PR00112 Ingeniería de Reactores en Industrias Europeas
Nota: Esta información se encuentra sujeta a modificaciones por el Lic. Luis Alejandro Kauachi Legorreta
Departamento académico:Centro de Oportunidades Académicas Internacionales
Unidades:16 créditos
Requisito:
Semestre y carrera:
Equivalencia:Tópicos ; IQ-00-872 Ingenieria de Reactores (IQA, IQS, LCQ)mas
un tópico o una de las siguientes materias : OR-00-871 Negocios Internacionales
o NI-00-851 Ambiente de Negocios Internacionales
Objetivo general de la materia:· Definir los principios de Cinética
Química y Proponer modelos cinéticos a partir de datos experimentales
para reacciones homogéneas y heterogéneas. A partir de las ecuaciones
de continuidad y de energía, obtener los modelos para los distintos tipos
de reactores ideales.
· Utilizar la información de los modelos cinéticos en los
balances de materia y energía para dimensionar y analizar sistemas de
reacción homogéneos y heterogéneos.
· Evaluar el efecto de las no idealidades de flujo en sistemas reactivos.
· Facilitar el entendimiento por parte del alumno de los diferentes aspectos
del entorno de negocios en Europa y las estrategias internacionales de las principales
empresas
· Comprender la importancia de la integración económica en Europa, las diferencias significativas entre Europa del Norte y Europa del Sur, y los requisitos necesarios para tener éxito en los negocios en Europa.
Temas y subtemas del curso:1 Cinética Química, modelos cinéticos
y análisis de datos experimentales.
1.1 Principios de cinética de las reacciones químicas
1.2 Métodos diferencial e integral.
1.3 Métodos de las velocidades iniciales y de vidas fraccionales.
1.4 Modelos no exponenciales y mecanismos de reacción.
2 Introducción a la Ingeniería de Reactores.
2.1 Clasificación de reactores químicos.
2.2 Tipos y aplicación de reactores.
2.3 Relaciones estequimétricas en sistemas reactivos.
3 Aplicación de las ecuaciones de transporte a sistemas reactivos.
3.1 Balances de materia para sistemas de reacción isotérmicos
ideales.
3.2 Balances de energía para sistemas de reacción ideales.
3.3 Balances de materia y energía para sistemas de reacciones múltiples.
4 Reactores heterogéneos.
4.1 Modelos cinéticos de reacciones catalizadas por sólidos.
4.2 Análisis de datos experimentales para reacciones heterogéneas
catalíticas.
4.3 Aplicación de las ecuaciones de transporte a reactores heterogéneos
catalíticos y no catalíticos.
5 No idealidades de flujo en sistemas reactivos.
5.1 Modelos matemáticos utilizados para explicar el comportamiento real
de un reactor.
5.2 Conversión en reactores no ideales.
6. Análisis cultural
1. Elementos de la cultura y su análisis.
2. Diferencias culturales, arrogancia cultural
3. Efectos de la cultura en las prácticas de negociaciones internacionales
4. Comunicación verbal y no verbal
5. Paradigma de Hofstede
6. Caracteristicas culturales de Europa
7. Análisis político
1. Elementos de un análisis político.
2. Efecto del sistema político en los negocios
3. Relaciones entre gobiernos e inversionistas extranjeros
4. Clasificación de países segun su sistema politico
5. El entorno politico en Europa
8. Análisis legal
1. Sistemas legales en el mundo.
2. Análisis de legislaciones relacionadas con los negocios internacionales.
3. Formas de solución de conflictos.
4. El entorno legal en Europa
9. Analisis economico
1. Efecto en los negocios
2. Sistemas económicos
3. Integración económica (TLCAN, ALCA, UE)
4. Inversiones extranjeras
5. Mercados de divisas y de acciones
6. Diferencias y desigualdades entre países industriales y en desarrollo
7. El entorno economico en Europa
10. Análisis y selección de mercados internacionales.
1. Proceso de investigación de mercados internacionales.
2. Análisis de fuentes primarias y secundarias.
3. Criterios para la selección de mercados internacionales.
4. Investigacion de mercados en Europa
11. Proceso de planeación internacional.
1. Proceso de planeación internacional.
2. Formas de entrada a los negocios internacionales
3. Procesos de planeacion en empresas europeas
Objetivos específicos de aprendizaje:1 1.1 Definir
cinética y velocidad de reacción.
1.2 Enumerar los factores que afectan a la cinética de la reacción
y enunciar la ley de acción de masas.
1.3 Definir orden de reacción y constante de velocidad de reacción.
1.4 Determinar cómo diferentes mecanismos de reacción generan
diferentes expresiones cinéticas para las reacciones.
1.5 Establecer la diferencia entre estequiometría y molecularidad y definir
reacción elemental.
1.6 Plantear balances estequiométricos para relacionar las velocidades
de reacción de reactivos y productos.
1.7 Para una reacción reversible, tomar en cuenta la reacción
inversa y relacionar su constante cinética con la constante de equilibrio.
1.8 Establecer las ecuaciones de balance de materia a través del tiempo
para un sistema que presente reacciones en serie y/o en paralelo.
1.9 A partir de la constante de equilibrio de una reacción, deducir la
ecuación de Arrhenius y definir energía de activación y
factor de frecuencia.
1.10 Usar este modelo para ajustar datos de la constante cinética en
función de la temperatura obteniendo el factor de frecuencia y la energía
de activación.
1.11 Para una reacción compleja, dado su mecanismo, deducir su modelo
cinético utilizando balances de materia y aplicando el principio de estado
estacionario de tal forma que no involucre radicales libres o complejos activados.
1.12 Utilizar los métodos : diferencial, integral, velocidades iniciales
o el de vida media para obtener los valores de la constante de velocidad y orden
de reacción.
1.13 Obtener la ecuación de velocidad de una reacción a partir
de un mecanismo propuesto.
1.14 Explicar los métodos diferencial e integral para el análisis
de datos obtenidos a partir de experimentos en un reactor batch señalando
sus ventajas y desventajas.
1.15 Explicar los métodos de velocidades iniciales y de vida fraccional
para el análisis de datos obtenidos a partir de experimentos en un reactor
batch señalando sus ventajas y desventajas.
1.16 Aplicar los métodos de los objetivos anteriores para obtener los
valores de la constante de velocidad y orden de reacción dado un conjunto
de datos experimentales.
1.17 Dado el mecanismo de una reacción compleja y utilizando el principio
del estado estacionario, deducir su modelo cinético sin que éste
involucre concentraciones de radicales libres o complejos activados.
2 2.1 Explicar en qué consiste el problema general de diseño de
un reactor químico, los tipos de decisiones que deben tomarse y datos
típicos de diseño.
2.2 Distinguir y explicar los distintos tipos de reactores químicos clasificados
en cuanto a su configuración física y a su modo de operación.
2.3 Discutir los usos principales, idealidades, ventajas y desventajas de cada
sistema reactivo de la clasificación del objetivo anterior.
2.4 Plantear tablas estequiométricas para establecer las relaciones entre
las composiciones, flujos y número de moles con la(s) conversión(es)
de un sistema reactivo dado.
2.5 Dada una expresión para la velocidad de reacción obtenerla
en función de conversión o presión.
3 3.1 Aplicar la ecuación de continuidad a sistemas de reacción
isotérmicos.
3.2 Simplificar la ecuación de balance de materia para sistemas reactivos
para describir los diferentes tipos de reactores ideales (reactor intermitente,
reactor tubular, reactor continuo tipo tanque). Obtener estas ecuaciones en
función de concentraciones o conversión.
3.3 Utilizar las ecuaciones simplificadas obtenidas en el objetivo anterior
para calcular tiempos de residencia y volumen para los diferentes tipos de reactores.
3.4 Distinguir los conceptos de tiempo espacial y velocidad espacial y evaluarlos
numéricamente para un sistema reactivo específico.
3..5 Analizar el efecto de secuenciar reactores tubulares y continuos tipo tanque
en los volúmenes requeridos y en las conversiones obtenidas.
3.6 Comparar los tamaños requeridos de un reactor continuo tipo tanque
y de un reactor tubular para obtener la misma conversión en una reacción
química dada.
3.7 Para un sistema reactivo dado, analizar el efecto del orden de reacción
y la conversión en la relación de tamaños requerida en
un reactor continuo tipo tanque y un reactor tubular.
3.8 Resolver gráficamente sistemas de reactores continuos tipo tanque
en serie.
3.9 Determinar el orden de reacción en la secuenciación óptima
de reactores continuos tipo tanque en serie.
3.10 Explicar las ventajas de reactores con recirculación.
3.11 Para un sistema reactivo con recirculación, describirlo matemáticamente
al estado estable para relacionar razón de recirculación, conversión
y volumen requerido.
3.12 Aplicar el balance de energía a un sistema con reacción química
expresándolo en función de conversión.
3.13 Para una reacción química dada, describir cuantitativamente
el efecto de la temperatura en el calor de reacción.
3.14 Calcular la razón de suministro o eleiminación de calor para
mantener condiciones isotérmicas en un reactor químico.
3.15 Aplicar en forma simultánea el balance de materia y energía
para reactores no isotérmicos adiabáticos con objeto de obtener
conversiones resultantes o volúmenes requeridos.
3.16 Aplicar balances de materia y energía en reactores no isotérmicos
con intercambio de calor para obtener conversiones o volumenes utilizando valores
apropiados del coeficiente de transferencia de calor de acuerdo al dispositivo
de intercambio (Chaqueta, serpentín, etc).
3.17 Definir selectividad y rendimiento en sistemas de reacciones múltiples.
3.18 Definir y explicar la relación entre optimización y selectividad
en un sistema de reacciones múltiples,
3.19 Explicar cualitativamente la relación existente entre costos de
un reactor y costos del sistema de separación.
3.20 Para un sistema de reacciones en paralelo con uno o dos reactivos, determinar
las condiciones operativas de concentración, uso de inertes, presión,
tipo de reactor y temperatura que maximizan la selectividad y/o rendimiento
en un sistema.
3.21 Para un sistema de reacciones múltiples, plantear las relaciones
estequiométricas adecuadas y construir una tabla estequiométrica
completa.
3.22 Plantear expresiones para el volumen (o bien flujo volumétrico)
y para concentraciones en función de conversiones en un sistema de reacciones
múltiples.
3.23 Usar las ecuaciones de balance de materia y energía para analizar
y calcular conversiones, tiempos de residencia y volúmenes en reactores
intermitentes, continuos tipo tanque y tubulares para el caso de reacciones
múltiples.
4 4.1 Describir la función de catalizadores en reacciones heterogéneas
u homogéneas.
4.2 Distinguir entre la adsorción química y la adsorción
física.
4.3 Explicar la teoría de los centros activos en una reacción
catalítica heterogénea y la secuencia de pasos posibles en ella,
incluyendo el concepto del paso controlante.
4.4 Modelar matemáticamente el paso de adsorción-desadsorción
obteniendo una expresión para la velocidad de adsorción.
4.5 Obtener la expresión matemática que describe la isoterma de
Langmuir.
4.6 Modelar matemáticamente el paso de reacción superficial incluyendo
mecanismos de uno o dos sitios y obtener expresiones para la velocidad de reacción
en la superficie.
4.7 Para un sistema catalítico dado, analizar datos de variación
de velocidad de reacción con presión, determinar el paso limitante
de la reacción y obtener la expresión para la velocidad de reacción,
incluyendo la determinación de las constantes de la expresión.
4.8 Plantear balances de materia y de energía para reactores catalíticos
de cama fija y cama fluidizada y aplicarlos para la determinación de
conversiones, peso de catalizador o volumen de reactor requerido.
4.9 Explicar los diferentes patrones de contacto para sistemas de dos fases.
5 5.1 Explicar en forma general el uso de modelos matemáticos para describir
un reactor ideal.
5.2 Usar el modelo de reactores continuos tipo tanque en serie para analizar
un reactor ideal.
5.3 Calcular el parámetro de dispersión en un reactor real a partir
de datos experimentales.
Usar el modelo de dispersión axial para analizar un reactor real.
5.4 Estimar conversiones en reactores no ideales utilizando modelos de combinación
de reactores tubulares y continuos tipo tanque en serie o bien unicamente de
reactores tipo tanque en serie.
5.5 Evaluar el efecto de las no idealidades en la conversión y sugerir
medidas correctivas para incrementarlo.
Metodología de enseñanza:ñanza
Tiempo estimado de cada tema:Tema 1: 7 horas
Tema 2: 6
Tema 3: 20
Tema 4: 10
Tema 5: 5
Tema 6: 8
Tema 7: 8
Tema 8: 8
Tema 9: 8
Tema 10: 8
Tema 11: 8
Políticas de evaluacion sugeridas:Tarea preparatoria 6%
Exámen de medio termino 20%
Examen final 20%
4 exámenes rapidos 20%
Proyecto en equipo (PBL) 6%
Exposiciones en equipo 8%
Portafolio 10%
Participación 10%
TOTAL 100%
Libro de texto1:Fogler, H. S.
Elements of Chemical Reaction Engineering
Prentice- Hall
2a. Edición, 1992
Perfil del Profesor:Asistencia y seguimiento en el curso, tanto en su parte
académica como de visitas