COMPETENCIAS DE LA ASIGNATURA.

A continuación se presentan las competencias de esta signatura, junto con la competencia concreta de módulo (TEQI) con la que está relacionada.



1. Conocer y aplicar comprensivamente los conceptos de cinética y termodinámica química requeridos para el análisis y diseño de reactores químicos. Relacionada con la competencia de módulo TEQI1.

2. Aplicar las estrategias propias de la metodología científica para el modelado de reactores químicos ideales tanto en estado estacionario como no estacionario. Relacionada con la competencia de módulo TEQI1.

3. Analizar la importancia de los catalizadores, y su influencia en la velocidad de reacción. Relacionada con la competencia de módulo TEQI1.

4. Modelado de reactores químicos, haciendo uso de métodos de cálculo analíticos y herramientas y aplicaciones informáticas y gráficas. Relacionada con la competencia de módulo TEQI2.

5. Planificar y desarrollar de forma colaborativa trabajos sencillos de análisis y diseño de reactores químicos. Relacionada con la competencia de módulo TEQI8, TEQI9, TEQI10, TEQI12.



RESULTADOS DEL APRENDIZAJE.

La adquisición de estas competencias se expresa a través del alcance de los resultados del aprendizaje específicos de la asignatura. Dichos resultados son los siguientes:



1. Conocer y comprender los conceptos fundamentales de cinética química: velocidad de reacción, ecuación de velocidad, determinación de velocidades de reacción y tratamiento numérico de datos cinetoquímicos.

2. Conocer y analizar los modelos cinéticos básicos de reacciones simples, reacciones en serie y reacciones en paralelo, el concepto de catalizador y su influencia en los procesos cinéticos y realizar el tratamiento de datos experimentales para los diferentes modelos.

3. Plantear y resolver ecuaciones cinéticas para sistemas reactivos en fase gaseosa.

4. Clasificar los distintos tipos de reactores y conocer una metodología de planteamiento de sus ecuaciones descriptivas.

5. Conocer la descriptiva general, y el modelado matemático del reactor discontinuo de mezcla perfecta. Resolver las ecuaciones del reactor para diferentes modelos cinéticos.

6. Conocer la descriptiva general, y el modelado matemático del reactor continuo de mezcla perfecta, en estado estacionario y no estacionario. Resolver las ecuaciones del reactor para diferentes modelos cinéticos. Aplicar métodos numéricos para el estudio de transitorios.

7. Conocer la descriptiva general, y el modelado matemático del reactor de flujo pistón, en estado estacionario y no estacionario. Resolver las ecuaciones del reactor para diferentes modelos cinéticos. Aplicar métodos numéricos para la discretización del reactor.

8. Comparar los tres tipos de reactores ideales y configurar series de reactores de mezcla perfecta y de flujo de pistón.

9. Plantear y resolver las ecuaciones de reactores ideales, para reacciones en serie y en paralelo.

10. Estimar y caracterizar la distribución de tiempos de residencia en reactores con distintos tipos de flujo.

11. Modelar reactores homogéneos cuyo comportamiento se desvía del ideal

12. Conocer la descriptiva general, y el modelado matemático del reactor de lecho fijo, en estado estacionario y no estacionario, a nivel de partícula y a nivel del reactor.

13. Conocer y comprender el concepto de fluidización. Conocer la descriptiva general del reactor de lecho fluidizado y su modelado matemático.

14. Clasificar los distintos tipos de reactores líquido-líquido, y conocer los fundamentos de su modelado.

Los contenidos de esta signatura son los correspondientes a los diferentes temas. Dichos contenidos se corresponden con los resultados de aprendizaje del apartado anterior. A continuación se muestra la relación de temas.



BLOQUE TEMÁTICO I: CINÉTICA QUÍMICA APLICADA

TEMA 1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES EN INGENIERÍA DE REACCIONES QUÍMICAS.

Velocidad de reacción. Ecuación de velocidad de reacción. Orden de reacción.

TEMA 2. DETERMINACIÓN DE LA VELOCIDAD DE LA REACCIÓN.

Procedimientos experimentales de seguimiento cinético de reacciones químicas. Tratamiento de datos cinéticos. Aproximación numérica de la velocidad de reacción.

TEMA 3. COMPORTAMIENTOS CINÉTICOS DE INTERÉS EN INGENIERÍA QUÍMICA.

Reacción irreversible de primer orden. Reacción irreversible de segundo orden. Reacciones reversibles. Reacciones en serie. Reacciones en paralelo. Reacciones catalizadas.

TEMA 4. CONSIDERACIONES CINETOQUIMICAS PARA SISTEMAS REACTIVOS EN FASE GASEOSA.

Variación molar. Expresiones del volumen y presión de mezclas reactivas de gases ideales. Tratamiento cinético de reacciones en fase gaseosa de volumen variable.



BLOQUE TEMÁTICO II: INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DE LOS REACTORES QUÍMICOS.- REACTORES IDEALES

TEMA 5. INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DE LOS REACTORES QUÍMICOS.

Clasificación de los reactores. Desarrollo de reactores. Generalidades sobre las ecuaciones de diseño de reactores.

TEMA 6. EL REACTOR DISCONTINUO DE MEZCLA PERFECTA.

Aspectos fundamentales. Ecuaciones de diseño del reactor discontinuo. Balance de materia. Balance entálpico. Reactor Isotérmico. Reactor adiabático. Optimización.

TEMA 7. EL REACTOR CONTINUO DE MEZCLA PERFECTA.

Ecuaciones de diseño del reactor continuo de mezcla perfecta. Balance de materia y balance entálpico. Funcionamiento en estado estacionario y no estacionario.

TEMA 8. EL REACTOR DE FLUJO PISTÓN.

Ecuaciones de diseño del reactor de flujo de pistón.

Reactor isotérmico. Reactor no isotérmico. Reactor de flujo pistón adiabático. Estado no estacionario.

TEMA 9. REACTORES TUBULARES. VARIACIONES DEL FLUJO PISTÓN.

Reactor de flujo de pistón con recirculación.

Reactor tubular con flujo laminar.

Reactor de flujo pistón con dispersión.

TEMA 10. ESTUDIO COMPARATIVO DE LOS REACTORES DE MEZCLA PERFECTA Y DE FLUJO PISTÓN. SERIE DE REACTORES DE MEZCLA PERFECTA.

Comparación de los reactores de mezcla perfecta y de flujo pistón. Reactores de mezcla perfecta en serie. Método gráfico de resolución de reactores de mezcla perfecta en serie.

TEMA 11. CONSIDERACIONES DE DISEÑO DE REACTORES PARA REACCIONES COMPLEJAS.

Consideraciones de diseño para reacciones en paralelo. Rendimiento fraccional. Consideraciones de diseño para reacciones en serie.



BLOQUE TEMÁTICO III: DESVIACION DEL COMPORTAMIENTO IDEAL.

TEMA 12. INTRODICCIÓN AL ESTUDIO DE REACTORES CON FLUJO NO IDEAL I. DISTRIBUCIÓN DE TIEMPOS DE RESIDENCIA.

Distribución de tiempos de residencia. Caracterización de la función de distribución de tiempos de residencia: FTR del reactor de flujo pistón y del reactor de mezcla perfecta.

TEMA 13. MODELADO DE REACTORES REALES.

Conceptos de microfluido y macrofluido: Modelado de reactores. Modelado por combinación de reactores ideales. Modelo de tanques de mezcla perfecta en serie. Variables reducidas.



BLOQUE TEMÁTICO IV: REACTORES MULTIFASICOS.

TEMA 14. EL REACTOR DE LECHO FIJO

Características del reactor de lecho fijo. Modelado del reactor de lecho fijo: A nivel de partícula. A nivel de reactor.

TEMA 15. EL REACTOR DE LECHO FLUIDIZADO

Fluidización. Hidrodinámica del lecho. Regímenes de fluidificación. Tipos de partículas. Fases en el lecho fluidizado. Modelo simplificado de reactor de lecho fluidizado.

TEMA 16. REACTORES GAS-LÍQUIDO Y LÍQUIDO-LÍQUIDO

Procesos industriales gas-líquido. Transferencia de materia entre dos fases fluidas con reacción química. Modelado de reactores gas-líquido y líquido-líquido: Reactor discontinuo y reactor semicontinuo.

DOCENCIA PRESENCIAL



La metodología a llevar a cabo durante la DOCENCIA PRESENCIAL para el desarrollo de los contenidos del apartado anterior, y en consecuencia, para el logro de los objetivos de aprendizaje correspondientes, se resume en los siguientes puntos:



Clases magistrales (M): las clases magistrales (3 horas/semana) consistirán en la explicación de contenidos teórico/prácticos y ejemplos ilustrativos, en correspondencia con cada uno de los temas del apartado anterior.



Prácticas de aula (PA): las prácticas de aula (1 hora/semana) se emplearán para la resolución de problemas y la realización de trabajos (tanto individuales como grupales), en correspondencia con los temas o bloques de temas que se incluyen en las actividades de clases magistrales.



El material básico necesario para seguir de manera adecuada la asignatura y para llevar a cabo los trabajos y tareas encomendadas estará disponible en eGela.



TUTORÍAS



Las tutorías, tanto individuales como grupales, se utilizarán para resolver dudas, guiar trabajos y problemas, situar el estado evolutivo del alumno/a dentro de la materia, proponer mejoras para aumentar el rendimiento académico, etc. En general, es una actividad voluntaria y se realiza a petición del estudiante. No obstante, a lo largo del curso se plantearán una serie de entregables grupales que podrán requerir la asistencia a tutorías.



DOCENCIA NO PRESENCIAL



El trabajo continuado por parte del estudiante resulta imprescindible para desarrollar las competencias de la asignatura. El alumnado deberá dedicar las horas de docencia no presencial a:

- completar apuntes, consultar bibliografía y resolver cuestiones y/o problemas que, en algunos casos, deberán ser entregadas para evaluación.

- preparar las sesiones tanto magistrales como de prácticas de aula.

- preparar las pruebas de evaluación.

- preparar la/s presentación/es para la realización de las exposiciones pertinentes.

EVALUACIÓN CONTINUA



La evaluación continua consta de los siguientes instrumentos de evaluación:



1.- PRUEBA ESCRITA (50%). Será una prueba escrita de contenido teórico-práctico en la que se evaluará de los contenidos desarrollados a lo largo de la asignatura.



2.- PRUEBA TIPO TEST (10%). A lo largo del curso se realizarán tres pruebas tipo test.



3.- TRABAJOS INVIDUALES (20%). A lo largo del curso se realizarán tres trabajos individuales consistentes en la resolución de uno o varios problemas/casos relacionados con el contenido teórico-práctico a evaluar en dicha prueba. Estos trabajos se entregarán por escrito y, posteriormente, deberán ser defendidos de manera oral en una tutoría individual.



4.- TRABAJOS GRUPALES (15%). A lo largo del curso se realizarán una serie de trabajos grupales que se entregarán por escrito y/o se defenderán oralmente en el aula. Además de la calidad y corrección de los trabajos se evaluarán las aportaciones individuales al trabajo grupal, así como el trabajo en grupo.



5.- EXPOSICIÓN DE TRABAJOS (5%). La presentación oral de los trabajos grupales se valorará con un 5% de la calificación final de la asignatura.



REQUISITOS PARA APROBAR LA ASIGNATURA



- Realizar todas las actividades de evaluación y entregarlas dentro del plazo establecido para ello.



- Obtener una calificación igual o superior a 4 sobre 10 en cada una de las actividades de evaluación (prueba escrita, prueba tipo test, trabajos individuales, trabajos grupales, exposición de trabajos).



- Obtener una calificación final igual o superior a 5 sobre 10, obtenida como la media ponderada de las calificaciones obtenidas en las diferentes pruebas de evaluación.



- Asistir al menos a un 90% de las clases en las que se realicen actividades de aprendizaje para evaluación.



Renuncia a la evaluación continua. De acuerdo con la Normativa Reguladora de la Evaluación del Alumnado en las titulaciones de Grado, el alumnado tendrá derecho renunciar a la evaluación continua y ser evaluado mediante el sistema de evaluación final. Para ello, deberá presentar por escrito al profesorado responsable de la asignatura la renuncia a la evaluación continua, para lo que dispondrá de un plazo de 9 semanas a contar desde el comienzo del cuatrimestre, de acuerdo con el calendario académico del centro.



Renuncia a la convocatoria. De acuerdo con la Normativa Reguladora de la Evaluación del Alumnado en las titulaciones de Grado, puesto que el peso de la prueba escrita es superior al 40% de la calificación de la asignatura, bastará con no presentarse a dicha prueba para que la calificación final de la asignatura sea no presentado o no presentada.



EVALUACIÓN FINAL



La evaluación final consistirá en la realización de una prueba final que consistirá en la realización de cuantas pruebas se considere necesario, de forma que se evalúen los mismos resultados de aprendizaje que en la evaluación continua. El peso de dicha prueba será del 100%.



Para aprobar la asignatura por medio de la prueba final será necesario obtener una calificación igual o superior a 5 sobre 10 en la prueba escrita.



Renuncia a la convocatoria. De acuerdo con la Normativa Reguladora de la Evaluación del Alumnado en las titulaciones de Grado, bastará con no presentarse a dicha prueba para que la calificación final de la asignatura sea no presentado o no presentada.

Documentación con los contenidos del temario, tareas a realizar, etc. proporcionada por la profesora a través de eGela.

Bibliografía básica

Ingeniería de las Reacciones Químicas. Levenspiel, O., Ed. Reverté, Barcelona, 1990.



Ingeniería de Reactores. Santamaría, J. M.; Herguido, J.; Menéndez, M. A. y Monzón, A., Ed. Síntesis, Madrid 2002 (1ª edición).



Elementos de ingeniería de las reacciones químicas. Fogler, H.S., Ed. Pearson Educación, Mexico 2008 (4ª edición)

Bibliografía de profundización

Chemical Reactor Design, Optimization, and Scaleup. Nauman, E. B., Ed. Wiley, New Jersey 2008 (2nd edition).

El Omnilibro de los Reactores Químicos. Levenspiel, O. Ed. Reverté, Barcelona, 1986.

Revistas

Chemical Engineering Journal. Publisher. ELSEVIER SCIENCE (https://www.journals.elsevier.com/chemical-engineering-journal)

Chemical Engineering Science. Publisher. PERGAMON-ELSEVIER (https://www.journals.elsevier.com/chemical-engineering-science)

Ambas incluidas en ScienceDirect