OBJETIVOS
Al finalizar la asignatura el alumno será capaz de:
- Entender los fundamentos de la ingeniería de las reacciones químicas.
- Modelar matemáticamente reactores químicos homogéneos en sus diferentes tipos y modos de
operación
- Analizar y utilizar los criterios para seleccionar el tipo de reactor más apropiado para cada caso
particular
CARGA HORARIA
112 horas – 7 horas por semana
Clases teóricas: 64 hs
Clases Prácticas de Problemas: 48 hs
Evaluaciones: 6 hs
CONTENIDOS
T.1: LA ESTEQUIOMETRIA
Representación de las reacciones químicas. Independencia de las reacciones. Grado de Avance. Conversión.
Medidas de la concentración y relaciones entre ellas.
T.2: BALANCES DE CONSERVACION Y DISTRIBUCION DE ESPECIES
Conceptos de balance y distribución de especies. Estequiometría conocida y estequiometría desconocida.
Reciclos. Purgas. Conservación de la energía. Sistemas abiertos y cerrados. Capacidades caloríficas,
calor de reacción y sus variaciones con temperatura y presión.
T.3: CALCULO DEL EQUILIBRIO QUIMICO
La constante de equilibrio. Mezcla de gases ideales y reales. Soluciones ideales y reales. Vínculo entre
las distintas relaciones de equilibrio. Composición de mezclas en equilibrio para reacciones simples y
simultáneas. Funcionalidad del avance de reacción en el equilibrio con la temperatura y con la presión.
T.4: VELOCIDAD DE LA REACCION QUIMICA
Funcionalidad de la velocidad de reacción con la composición y con la temperatura. Restricciones termodinámica.
Reacciones homogéneas y heterogéneas, catalizadas y no catalizadas. Expresiones de la
velocidad de reacción en términos del grado de avance y de la temperatura. Reacciones exotérmicas y
endotérmicas, reversibles e irreversibles. Plano de grado de avance vs. temperatura y sus curvas de
nivel de velocidad constante.
T.5: LOS REACTORES QUIMICOS
Descripción tecnológica de los reactores químicos industriales. Clasificación en base al tipo de operación.
Reactores continuos, discontinuos y semicontinuos. El reactor tipo tanque agitado y la hipótesis de
mezclado perfecto. Balance de materia y energía en el reactor tanque. Compatibilidad de la composición
inicial. El reactor tipo tubular y la hipótesis de flujo pistón. Balance de materia en el reactor tubular. Velocidad
espacial y tiempo de residencia. Reactor tubular con relleno. Balance de energía en el reactor tubular.
T.6: EL REACTOR TANQUE AGITADO DISCONTINUO
Operación isotérmica. Reacciones irreversibles de cualquier orden. Reacción reversible de primer y segundo
orden. Reacciones simultáneas en paralelo y en serie. Evolución de los grados de avance con
el tiempo. Operación adiabática. Operación no isotérmica ni adiabática. Representación en el plano de
grado de avance vs. temperatura. Determinación experimental de la velocidad de reacción por medio
del reactor TAD. Métodos diferencial e integral.
T.7: EL REACTOR TANQUE AGITADO CONTINUO
Diferentes casos de diseño del reactor TAC. Ecuaciones, especificaciones, datos y grados de libertad.
Reactor TAC adiabático. Análisis de las soluciones del estado estacionario para reacciones reversibles e
irreversibles, exotérmicas y endotérmicas. Criterios simplificados de estabilidad. Histéresis del estado
estacionario frente al cambio lento de las variables de operación. Reactores TAC en serie. Soluciones
gráficas y analíticas. Representación en el plano grado de avance vs. temperatura.
T.8: EL REACTOR TUBULAR
Perfiles de avance de reacción y de temperatura. Operación isotérmica, adiabática y no isotérmica ni
adiabática. Representación en el plano del grado de avance vs. temperatura. Diseño. Diferentes casos.
Reactores TUB en serie con enfriamiento intermedio. Enfriamiento por mezcla con reactivo fresco. Operación
autotérmica. Diferentes configuraciones posibles; intercambio interno y externo.
Análisis de la estabilidad de los estados estacionarios en el caso de intercambio externo. Nociones de
sensibilidad paramétrica. Determinación experimental de la velocidad de reacción por medio del reactor
TUB. Reactor diferencial, integral y a reciclo.
T.9: DESVIACIONES DE LAS HIPOTESIS DE FLUJO DE LOS REACTORES.
Desviaciones de los modelos de flujo ideales. Funciones de distribución de tiempos de residencia. Funciones
de distribución de tiempos de residencia para reactores con modelos de flujo ideales. Modelos de
flujo no ideales. La mezcla en reactores químicos.
T.10: FACTORES QUE INCIDEN EN LA ELECCION DEL TIPO DE REACTOR.
Comparación según su capacidad (producción). Factores químicos: rendimiento y selectividad: reacciones
en paralelo y en serie, reacciones de polimerización. Factores térmicos. Factores económicos.
ACTIVIDADES TEÓRICAS Y PRÁCTICAS
CLASES TEÓRICAS: 2 clases semanales de 2 horas cada una para desarrollar aspectos teóricos.
TRABAJOS PRÁCTICOS DE PROBLEMAS. 1 clase semanal de 3 horas. Están previstos Trabajos Prácticos que cubren todos los
temas del programa.
SITIO DE INTERNET: : https://catedras.facet.unt.edu.ar/reactores
SISTEMA DE EVALUACIÓN
- Sistema con obligación de asistencia al 80 % de las clases prácticas.
- Para obtener la regularidad de la materia se deben aprobar las 2 evaluaciones parciales de problemas o sus respectivas recuperaciones. Nota de aprobacion 6 (seis).
- Para aprobar la materia se debe aprobar un examen final oral integrador.