El eje fundamental de la Asignatura es el diseño de reactores químicos.
El curso tiene como objetivo el estudio, análisis y diseño de reactores químicos en fase homogénea y heterogénea.
Tiene sus pilares fundamentales en materias tales como la Termodinámica, la Fisicoquímica, los Fenómenos de Transporte y la Ingeniería de las Reacciones Químicas.
Esta Asignatura y la Ingeniería de las Reacciones Químicas son las materias que marcan una de las diferentes más notables entre la educación del Ingeniero Químico y la de otros Ingenieros. De allí la importancia de su inclusión en el Plan de Estudios.
Como asignaturas auxiliares son de particular importancia la Computación y los Métodos Numéricos.

Los contenidos del programa están ordenados en orden creciente de complejidad, de modo de partir desde el diseño para reacciones simples en reactores ideales isotérmicos, hasta llegar a reactores catalíticos de lecho fijo.




TEMA 1: CONCEPTOS BÁSICOS EN DISEÑO DE REACTORES

Naturaleza del problema de diseño de reactores. Etapas del procedimiento de diseño. Tipos de reactor. 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 2 : 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. Reactor flujo pistón con recirculación. 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 3: 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. Operación autotérmica de reactores.


TEMA 4 : 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.



TEMA 5 : REACTORES REALES

La técnica trazador respuesta. Discusión cualitativa. Ecuación de balance de trazador tiempo medio de Residencia. Modelos para reactores no ideales. Modelos para reactores ideales. Flujo pistón y mezcla completa ideales. Estancamiento. Canalizaciones. Dispersión. Modelo de dispersión. Modelo tanques en serie. Modelo en reciclo. Reactor de flujo laminar.
Modelo de Dispersión: La ecuación del modelo. Análisis dimensional.
Análisis de reactores con flujo pistón disperso. Correlaciones para coeficientes de dispersión. Efectos de la dispersión sobre la perfomance del reactor. Criterios para despreciar efectos de dispersión. Medición de coeficientes de dispersión. Determinación
de De.


TEMA 6: REACTORES REALES. DISTRIBUCIONES DE TIEMPOS DE RESIDENCIA

Distribuciones de tiempos de residencia. Función de densidad de tiempos de residencia. Determinación de E(t) desde la repuesta a un impulso de trazador. Determinación del tiempo medio de residencia. Distribución de tiempo de residencia. Determinación de F(t) desde una respuesta a trazador en escalón positiva o negativa. Tiempo reducido. Desviación desde los patrones de flujo ideal :zonas estancas. By-pass recirculación interna.
Micromezclado y modelo de flujo segregado. Perdición de mezclado. Estados de agregación y mezclado. Modelo de flujo segregado. Modelo de máximo mezclado. Efecto del micromezclado sobre la conversión.


TEMA 7 : DISEÑO DE REACTORES HETEROGÉNEOS. REACTORES CATALÍTICOS

Introducción. Diseño de reactores para reacciones catalíticas heterogéneas. Tipos comercialmente significativos de reactores catalíticos heterogéneos. Reactores de lecho fijo. Reactores trickle-bed. Reactores de lecho móvil. Reactores de lecho fluidizado. Reactores slurry. Clasificación de los modelos de reactores de lecho fijo. Modelos pseudo-homogéneos de reactores de lecho fijo. Modelo unidimensional pseudo-homogéneo de reactores de lecho fijo. Modelo bidimensional pseudo-homogéneo de reactores de lecho fijo.

TRABAJOS PRÁCTICOS DE AULA

Consistirán en la resolución de problemas oportunamente propuestos por la cátedra. A su vez deberán resolverse problemas con el auxilio de la computadora para lo cual los mismos serán planteados en el aula y posteriormente aplicados en máquina.

TRABAJOS PRÁCTICOS DE LABORATORIO

Se realizarán los siguientes trabajos prácticos de laboratorio:
1.- Reactor tanque agitado discontinuo.
2.- Reactor tanque agitado continuo.
3.- Reactores tanque en serie.
4.- Reactor tubular homogéneo.
5.- Determinación de distribución de tiempos de residencia.

Para acceder a la condición de alumno regular el alumno deberá cumplir los siguientes requisitos:
1.- Acreditar el 80 % de asistencia a los trabajos prácticos de aula y la realización del 100 % de los trabajos prácticos de laboratorio.
2.- Deberá aprobar dos exámenes parciales. Ambos tendrán una recuperación. Habrá además una recuperación general. Para optar a esta instancia el alumno deberá aprobar uno de los parciales o su recuperación.

El examen final de la materia consistirá de una evaluación oral de los conceptos teóricos y prácticos que el alumno deberá conocer para alcanzar una formación adecuada en el diseño de reactores.