Luis Isidoro Romero García
Miguel Rodríguez Rodríguez

Se pretende que al concluir la asignatura el alumno sea capaz de:

•  Describir las características específicas y diferenciales de los
reactores estudiados
•  Deducir las ecuaciones de diseño de los distintos reactores a partir de
los balances de materia y energía correspondientes
•  Seleccionar el reactor o sistema de reactores más adecuado para llevar
a cabo reacciones simples de cinética determinada
•  Seleccionar el reactor o sistema de reactores más adecuado para llevar
a cabo reacciones múltiples
•  Aplicar las ecuaciones de diseño de los reactores a la resolución de
casos concretos
•  Resolver problemas de reactores que operan en condiciones no
isotérmicas.
•  Analizar las causas que provocan distorsiones respecto de la idealidad
en los reactores
•  Determinar de forma cuantitativa las curvas de distribución de tiempos
de residencia en los reactores continuos
•  Calcular la conversión en un reactor a partir de la información
cinética y la DTR
•  Resolver problemas de aplicación de los modelos de flujo no ideal
•  Analizar el efecto de las etapas de transferencia de materia sobre la
velocidad global del proceso en sistemas heterogéneos
•  Deducir y aplicar las ecuaciones para sistemas de reacción heterogéneos
sólido-fluido no catalíticos
•  Deducir y aplicar las ecuaciones para sistemas de reacción heterogéneos
fluido-fluido no catalíticos
•  Estimar las etapas limitantes de la velocidad y los regímenes cinéticos
para sistemas catalíticos heterogéneos
•  Deducir y aplicar las ecuaciones de diseño para reactores heterogéneos
catalíticos de lecho fijo
•  Deducir y aplicar las ecuaciones de diseño para reactores heterogéneos
catalíticos de lecho fluidizado
•  Deducir y aplicar las ecuaciones de diseño para reactores heterogéneos
catalíticos multifásicos de tipo reactor de lodos ("slurry")
•  Deducir y aplicar las ecuaciones de diseño para reactores heterogéneos
catalíticos multifásicos de tipo lecho escurrido ("trickle-bed")
•  Deducir y aplicar las ecuaciones de diseño para reactores heterogéneos
catalíticos multifásicos tipo lecho fluidizado
•  Aplicar los conceptos de ingeniería de la reacción química al diseño de
otro tipo de reactores: reactores de polimerización, reactores fotoquímicos y
reactores electroquímicos
•  Analizar los aspectos relacionados con la seguridad en el diseño de
reactores

I. Introducción a la Ingeniería de la Reacción Química.
Tema 1. Introducción. Objeto de estudio de la Ingeniería de la Reacción
Química. Fenomenología de las reacciones químicas. Importancia de los modelos
cinéticos y de los modelos de reactores.
Tema 2. Fundamentos del diseño de reactores. Clasificación de los reactores.
Ejemplos de reactores industriales. Formulación general de los balances de
materia y energía: aplicación a los distintos tipos de reactores.

II. Diseño de reactores ideales para sistemas homogéneos en condiciones
isotérmicas.
Tema 3. Diseño de reactores ideales en condiciones isotérmicas. Reactor
discontinuo. Reactores continuos: mezcla completa y flujo en pistón. Reactor de
flujo en pistón con recirculación.
Tema 4. Diseño de reactores ideales para reacciones simples. Comparación de los
diferentes tipos de reactores ideales. Sistemas de reactores múltiples.
Tema 5. Criterios de diseño de reactores ideales para reacciones múltiples.
Reacciones en paralelo, reacciones en serie, reacciones  serie-paralelo.

III. Diseño de reactores ideales para sistemas homogéneos en condiciones no
isotérmicas.
Tema 6.  Efectos de la temperatura y presión sobre el diseño de reactores.
Progresión de temperatura óptima. Variación del tamaño del reactor con la
temperatura para obtener la máxima producción en reacciones múltiples. Efectos
térmicos de las reacciones químicas.
Tema 7. Diseño de reactores en condiciones no isotérmicas. Reactor discontinuo
de mezcla perfecta. Reactores continuos: mezcla completa y flujo en pistón.
Tema 8. Estabilidad térmica de reactores. Determinación de los estados
estacionarios. Operación autotérmica. Multiplicidad de estados estacionarios.
Estabilidad de los estados estacionarios. Comportamiento dinámico.

IV. Flujo no ideal en reactores.
Tema 9. Desviación del flujo respecto de los modelos ideales:Curvas de
distribución de tiempos de residencia en reactores. Cálculo de la conversión a
partir de la información del trazador. Influencia del grado de segregación y
del tiempo de mezclado.
Tema 10. Modelos de flujo no ideal. Modelos de un parámetro: dispersión axial y
tanques en serie. Modelos combinados.

V. Diseño de reactores para sistemas heterogéneos.
Tema 11. Diseño de reactores para reacciones sólido-fluido no catalíticas.
Características de los sistemas heterogéneos. Aplicación al diseño de
reactores. Reactores con flujo pistón de sólidos y gas de composición uniforme.
Reactores de mezcla completa de sólidos y gas de composición uniforme.
Tema 12. Diseño de reactores para reacciones fluido-fluido no catalíticas.
Reacciones heterogéneas fluido-fluido no catalíticas. Aplicación al diseño de
reactores: elección del tipo de reactor. Diseño de torres con transferencia de
materia como factor controlante. Diseño de torres con reacción química como
factor controlante. Mezcladores-separadores. Destilación reactiva y reacciones
extractivas.
Tema 13. Introducción al diseño de reactores heterogéneos catalíticos. Procesos
de transporte externo de materia y energía. Reacción y difusión en el interior
de catalizadores porosos. Transmisión de calor intragranular.
Tema 14. Diseño de reactores catalíticos de lecho fijo. Caídas de presión en
reactores de lecho fijo. Dispersión. Transmisión de calor. Operación isotérmica
y operación adiabática.
Tema 15. Reactores catalíticos de lecho fluidizado. Fluidización. Transferencia
de calor y mezclado. Modelos de dos fases: modelo de Davidson y Harrison,
modelo de Kunii y Levenspiel
Tema 16. Reactores multifásicos. Clasificación de los reactores
multifásicos. Reactores de lodos ("slurry"). Reactores "Trickle-bed".
Tema 17. Otros reactores heterogéneos. Reactores de polimerización.
Reactores fotoquímicos. Reactores Electroquímicos.
Tema 18. Seguridad en reactores químicos. Explosiones. Reacciones fuera de
control (procesos "runaway"). Pérdidas de contención en reactores. Criterios
de seguridad en el diseño de reactores.

Durante el desarrollo del curso se realizarán una serie de actividades
presenciales y no presenciales dirigidas a conseguir los objetivos propuestos
en el programa. Dichas actividades consistirán, fundamentalmente, en ejercicios
de resolución de problemas o tipo test y elaboración de temas concretos de la
asignatura que se realizarán en el contexto de la clase o serán encargadas como
trabajo personal o en grupo, que serán recogidas y evaluadas posteriormente.

Las clases consideradas teóricas incluirán la exposición de conceptos
fundamentales para el diseño de reactores y su aplicación a la resolución de
casos prácticos por parte del profesor. Se fomentará la participación de los
alumnos encomendándoles la resolución de aspectos muy concretos del tema
considerado y preguntándoles frecuentemente sobre la materia objeto de estudio.
Las clases prácticas, sin embargo, se pretende que se destinen,
fundamentalmente, a la resolución de problemas por parte de los alumnos. Para
fomentar el trabajo en grupo y aprovechar los beneficios de la interacción
entre iguales, en su proceso de aprendizaje, se establecerán grupos de trabajo
fijos de 3 o 4 alumnos. Los profesores actuarán de coordinadores y tutores del
trabajo realizado.
A lo largo del curso se realizarán actividades (ejercicios tipo test,
ejercicios de resolución de problemas, etc.)y pruebas específicas orientadas a
la consecución de los objetivos propuestos en la asignatura que contribuirán a
la calificación final. Asimismo también podrán encomendarse, como trabajo
personal del alumno a realizar fuera del ámbito de la clase, ejercicios
prácticos que serán recogidos selectivamente y la preparación en grupo de
determinados temas del programa propuesto para que sean expuestos,
posteriormente, en clase y utilizados en la evaluación.

Criterios de Evaluación para los estudiantes que no participen en la iniciativa
PEP:

La prueba de evaluación consistirá en el correspondiente examen final que será
de carácter teórico/práctico. Dicho ejercicio final contendrá preguntas
relativas a los distintos bloques temáticos que constituyen la asignatura. Para
superar la asignatura es necesario obtener una nota global del ejercicio igual
o superior a 5 puntos sobre diez.

Criterios de Evaluación para los estudiantes que se acojan a la iniciativa PEP:

La asistencia a las clases prácticas es obligatoria. Se considerará
indispensable asistir, al menos, al 75% de las mencionadas horas para poder
acogerse a la evaluación prevista en la iniciativa PEP. Para los alumnos que
cumplan el requisito de asistencia indicado, la evaluación considerará los
siguientes aspectos: actividades de formación realizadas a lo largo del curso y
ejercicios de examen.
Las actividades de formación se realizarán sin necesidad de que se convoquen,
con anterioridad. Consistirán, fundamentalmente, en ejercicios de preguntas
cortas o tipo test y ejercicios de resolución de problemas que, o bien se
realizarán en el contexto de la clase, o bien serán encargadas como trabajo
personal del alumno y que serán recogidas posteriormente de forma selectiva.
Las restantes pruebas corresponden a la preparación de determinados temas y
posterior presentación de los mismos, que serán planificadas previamente y los
ejercicios de examen, que tendrán que ser convocados con anterioridad, y
consistirán en la resolución de ejercicios de tipo teórico-práctico.
En la evaluación global las actividades de formación realizadas tendrán un peso
mínimo del 25% en la calificación.
La superación de la asignatura requerirá que los alumnos alcancen los objetivos
esenciales de la misma y, por tanto, el ejercicio final incluirá preguntas
relativas a dichos objetivos que deberán ser respondidas de forma correcta.Una
parte importante de las actividades que se desarrollarán en las clases PEP irán
dirigidas a ejercitar a los alumnos en este aspecto.
La superación de la asignatura requerirá, también, que se obtenga como mínimo
una puntuación media de 5 puntos sobre diez.

- Aris, R. "Análisis de Reactores". Ed. Alhambra (1973).
- Carberry, J.J & Varma, A. "Chemical Reactor and Reactor Engineering". Ed.
Marcel Dekker (1987).
- Couret, F. "Introducción a la Ingeniería Electroquímica". Ed. Reverté (1992).
- Denbigh, K.G. "Introducción a la Teoría de los Reactores Químicos". Ed.
Limusa (1990).
- Fogler H.S. "Elementos de Ingeniería de las Reacciones Químicas". Ed
Prentice Hall (2001).
- Hill, C.G. "An Introduction to Chemical Engineering Kinietics & Reactor
Design". Ed. John Wiley & Sons (1979).
- Himmenblau, D.M. & Bishoff, K.B. "Análisis y Simulación de Procesos". Ed.
Reverté (1976).
- Lee, H.H. "Heterogeneous Reactor Design". Ed. Butterworks (1985).
- Levenspiel, O. "Ingeniería de las Reacciones Químicas". Ed. Limusa (2004).
- Levenspiel, O. "El Omnilibro de los Reactores Químicos". Ed. Reverté (1986).
- Nauman, E. "Handbook of Chemical Reactor Design, Optimization and Scale Up".
Ed. McGraw Hill (2001).
- Santamaría, J.; Herguido, J.; Menéndez, M.A. & Monzón, A. "Ingeniería de
Reactores". Ed. Síntesis (1999).