| Competences |
| Code | |
| A1 | L’aplicació del principis de conservació de matèria, energia i quantitat de moviment. |
| A2 | L’estudi i caracterització dels processos de transferència de calor, matèria i quantitat a escales macro i microscòpiques. |
| A3 | La modelització bàsica matemàtica i numèrica de processos i propietats. |
| A4 | L’aplicació dels conceptes de la termodinàmica bàsica a processos amb i sense reacció química. |
| A5 | La modelització dels sistemes amb reacció química. |
| A10 | El càlcul i disseny de reactors químics bàsics. |
| B1 | Resoldre problemes de forma efectiva. |
| B2 | Aprendre a aprendre. |
| B3 | Aplicar pensament crític, lògic i creatiu. |
| B4 | Treballar de forma autònoma amb iniciativa. |
| B7 | Comunicar-se de manera efectiva i amb asertivitat a l'entorn laboral i com a ciutadà. |
| B8 | Capacitat d’anàlisi i síntesi. |
| B11 | Presa de decisions. |
| B14 | Raonament crític. |
| B15 | Aprenentatge autònom. |
| B17 | Creativitat. |
| C5 | Expressar-se correctament (tant de forma oral com escrita) en la llengua pròpia. |
| Learning aims |
| Objectives | Competences | ||
| Plantejar els balanços de matèria i energia en un sistema amb reacció química i desenvolupar els models matemàtics bàsics de reactors ideals. | A1 A3 A5 |
B1 B3 B15 |
|
| Construir el diagrama T-X-rA per una reacció reversible, analitzar l'efecte de l'equilibri químic en el disseny d'un reactor químic i seleccionar les trajectòries d'operació (T-X) òptimes per a sistemes de reactors adiabàtics i no isotèrmics. | A4 A5 |
B1 B3 B8 B11 B14 B17 |
|
| Construir el diagrama (1/rA)-X per sistemes amb una reacció i fer un càlcul aproximat del volum de reactors de flux a partir del diagrama (1/rA)-X. | A5 A10 |
B1 B3 |
|
| Triar el tipus (CSTR o PFR, adiabàtic o no isotèrmic, etc.) i el nombre de reactors requerits per assolir una determinada conversió per a una reacció limitada per l'equilibri químic. | A10 |
B1 B3 B8 B11 B14 B17 |
|
| Calcular analíticament i numèrica el volum de reactors de flux i de reactors semicontinus. | A2 A10 |
B4 B15 |
|
| Calcular la caiguda de pressió en un reactor de llit fix i analitzar el seu efecte sobre la conversió en reaccions en fase gas. | A1 |
B1 |
|
| Construir el diagrama d'ignició – extinció per a reactors de mescla perfecta adiabàtics i no isotèrmics i analitzar l'estabilitat d'un reactor de mescla perfecta a unes condicions fixades. | A1 A3 A5 |
B1 B3 B8 B11 B14 B17 |
C5 |
| Triar el tipus de reactor i condicions de treball més adequats per sistemes de reaccions múltiples en paral•lel i en sèrie. | A10 |
B1 B3 B8 B11 B14 B17 |
C5 |
| Construir un model matemàtic genèric pel càlcul de reactors isotèrmics on M espècies químiques reaccionen a través de N reaccions simultànies. | A1 A3 A5 |
B2 B3 B14 B15 |
C5 |
| Integrar el reactor en un procés amb separació de productes i realimentació dels reactius no convertits. | A3 |
B2 B3 B4 B11 B17 |
C5 |
| Construir un model matemàtic per un reactor tubular amb dispersió axial i determinar l'existència de dispersió axial en un reactor de llit fix. | A1 |
B2 B3 B14 |
C5 |
| Comunicar eficientment, tant de forma oral com escrita. | B7 |
C5 |
|
| Contents |
| Topic | Sub-topic |
| Bloc 1 Conceptes Bàsics. |
Reacció química, nomenclatura i tipus. Velocitat de reacció, constant de velocitat i equació d’Arrhenius, ordre de reacció. Estequiometria, reactiu limitant i conversió, taula estequiomètrica. Equilibri i cinètica de reaccions químiques. |
| Bloc 2 Sistemes isotèrmics. |
Balanç de matèria amb reacció química en sistemes oberts i tancats. Models de contacte per sistemes homogenis i assimilables a homogenis: mescla perfecta (CSTR) i flux en pistó (PFR/PBR). Disseny de reactors isotèrmics. Reaccions limitades per l’equilibri químic. Construcció i ús dels diagrames T-X-rA i (1/rA)-X pel dimensionat de reactors químics. Pèrdua de càrrega en reactors de llit fix (PBR). Reactors semicontinus. Reactors amb separació simultània: destil•lació reactiva i reactors de membrana. |
| Bloc 3 Sistemes amb reaccions múltiples. |
Reaccions en paral•lel i en sèrie, selectivitat i optimització del procés. Tractament generalitzat de sistemes amb reaccions múltiples. |
| Bloc 4 Sistemes no isotèrmics. |
Balanç d’energia amb reacció química. Disseny de reactors adiabàtics i no isotèrmics. Estratègies per a reaccions limitades per l’equilibri químic. Tractament de sistemes amb reaccions múltiples. Reactors de mescla perfecta en estat no estacionari, estats estacionaris múltiples i estabilitat d’operació per sistemes amb una sola reacció i amb reaccions múltiples. |
| Planning |
| Methodologies :: Tests | |||||||||
| Competences | (*) Class hours | Hours outside the classroom | (**) Total hours | ||||||
| Introductory activities |
|
1 | 0 | 1 | |||||
| Lecture |
|
20 | 40 | 60 | |||||
| Project proposal |
|
15 | 30 | 45 | |||||
| Problem solving, classroom exercises |
|
19 | 19 | 38 | |||||
| Personal tuition |
|
1 | 0 | 1 | |||||
| Practical tests |
|
5 | 0 | 5 | |||||
| (*) On e-learning, hours of virtual attendance of the teacher. (**) The information in the planning table is for guidance only and does not take into account the heterogeneity of the students. | |||||||||
| Methodologies |
| Description | |
| Introductory activities | Se imparte en clase una introducción al temario de la asignatura |
| Lecture | se proporcionan contenidos fundamentales de la asignatura en clase |
| Project proposal | el alumno debe proponer una solución a un problema abierto de diseño de un reactor químico industrial. Dado la cantidad de trabajo que representa un caso de diseño abierto, los alumnos trabajan en equipos de 4-5 estudiantes |
| Problem solving, classroom exercises | el alumno debe resolver de forma individual un problema corto de 1-2 h y entregar una solución al final de la clase |
| Personalized attention |
|
|
| Assessment |
| Description | Weight | ||
| Project proposal | Prova en grup. Treball en equip integrat amb la resta d'assignatures del curs acadèmic. Es valora un informe escrit i una presentació seguida d'interpel•lacions individuals. | 25% | |
| Problem solving, classroom exercises | Lliurament d'exercicis realitzats individualment i demanats periòdicament. S'exigeix completar un 90% dels exercicis proposats. | 25% | |
| Practical tests |
Prova individual (20%). Prova individual. Mescla de preguntes conceptuals curtes i exercicis d'aplicació. Es realitza al final de quadrimestre (50%). |
50% | |
| Other comments and second exam session | |||
|
1. Avaluació continuada - 2a convocatòria Avantprojecte: 25% Prova pràctica: 75% 2. Avaluació no continuada (1 i 2a convocatòria) Prova pràctica: 100% |
|||
| Sources of information |
| Basic | |
|
|
| Complementary |
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
, Internet, ,
, 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 |
| Recommendations |
| Other comments | |
| Assignatures que es recomana haver cursat prèviament (i aprovat): Fonaments d’Enginyeria Química, Fenòmens de Transport, Cinètica Aplicada, Termodinàmica Tècnica I, Laboratori d’Enginyeria Química I, Mètodes Matemàtics a l'Enginyeria (programació en MATLAB). |