44432 - DISEÑO DE REACTORES GUÍA DOCENTE CURSO: 2019/20
CENTRO: 105 - Escuela de Ingenierías Industriales y Civiles TITULACIÓN: 4043 - Grado en Ingeniería Química Industrial ASIGNATURA: 44432 - DISEÑO DE REACTORES
CÓDIGO ULPGC: 44432 CÓDIGO UNESCO: 330305
MÓDULO: MATERIA: TIPO: Obligatoria
CRÉDITOS ECTS: 4,5 CURSO: 3 SEMESTRE: 2º semestre
LENGUA DE IMPARTICIÓN (Especificar créditos de cada lengua)
ESPAÑOL: 4,5 INGLÉS:
SUMMARY
The subject introduces the student to the knowledge of the concepts used for modeling and sizing the main types of chemical reactors. For the acquisition of these notions is used as basic tools, already acquired knowledge about stoichiometry, thermodynamics, and the kinetics of homogeneous and catalyzed reactions.
Make it possible to obtain achieve proficiency in identification and description quantitative of the phenomenathat determine the behavior of chemical reactors, in the formulation of kinetic models of reactions and reactors, in the obtaining and interpretation of kinetic data of different types of reactors and, finally, that you have clear criteria to select reactors and appropriate operating conditions for carry out processes of manufacturing or transformation into industrial installations.
REQUISITOS PREVIOS
El alumno debe de tener conocimientos previos en asignaturas como:
-Química: De donde ha obtenido la capacidad para comprender y aplicar los principios de conocimientos básicos de la química general y sus aplicaciones en la ingeniería.
-Cálulo I y II: Les ha aportado conceptos para la resolución de problemas matemáticos aplicando conocimientos sobre: álgebra lineal; cálculo diferencial e integral; métodos numéricos, etc.
-Física I:
-Informática y Programación, conocimientos básicos sobre el uso bases de datos y programas informáticos con aplicación en ingeniería El: Matlab, Polymath
-Mecánica de Fluidos I y II: conocimientos de los principios básicos de la mecánica de fluidos.
-Ingeniería Térmica, conocimientos de termodinámica y transmisión de calor.
-Fundamentos de la Ingeniería,conocimientos sobre balances de materia y energía.
Plan de Enseñanza (Plan de trabajo del profesorado) Contribución de la asignatura al perfil profesional:
El diseño y el funcionamiento eficiente de los reactores químicos es fundamental en ingeniería química, ya que únicamente en estos equipos es donde se produce la o las reacciones químicas de interés que transforman las materias primas en el producto deseado. La corriente o corrientes que abandonan el reactor contienen el producto o productos buscados, y posiblemente los reactivos no consumidos y los subproductos y/o residuos generados.
Teniendo en cuenta esto, al ser el reactor el corazón de todo proceso químico su estudio se hace
imprescindible para el profesional de la ingeniería en química industrial.
Competencias que tiene asignadas:
Competencias específicas:
MTEQ1.1. Conocimientos sobre balances de materia y energía.
MTEQ1.5.- Analizar, calcular y diseñar sistemas con reacción química.
Competencias de la titulación:
T3.Conocimiento en materias básicas y tecnológicas, que les capacite para el aprendizaje de nuevos métodos y teorías, y les dote de versatilidad para adaptarse a nuevas situaciones.
T4. Capacidad de resolver problemas con iniciativa, toma de decisiones, creatividad, razonamiento crítico y de comunicar y transmitir conocimientos, habilidades y destrezas.
T10. Capacidad de trabajar en un entorno multilingüe y multidisciplinar.
Competencias genéricas o transversales:
G3. COMUNICACIÓN EFICAZ ORAL Y ESCRITA Comunicarse de forma oral y escrita con otras personas sobre los resultados del aprendizaje, de la elaboración del pensamiento y de la toma de decisiones; participar en debates sobre temas de la propia especialidad.
G4. TRABAJO EN EQUIPO Ser capaz de trabajar como miembro de un entorno y equipo interdisciplinar ya sea como un miembro más, o realizando tareas de dirección con la finalidad de contribuir a desarrollar proyectos con pragmatismo y sentido de la responsabilidad, asumiendo compromisos teniendo en cuenta los recursos disponibles.
G5. USO SOLVENTE DE LOS RECURSOS DE INFORMACIÓN Gestionar la adquisición, la estructuración, el análisis y la visualización de datos e información en el ámbito de la especialidad y valorar de forma crítica los resultados de esta gestión ordenador.
Objetivos:
Adquirir las competencias enunciadas anteriormente y capacidad para el cálculo del diseño de rectores químicos, tanto ideales como reales.
Ser capaz de modelar el comportamiento de los diversos tipos de reactores químicos en función de las variables de entrada, condiciones hidrodinámicas del proceso y sistema de intercambio de calor.
Contenidos:
Descriptores de la materia:
Diseño reactores ideales y reales.
Catálisis
Estabilidad. Optimización.
Tema 1: FUNDAMENTOS DEL DISEÑO DE LOS REACTORES QUÍMICOS.
1.1 Introdución al diseño de reactores 1.2 Clasificación de los reactores 1.3 Métodos generales de diseño
Tema 2: DISEÑO DE REACTORES NO ISOTÉRMICOS EN ESTADO ESTACIONARIO 2.1 Balances de materia y energía.
2.2 Reactores de flujo continuo no isotérmicos.
2.3 Conversión de equilibrio.
2.4 Operación no adiabática de reactores.
2.5 Múltiples estados estacionarios.
Tema 3: DISEÑO DE REACTORES NO ISOTÉRMICOS EN ESTADO NO ESTACIONARIO.
3.1 Ecuaciones generales.
3.2 Operación en estado no estacionario de reactores discontinuos y de mezcla completa.
3.3 Operación en estado no estacionario de reactores de flujo pistón.
Tema 4: REACTORES CATALÍTICOS.
4.1 Catalizadores y pasos de una reacción catalítica.
4.2 Diseño de reactores para reacciones gas sólido.
Tema 6: REACTORES INDUSTRIALES.
6.1 Reactores de flujo ascendente.
6.2 Reactores de lecho fluidizado.
Tema 6: DISTRIBUCIÓN DE TIEMPOS DE RESIDENCIA EN REACTORES QUÍMICOS (DTR).
6.1 Función de distribución.
6.2 Medición de DTR.
6.3 Características de la DTR.
6.4 DTR en los reactores ideales.
6.5 Modelado de reactores con la DTR Prácticas:
1.Estudio de dos reactores CSTR en serie.
Metodología:
Los contenidos de la asignatura se presentan a los alumnos en clases presenciales, divididas en dos tipos:
Las denominadas clases presenciales de teoría, estas se impartirán al grupo completo, y en ellas se dará a conocer al alumno el contenido de la asignatura. Al comienzo de cada tema se expondrá claramente el contenido y objetivos principales de dicho tema. Al
final del tema se hará un breve resumen de los contenidos más relevantes y se plantearán nuevos objetivos que permitirán interrelacionar contenidos ya estudiados.
Las clases presenciales de problemas, algunos de los ellos se plantean y solucionan en clase y posteriormente el estudiante, de forma individual, tendrá que evaluar y justificar los resultados obtenidos. Estos últimos se entregarán al profesor.
Las clases presenciales de laboratorio.
A lo largo del curso se realizará una práctica de laboratorio, con asistencia obligatoria.
En ella, el estudiante trabajará en grupo reducidos. Obtendrá datos en un sistema experimental y aplicará los conceptos, habilidades y destrezas adquiridos en las clases de teoría y problemas para su análisis e interpretación. El alumno elaborará de forma individual un guión de la práctica, donde presentará el objeto de la práctica, la experimentación realizada, los resultados experimentales obtenidos y la discusión razonada de éstos que le permita elaborar las conclusiones alcanzadas. Se calificará tanto el trabajo realizado en el laboratorio como el guión individual presentado.
En las actividades dirigidas los alumnos, estos deberán realizar algún trabajo a lo largo del curso, sobre temas propios de la asignatura, que se evaluarán como actividades de trabajo autónomo o no presencial.
Los trabajos propuestos a cada grupo de alumno incluyen, además del trabajo bibliográfico,
métodos de cálculo, interpretación de resultados y elaboración del correspondiente informe.
Sería conveniente, si el número de alumnos lo permite , que el alumno presente su trabajo en clase
una vez finalizado, respondiendo además a las cuestiones que planteen el profesor y los compañeros.
Evaluacion:
Criterios de evaluación --- Criterios de evaluación ---
La evaluación del trabajo del estudiante y de las competencias adquiridas, se realizará valorando convenientemente las siguientes actividades:
• Convocatoria Ordinaria:
- Prácticas de laboratorio: 1 punto (10% de la nota total).
- Trabajos de curso: 1 puntos (10% de la nota total).
- Examen de convocatoria: 8 puntos (80% de la nota total).
Para superar la asignatura se ha de superar con un mínimo de 5 en cada uno de los apartados anteriores prácticas de laboratorio, trabajos de curso y examen de convocatoria. Aquellos alumnos que no hayan asistido o aprobado las prácticas de laboratorio tendrán que realizar un examen de prácticas el día de la convocatoria.
• Convocatoria Extraordinaria y Especial:
Examen de convocatoria: 8 puntos (80% de la nota total). Prácticas de laboratorio 1 punto (10% de la nota total) y trabajo de curso 1 punto (10% de la nota total). Para superar la asignatura se ha de superar con un mínimo de 5 en cada uno de los apartados anteriores prácticas de laboratorio, trabajos de curso y examen de convocatoria. Aquellos alumnos que no hayan asistido o aprobado las prácticas de laboratorio tendrán que realizar un examen de prácticas el día de la convocatoria.
Para los alumnos repetidores:
La nota de las prácticas se guardarán durante los dos cursos posteriores al haberlas realizado, siempre que no se realicen cambios en el proyecto docente de la asignatura en relación con éstas.
Las calificaciones de los trabajo de curso no se guardan para la convocatoria ordinaria del curso siguiente.
Sistemas de evaluación ---
El conjunto de actividades que se tiene en cuenta en la evaluación continua de la asignatura son los siguientes:
AE1. Trabajos o ejercicios periódicos realizados por el alumno de forma individual o en grupo.
AE3. Trabajo de laboratorio.
AE4. Memorias de las actividades de laboratorio.
AE5. Exámenes.
Se intentará que las preguntas y ejercicios sean tales que no influyan en exceso el azar o el poder memorístico, y sí la capacidad de razonamiento e ingenio, a partir de unos conocimientos básicos.
La teoría tendrá un valor entre el 30%-40% de la nota del examen, y los problemas entre un 60%-70%. Habrá un examen parcial y para superarlo se requiere conseguir un mínimo de 1,5 puntos en la parte de teoría, de 3 puntos en la parte de problemas y alcanzar una nota conjunta mayor o igual a 5. Las actividades prácticas se evaluarán mediante la asistencia y la realización de
informes individuales sobre las mismas. En caso de no superarla, se realizará un examen de prácticas en la convocatoria correspondiente.
Se realizará 1 trabajo de curso durante el semestre así como actividades de trabajo autónomo. El trabajo versará sobre los contenidos de la asignatura y los conocimientos adquiridos en el diseño y cálculo de un reactor. Este trabajo se evaluará según su grado de adecuación, su estructuración y alcance de los objetivos, a la calidad de los contenidos y su presentación, así como en su exposición y defensa.
Resumen del sistema de evaluación continua:
- Nota del examen parcial necesitándose una calificación de 5 como mínimo.
- Nota final de prácticas: media de la evaluación obtenida a partir del seguimiento y aprovechamiento de las mismas (valoración de informes y destreza en el laboratorio). Para superar esta parte se necesita obtener una calificación mínima de 5.
- Nota final del trabajo de curso: vendrá dada por una media de la calificación alcanzada en cada uno de los apartados del trabajo propuesto. Se necesita una calificación de 5, como mínimo, para superar esta parte.
- Nota de los ejercicios e informes de actividades propuestos.
- Nota de otras actividades como la participación activa y productiva en clase.
En la modalidad de evaluación no continua se realizará un examen de teoría y problemas, y un examen de las actividades prácticas. Además, el estudiante tendrá que entregar un trabajo de curso, similar al requerido para el resto de alumnos acogidos a la evaluación continua. Esta evaluación se realizará únicamente en las convocatorias extraordinaria y especial.
Criterios de calificación ---
La valoración de cada una de las actividades de evaluación se muestran desglosadas a continuación:
La valoración de cada una de las actividades de evaluación continua se muestran desglosadas a continuación:
AE1. Trabajos o ejercicios periódicos realizados por el alumno de forma individual o en grupo.
(Hasta 1 puntos.)
Presentación y estructuración de los trabajos. (Máx. 25%) Contenidos. (Máx. 25%)
Exposición y defensa. (Máx. 25%)
Grado de integración de las conclusiones extraídas con los conocimientos que debe haber adquirido en materias anteriores. (Máx. 25%)
AE3. Trabajo de laboratorio. (Hasta 0,5 puntos) Asistencia y participación en laboratorio. (Máx. 50%) Habilidades en la utilización del instrumental. (Máx. 50%)
AE4. Memorias de las actividades de laboratorio. (Hasta 0,5 puntos) Presentación y estructuración de las memorias. (Máx. 20%)
Contenidos. (Máx. 40%)
Representación de gráficas y tablas S.I. (Máx. 20%) Conclusiones. (Máx. 20%)
AE5. Exámenes. (Hasta 8 puntos).
Asistencia y seguimiento a seminarios. (Máx. 50%)
En la modalidad de evaluación no continua, la calificación final de la asignatura será obtenida de la siguiente ponderación de las diferentes fuentes de evaluación:
- 80% Examen de teoría y problemas - 10% Trabajos de curso
- 10% Examen de Prácticas
- 10% Interés en la asignatura y participación en tutorías
Condiciones mínimas: Se deberá lograr una puntuación media de al menos 5 puntos para poder
superar la asignatura, en los exámenes, en los trabajos de curso y en las actividades prácticas.
Plan de Aprendizaje (Plan de trabajo de cada estudiante)
Tareas y actividades que realizará según distintos contextos profesionales (científico, profesional, institucional, social)
Trabajo presencial:
- Clases teóricas (contexto científico) y evaluación - Clases prácticas de aula y evaluación
- Prácticas de laboratorio - Tutorías
Trabajo no presencial:
- Trabajos y estudio teóricos - Trabajos y estudios prácticos
Temporalización semanal de tareas y actividades (distribución de tiempos en distintas actividades y en presencialidad - no presencialidad)
1ª Semana:
Presencial= Tema 1 (teoría 2H + práctica de Aula 1H).
No presencial= Tema 1 (Estudio de teoría 3H + trabajos/problemas 1H).
2ª Semana:
Presencial= Tema 1 (teoría 2H + práctica de laboratorio 1H)
No presencial= Tema 1 (Estudio de teoría 3H + trabajos/problemas 2H).
3º Semana:
Presencial= Tema 1 (teoría 2H + práctica de aula 1H).
No presencial= Tema 1 (Estudio de teoría 3H + trabajos/problemas 2H).
4º Semana:
Presencial= Tema 2 (teoría 2H + práctica laboratorio 1H)
No presencial= Tema 2 (Estudio de teoría 3H + trabajos/problemas 1H).
5ª Semana:
Presencial= Tema 2 (teoría 2H + práctica de aula 1H).
No presencial= Tema 2 (Estudio de teoría 3H + trabajos/problemas 2H).
6ª Semana:
Presencial= Tema 2 (teoría 2H + práctica laboratorio 1H).
No presencial= Tema 2 (Estudio de teoría 3H + trabajos/problemas 2H).
7ª Semana:
Presencial= Tema 2 (teoría 2H + práctica de aula 1H).
No presencial= Tema 2 (Estudio de teoría 2H + trabajos/problemas 3H).
8ª Semana:
Presencial= Tema 3 (teoría 2H + Práctica de laboratorio 1H)
No presencial= Tema 3 (Estudio de teoría 3H + trabajos/problemas 1H).
9ª Semana:
Presencial= Tema 3 (teoría 2H + práctica de aula 1H)
No presencial= Tema 3 (Estudio de teoría 3H + trabajos/problemas 2H).
10ª Semana:
Presencial= Tema 4 (teoría 2H + práctica laboratorio 1H).
No presencial= Tema 4 (Estudio de teoría 2H + trabajos/problemas 1H).
11ª Semana:
Presencial= Tema 4 (teoría 2H + práctica de aula 1H).
No presencial= Tema 4 (Estudio de teoría 3H + trabajos/problemas 2H).
12ª Semana:
Presencial= Tema 5 (teoría 2H + práctica laboratorio 1H).
No presencial= Tema 5 (Estudio de teoría 3H + trabajos/problemas 1H).
13ª Semana:
Presencial= Tema 5 (teoría 2H + práctica aula 1H).
No presencial= Tema 5 (Estudio de teoría 3H + trabajos/problemas 1H).
14ª Semana:
Presencial= Tema 6 (teoría 2H práctica laboratorio 1H).
No presencial= Tema 6 (Estudio de teoría 2H + trabajos/problemas 2H).
15ª Semana:
Presencial= Tema 6 (teoría 2H + práctica de aula 1H).
No presencial= Tema 6 (Estudio de teoría 2H + trabajos/problemas 2H).
Recursos que tendrá que utilizar adecuadamente en cada uno de los contextos profesionales.
- Contexto científico: bibliografía anotaciones de clase materia audio-visual y manejo de internet - Contexto profesional: documentación técnica, guiones de prácticas, material audio-visual,campus virtual y manejo de internet
- Contexto institucional y social: material audio-visual, campus virtual y manejo de internet.
Resultados de aprendizaje que tendrá que alcanzar al finalizar las distintas tareas.
1. Capacidad para calcular los parámetros básicos de diseño de los reactores.
2. Capacidad para analizar el comportamiento de reactores químicos.
3. Capacidad para diseñar reactores químicos reales.
4. Capacidad para tratar el flujo no ideal en los reactores.
5. Capacidad para optimizar los reactores químicos.
Plan Tutorial
Atención presencial individualizada (incluir las acciones dirigidas a estudiantes en 5ª, 6ª y 7ª convocatoria)
La horas de dedicación tutorial al estudiante se realizará en el despacho del profesor en horario de tutoría. Dicho horario, se encuentra en el expositor del departamento de Ingeniería de Procesos.
También, el estudiante puede coordinar las peticiones del tutorias con el profesor mediante solicitud por correo institucional o aplicación infomática del campus virtual de la asignatura.
Los estudiantes que se encuentren en 5ª, 6ª o 7ª convocatoria diponen de la opción de pedir a Plan de Acción tutorial especifico a sus necesidades. Para ello, se establecerán tutorías periódicas en el horario acordado por estudiante y porfesor, y serán firmadas por ambos. Las tutorías serán individuales o grupales en función del número de estudiantes por asignatura en estas circunstancias, y se desarrollarán en una franja horaria semanal máxima de dos horas, acuerdo a lo establecido en el art. 7 del Reglamento de Evaluación de los Resultados de Aprendizaje. Las acciones específicas de asesoramiento y apoyo llevadas a cabo en estas tutorías variarán en función de las circunstancias del estudiante.
Atención presencial a grupos de trabajo
En tutorías en grupo, previa solicitud, del estudiante representante del grupo, mediante correo institucional o asignación de cita previa mediante la aplicación informática del campus virtual.
Atención telefónica
En el despacho del profesor según horario oficial de tutorías Atención virtual (on-line)
través de la plataforma Campus Virtual ULPGC. Las consultas podrán realizarse mediante el diálogo de tutoría privada virtual o mediante el foro general de la asignatura.
Datos identificativos del profesorado que la imparte.
Datos identificativos del profesorado que la imparte
Dr./Dra. Antonio Nizardo Benítez Vega (COORDINADOR) Departamento: 266 - INGENIERÍA DE PROCESOS
Ámbito: 555 - Ingeniería Química Área: 555 - Ingeniería Química Despacho: INGENIERÍA DE PROCESOS
Teléfono: 928457098 Correo Electrónico: [email protected]
Dr./Dra. Zaida Cristina Ortega Medina (RESPONSABLE DE PRACTICAS) Departamento: 266 - INGENIERÍA DE PROCESOS
Ámbito: 555 - Ingeniería Química Área: 555 - Ingeniería Química Despacho: INGENIERÍA DE PROCESOS
Teléfono: 928459641 Correo Electrónico: [email protected]
Bibliografía
[1 Básico] Elementos de ingeniería de las reacciones químicas /
H. Scott Fogler ; traducción María Teresa Aguilar Ortega ; revisión técnica Román Ramírez López...[et al.].
Pearson Educacion,, México : (2008) - (4ª ed.) 9789702611981
[2 Básico] Ingeniería de las reacciones químicas / Octave Levenspiel.
Limusa-Wiley,, México : (2004) - (3ª ed.) 9681858603
[3 Recomendado] Chemical reactor analysis and design.
Froment, Gilbert F.
Wiley,, New York : - (2nd ed.) 0471024473
[4 Recomendado] Ingeniería de reactores / Jesús M. Santamaría... [et al.].
Síntesis,, Madrid : (1999)
