Profesorado

- Ildefonso Caro Pina.
- Dolores Gordillo Romero.
- Ignacio de Ory Arriaga.

Situación

Prerrequisitos

- Ninguna asignatura previa es llave.

Contexto dentro de la titulación

El objetivo de la asignatura es la transmisión al alumno de los conocimientos
y estrategias necesarios para poder calcular datos de equilibrios de fases y
de equilibrio químico, así como la velocidad a la que transcurre un proceso
químico, tanto homogéneo como heterogéneo, de forma habitual en la industria.
Estos conocimientos serán necesarios para el buen desarrollo de asignaturas
posteriores, como son: Operaciones Básicas de Separación, troncal de 4º curso,
en lo que respecta al equilibrio de fases; Reactores Químicos, troncal de 4º
curso, en lo referente a la velocidad de las reacciones; y 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 los conocimientos necesarios para abordar los cálculos
mencionados en aquellos procesos químicos, físico-químicos o biológicos, en
los que la materia experimente un cambio de estado, de contenido energético o
de composición. Así, serán estudiados en esta asignatura los dos aspéctos
básicos del proceso químico industrial: por una parte, si es posible
termodinámicamente que tal proceso tenga lugar y, por otra, la velocidad con
éste 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 de 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):

  - Estimar
  - Calcular
  - Decidir
  - Diseñar

• Actitudinales:

  - Confianza
  - Decisión
  - Disciplina
  - Honestidad
  - Iniciativa
  - Participación
  - Respeto a los demás
  - Responsablidad

Objetivos

El alumno debe ser capaz de:
- Identificar ecuaciones de estado (EOS) cúbicas y generalizadas.
- Calcular volúmenes molares de cualquier compuesto puro.
- Identificar propiedades de compuestos puros, de compuestos en sistemas
multicomponentes y de fases.
- Identificar propiedades de la fase líquida y de la fase vapor.
- Calcular composiciones de equilibrio de sistemas binarios bifásicos aplicando
la Ley de Raoult modificada.
- Desarrollar las expresiones para estimar las composiciones de fases en
equilibrio.
- Describir el procedimiento para obtener la expresión de la constante de
equilibrio en sistemas reaccionantes, en función de la temperatura.
- Proponer un mecanismo razonable para una reacción química dada en fase
homogénea y ser capaz de calcular su expresión cinética correspondiente en
forma integrada.
- Calcular el valor de las constantes de una ecuación cinética dada en fase
homogénea y ser capaz de proponer un procedimiento experimental y de cálculo
adecuado.
- Determinar la identidad de todas las etapas cinéticas existentes en una
reacción química dada en fase heterogénea, a partir de la información
experimental necesaria, y ser capaz de establecer la etapa controlante de la
velocidad global del proceso.
- Determinar el valor de las constantes cinéticas para una reacción química
dada de un sistema sólido-fluido no catalítico y ser capaz evaluar la
importancia relativa de cada etapa, a partir del manejo de los números
adimensionales correspondientes.
- Determinar el valor de las constantes cinéticas para una reacción química
dada de un sistema fluido-fluido y ser capaz evaluar la importancia relativa de
cada etapa, a partir del manejo de los números adimensionales correspondientes.

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. Sisitemas no catalíticos. Modelos de
reacción. Modelo del núcleo sin reaccionar: partículas de tamaño constante y
partículas de tamaño decreciente. Velocidad de las etapas de difusión externa e
interna. Velocidad de las etapas de reacción superficial. Velocidad global del
proceso. 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.

Actividades

Test de autoevaluación, ejercicios en clase y propuestos, lecturas
recomendadas, resolución de problemas, trabajos en grupos.

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 o artículos científicos.

Distribución de horas de trabajo del alumno/a

Nº de Horas (indicar total): 220

• Clases Teóricas: 60  
• Clases Prácticas: 30  
• Exposiciones y Seminarios:  
• Tutorías Especializadas (presenciales o virtuales):
  • Colectivas:  
  • Individules:  
• Realización de Actividades Académicas Dirigidas:
  • Con presencia del profesorado: 20  
  • Sin presencia del profesorado: 10  
• Otro Trabajo Personal Autónomo:
  • Horas de estudio: 60  
  • Preparación de Trabajo Personal: 30  
  • ...
     
• Realización de Exámenes:
  • Examen escrito: 10  
  • Exámenes orales (control del Trabajo Personal):  

Técnicas Docentes

Test de seguimiento, test de autoevaluación, preguntas
cortas, resolución de problemas, trabajos en grupos.

Criterios y Sistemas de Evaluación

La asignatura se podrá aprobar en el presente curso, además de en los exámenes
finales correspondientes, mediante el sistema de Evaluación Continua. No
obstante, en este caso la asistencia a clase es obligatoria, no siendo posible
faltar a más del 25 % de la docencia presencial, en cada uno de los
cuatrimestres (o partes de la asignatura).

El sistema de Evaluación Continua consiste en una serie de Actividades
Académicamente Dirigidas (todas ellas evaluables) y un examen parcial, en cada
uno de los cuatrimestres. Las AAD constituirán el 40% de la calificación del
cuatrimestre y el examen parcial el 60% restante. Para superar un cuatrimestre
será necesario no sólo obtener una nota resultante igual o superior a 5'0, sino
haber obtenido en el examen parcial correspondiente un mínimo de 4,5 puntos.

Una vez aprobados por el sistema de Evaluación Continua cualquiera de los
cuatrimestres, las notas resultantes obtenidas serán eliminatorias para los
exámenes finales de la asignatura (febrero, junio o septiembre). El alumno que
no supere alguno de los cuatrimestres, o ninguno, deberá presentarse a alguno
de dichos exámenes finales para superarlos.

Por otra parte, para aprobar la asignatura completa, en cualquiera de sus
fórmulas, será necesario no sólo obtener una nota resultante igual o superior a
5'0, sino haber obtenido en ambos cuatrimestres (o partes de la asignatura) un
mínimo de 4,5 puntos.

Por supuesto, los alumnos que no se acojan al Sistema de Evaluación Continua
dispondrán de los exámenes finales de la asignatura para examinarse (febrero,
junio o septiembre). Como se ha indicado antes, para superar la asignatura
completa en dichos exámenes no es posible la compensación entre las partes, a
menos que se haya obtenido en ambas un mínimo de 4'5 puntos.

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).