Este curso se orienta al estudio de la cinética de reacciones homogéneas y al estudio, análisis y diseño de reactores químicos en fase homogénea.
Tiene sus pilares fundamentales en materias como Termodinámica, Fisicoquímica y Fenómenos de Transporte. Como asignaturas auxiliares son de particular importancia Computación, Métodos Numéricos y algunas herramientas de Estadística.
La ingeniería de las reacciones químicas y el diseño de reactores constituyen un núcleo de conocimientos muy particular y marcan una de las diferencias más notables entre la educación del Ingeniero Químico y la de otros Ingenieros. De allí la importancia que reviste su inclusión en el Plan de Estudios y que se transmite al estudiante.

TEMA 1. REVISIÓN DE CONCEPTOS BÁSICOS

Estequiometría. Representación de las reacciones químicas. Independencia de las reacciones.
Termodinámica de las reacciones químicas. Potenciales químicos y estados estándar. Efectos energéticos asociados con las reacciones químicas. La constante de equilibrio y su relación con deltaGº. Efectos de los cambios de presión y temperatura sobre la constante de equilibrio. Determinación de las composiciones en el equilibrio.


TEMA 2. CINÉTICA HOMOGÉNEA

Elementos de cinética de las reacciones. Velocidad de reacción. Orden de reacción. Constante de velocidad, funcionalidad con la temperatura. Determinación del orden de la reacción y la constante de velocidad.
Métodos de análisis de datos. Métodos diferencial e integral. Método de las velocidades iniciales. Análisis por mínimos cuadrados.


TEMA 3: CONCEPTOS BÁSICOS EN DISEÑO DE REACTORES

Naturaleza del problema de diseño de reactores. Etapas del procedimiento de diseño. Tipos de reactores. Reactores Batch. Reactores tanque agitado continuos. Reactores tubulares. Balances de materia y energía en el diseño de reactores. Vocabulario de términos usados en el diseño de reactores.


TEMA 4: MODELOS DE REACTORES IDEALES. SISTEMAS HOMOGÉNEOS

Análisis de diseño de un reactor batch. Reactor tanque agitado de flujo continuo. Reactores tanques individuales, suposiciones básicas y ecuaciones de diseño. Tiempo medio de residencia en tanques agitados. Reactor flujo pistón. Suposiciones básicas y ecuaciones de diseño. Tiempos de residencia en reactores flujo pistón. Reactores de flujo pistón en serie y/o paralelo. Reactores tanque agitado continuos de igual tamaño conectados en serie. Reacciones de primer orden. Reacciones de segundo orden. Reactores tanque agitado continuos de tamaños diferentes conectados en serie. Determinación del sistema más adecuado para una conversión dada.


TEMA 5: TEMPERATURA Y EFECTOS TÉRMICOS EN REACTORES QUÍMICOS

Introducción. Balance de energía aplicado a reactores químicos. Reactor batch. Reactor tanque agitado continuo. Consideraciones sobre temperatura y efectos térmicos en reactores tubulares.

TEMA 6: DISEÑO PARA REACCIONES SIMPLES Y MÚLTIPLES

Diseño para reacciones simples. Comparación de tamaños de sistemas de un solo reactor. Comparación entre el reactor de mezcla completa y el de flujo en pistón para reacciones de primer y segundo orden. Comparación gráfica general. Diseño para reacciones múltiples. Reacciones de paralelo. Estudio cualitativo sobre la distribución de producto y tamaño del reactor. Reacciones en serie. Estudio cuantitativo para reactores de flujo en pistón o discontinuos. Estudio cuantitativo para el reactor de mezcla completa. Reacciones en serie-paralelo. Estudio cualitativo sobre la distribución del producto. Estudio cuantitativo para flujo en pistón y para reactores discontinuos. Estudio cuantitativo para flujo de mezcla completa.

TRABAJOS PRÁCTICOS DE AULA

Práctico 1: Termodinámica de las reacciones químicas: determinación
de composiciones en el equilibrio.
Práctico 2: Cinética de reacciones homogéneas. Análisis de datos de
velocidad. Métodos diferencial e integral. Análisis por
mínimos cuadrados.
Práctico 3: Diseño de reactores homogéneos ideales, isotérmicos.
Práctico 4: Diseño de reactores homogéneos ideales, no isotérmicos
Práctico 5: Diseño para reacciones múltiples.



TRABAJOS PRÁCTICOS DE LABORATORIO

Práctico 1: “Análisis cinético de datos de laboratorio. Hidrólisis
del anhídrido acético”
Práctico 2: ”Reactor tanque agitado discontinuo”
Práctico 3: ”Reactor tanque agitado continuo”
Práctico 4: “Reactores tanques en serie”
Práctico 5: “Reactor tubular homogéneo”

RÉGIMEN DE ALUMNOS REGULARES

- Acreditar el 80% de asistencia a los trabajos prácticos de aula.

- Aprobar dos evaluaciones parciales o sus correspondientes recuperatorios.

- Aprobar todos los trabajos prácticos de laboratorio.

- La aprobación de la asignatura se realizará mediante un examen oral individual.


RÉGIMEN DE ALUMNOS LIBRES

- Realizar y aprobar un trabajo práctico de laboratorio.

- Aprobar un examen escrito basado en los trabajos prácticos de aula.

- Aprobar un examen oral de los temas teóricos de la asignatura.