A. Conocer los principios de la cinética de las reacciones químicas, tanto en sistemas homogéneos como en los distintos sistemas heterogéneos, en ausencia y presencia de catalizadores.

B. Conocer los reactores básicos para la obtención de datos cinéticos.

C. Comprender y aplicar los métodos que permiten establecer las ecuaciones cinéticas y la determinación de los parámetros cinéticos.



Al finalizar el curso, el alumno debería ser capaz de desarrollar trabajos que requieran

las siguientes tareas/actividades:

- Realizar balances de materia en sistemas con reacción química.

- Calcular la conversión en sistemas discontinuos y en flujo.

- Establecer las ecuaciones de diseño de reactores discontinuos, continuos de mezcla perfecta y de flujo pistón.

- Desarrollar ecuaciones de velocidad de reacción a partir de mecanismos y datos experimentales.

- Aplicar los métodos diferenciales e integrales de análisis de datos.

- Maximizar la selectividad de producto en sistemas con reacciones múltiples.

- Comprender las etapas físicas y químicas que ocurren en los sistemas catalíticos.

- Aplicar las etapas controlantes de la reacción y cuantificar las limitaciones de

transferencia de materia en sistemas heterogéneos (catalíticos y no catalíticos).

- Conocer las causas por las que se desactivan los catalizadores sólidos y las estrategias

posibles para su minimización.



Competencias transversales o genéricas a desarrollar en la materia y en la titulación:

Comunicación:

1. Dominio del lenguaje ingenieril y de términos científicos y técnicos.

2. Capacidad para comunicación oral de resultados.

3. Capacidad para la redacción de informes técnicos y proyectos.

4. Participación y protagonismo en foros de debate/discusión de resultados.

Capacitación:

5. Capacidad para enfrentarse a nuevos problemas y buscar nuevas soluciones.

6. Interrelación de conceptos y conocimiento entre asignaturas.

7. Autoevaluación de los resultados.

8- Capacidad crítica y de razonamiento.

9. Adquisición de valores éticos.

Herramientas:

10. Utilización de recursos bibliográficos.

11. Conocimientos de informática y programación.

a. Uso de software general: navegadores, editores, hojas de cálculo, gráficos, etc.

b. Programación y uso de programas específicos de ingeniería.

Organización:

12. Adaptación al trabajo en grupo.

13. Capacidades de organización de grupos de trabajo.

14. Planificación y organización del trabajo personal y gestión del tiempo.

1. INTRODUCCIÓN A LA CINETICA

La reacción química. Velocidad de reacción. La ecuación cinética. Influencia de la temperatura en la velocidad de reacción. Teorías cinéticas.

2. REACCIONES ELEMENTALES Y NO ELEMENTALES

El mecanismo de reacción. Etapa controlante. Cinética de las reacciones elementales. Evolución de la concentración en reacciones elementales de orden cero, uno, dos y n. Reacciones elementales con más de un reactante. Mecanismos de reacción en reacciones no elementales: etapas en serie, en paralelo y reacciones autocatalíticas. Mecanismos de reacción en cadena. Determinación del mecanismo de la reacción.

3. METODOS DIFERENCIALES PARA EL ANALISIS DE DATOS CINETICOS

Obtención de datos experimentales. El reactor discontínuo. Reacciones con un único reactante: métodos de tanteo, regresión lineal y regresión no lineal. Reacciones con más de un reactante: métodos del exceso y de las cantidades estequiométricas. Reacciones reversibles. Reacciones en serie y en paralelo. Otros reactores para la obtención de datos cinéticos.

4. METODOS INTEGRALES PARA EL ANALISIS DE DATOS CINETICOS

Reacciones con un único reactante: regresión lineal, tiempos de vida fraccional, tiempo de vida media. Reacciones con más de un reactante: métodos del exceso y de las cantidades estequiométricas. Reacciones reversibles. Reacciones es serie y en paralelo. El reactor discontínuo de volumen variable. Variación fraccional de volumen.

5. REACCIONES EN FASE LIQUIDA Y EN DISOLUCION

Efecto de la presión en reacciones en fase gas y en fase líquida. Mecanismos de reacción en disolución. Velocidad de reacción en fase líquida.

6. CATALISIS HOMOGENEA

El fenómeno de la catálisis. Funciones del catalizador. Mecanismos y ecuaciones cinéticas en reacciones catalíticas homogéneas. Catálisis por ácidos y bases. Catálisis específica y general.

7. LOS CATALIZADORES SÓLIDOS

Estructura de un catalizador sólido. Los materiales catalíticos. Propiedades físicas, químicas y catalíticas. Preparación y caracterización de catalizadores sólidos. Mecanismos de reacción sobre catalizadores sólidos. Etapas físicas y químicas en el mecanismo de la reacción. Etapa controlante. Gradientes de concentración y temperatura. Estrategias para la determinación y comprobación del mecanismo de reacción.

8. MÉTODOS CINÉTICOS EN CATÁLISIS HETEROGÉNEA

Reactores para la obtención de datos: reactor tipo cesta y reactor de lecho fijo (diferencial e integral). Cálculo de parámetros cinéticos: velocidades iniciales, método diferencial, método integral. Métodos de regresión para la estimación de parámetros.

9. DESACTIVACIÓN DE CATALIZADORES SÓLIDOS

Origen de la desactivación: envenenamiento, envejecimiento, ensuciamiento (o desactivación por coque), pérdida de material activo. Clasificación de los procesos de desactivación. Cálculo de la ecuación cinética de desactivación. Ecuaciones de desactivación empíricas y mecanísticas.

10. REACCIONES HETEROGÉNEAS NO CATALÍTICAS

Reacciones heterogéneas no catalíticas. Reacciones sólido-fluido en partículas de tamaño constante. Modelos para partículas de tamaño decreciente. Determinación experimental de la etapa controlante.

Tipos de actividades docentes presenciales y labor del alumno:

Clase magistral o teórica (30 horas presenciales): El profesor expone los objetivos y aspectos cinéticos más relevantes de cada tema. Para una buena asimilación de los conceptos y su aplicación facilita información, bibliografía y documentación para el desarrollo de la docencia. El alumno asimila los conceptos, toma notas y planifica la preparación del tema. Además, se espera una actitud proactiva en clase, planteando dudas y cuestiones complementarias y respondiendo a las preguntas expuestas por el profesor. Esta participación se tendrá en cuenta en la evaluación final.

Práctica de aula - problemas (20 horas presenciales): El profesor selecciona trabajos y ejercicios modelo para ilustrar los conceptos correspondientes al tema. Supervisa y apoya el trabajo de resolución de problemas que desarrolla el alumnado. El alumno resuelve problemas seleccionados o los trabajos propuestos. Presenta los resultados en la pizarra o mediante informes escritos.

Seminarios - tutorías de aula (10 horas presenciales): El profesor resuelve dudas y plantea cuestiones a discutir. Analiza el progreso del alumno y su constancia. Recomienda métodos de trabajo en la asignatura. Propone trabajos al grupo. Orienta y modera la discusión de los resultados. El alumno participa activamente en esta tarea docente, planteando dudas surgidas en las tareas programadas. Además, expone y discute los resultados de los trabajos/problemas asignados, de forma oral o escrita, individualmente o en grupo, sobre los trabajos asignados. Su participación provechosa en los seminarios formará parte de su calificación final.



Tipos de actividades docentes no presenciales y labor del alumno:

Trabajo, en casa o en biblioteca, personal y en ocasiones en grupo utilizando los recursos disponibles (clases teóricas, clases prácticas, recursos bibliográficos). Asimila los conceptos fundamentales de cada tema. Resuelve las cuestiones planteadas en las clases prácticas y de tutoría. Resuelve las cuestiones planteadas en la Plataforma Informática. Adquiere los conocimientos necesarios para su formación como ingeniero/a químico y los aplica de forma razonada a situaciones prácticas.

Busca en la biblioteca o en otras fuentes, preferiblemente en la bibliografía recomendada, la información necesaria para la ampliación de los temas expuestos en las clases teóricas y para la resolución de cuestiones teóricas y/o problemas. El alumno adquiere destrezas y habilidades en el tratamiento de recursos bibliográficos para complementar y afianzar los conocimientos, esforzándose en la discriminación entre lo básico y lo de importancia secundaria (capacidad de síntesis y análisis).

Dedicación: 90 Horas, 6 Horas/Semana, 1,2 horas/día

Los porcentajes indicados en el apartado anterior son valores medios. A continuación se indican los intervalos de aplicación.

La evaluación ordinaria de la asignatura se realiza mediante el sistema de evaluación continua. En todo caso, el alumnado tendrá derecho a ser evaluado mediante el sistema de evaluación final, de acuerdo a lo establecido en la Normativa de Evaluación de la UPV/EHU (BOPV, 13 de marzo de 2017), independientemente de que haya participado o no en el sistema de evaluación continua. La evaluación final consistirá en el número de pruebas necesarias para demostrar la adquisición de las competencias de la asignatura y se realizará en el calendario oficial de exámenes.

En el caso de evaluación continua, la calificación final se establecerá mediante ponderación de las notas obtenidas a lo largo del curso:

Realización de actividades docentes y ejercicios en seminarios y tareas no presenciales: 60-40%.

Pruebas escritas a desarrollar: 40-60%.

En todo caso, bastará con no presentarse a la prueba final para que la calificación final de la asignatura sea no presentado/a.

En la plataforma virtual de la asignatura (http://www.egela.ehu.eus) podrán encontrarse detalles adicionales acerca de las características de las pruebas y sistema de evaluación.

Libro de texto para la asignatura:
González Velasco, J.R., González Marcos, J.A., González Marcos, M.P., Gutiérrez Ortiz, J.I., Gutiérrez Ortiz, M.A., Cinética Química Aplicada, Ed. Síntesis, Madrid, 1999.

Material de la asignatura en eGela.

Bibliografía básica

González Velasco, J.R., González Marcos, J.A., González Marcos, M.P., Gutiérrez Ortiz, J.I., Gutiérrez Ortiz, M.A., Cinética Química Aplicada, Síntesis ed., Madrid, 1999

Bibliografía de profundización

Fogler, H.S., Essentials of Chemical Reaction Engineering, Prentice Hall, Boston 2011.
Smith, J.M., Ingeniería de la Cinética Química, CECSA, 3. ed., Madrid, 1992.
Izquierdo, J.F., Cunill, F., Tejero, J., Iborra, M., Fité, C., Cinética de las Reacciones Químicas, Universitat de Barcelona, Barcelona, 2004.
Izquierdo, J.F., Cunill, F., Tejero, J., Iborra, M., Fité, C., Problemas Resueltos de Cinética de las Reacciones Químicas, Universitat de Barcelona, Barcelona, 2004.
Pérez Báez, S.O., Gómez Gotor, A., Problemas y Cuestiones en Ingeniería de la Reacción Química, Bellisco ed., Madrid, 1998.
Soriano Costa, E., Alcaina Miranda, I., Cinética Química Aplicada. Problemas Resueltos, Universidad Politécnica de Valencia, Valencia, 1998.

Revistas

Industrial & Engineering Chemistry Research
International Journal of Chemical Kinetics
AIChE Journal
Applied Catalysis A: General
Journal of Catalysis