Guía docente de Cinética Química Aplicada (2201131)

Se recomiendan unos conocimientos adecuados sobre:

• Comprensión de textos en inglés científico.
• Principios de termodinámica, cálculo y estimación de propiedades fisicoquímicas.
• Cálculo diferencial e integral y álgebra de matrices.
• Fundamentos de cálculo numérico.
• Cinética formal y molecular.

En el caso de utilizar herramientas de IA para el desarrollo de la asignatura, el estudiante debe adoptar un uso ético y responsable de las mismas. Se deben seguir las recomendaciones contenidas en el documento de "Recomendaciones para el uso de la inteligencia artificial en la UGR".

Cinética de las reacciones homogéneas. Interpretación de los resultados experimentales. Sistemas gas-líquido: aceleración química de la absorción de un gas en una fase líquida. Sistemas fluido-sólido: modelos cinéticos. Catálisis heterogénea. Cinética de las reacciones en fase fluida catalizadas por sólidos. Interacción entre la reacción química y la difusión en los poros. Desarrollo de catalizadores sólidos.

Al finalizar esta materia el alumnado deberá:

• Desarrollar modelos cinéticos para los procesos químicos.
• Plantear e interpretar la investigación experimental de la cinética de un proceso químico.
• Realizar estudios bibliográficos relacionados con la ingeniería de la reacción química, sintetizar resultados trabajando de forma individual o en equipo y presentar los resultados de forma oral o escrita.
• Adquirir la formación y herramientas necesarias para aprender por sí mismo los métodos utilizados en el tratamiento de sistemas no considerados en el temario

• Tema 01: Introducción. Cálculos estequiométricos. Conversión del reactivo limitante y extensión de la reacción.
• Tema 02: Ecuación de velocidad de reacción en sistemas homogéneos. Reacciones reversibles y prácticamente irreversibles. Sistemas líquidos y gaseosos.
• Tema 03: Mecanismos de reacción. Aproximación de etapa controlante y de estado estacionario para los intermedios.
• Tema 04: Influencia de la temperatura sobre los parámetros cinéticos. Constantes cinéticas elementales. Ecuación de Arrhenius. Teoría de las velocidades absolutas de reacción. Influencia de la temperatura sobre las constantes de equilibrio. Ecuación de vant´Hoff.
• Tema 05: Determinación experimental de la ecuación de velocidad de reacción. Planificación de los experimentos. Congelación de la reacción. Tipos de reactores de laboratorio.
• Tema 06: Métodos integral y diferencial de interpretación de resultados cinéticos. Método de las velocidades iniciales de reacción. Ajuste de los resultados experimentales: diferenciación numérica de datos discretos.
• Tema 07: Reacciones gas-líquido. Interacción entre la transferencia de materia y la reacción química. Factor de aceleración química.
• Tema 08: Catálisis homogénea. Reacciones enzimáticas.
• Tema 09: Catálisis heterogénea. Adsorción. Adsorción física y quimisorción. Preparación de catalizadores sólidos. Tipos de reactores de laboratorio con catalizadores sólidos. Propiedades de los catalizadores sólidos. Área superficial específica y volumen de poros. Ecuación BET. Distribución de tamaños de poros.
• Tema 10: Mecanismos de las reacciones en fase fluida catalizadas por sólidos. Forma general de las ecuaciones cinéticas. Influencia del transporte de materia. Difusión y reacción en un medio poroso. Factor de efectividad.

SEMINARIOS / TALLERES (requieren del uso de ordenador personal)

• Práctica A. Ecuación cinética: introducción.
• Práctica B. Análisis de un estudio cinético publicado en una revista científica en lengua inglesa.
• Práctica C. Aplicación del método integral.
• Práctica D. Aplicación del método diferencial.
• Práctica E. Integración numérica del modelo cinético.
• Práctica F. Cinética enzimática homogénea.
• Práctica G. Propiedades de los catalizadores sólidos.
• Práctica H. Reacciones con catalizadores sólidos: Cinética de las etapas superficiales.

TRABAJOS PRÁCTICOS:

• Trabajo en grupo: Determinación de la ecuación cinética de una reacción homogénea mediante el uso de un laboratorio virtual: planificación de los experimentos e interpretación de los resultados (presentación por escrito).

• González Velasco, J.R. Cinética Química Aplicada. Editorial Síntesis. Madrid (1999). Biblioteca Ciencias: FCI/544 CIN cin
• Izquierdo Torres, J.F., Izquierdo Ramonet, M. Cinética de las Reacciones Químicas. 2ª Edición, Barcelona, 2019. Biblioteca Ciencias: FCI/66 IZQ cin 2019
• Vallance, C. An Introduction to Chemical Kinetics. Morgan & Claypool Publishers (2017). Biblioteca UGR: Doc. Electrónico
• Smith, J.M. Ingeniería de la Cinética Química. Compañía Editorial Continental, México (1986). Biblioteca Ciencias: FCI/66 SMI ing
• Fogler, H.S. Elementos de Ingeniería de las Reacciones Químicas.Pearson Educación, México (2001). Biblioteca Ciencias: FCI/66 FOG ele
• Levenspiel, O. Ingeniería de las Reacciones Químicas. Editorial Reverté, Barcelona (1988). Biblioteca Ciencias: FCI/66 LEV ing

Para acceder a la documentación en formato electrónico es necesario estar conectado al campus virtual inalámbrico de la UGR (red eduroam) o usar conexión VPN.

• Heys, J.J. Chemical and Biomedical Engineering Calculations Using Python. John Wiley & Sons, Inc. (2017). Biblioteca Ciencias: FCI/66 HEY che
• Weverka, & Wade, M. Office 365 all-in-one for Dummies. John Wiley & Sons, Inc. (2022). Biblioteca UGR: Doc. electrónico
• Green, & Southard, M. Z. Perry’s Chemical Engineers’ Handbook (9ª ed). McGraw-Hill. (2019). Biblioteca Politécnico: BPOL/66 PER 2019
• Wiley-VCH. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim, Alemania: Wiley-VCH (2002). Biblioteca UGR: Doc. electrónico

• Google Academico
• Biblioteca de la Universidad de Granada
• West Virginia University Design Projects. Ejemplos de procesos químicos con datos cinéticos.

• MD01. Lección magistral/expositiva 
• MD02. Resolución de problemas y estudio de casos prácticos o visitas a industrias 
• MD04. Prácticas en ordenadores 

Todos los estudiantes seguirán la evaluación continua, excepto aquellos que puedan acogerse a la Evaluación Única Final. Se usarán las siguientes herramientas de evaluación (al final se especifica su peso en la calificación final):

• Evaluación de prácticas: Se realizará mediante la entrega de ejercicios propuestos en las clases prácticas (3 o 4 a lo largo del curso), 25 %
• Trabajo en grupo: Consistente en un laboratorio virtual sobre planificación de experimentos e interpretación de datos cinéticos, presentación por escrito, 15%
• Examen final: Constará de ejercicios de cálculo y cuestiones teórico – prácticas sobre los contenidos de la asignatura, 60 %.

Para superar la asignatura en la evaluación ordinaria (continua) será necesario alcanzar al menos el 50% de la calificación máxima en el examen final. Además, deberán haberse entregado el trabajo en grupo y más del 50% de los ejercicios propuestos en las clases prácticas.

Se usarán las dos siguientes herramientas de evaluación (al final se especifica su peso en la calificación final):

• Examen final: Constará de ejercicios de cálculo y cuestiones teórico – prácticas sobre los contenidos de la asignatura, 60 %.
• Examen de prácticas: Constará de un ejercicio de planificación de experimentos (15%) y una prueba en aula de informática (25%) a resolver usando el software empleado en las clases prácticas, en total el 40% de la calificación final.

Para superar la asignatura en la evaluación extraordinaria será necesario alcanzar al menos el 50% de la calificación máxima tanto en el examen final como en el de prácticas. Quiénes estén en disposición de ello y así lo soliciten, podrán conservar las calificaciones de la evaluación ordinaria correspondientes al trabajo en grupo (15%) y a la evaluación de prácticas (25%), que supondrán en conjunto un 40% de la nota final. De esta forma no tendrán que realizar el examen de prácticas en esta convocatoria.

Los contenidos a evaluar corresponderán al temario detallado de la asignatura, tanto en la parte teórica como en la práctica. Constará de dos pruebas, una escrita y otra en aula de informática, en las que se valorarán las competencias desarrolladas en la asignatura.

• Examen final: Constará de ejercicios de cálculo y cuestiones teórico – prácticas sobre los contenidos de la asignatura, 60 % de la calificación final.
• Examen de prácticas: Constará de un ejercicio de planificación de experimentos (15%) y una prueba en aula de informática (25%) a resolver usando el software empleado en las clases prácticas, en total el 40% de la calificación final.

Para superar la asignatura mediante esta modalidad de evaluación será necesario alcanzar al menos el 50% de la calificación máxima tanto en el examen final como en el de prácticas.

Alumnos con necesidades específicas de apoyo educativo (NEAE)

Siguiendo las recomendaciones de la CRUE y del Secretariado de Inclusión y Diversidad de la UGR, los sistemas de adquisición y de evaluación de competencias recogidos en esta guía docente se aplicarán conforme al principio de diseño para todas las personas, facilitando el aprendizaje y la demostración de conocimientos de acuerdo a las necesidades y la diversidad funcional del alumnado. La metodología docente y la evaluación serán adaptadas al alumnado con NEAE, conforme al Artículo 11 de la Normativa de Evaluación y de Calificación de estudiantes de la UGR, publicada en el Boletín Oficial de la UGR nº 112, de 9 de noviembre de 2016.

El ajuste de resultados experimentales, aplicación de splines para la diferenciación numérica, e integración de modelos cinéticos homogéneos y heterogéneos implican la aplicación de métodos numéricos, cálculos iterativos e integración de sistemas de ecuaciones diferenciales no lineales, para cuya realización se utilizarán programas en Python y material elaborado con Jupyter Notebooks.