Periodo académico 2024-1S
| Actividad | Grupo | Periodos | Horarios | Aula | Profesor/Tutor |
|---|---|---|---|---|---|
| CLASE TEÓRICA | (1) - CLASE TEÓRICA - GRUPO 1 - BOGOTÁ NOCTURNO | 22/01/2024 - 18/05/2024 | MARTES 17:00 - 20:00 | AULA 510 - M7 | MARÍA PAULA DÍAZ CASTILLO |
El quehacer del ingeniero químico se centra en el desarrollo de procesos que
permitan obtener determinados productos de interés para la sociedad, mediante
la transformación de materias primas diversas; se suele considerar que la
etapa central o corazón del proceso de transformación es la etapa de reacción,
ya que sus condiciones y características determinan en buena medida las etapas
previas y posteriores a ésta, dado que dependiendo del tipo de reactor, modelo
de contacto entre fases, cinética de la reacción, termodinámica de la misma y
efectos de transporte, los afluentes y efluentes del reactor requerirán
tratamientos específicos que permitan lograr las características adecuadas
para su uso en el reactor y en las etapas posteriores a éste. En consecuencia,
el futuro ingeniero requiere un conocimiento profundo de la etapa de reacción,
que le permita proponer condiciones para llevar a cabo el proceso, haciendo el
máximo aprovechamiento de las materias primas y la energía involucradas en el
mismo.
En la asignatura Ingeniería de Reacciones usted abordará el estudio de
los reactores ideales, cuyos modelos relativamente simples, le permitirán
analizar las relaciones entre las principales variables involucradas en el
reactor, adquirir los conocimientos básicos que le permitan hacer una
estimación de las dimensiones o apreciación del reactor, seleccionar arreglos
de reactores y establecer las condiciones de operación apropiadas para una
determinada reacción. Con estas bases, usted estará en capacidad de abordar
modelos de reacción más complejos.
A través de las actividades que se proponen a lo largo de este curso, se
espera además que usted pueda fortalecer la capacidad de trabajo en equipo,
así como mejorar su proactividad, capacidad de análisis, competencias
comunicativas, habilidad para el desarrollo de herramientas de cálculo y su
autonomía para tomar decisiones, contribuyendo de esta manera a su formación
integral como Ingeniero químico Tadeísta.
Objetivo General
Mediante el compromiso con su formación, participación activa, actitud
reflexiva y retroalimentación del docente, del monitor y de sus compañeros, al
finalizar el curso usted estará en capacidad de:
Proponer condiciones de operación, tipo de reacción y de reactor, que
permitan maximizar las conversiones y selectividad hacia los productos deseados
Objetivos específicos
Gracias a su participación activa en el proceso formativo que se propone
en esta asignatura, al finalizar el curso usted estará en capacidad de:
• Proponer condiciones para llevar a cabo una determinada reacción con
base en el análisis del equilibrio termodinámico.
• Establecer expresiones de velocidad de reacción, mediante la
aplicación de conceptos de cinética química y técnicas de correlación de datos
experimentales.
• Identificar los principales tipos de reactores químicos ideales que
pueden emplearse en las tecnologías de transformación y comprender su
principio de funcionamiento.
• Estimar las principales variables de diseño de reactores químicos
ideales a partir de la aplicación de balances molares
• Seleccionar y diseñar secuencias de sistemas de reacción
• Recomendar condiciones de diseño y operación de reactores químicos
ideales
• Comunicar efectivamente las ideas tanto escritas como orales desde el
enfoque de ingeniería (Manejo de terminología)
Introducción: Reglas de juego, contenido y evaluación del curso. Importancia
del diseño de reactores en la industria // Ecuación general del balance en
reactores (CSTR, Batch, PFR, PBR)
Balances Molares. Velocidad de reacción. Tipos de reacciones.
Conversión, avance de reacción // Ecuaciones de diseño en función de la
conversión. Tamaño del reactor.
Balances Molares. Relación entre conversión y avance de reacción //
Ecuaciones de velocidad de acuerdo a las variables de referencia
Balances en Reactores. Fundamentos de diseño de reactores. Balance molar
y ecuaciones de diseño (Reactores por lotes, CSTR, PFR, PBR) // Tiempo de
residencia. Sistemas de reactores múltiples CSTR, PFR. Reactores CSTR y PFR en
serie y paralelo.
Semana de evaluación
Leyes de velocidad y estequiometria. Ordenes de reacción. Tabla
estequiometria // Ordenes de reacción. Tabla estequiometria. Aplicación para
reactores Batch, PFR, CSTR y PBR.
Leyes de velocidad y estequiometria. Cambios de volumen al reaccionar.
Reacciones con cambio de fase // Diseño de reactores isotérmicos. Reactores
por lotes, CSTR, tubulares. Reactores CSTR en serie y en paralelo.
Diseño de reactores isotérmicos. Caída de presión en reactores
isotérmicos // Reactor semibatch. Reactores esféricos. Reactor con
recirculación.
Análisis de datos. Toma de datos. Métodos de análisis. Método
diferencial. Método integral // Toma de datos. Método de velocidades
iniciales. Método de tiempo medio. Método de regresiones.
Semana de evaluación
Reacciones múltiples. Selectividad. Rendimiento. Reacciones en serie y
en paralelo // Concentraciones intermedias. Comparación y selección de
reactores. Aplicación a reactores CSTR, PFR y Batch.
Bioreactores y bioreacciones. Cinética enzimática. Inhibición (sustrato,
producto). Bioreactores. Crecimiento celular. Estequiometria
Diseño de reactores no isotérmicos. Conceptos. Algoritmo de diseño de
reactores no isotérmicos. Múltiples estados estacionarios. Análisis de
bifurcación
Catálisis y reactores catalíticos. Catálisis. Tipos de catalizadores y
propiedades. Etapas en la reacción catalítica. Reactores catalíticos.
Sesiones preparatorios del Chem-E-Car
Semana de evaluación
• [1] Fogler, H. S. Essentials of Chemical Reaction Engineering. Sixth ed.
Prentice Hall. 2014.
• [2] Levenspiel, O. Ingeniería de las reacciones químicas. 3ª. Ed.
Limusa Wiley, 2004.
• [3] Froment, Gilbert F and Bischoff Kenneth B. Chemical Reactor
Analysis and Design. Jhon Wiley & Sons, Inc. 1979.
• [4] Smith, J. M., Van Ness, H. C., and Abbott, M. M. Introduction to
Chemical Engineering Thermodynamics. Eighth Edition. McGraw-Hill. 2018.
• [5] Charles G. Hill, Jr., Thatcher W. Root. Introduction to chemical
Engineering Kinetics and Reactor Design. Second Edition. John Wiley & Sons,
Inc. 2014.
• [6] Material sugerido por el profesor en diferentes temas.
Diseñar y optimizar sistemas, procesos y productos que involucren cambios físicos, químicos o bioquímicos en el marco del desarrollo sostenible, la economía circular y el ecodiseño.
Aulas asignadas y AVATA
23/08/2023