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Fichas de asignaturas 2006-07


  CÓDIGO NOMBRE
Asignatura 205013 TERMODINÁMICA Y CINÉTICA QUÍMICA APLICADAS
Titulación 0205 INGENIERÍA QUÍMICA
Departamento C122 INGEN. QUIMICA, TECNOL. DE ALIMENTOS Y TECN. DEL MEDIO AMBIENTE
Curso 2  
Duración (A: Anual, 1Q/2Q) A  
Créditos ECTS 7,1  

Créditos Teóricos 6 Créditos Prácticos 3 Tipo Troncal

 

Profesorado
Enrique Martínez de la Ossa Fernández
Clara María Pereyra López
Ildefonso Caro Pina
Situación
prerrequisitos
Ninguna asignatura previa es llave.
Contexto dentro de la titulación
El objetivo de la asignatura es la adquisición de los conocimientos y
estrategias necesarias para poder calcular datos de equilibrios de fases y de
equilibrio químico, así como la velocidad a la que transcurre un proceso,
tanto homogéneo como heterogéneo, el más habitual en la industria. Estos
conocimientos son necesarios para el buen desarrollo de asignaturas
posteriores como Operaciones Básicas de Separación, troncal de 4º curso, en lo
que respecta a equilibrio de fases; Reactores Químicos, troncal de 4º curso,
en lo referente a la velocidad de las reacciones; junto con Reactores
Biológicos y Bioquímicos, troncal de 5º curso, en lo referente a la cinética
heterogénea.
En lo que se refiere a la aportación al perfil profesional, los titulados
deben adquirir conocimientos para abordar el cálculo necesario en aquellos
procesos químicos, físico-químicos o biológicos, en los que la materia
experimente un cambio de estado, de contenido energético o de composición,
siendo estudiado en esta asignatura si es posible termodinámicamente que tal
proceso tenga lugar y la velocidad con que transcurre.
Recomendaciones
El programa propuesto requiere el conocimiento previo de los principios de la
termodinámica y las nociones básicas de cinética química, impartidos en la
asignatura Química-Física. También son necesarias nociones de cálculo
diferencial e integral y fundamentos de cálculo numérico.
Competencias
Competencias transversales/genéricas
INSTRUMENTALES:
- Resolución de problemas
PERSONALES:
- Razonamiento crítico
- Trabajo en equipo
SISTÉMICAS:
- Aprendizaje autónomo
- Habilidad para trabajar de forma autónoma
- Iniciativa y espíritu emprendedor
Competencias específicas
  • Cognitivas(Saber):

    - Analizar, modelizar y calcular sistemas con equilibrio de fases
    y/o con reacción química
    - Aplicar los conocimientos de matemáticas, física, química e
    ingeniería
  • Procedimentales/Instrumentales(Saber hacer):

    - Calcular
  • Actitudinales:

    - Confianza
    - Decisión
    - Disciplina
    - Honestidad
    - Iniciativa
    - Participación
    - Respeto a los demás
    - Responsablidad
Objetivos
Se pretende que el alumno adquiera los conocimientos y destrezas necesarios
para el cálculo y determinación de las composiciones de sistemas en equilibrio,
tanto equilibrio de fases como equilibrio químico, así como sistemas en los
que estén involucrados un equilibrio de fases junto con el equilibrio químico, y
para determinar la velocidad a la que transcurre un proceso químico, tanto en
sistemas homogéneos como en los distintos sistemas heterogéneos, en ausencia y
presencia de catalizadores.
Programa
a) TERMODINÁMICA.
T1.-Propiedades volumétricas de fluidos puros. Comportamiento PVT de las
sustancias puras. Ecuación del virial. Aplicaciones de la ecuación del virial.
Gas ideal. Funciones de estado cúbicas. Correlaciones generalizadas y factor
acéntrico.
T2.-Propiedades termodinámicas de fluidos puros. Propiedades termodinámicas.
Relaciones entre propiedades termodinámicas. Determinación de las variaciones
de las propiedades con la presión y la temperatura. Propiedades residuales.
Diagramas termodinámicos. Tablas de propiedades termodinámicas.
T3.-Propiedades termodinámicas de las mezclas homogéneas. Propiedades molares
parciales y potencial químico. Fugacidad y coeficiente de fugacidad. Estimación
de la fugacidad de gases y líquidos. Disoluciones ideales y no ideales.
Actividad y coeficiente de actividad. Estados de referencia. Propiedades en
exceso.
T4.-Equilibrio de fases. Naturaleza del equilibrio. Criterios de equilibrio.
La regla de las fases. Diagramas de fases. Equilibrio líquido-vapor y gas-
líquido. Equilibrio líquido-líquido. Equilibrio sólido-fluido. Procedimientos
de estimación de los equilibrios de fases.
T5.-Equilibrio químico. Criterios de equilibrio en reacciones químicas.
Cambios en la energía libre y constante de equilibrio. Efectos de la
temperatura y presión. La regla de las fases para el equilibrio químico.
Procedimientos de estimación del equilibrio en sistemas reaccionantes.

b) CINÉTICA.
T6.-Cinética homogénea. Definiciones de velocidad de reacción. Ecuación
estequiométrica y ecuación cinética. Mecanismos de reacción. Dependencia de la
velocidad con la concentración y la temperatura. Teorías moleculares.
Aproximación de Arrhenius.
T7.-Métodos de análisis de datos cinéticos. Métodos integral y diferencial.
Sistemas de volumen o densidad constante. Sistemas de volumen o densidad
variable. Aplicaciones: reacciones irreversibles de tipo potencial, reacciones
reversibles, reacciones múltiples, reacciones autocatalíticas, catálisis ácido-
base, catálisis enzimática.
T8.-Cinética heterogénea. Etapas físicas de transporte de materia. Teoría de
la capa límite y de la doble película. Velocidad global del proceso. Esquemas
de reacciones heterogéneas: etapas controlantes.
T9.-Reacciones heterogéneas sólido-fluido no catalíticas. Modelos de reacción.
Modelo del núcleo sin reaccionar: partículas de tamaño constante y partículas
de tamaño decreciente. Evaluación experimental de la etapa controlante.
T10.-Reacciones heterogéneas fluido-fluido no catalíticas. Regímenes
cinéticos. Expresión general de la velocidad. Factor de mejora. Determinación
de la etapa controlante. Evaluación del factor de mejora.
T11.-Reacciones catalíticas sólido-fluido. Naturaleza de las reacciones
catalíticas. Mecanismos de las reacciones catalíticas. Velocidad de las etapas
de reacción superficial: adsorción, reacción y desorción. Ecuación global de
la reacción superficial: etapas controlantes. Transferencia intragranular de
materia y reacción superficial en un poro. Velocidad global del proceso.
Actividades
Test de autoevaluación, ejercicios en clase y propuestos, lecturas
recomendadas, seminarios
Metodología
En los créditos teóricos de la asignatura, el profesor lleva el peso de la
misma, fomentando la participación de los alumnos. En los créditos prácticos,
el peso de la asignatura recae en los alumnos, siendo el profesor el que
propone el trabajo y orienta al alumno para su resolución, potenciando
capacidades y habilidades como la resolución de problemas, el trabajo en
equipo, comunicación oral y escrita, capacidad para aplicar la teoría a la
práctica, etc. Además, el alumno dispondrá del aula virtual para un
desarrollo más adecuado de la asignatura. En ella se incluirán hojas de
problemas, transparencias, enlaces de interés, artículos científicos, ...
Distribución de horas de trabajo del alumno/a

Nº de Horas (indicar total): 196.6

  • Clases Teóricas: 42.0  
  • Clases Prácticas: 30.0  
  • Exposiciones y Seminarios: 10  
  • Tutorías Especializadas (presenciales o virtuales):
    • Colectivas:  
    • Individules:  
  • Realización de Actividades Académicas Dirigidas:
    • Con presencia del profesorado: 5  
    • Sin presencia del profesorado: 3  
  • Otro Trabajo Personal Autónomo:
    • Horas de estudio: 46.6  
    • Preparación de Trabajo Personal: 22.5  
    • ...
        
  • Realización de Exámenes:
    • Examen escrito: 37.5  
    • Exámenes orales (control del Trabajo Personal):  
Técnicas Docentes
Sesiones académicas teóricas:   Exposición y debate:No   Tutorías especializadas:  
Sesiones académicas Prácticas:   Visitas y excursiones:No   Controles de lecturas obligatorias:  
Otros (especificar):
Test de seguimiento, test de autoevaluación, preguntas
cortas,
 
Criterios y Sistemas de Evaluación
La asistencia a clase es obligatoria, no siendo posible faltar a más del 25% de
los créditos totales de la asignatura para acogerse al plan piloto.

Se realizará una evaluación continua del alumno mediante la calificación de las
distintas actividades propuestas en cada cuatrimestre y además habrá dos
parciales eliminatorios. En cada cuatrimestre, las actividades propuestas
constituirán hasta el 40% de la calificación y el examen parcial hasta un 60%.
Para superar un cuatrimestre es necesario obtener como mínimo cinco puntos
sobre diez en cada el examen parcial y en el conjunto de actividades. Será
posible compensar con un mínimo de 4 puntos.

El alumno que no supere uno o ninguno de los cuatrimestres, tiene la
posibilidad de presentarse a un examen final. Regirán los mismo criterios de
calificación que en los parciales.
Recursos Bibliográficos
a) Termodinámica.
·Daubert, T.E.: "Chemical Engineering Thermodynamics". McGraw-Hill (1985).
·Kyle, B.G.: "Chemical and Process Thermodynamics". Prentice-Hall (1992).
·Reid, R.C.; Prausnitz, J.M. y Sherwood, T.K.: "The Properties of Gases and
Liquids". McGraw-Hill  (1987).
·Smith, J.M.; van Ness, H.C. y Abbott, M.M: "Introducción a la termodinámica
en
Ingeniería Química". McGraw-Hill  (1997).
·Walas, S.: "Phase Equilibria in Chemical Engineering". Butterworth Pub.
(1985).

b) Cinética.
·González, J.R. et al. "Cinética Química Aplicada", Síntesis (1999).
·Hill, C.G. "Chemical Engineering Kinetics and Reactor Design". Willey (1977).
·Izquierdo, J.F.; Cunill, F.; Tejero, J.; Iborra, M.; Fité, C. "Cinética de
las
Reacciones Químicas", Universitat de Barcelona (2004).
·Izquierdo, J.F.; Cunill, F.; Tejero, J.; Iborra, M.; Fité, C. "Problemas
resueltos de Cinética de las Reacciones Químicas", Universitat de Barcelona
(2004).
·Levenspiel, O. "El Omnilibro de los Reactores Químicos", Reverté (1985).
·Levenspiel, O. "Ingeniería de las Reacciones Químicas", Reverté (1987).
·Smith, J.M. "Ingeniería de la Cinética Química". Compañía Ed.
Intercontinental
(1977).

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