Profesorado

Fernando Soto Fernández

Situación

Prerrequisitos

Ninguno

Contexto dentro de la titulación

Esta asignatura toma como base la cinética química aplicada para su posterior
uso en el diseño de los reactores (homogéneos y heterogéneos) y su aplicación
a los diferentes tipos de procesos químicos. El reactor químico es el alma de
cualquier proceso químico industrial, de ahí que esta asignatura sea elemento
fundamental en la titulación.

Recomendaciones

Se recomienda haber superado asignaturas como Cálculo y Físico-Química.

Competencias

Competencias transversales/genéricas

•  Instrumentales: Capacidad de análisis y síntesis. Capacidad de
organización y planificación. Comunicación oral y escrita en la lengua nativa.
Resolución de problemas. Toma de decisiones.
•  Personales: Trabajo en equipo. Razonamiento crítico.
•  Sistemáticas: Habilidad para trabajar de forma autónoma. Adaptación a
nuevas situaciones. Capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica.

Competencias específicas

• Cognitivas(Saber):

  Conocer las bases físico-químicas que caracterizan un proceso para
  poder encuadrarlo en un modelo matemático. Conocer la terminología y
  los parámetros básicos relacionados con la Ingeniería de la Reacción
  Química. Entender el funcionamiento de los reactores químicos
  industriales homogéneos y heterogéneos.

• Procedimentales/Instrumentales(Saber hacer):

  Calcular la velocidad a la que transcurre un proceso químico en el
  que tiene lugar una reacción homogénea, heterogénea, catalítica o no
  catalítica. Analizar los datos cinéticos y planificar los
  experimentos necesarios para poder diseñar adecuadamente un reactor
  químico. Concebir, calcular y diseñar las instalaciones donde llevar
  a cabo, a escala industrial, cualquier reacción química, a partir de
  la consideración de reactor ideal. Predecir de forma aproximada el
  comportamiento de un reactor químico industrial.

• Actitudinales:

  Capacidad de diseño, desarrollo y dirección. Capacidad de evaluación.

Objetivos

Adquirir los conocimientos necesarios que permita establecer los modelos
matemáticos para el diseño y la simulación de reactores ideales y reales,
homogéneos y heterogéneos. Esta asignatura aborda el diseño de los equipos
dónde tiene lugar la reacción química desde el punto de vista industrial. Por
tanto cubre una parte vital de los procesos químicos industriales, siendo el
estudio de estos el objetivo fundamental de la titulación.

Programa

TEMA 1. FUNDAMENTOS DEL DISEÑO DE REACTORES (10 horas)
Introducción.- Tipos de reactores.- Velocidad de reacción.- Conversión y grado
de conversión.- Determinación experimental  de la velocidad de reacción.-
Variables que influyen en la velocidad  de reacción.- Ecuación de velocidad
para reacciones complejas.- Ecuación de velocidad y balance material.- Balance
térmico y transferencia de calor.

TEMA 2. MODELOS DE UN REACTOR QUÍMICO (10 horas)
Introducción.- Reactor discontinuo.- Reactor continuo perfectamente agitado.-
Reactor tubular continuo (flujo pistón).- Modelos concretos según régimen
térmico.- Estabilidad en reactores.

TEMA 3. CARACTERIZACIÓN DE FLUJOS EN REACTORES (5 horas)
Introducción.- Caracterización del flujo, curvas de distribución y respuestas
de un reactor.- Método para establecer un modelo de flujo.- Reactor tubular
real.- Reactor real agitado. - Modelos de flujo de dos parámetros.

TEMA 4. SIMULACIÓN DE UN REACTOR REAL (5 horas)
Introducción.- Procesos lineales y función de distribución.- Procesos no
lineales, modelos discretos.- Modelos continuos.

TEMA 5. REACTORES HETEROGÉNEOS SÓLIDO-FLUIDO (5 horas)
Selección de un modelo.- Modelo de núcleo sin reaccionar para partículas
esféricas.- Velocidad de reacción para partículas esféricas.- Determinación de
la etapa controlante de la velocidad.- Aplicación al diseño.

TEMA 6. REACTORES CON  CATALIZADORES SÓLIDOS (15 horas)
Ecuación de velocidad.- Métodos experimentales para la determinación de
velocidad.- Distribución del producto en las reacciones múltiples.- Pérdida de
carga en lechos.- Aplicaciones al diseño.

TEMA 7. DESACTIVACIÓN DE LOS CATALIZADORES (5 horas)
Mecanismo de la desactivación del catalizador.- Ecuación cinética.- Diseño.

TEMA 8. REACTORES FLUIDO-FLUIDO (5 horas)
La ecuación de velocidad.- Parámetro de conversión en la película.- Aplicación
al diseño.-

TEMA 9. DISEÑO Y SIMULACIÓN DE UN REACTOR DE HIDRODESULFURACIÓN (5 horas)
Balance material.- Balance térmico.- Resolución primer tramo.- Enfriamiento
intermedio.- Resolución segunda etapa.

Actividades

Todas las actividades se realizarán en el aula. Clases teóricas, clases
prácticas, tutorías especializadas colectivas, exámenes parciales.

Metodología

Los temas se desarrollarán en exposiciones orales seguidos de la realización de
problemas correspondientes a la parte teórica desarrollada. Deberán
desarrollarse por parte del alumno la mayor parte de los problemas propuestos
en la colección, así como los de exámenes de convocatorias anteriores. Es
recomendable, para esta parte práctica, el trabajo en grupos reducidos –en
torno a cinco alumnos- con puestas en común.

Distribución de horas de trabajo del alumno/a

Nº de Horas (indicar total): 176

• Clases Teóricas: 40  
• Clases Prácticas: 9  
• Exposiciones y Seminarios:  
• Tutorías Especializadas (presenciales o virtuales):
  • Colectivas: 6  
  • Individules: 1  
• Realización de Actividades Académicas Dirigidas:
  • Con presencia del profesorado: 16  
  • Sin presencia del profesorado: 30  
• Otro Trabajo Personal Autónomo:
  • Horas de estudio: 60  
  • Preparación de Trabajo Personal: 10  
  • ...
     
• Realización de Exámenes:
  • Examen escrito: 4  
  • Exámenes orales (control del Trabajo Personal):  

Técnicas Docentes

Criterios y Sistemas de Evaluación

•  Exámenes de teoría y problemas: Se realizarán exámenes de teoría y
problemas a lo largo del cuatrimestre (dos parciales y un final) en los que los
alumnos tendrán que demostrar que han adquirido las competencias trabajadas
durante el cuatrimestre. Para la parte de teoría se plantearán cuestiones
cortas más en la línea de los fundamentos que de desarrollos formulísticos.
Para la parte de problema se plantearán problemas de los más reales de los que
se presentan en las distintos casos de reacciones de la industria de procesos
químicos, pudiéndose disponer -para esta parte- de formularios y tablas (estos
sólamente si están encuadernados con gusanillo)y calculadora. Queda fuera de
este uso los libros, apuntes, colecciones de problemas y exámenes, etc. Los
parciales son eliminatorios, esto es, que si se supera, se estará exento de esa
parte en el examen final. No obstante, el alumno podrá presentarse de esos
parciales en el examen final en el caso de querer subir nota. La nota de teoría
se multiplicará por un coeficiente de 0,4 y la de problema por 0,6. La nota
final media por exámenes supondrá el 80% de la nota global en la asignatura.
Con menos de 3 puntos -sobre 10- en alguna de las partes no es posible hacer
media y por tanto no es posible aprobar la asignatura.
•  Asistencia a clase y actividades: Se realizará un seguimiento de la
asistencia a las clases de teoría y prácticas. En el caso de las actividades
académicas dirigidas se valorará la participación activa de los alumnos en los
debates que se planteen. El peso de esta parte en la nota final de la signatura
será de un 12,5%.
•  Preparación y exposición de trabajos: Se propondrán trabajos
monográficos a los alumnos para su realización individual o por grupos, con la
posibilidad, en su caso, de exposición al resto de los alumnos. El peso de esta
parte supondrá un 7,5% sobre la nota global.

Recursos Bibliográficos

LEVENSPIEL, O.: Ingeniería de las Reacciones Químicas. Reverté, Barcelona, 1986
LEVENSPIEL, O.: Omnilibro de los reactores químicos. Reverté, Barcelona,
FOGLER: Elements of Chemical Reaction Engineering. Prentice-Hall international,
London, 1992.
SMITH: Ingeniería de la Cinética Química. 1987
COULSON: Ingeniería Química, tomo III. Reverté, Barcelona, 1984
CUNNINGHAM: Fundamentos del diseño de reactores. EUDEBA, Buenos Aires, 1972
TRAMBOUZE: Les reacteurs chimiques. Technip, Paris, 1984
GONZÁLEZ, J.R. y col.: Cinética Química Aplicada. Ed. Síntesis, 1999
SANTAMARÍA, J.M. y col.: Ingeniería de los reactores. Ed. Síntesis, 1999