DESCRIPCIÓN DE LA ASIGNATURA

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1 DESCRIPCIÓN DE LA ASIGNATURA ASIGNATURA: Nombre en Inglés: REACTORES QUIMICOS CHEMICAL REACTORS Código UPM: MATERIA: REACTORES QUIMICOS CRÉDITOS ECTS: 6 CARÁCTER: MATERIA DE TECNOLOGÍA ESPECÍFICA IMPARTIDA EN LA EUITI TITULACIÓN: TIPO: GRADUADO EN INGENIERIA QUIMICA OBLIGATORIA CURSO: TERCERO SEMESTRE: SEXTO CURSO ACADÉMICO PERIODO IMPARTICION Septiembre- Enero Febrero Junio IDIOMA IMPARTICIÓN Sólo castellano Sólo inglés Ambos GUÍA DE APRENDIZAJE Página 1 de 9

2 DEPARTAMENTO QUIMICA INDUSTRIAL Y POLIMEROS COORDINADOR FERNANDO GUTIERREZ MARTIN PROFESORADO NOMBRE Y APELLIDO DESPACHO Correo electrónico Fernando Gutiérrez Martín A-317 fernando.gutierrez@upm.es Antonio Nieto-Márquez Ballesteros A-215 antonio.nieto@upm.es CONOCIMIENTOS PREVIOS REQUERIDOS PARA PODER SEGUIR CON NORMALIDAD LA ASIGNATURA ASIGNATURAS SUPERADAS Química Principios de los procesos químicos Métodos numéricos en Ingeniería Química Química-Física Industrias de procesos químicos OTROS RESULTADOS DE APRENDIZAJE NECESARIOS Los establecidas previamente para la admisión en el grado GUÍA DE APRENDIZAJE Página 2 de 9

3 OBJETIVOS DE APRENDIZAJE COMPETENCIAS Y NIVEL ASIGNADAS A LA ASIGNATURA Código COMPETENCIA NIVEL CE 19 CG 2 CG 3 CG 7 Conocimientos sobre balances de materia y energía, biotecnología, transferencia de materia, operaciones de separación, ingeniería de la reacción química, diseño de reactores, y valoración y transformación de materias primas y recursos energéticos. Poseer la capacidad para diseñar, desarrollar, implementar, gestionar y mejorar productos, sistemas y procesos en los distintos ámbitos industriales, usando técnicas analíticas, computacionales o experimentales apropiadas. Aplicar los conocimientos adquiridos para identificar, formular y resolver problemas en contextos amplios, siendo capaces de integrarlos trabajando en equipos multidisciplinares. Incorporar las nuevas tecnologías y herramientas de la ingeniería industrial en sus actividades profesionales. Conocimiento, análisis y aplicación Aplicación Análisis, síntesis Aplicación CG 10 Creatividad. Síntesis Código RA-1 RA-4 RESULTADOS DE APRENDIZAJE DE LA ASIGNATURA Principios y cálculos de la ingeniería de los reactores químicos Análisis y síntesis aplicados a la operación unitaria química Capacidades para el diseño de los reactores químicos Aplicaciones en la industria química y biotecnología GUÍA DE APRENDIZAJE Página 3 de 9

4 CONTENIDOS Y ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE CONTENIDOS ESPECÍFICOS TEMA / CAPÍTULO APARTADO Indicadores de logro relacionados Tema 1: Introducción Tema 2: Modelos y diseño de reactores ideales Tema 3: Operaciones no isotérmicas La operación unitaria química. Tipos y características de los reactores. Reactores experimentales e interpretación de datos cinéticos. Fundamentos del diseño. Reactores discontinuos. Reactores de flujo de pistón. Reactores de mezcla completa. Reactores únicos y múltiples; recirculación. Balance de energía y transferencia térmica. Línea de operación en sistemas isotérmicos, adiabáticos y programados. Resolución general y diseño óptimo. LO-02 Tema 4: Reacciones múltiples Tema 5: Régimen no estacionario Tema 6: Flujo no ideal Tema 7: Sistemas catalíticos heterogéneo s Tema 8: Sistemas heterogéneo s no catalíticos Etapas competitivas, consecutivas y mixtas. Distribución de productos y selectividad. Efectos de la concentración, temperatura y contacto. Operaciones semicontinuas y periodos transitorios en r. continuos. Análisis de estabilidad y dinámica de reactores químicos. Reacciones fuera de control y extinción. Fluidodinámica y tiempos de residencia; curvas del trazador. Mezcla de los fluidos: grado de segregación y tiempos de mezcla. Modelos de flujo disperso, tanques en serie y combinados. Reacciones catalíticas. Catalizadores heterogéneos: propiedades, aplicaciones industriales, caracterización físico-química. Diseño y preparación de catalizadores. Mecanismo y modelos cinéticos de las reacciones fluido-sólido catalíticas. Transporte interno y externo de materia. Factor de eficacia. Efectos caloríficos. Determinación experimental de la velocidad. Desactivación de catalizadores. Tipos de desactivación. Mecanismos. Regeneración de catalizadores. Reactores catalíticos heterogéneos. Reactores de lecho fijo y de lecho fluido. Otro tipo de reactores. Ecuaciones y parámetros de diseño. Ejemplos de reactores y procesos industriales. Sistemas no catalíticos. Reacciones fluido-sólido. Reacciones fluido-fluido. Etapas y modelos cinéticos. Tipos de reactores gas-líquido y líquido-líquido. Ecuaciones y parámetros de diseño. Ejemplos de reactores y procesos industriales. LO-05 LO-05 LO-02 LO-06 LO-02 LO-06 GUÍA DE APRENDIZAJE Página 4 de 9

5 BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES ORGANIZATIVAS UTILIZADAS Y METODOS DE ENSEÑANZA EMPLEADOS CLASES DE TEORIA Exposiciones formales. Lección magistral participativa. CLASES DE PROBLEMAS Aprendizaje basado en problemas. PRÁCTICAS Desarrollo de casos de estudio. TRABAJOS INDIVIDUALES Realización de informes. TRABAJOS EN GRUPO Foros de discusión. Trabajo cooperativo. TUTORÍAS Interacción entre profesor y alumno. Estudio dirigido. GUÍA DE APRENDIZAJE Página 5 de 9

6 RECURSOS DIDÁCTICOS BIBLIOGRAFÍA Ingeniería de las Reacciones Químicas O. Levenspiel, Ed. Limusa-Wiley (2004) Chemical Reactor Design E.B. Nauman, Ed. Wiley (1987) Problemas y Cuestiones en Ing. de las Reacciones Químicas S.O. Perez Báez y A. Gómez Gotor, Ed. Bellisco (1998) Elementos de Ingeniería de las Reacciones Químicas. H. S. Fogler, 3ª Ed., Pearson Educación (2001) Cinética de las reacciones químicas. J. F. Izquierdo y otros. Universidad de Barcelona (2004) Cinética Química Aplicada J.R. González Velasco y otros. Ed. Síntesis (1999). Ingeniería de Reactores J. Santamaría. Ed. Síntesis (1999). RECURSOS WEB Programa de software para simular casos de estudio acerca del comportamiento de diversos tipos de reactores químicos. Páginas web de empresas comercializadores de equipos para la caracterización de catalizadores, normativa internacional, CSIC, Universidades Laboratorio de Ingeniería Química EQUIPAMIENTO Programas específicos de cálculo y simulación GUÍA DE APRENDIZAJE Página 6 de 9

7 CRONOGRAMA DE TRABAJO DE LA ASIGNATURA SEMANA ACTIVIDADES AULA CLASES DE PROBLEMAS TRABAJO INDIVIDUAL TRABAJO EN GRUPO ACTIVIDADES EVALUACIÓN OTROS 1 Tema 1 2 Tema 2 x 3 Tema 2 x 4 Tema 2 x x x 5 Tema 3 x 6 Tema 3 x x x 7 Tema 4 x 8 Tema 4 x x x 9 Tema 5 x 10 Tema 6 x x x x 11 Tema 7 x 12 Tema 7 x 13 Tema 7 x x 14 Tema 8 x 15 Tema 8 x x x GUÍA DE APRENDIZAJE Página 7 de 9

8 SISTEMA DE EVALUACIÓN DE LA ASIGNATURA EVALUACIÓN Ref INDICADOR DE LOGRO Relacionado con RA: Conocer los distintos tipos de reactores, sus criterios de selección y aplicaciones RA-1 LO-02 Elucidar las ecuaciones de velocidad a partir de los experimentos cinetoquímicos RA-1 Plantear correctamente las diferentes ecuaciones de modelo para los reactores químicos Resolver los modelos para el cálculo, simulación y diseño óptimo de los reactores químicos RA-4 LO-05 LO-06 Analizar las posibles situaciones de regímenes no estacionarios, estabilidad o no idealidad en los reactores químicos industriales Conocer y analizar los sistemas heterogéneos, así como las variables implicadas en la cinética y cálculo de los reactores RA-4 RA-4 GUÍA DE APRENDIZAJE Página 8 de 9

9 EVALUACIÓN SUMATIVA (ACUMULATIVA) BREVE DESCRIPCIÓN DE MOMENTO LUGAR PESO EN LA LAS ACTIVIDADES EVALUABLES Trabajos específicos Durante el curso 10% (*) Exámenes Al final de cada parte lectiva Aula 100% Examen final Al final del periodo lectivo Aula 100 % (**) CRITERIOS DE CALIFICACIÓN Los estudiantes obtendrán una `calificación final entre 0 y 10 puntos; la asignatura se considera superada con una nota igual o superior a 5 puntos. La evaluación se realiza mediante un examen presencial, con propuestas de desarrollos y cálculos (fundamentalmente realización de ejercicios), y a través del aprovechamiento de los seminarios prácticos y problemas que se realizan durante el curso; i.e. una parte de la valoración puede obtenerse por el trabajo demostrado por el alumno a lo largo del mismo. (*) Los alumnos que realicen los trabajos específicos recibirán una calificación adicional de hasta 1 punto que será sumatoria a la calificación global de los exámenes realizados siempre que ésta sea superior a 4. (**) Sólo para aquellos alumnos que hubiesen renunciado a la evaluación continua. GUÍA DE APRENDIZAJE Página 9 de 9