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Ingeniería de Reactores I

1642

Grupo 3

2014-08-04 1ª

Contenido

1. Introducción:

1.1 Notas del Reglamento y normas para la impartición de clases;

1.2 Programa de estudio;

1.3 Otras notas.

Reglamento y normas para la impartición de clases.

1. Dar a conocer a los alumnos, durante la primera sesión del semestre,

el temario y la bibliografía de la asignatura, así como los parámetros

que se tomarán en cuanta para evaluar el aprendizaje estudiantil.

2. Indicar oportunamente a los alumnos si el grupo contará o no con su

consentimiento para grabar sus clases.

3. Cubrir los programas aprobados por el H. Consejo Técnico,

asistiendo puntualmente a las sesiones de clases y cubriendo el

horario establecido.

4. Mostrar oportunamente a los alumnos los exámenes, tareas y trabajos

calificados. En general, atender y respetar a los estudiantes,

mostrando interés porque estos aprendan.

5. Abstenerse de impartir clases extras, de aplicar exámenes parciales

fuera del horario de los grupos y de guardar calificaciones para

semestres posteriores.

Reglamento y normas para la impartición de clases (continua).

6. Respetar el calendario escolar aprobado por el H. Consejo Técnico,

incluidas las fechas establecidas para las dos vueltas de exámenes

ordinarios. No aplicar exámenes parciales en fechas destinadas a

exámenes finales.

7. Llenar las actas electrónicas de calificaciones puntualmente.

8. Participar activamente en los talleres y seminarios departamentales

destinados al mejoramiento de la labor docente. Incorporarse al

claustro de profesores que elaboran, calendarizan y aplican los

exámenes departamentales de las asignatura que imparte.

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

Facultad de Química

Programa de Estudio de Sexto Semestre

Asignatura: Ingeniería de Reactores I

Área: Ingeniería Química

Ciclo: Fundamental de la profesión, Obligatoria

Departamento: Ingeniería Química; Clave: 1642; Grupo: 5

Tipo de asignatura: Teórica; 3 horas/semana; 6 créditos

Asignatura precedente con seriación obligatoria: Cinética Química y Catálisis

Asignatura subsecuente con seriación obligatoria: Ingeniería de Reactores II

Asignatura subsecuente con seriación indicativa: Dinámica y Control de Procesos

Objetivos

→ Comprender el carácter experimental de la Cinética Química.

→ Describir las transformaciones químicas en función del tiempo.

→ Establecer ecuaciones de rapidez de reacciones homogéneas.

→ Establecer modelos ideales de reactores.

→ Diseñar y analizar comportamiento de reactores homogéneos.

Unidades Temáticas (48 h)

Unidad 1 (2 horas)

1. Importancia del Reactor Químico en los Procesos de Transformación.

1.1 Papel que juegan los reactores en los procesos de transformación Química.

1.2 Naturaleza del problema del diseño del reactor químico: necesidad del trabajo

experimental a escalas laboratorio y piloto

Unidad 2 (5 horas)

2. Conceptos básicos de cinética química, catálisis homogénea y termodinámica.

2.1 Conceptos de rapidez de reacción.

2.2 ∆H de reacción, equilibrio termodinámico.

2.3 Conceptos de catálisis homogénea.

Unidad 3 (6 horas)

3. Establecimiento de los Modelos de los Reactores Químicos Ideales.

3.1 Establecimiento del balance de materia generalizado de un sistema con generación.

Obtención de las ecuaciones de balance de materia para los reactores intermitentes,

semi-intermitente, tanque agitado, cascada de tanques y tubular.

3.2 Establecimiento del balance de energía generalizado de un sistema con generación.

Obtención de las ecuaciones de balance de energía para los reactores intermitente,

semi-intermitente, tanque agitado, cascada de tanques y tubular.

3.3 Análisis comparativo entre los diferentes tipos de reactor en base a los balances de

materia y energía.

Unidad 4 (10 horas)

4. Reactor Intermitente

4.1 Dimensionamiento del equipo en base a la producción y rendimientos requeridos.

Operación isotérmica.

4.2 Dimensionamiento del equipo en base de una secuencia de operación no isotérmica

y supeditada a una producción requerida.

4.3 Operación semi-intermitente: a) Adición de un reactivo. b).Extracción de un

reactivo

Unidad 5 (10 horas)

5. Reactor Continúo Agitado Ideal

5.1 Dimensionamiento del equipo.

5.2 Análisis de la sensibilidad de parámetros.

5.3 Estudio del arreglo de tanques agitados en serie.

5.4 Análisis comparativo del comportamiento de un tanque y una serie de tanques.

5.5 Ventajas y desventajas del empleo de este tipo de reactor.

Unidad 6 (10 horas)

6. Reactor Tubular Ideal

6.1 Dimensionamiento del equipo

6.2 Efecto de la transferencia de calor con el exterior sobre el comportamiento del

reactor.

6.3 Análisis comparativo del comportamiento del reactor tubular, un tanque agitado y

una serie de tanques.

6.4 Ventajas y desventajas del empleo del reactor tubular.

6.5 Criterios de selección de los tipos de reactores químicos.

Unidad 6 (5 horas)

7. Desviaciones del comportamiento ideal.

7.1 Conceptos de macro y micromezclado.

7.2 Distribución de tiempos de residencia, estudio por medios de métodos estimulo

respuesta.

7.3 Modelos de distribución de tiempos de residencia.

PFR-R

N-CSTR

ADTR

LFTR

SFR

Bibliografía básica

1. Smith, J. M., Ingeniería de la Cinética Química, 3ª. Edición, México, Compañía

Editorial Continental, 1986.

2. Levespiel, O., Chemical Reactor Engineering, 3rd Edition, New York , Wiley, 1998.

3. Fogler, S., Elements of Chemical Reaction Engineering, 3rd. Edition, Upper Saddle

River, New Jersey, Prentice Hall, 1999.

Bibliografía Complementaria

1. Denbigh, K. G., Turner, J. C. R., Introducción a la teoría de los reactores químicos,

3ra. Edición, México, Limusa, 1990.

2. Hill, C. K., An introduction to chemical Engineering Kinetics and Reactor Design,

New York, Wiley, 1977.

3. Froment, G, Bischoff K. B., Chemical Reactor Analysis and Design, 2nd Edition,

New York, Wiley, 1990.

Sugerencias didácticas

Clases teóricas.

Problemas, presentaciones audiovisuales, lectura de artículos seleccionados.

Forma de evaluar

Exámenes parciales y final.

Perfil profesiográfico de quienes pueden impartir la asgnatura.

Profesores de Carrera relacionados con el área de Reactores en IngenieríaQuímica.

12

Didáctica

Exposiciones orales y planteamiento y discusión de problemas típicos de

Ingeniería Química.

Evaluación

Problemas que serán discutidos en clase,

Exámenes finales A y B.

Ingeniería de Reactores (Reacciones) I

Contenido del Curso 1642:

1. Modelos de reactores ideales… (*)

2. Reactor Batch, BR

3. Reactor tubular con flujo tapón, PFR

4. Reactor continuo agitado, CSTR

5. Reactor batch semi-continuo SBR… (*)

6. Serie de CSTR, n-CSTR

7. PFR con recirculación, RPFR

8. Reactor tubular con dispersión axial, ADTR

9. Función de distribución de tiempo de residencia

10. Reactor de flujo segregado SFR

11. Recator tubular con flujo laminar… (*)

(*) significa examen

1. Carberry J.J. ; Chemical and Catalytic Reaction Engineering; Mc Graw Hill.

2. Froment F.F. & Biscoff K. B.; Chemical Reactor Analysis and Design; J. Wiley.

3. Holland D.; Fundamentals of Chemical Reaction Engineering; Prentice Hall.

4. Aris R.; Elementary Chemical Reactor Analysis; Prentice Hall.

5. Smith J. M.; Chemical Engineering Kitenics; Mc. Graw Hill.

6. Fogler S.; Elements of Chemical Reaction Engineering; Prentice Hall, 3ª. Ed..


Bibliografía Básica


Método:

1. Exposición de conceptos básicos: Maestro ;

2. Exposición de ejercicios de aplicación: Alumnos;

Evaluación:

1. Participación en clase (dos presentaciones; 25% c/u);

2. Exámenes (2; 25% c/u).

Batch

Tiempo de reacción t

Tiempo de residencia, θ

CSTRBatch

Tiempo de reacción t

Ejemplo de Batch

From the free images

Ago. 04 0 Programa; Reglamento

Ago. 06 1 Conceptos básicos






Ago. 27 Examen-1 Conceptos básicos

Sep. 01 7 Conceptos básicos y Aplicaciones




Sep. 15 X No hay clase



Sep. 24 Examen-2 Conceptos básicos y Aplicaciones

Sep. 29 13 Presentación de Aplicaciones

Oct. 01 14 Presentación de Aplicaciones







Oct. 27 21 Conceptos básicos y Aplicaciones

Oct. 29 22 Conceptos básicos y Aplicaciones

Nov. 03 23 Conceptos básicos y Aplicaciones

Nov. 05 24 Conceptos básicos y Aplicaciones

Nov. 10 Examen-3 Conceptos Básicos y Aplicaciones

Nov. 12 Ultima Entregar calificación Examen A

Nov. 17 X No hay clase

Nov. 19 Última Entregar calificación Examen A

IR-I

Fin de 2014-08-04-1ª

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