reactor Analysis and Design Fundamentals, Nob Hill Publishing, Madison. Wisconsin, 2002.

Revistas

AIChE Journal
Chemical Engineering Journal
Chemical Engineering Science
Industrial Engineering Chemistry Research
Chemical Engineering Education