PROYECTO DOCENTE ASIGNATURA: "Reactores Químicos"

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1 PROYECTO DOCENTE ASIGNATURA: "Reactores Químicos" Grupo: Grp Clases Teóricas Reactores Químicos.(961887) Titulacion: Grado en Ingeniería Química Industrial Curso: DATOS BÁSICOS DE LA ASIGNATURA/GRUPO Titulación: Año del plan de estudio: Centro: Asignatura: Código: Tipo: Curso: Período de impartición: Ciclo: Grupo: Créditos: Horas: Área: Departamento: Dirección postal: Dirección electrónica: Grado en Ingeniería Química Industrial 2010 Escuela Politécnica Superior Reactores Químicos Obligatoria 3º Segundo Cuatrimestre 0º Grp Clases Teóricas Reactores Químicos. (1) Ingeniería Química Ingeniería Química (Departamento responsable) C/ PROFESOR GARCÍA GONZÁLEZ, S/N, 41012, SEVILLA PROFESORADO RUIZ DOMINGUEZ, MANUELA SEBASTIANA (COORDINADOR/A) IGLESIAS GONZALEZ, MARIA NIEVES FUENTE FERIA, JULIA DE LA Curso académico: 2012/2013 Última modificación: de 7

2 OBJETIVOS Y COMPETENCIAS Objetivos docentes específicos - Adquisición de los conocimientos necesarios para determinar la velocidad a la que ocurre un proceso químico. - Adquisición de conocimientos sobre el funcionamiento de un reactor químico y sobre los tipos de reactores que existen en la industria química, así como de habilidades para seleccionar el reactor óptimo para una determinada aplicación. - Adquisición de conocimientos sobre modelos y ecuaciones aplicados al diseño de los reactores. - Adquisición de conocimientos y habilidades para comprender el funcionamiento de un reactor cuyo comportamiento no se ajusta al ideal. - Capacidad de comprensión de situaciones en las que tienen lugar una reacción química y una operación de transferencia de materia, sabiendo discernir cuál de estas etapas es la controlante y cómo influye esta situación en el diseño o en el modo de operación del reactor. - Adquisición de conocimientos sobre catalizadores y reactores catalíticos. - Adquisición de conocimientos sobre biorreactores y procesos biotecnológicos. Competencias Competencias transversales/genéricas G01: Capacidad para la resolución de problemas (Se entrena de forma intensa). G04: Capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica (Se entrena de forma intensa). G07: Capacidad de análisis y síntesis (Se entrena de forma intensa). G08: Capacidad de adaptación a nuevas situaciones (Se entrena de forma moderada). G12: Capacidad de gestión de la información en la solución de situaciones problemáticas (Se entrena de forma moderada). G14: Sensibilidad por temas medioambientales (Se entrena de forma moderada). G15: Capacidad para el razonamiento crítico (Se entrena de forma intensa). Competencias específicas E19: Conocimientos sobre balances de materia y energía, biotecnología, transferencia de materia, operaciones de separación, ingeniería de la reacción química, diseño de reactores, y valorización y transformación de las materias primas y recursos energéticos. CONTENIDOS DE LA ASIGNATURA Relación sucinta de los contenidos (bloques temáticos en su caso) BLOQUE I: INTRODUCCIÓN. - Generalidades sobre reacciones químicas y sobre reactores. - Termodinámica y Cinética Aplicada. BLOQUE II: REACTORES IDEALES HOMOGÉNEOS. - Reactor de mezcla completa. - Reactor de flujo en pistón. - Selección y comparación de reactores ideales. - Reacciones múltiples. - Estabilidad térmica de reactores. BLOQUE III: REACTORES HETEROGÉNEOS. - Reactores no catalíticos. - Catálisis y reactores catalíticos. - Biorreactores. BLOQUE IV: FLUJO NO IDEAL. - Introducción al flujo no ideal. Reactores reales. Relación detallada y ordenación temporal de los contenidos Bloque I: INTRODUCCIÓN. TEMA 1. Generalidades sobre reacciones y reactores. Reacciones químicas. Clasificación. Reacciones múltiples. Estequiometría. Concepto de reactor químico. Reactor ideal. Seguridad en reactores. 2 horas. TEMA 2. Termodinámica y Cinética Aplicada. Calor de reacción. Equilibrio químico. Velocidad de reacción. Ecuación cinética. Orden de reacción. Efecto de la temperatura. Métodos experimentales de determinación de la ecuación cinética. 7 horas. Bloque II: REACTORES IDEALES HOMOGÉNEOS TEMA 3. Reactor de mezcla completa. Reactores ideales mezcla completa discontinuo y continuo: balance de materia y energía, ecuación y estrategia de diseño. Asociación de reactores. Optimización. Operación no estacionaria. 8 horas. TEMA 4. Reactor de flujo pistón. Balance de materia. Balance de energía: reactor isotérmico y reactor adiabático. Ecuación y estrategia de diseño. Reactor con recirculación. Operación en estado no estacionario. 5 horas. TEMA 5. Selección y comparación de reactores ideales. Criterios para la selección del reactor. Sistemas de un solo reactor. Comparación de tamaños en reacciones simples. Asociación de reactores. Optimización. 3 horas. TEMA 6. Reacciones múltiples. Curso académico: 2012/2013 Última modificación: de 7

3 Reacciones en paralelo. Estudio cualitativo y estudio cuantitativo. Rendimiento. Reacciones en serie. Reacciones en serie-paralelo. 5 horas. TEMA 7. Estabilidad térmica de reactores. Balance de materia y de energía en estado no estacionario. Multiplicidad de estados estacionarios. Curvas de ignición-extinción. Comportamiento dinámico del reactor. 3 horas. Bloque III: REACTORES HETEROGÉNEOS TEMA 8. Reactores no catalíticos. Introducción a las reacciones heterogéneas: contacto entre fases y ecuación cinética. Reactores gas-líquido. Teoría de la doble película. Reactores sólido-fluido. Modelo del núcleo sin reaccionar. Reactor de lecho fijo. Reactor de lecho fluidizado. 9 horas. TEMA 9. Catálisis y reactores catalíticos. Concepto de catalizador. Efecto sobre la cinética de la reacción. Catalizadores industriales. Cinética de reacciones catalizadas por sólidos: difusión o reacción química como etapa controlante. Introducción al diseño de los reactores catalíticos. Desactivación de catalizadores. 6 horas. TEMA 10. Biorreactores. Conocimientos específicos para el diseño de bioprocesos. Estequiometría y coeficientes de rendimiento. Cinética. Configuración de los biorreactores. 3 horas. Bloque IV: FLUJO NO IDEAL. TEMA 11. Introducción al flujo no ideal. Reactores reales. Reactores no ideales. Función de distribución de tiempo de residencia (DTR). Medida de la DTR: entrada en impulso y entrada en escalón. DTR en reactores ideales. DTR en reactores reales. Diagnóstico de reactores. 5 horas. ACTIVIDADES FORMATIVAS Relación de actividades formativas del cuatrimestre Clases teóricas Horas presenciales: Horas no presenciales: Metodología de enseñanza-aprendizaje: Clases expositivas teórico/prácticas con apoyo de medios audiovisuales. Competencias que desarrolla: G07, G08, G12, G14,G15, E19 Clases de Problemas Horas presenciales: Horas no presenciales: Metodología de enseñanza-aprendizaje: Resolución en el aula de boletines de problemas propuestos. Competencias que desarrolla: G01, G04, G07, G08, G12, G15 BIBLIOGRAFÍA Y OTROS RECURSOS DOCENTES Bibliografía general Ingeniería Química. Vol. III. Diseño de Reactores Químicos. J.M. Coulson y J.F. Richardson. 2ª Editorial Reverté Curso académico: 2012/2013 Última modificación: de 7

4 Introducción a la Teoría de los Reactores Químicos K.G.Denbigh y J.C.R. Turner 3ª Editorial Limusa, México, Elementos de Ingeniería de las Reacciones Químicas H.Scott Fogler 4ª Editorial Prentice Hall, Cinética Química Aplicada J.R. González Velasco, J.A. González Marcos, P. González Marcos, J.I. Gutiérrez Ortiz y M.A. Gutiérrez Ortiz Editorial Síntesis, An Introduction to Chemical Engineering Kinetics and Reactor Design C.G. Hill, jr. Editorial John Wiley & Sons, Inc., 1977 Ingeniería de las Reacciones Químicas O. Levenspiel ed (español) Editorial Reverté, Chemical Engineering Kinetics J.M. Smith 3ª ed. En castellano: 2ª ed. Editorial McGraw-Hil, 1970 Ingeniería de Reactores J.M. Santamaría, J. Herguido, M.A. Menéndez, A. Monzón Editorial Síntesis, Introduction to Chemical Reaction Engineering and Kinetics R.W. Missen, C.A. Mims y B.A. Saville Editorial John Wiley & Sons, Inc Cinética de las Reacciones Químicas J.F. Izquierdo, F. Cunill, J. Tejero, M. Iborra y C. Fité Edicions de la Universitat de Barcelona, Ejemplos Resueltos de Reactores Químicos. I. Reactores para reacciones homogéneas. F.J. Beltrán Servicio de Publicaciones de la Universidad de Extremadura, Curso académico: 2012/2013 Última modificación: de 7

5 Ejemplos Resueltos de Reactores Químicos. II. F.J. Beltrán Servicio de Publicaciones de la Universidad de Extremadura, Problemas resueltos de Cinética de las Reacciones Químicas J.F. Izquierdo, F. Cunill, J. Tejero, M. Iborra y C. Fité Edicions de la Universitat de Barcelona, Chemical reactor analysis and design G.F. Froment y K.B. Bischoff 2ª Editorial John Wiley & Sons, Chemical reactor design and operation K.R. Westerterp, W.P.M. van Swaaij y 2ª A.A.C.M. Beenackers Editorial John Wiley & Sons, Bibliografía específica ABC para Comprender Reactores Químicos con Multirreacción F.Tiscareño Lechuga Editorial Reverté, Reactores Bioquímicos B. Atkinson ed., 2ª reimpresión: 2002 Editorial Reverté, Sistema de evaluación Sistema de Evaluación Continua Se realizaran tres pruebas escritas de carácter teórico-práctico en las que se evaluaran los conocimientos adquiridos en los diferentes bloques temáticos. Estas pruebas estarán distribuidas a lo largo del cuatrimestre. La calificación final del alumno será la media aritmética de estas tres pruebas. Para superar la asignatura la nota media debe ser mayor o igual que 5. Sistema de Evaluación de Prueba Unica El alumno realizará una única prueba teorico-práctica en la que se valorarán todos los conocimientos adquiridos durante el curso. CALENDARIO DE EXÁMENES CENTRO: Escuela Politécnica Superior 1 ª Convocatoria Fecha: Aula: 24/6/2013 Hora: 0:0 Por definir Curso académico: 2012/2013 Última modificación: de 7

6 CENTRO: Escuela Politécnica Superior 2 ª Convocatoria Fecha: Aula: 2/9/2013 Hora: 0:0 Por definir TRIBUNALES ESPECÍFICOS DE EVALUACIÓN Y APELACIÓN Presidente: Vocal: Secretario: Primer suplente: Segundo suplente: Tercer suplente: JOSE MUÑOZ GARCIA MARIA DEL CARMEN ALFARO RODRIGUEZ FELIPE CORDOBES CARMONA ANTONIO FRANCISCO GUERRERO CONEJO FRANCISCO CARRILLO DE LA FUENTE CECILIO CARRERA SANCHEZ Curso académico: 2012/2013 Última modificación: de 7

7 ANEXO 1: HORARIOS DEL GRUPO DEL PROYECTO DOCENTE Los horarios de las actividades no principales se facilitarán durante el curso. GRUPO: Grp Clases Teóricas Reactores Químicos. (961887) Calendario del grupo CLASES DEL PROFESOR: IGLESIAS GONZALEZ, MARIA NIEVES HORARIO SIN ESPECIFICAR CLASES DEL PROFESOR: RUIZ DOMINGUEZ, MANUELA SEBASTIANA HORARIO SIN ESPECIFICAR Curso académico: 2012/2013 Última modificación: de 7