DADES IDENTIFICATIVES 2014_15
Assignatura (*) CINÈTICA QUÍMICA I DISSENY DE REACTORS Codi 20204124
Ensenyament
Cicle 1r i 2n
Descriptors Crèd. Tipus Curs Període
9 Obligatòria Segon AN
Llengua d'impartició
Català
Departament Enginyeria Mecànica
Enginyeria Química
Coordinador/a
STÜBER ., FRANK ERICH
Adreça electrònica anamaria.segarra@urv.cat
frankerich.stuber@urv.cat
kamilamaria.szalata@urv.cat
Professors/es
SEGARRA GONZALEZ, ANNA MARIA
STÜBER ., FRANK ERICH
SZALATA ., KAMILA MARIA
Web
Descripció general i informació rellevant Determinar les cinètiques de reacció en catàlisi heterogènia. Determinar el mecanisme que constitueix la fase limitant de la cinètica global de reacció. Determinació dels paràmetres que poden produir canvis significatius en la velocitat global de reacció. Estudi de la reacció química com a operació unitària. Analitzar i dissenyar el reactor mes adient per a obtenir un producte determinat en funció dels reactius i de la físico-química del procés. Es tracta de que s’adquireixin els coneixements necessaris per a efectuar el disseny d’un reactor considerant-lo com la unitat central d’un procés de producció de la que dependrà bona part del disseny de tota la planta.

Competències
Tipus A Codi Competències Específiques
Tipus B Codi Competències Transversals
Tipus C Codi Competències Nuclears

Resultats d'aprenentage
Tipus A Codi Resultats d'aprenentatge
Tipus B Codi Resultats d'aprenentatge
Tipus C Codi Resultats d'aprenentatge

Continguts
Tema Subtema
1. Cinètica formal en sistemes homogenis. Importància de la cinètica en enginyeria química. Terminologia: Equilibri químic i cinètica. Variables i quantitats en cinètica. Dependència de la velocitat de reacció amb la composició i la temperatura. Particularització del balanç de matèria a sistemes homogenis amb reacció química. Aplicació a sistemes tancats i oberts: models de reactors ideals. Determinació de paràmetres cinètics a partir de dades experimentals. Aplicació a sistemes amb reaccions simultànies: reaccions en sèrie i en paral·lel.
2. Mecanismes de les reaccions químiques en mitjans homogenis. Teories de les reaccions elementals: teoria de col · lisions i teoria de l'estat de transició. Reaccions elementals en fase gas i en dissolució. Reaccions no elementals. Intermedis actius. Hipòtesi de l'estat pseudoestacionario. Cerca del mecanisme de reacció. Polimerització. Catàlisi en sistemes homogenis. Catàlisi Àcid-Base. Catàlisi enzimàtica: model de Michaelis-Menten, altres models.
3. Disseny de reactors ideals. Disseny de reactors isotèrmics continus i discontinus. Pèrdua de càrrega en reactors de llit fix. Particularització del balanç d'energia en sistemes reactius per al disseny de reactors. Disseny de reactors adiabàtics i no isotèrmics. Construcció i ús de diagrames TX-rA i (1/rA)-X per al pre-dimensionat de reactors químics. Anàlisi de l'estabilitat de reactors de mescla perfecta, estats estacionaris múltiples. Sistemes amb reaccions múltiples: reaccions en sèrie i en paral · lel. Selectivitat. Tractament generalitzat de sistemes amb reaccions múltiples.
4. Mecanismes de les reaccions químiques sobre superfícies. Catàlisi heterogènia: Adsorció en superfícies: Isotermes d'adsorció. Models cinètics en catàlisi heterogènia. Etapes en la reacció. Etapa limitant de la velocitat de reacció global i síntesi del model cinètic. Anàlisi de dades experimentals i obtenció de paràmetres del model. Desactivació de catalitzadors heterogenis. Mecanismes i cinètiques de desactivació. Efectes del transport extern i intern en partícules de catalitzador. Difusió i reacció en l'interior d'una partícula de catalitzador. Mòdul de Thiele i factor d'eficiència interna. Resistència externa i factor d'eficiència global. Criteris per avaluar la incidència del transport en la velocitat de reacció.
5. Reactors heterogenis. Disseny de reactors catalítics. Reactor de llit fix. Reactors en suspensió. Reactors de llit fluïditzat. Reactors de llit mòbil amb desactivació de catalitzador. Reaccions heterogènies no catalítiques. El model de nucli en contracció: aplicació a regeneració de catalitzadors ia la dissolució de partícules monodispersas. Reactors per a sistemes gas-líquid.

Planificació
Metodologies  ::  Proves
  Competències (*) Hores a classe
Hores fora de classe
(**) Hores totals
Activitats Introductòries
1 0 1
Sessió Magistral
A1.1
A5.1
A5.3
C1.4
50 82 132
Resolució de problemes, exercicis a l'aula ordinària
A1.1
A5.1
A5.3
C1.4
30 15 45
Treballs
A1.1
A5.1
A5.3
C1.4
1 20 21
Avantprojecte
A1.1
A5.1
A5.3
C1.4
0.5 0 0.5
Atenció personalitzada
1.5 0 1.5
 
Proves objectives de preguntes curtes
A1.1
A5.1
A5.3
C1.4
4 8 12
Proves pràctiques
A1.1
A5.1
A5.3
C1.4
4 8 12
 
(*) En el cas de docència no presencial, són les hores de treball amb suport vitual del professor.
(**) Les dades que apareixen a la taula de planificació són de caràcter orientatiu, considerant l’heterogeneïtat de l’alumnat

Metodologies
Metodologies
  Descripció
Activitats Introductòries S’utilitza una varietat de metodologies per tal de facilitar l’accés als continguts d’estudiants amb models d’aprenentatge diferents.
Sessió Magistral Combinació de classe magistral i estudi de casos.
Resolució de problemes, exercicis a l'aula ordinària Hands-Out. A partir de la introducció dels conceptes bàsics, es desenvolupen exemples, exercicis, activitats i tests ràpids. S’alterna el treball individual amb el treball en equip.
Treballs Problemes llargs que es desenvoluparan al llarg de cada quadrimestre. Es realitzaran essencialment fora de classe.
La previsió és de fer entre 2 i 4 treballs.
Avantprojecte Es tracta de realitzar projectes que permetin la cooperació de diverses assignatures i que enfrontin els estudiants, treballant en equip, a problemes oberts que els facin entrenar, entre altres, les seves capacitats d’aprenentatge en cooperació, de lideratge, d’organització, de comunicació i d’enfortiment de les relacions personals.
Atenció personalitzada Atendre al alumnes de forma individual per tal d'orientar-los en l'adquisició de coneixements tecnics i competencies socials.
Les consultes normalment es fan en visites concertades en horari d'atenció en el despatx del professor.

Atenció personalitzada
Descripció
Atendre al alumnes de forma individual per tal d'orientar-los en l'adquisició de coneixements tecnics i competencies socials. Les consultes normalment es fan en visites concertades en horari d'atenció en el despatx del professor.

Avaluació
Metodologies Competències Descripció Pes        
Resolució de problemes, exercicis a l'aula ordinària
A1.1
A5.1
A5.3
C1.4
Hands-Out. Durant les activitats de seminaris de l’assignatura es realitzaran un seguit d’exercicis individuals sota la supervisió del professor. Eventualment, el problema treballat en la classe presencial o a casa es demanarà que es lliuri per escrit al professor. Es corregiran i avaluaran entre 4 i 8 exercicis. 10%
Treballs
A1.1
A5.1
A5.3
C1.4
Problemes llargs que es desenvoluparan al llarg de cada quadrimestre. Es realitzaran essencialment fora de classe.
La previsió és de fer entre 2 i 4 treballs.
15%
Avantprojecte
A1.1
A5.1
A5.3
C1.4
Encàrrec de pre-disseny d’una
planta de procés dins de l'avantprojecte API2. La nota prové de l'avaluació de l'informe API2.

Pels alumnes que no fan API2 hauran de fer una activitat de disseny de característiques similars.
15%
Proves pràctiques
A1.1
A5.1
A5.3
C1.4
Al final de cada quadrimestre, es realitzarà una prova global dels coneixements adquirits per l’alumne (20%(1º quadrimestre) + 20%(2º quadrimestre)). 40%
Proves objectives de preguntes curtes
A1.1
A5.1
A5.3
C1.4
Es realitzaran duesproves curtes individuals d'una hora de durada per controlar l'avançament de l'alumne. 20%
Altres  
 
Altres comentaris i segona convocatòria

Avaluació continuada:

Per poder fer l'avaluació continuada és necessària una nota mínima de 3.5/10 a l'examen de "Proves pràctiques" del segon quadrimestre. Si no s'obté aquesta nota mínima, independentment de les notes de les altres activitats, la nota final serà la nota obtinguda a l'examen de "Proves pràctiques" del segon quadrimestre.

Els alumnes repetidors no conserven la nota de l'avantprojecte del curs anterior. Aquests alumnes podran realitzar un treball individual amb el un tema tema de característiques similars a l'avantprojecte PPQ del curs actual. La nota d'aquest treball tindrà també un pes de 15% en la nota final.

Segona convocatòria:

A la segona convocatòria es conserven només les notes de "Resolució de problemes, exercicis a l'aula ordinària", "Treballs" i "Avant projecte".

L'examen en segona convocatòria inclourà tos els continguts de l'assignatura i tindrà un pes de 60% substituint a les "Proves pràctiques" i "Proves objectives de preguntes curtes".

L'examen tindrà dues parts, 30% cadascuna, la primera amb el temari del primer quadrimestre i las segona amb el temari del segon quadrimestre.Per poder aprovar l'assignatura serà necessari obtenir con a mínim una nota de 3.5/10 a cadascuna de les dues parts.

Important comentari:

Durant les proves avaluatives, els telèfons mòbils, tablets i altres aparells electrònics que no siguin expressament autoritzats per la prova, han d'estar apagats i fora de la vista.


Fonts d'informació

Bàsica

FOGLER, H.S., Elementos de la ingeniería de la reacción química, 2a edició traduïda al castellà, 1992.

HIMMELBLAU, D.M, Basic Principles and calculations in Chemical Engineering, Prentice Hall, New Jersey, 1989.

Complementària

FELDER R.M. i R.W. ROUSSEAU, Principios Elementales de los Procesos Químicos, 3a edició. Addison-Wesley IberoAmericana, 2003.

GONZALEZ VELLASCO, J.R., GONZALEZ MARCOS, J.A., GONZALEZ MARCOS,M.P., GUTIERREZ ORTIZ, J.I., GUTIERREZ ORTIZ,M.A., Cinetica Quimica Aplicada, Editorial Sintesis, 1999.

SANTAMARIA, J.M., HERGUIDO, J., MENENDEZ, M.A., MONZON, A., Ingenieria de Reactores, Editorial Sintesis,1999.

SMITH, J. M., Chemical Engineering Kinetics, McGraw-Hill, 1981.

RAWLINGS, J.B. i EKERDT, J.G., Chemical Reactor Analysis and Design Fundamentals, Nob-Hill Publishing, 2002.

Software: ReactorLab, Polymath i Matlab.

LEVENSPIEL, O., The Chemical Reactor Omnibook, O. S. U. Book Stores, Inc., 1979.

SCHMIDT, L.D., The Engineering of Chemical Reactions, Oxford University Press, 1998.

Recomanacions


(*)La Guia docent és el document on es visualitza la proposta acadèmica de la URV. Aquest document és públic i no es pot modificar, llevat de casos excepcionals revisats per l'òrgan competent/ o degudament revisats d'acord amb la normativa vigent