Erreaktore kimiko eta biokimikoen diseinu kuantitatiboa egiteko oinarriak ezarriko dira, bai era jarraituan nahiz ez-jarraituan lan egin duten kasurako. Halaber, diseinurako metodologia ere ezarriko da erreakzioen zinetika eta materia eta energia balantzeak erabiliz. Horrela, kaslea erreakzio sistema jakinerako erreaktore mota egokia aukeratzeko eta erreaktorearen dimentsioak eta laneko baldintzarik hoberenak ezartzeko gai izango da.

Nahiz eta oinarrizko kontzeptuak eta metodologia jario idealean oinarritutako ereduak erabiliz landuko diren, jario erreala kontuan duten ereduak ere azalduko dira baita erreaktore heterogeneoen oinarriak eta ezaugarriak ere, erreaktore biokimikoak bereziki kontuan izanez, bai entzimadunak baita mikroorganismodunak ere.

Ikaslea diseinuan treba dadin, irakasgaia funtsean praktikoa izango da. Beraz, ikaslearen parte hartzea nahitaezkoa izango da ikaskuntza prozesuan aurrera egiteko eta, gauzak buruz ikasi beharrean, ariketak eta problemak egin behar izango ditu.

Ikaskuntza prozesuan zehar irakasgaiaren kontzeptu desberdinak lotu behar dira. Beraz, ikasleek etengabe lan egin eta parte hartu behar dute.

Matematikan, Fisikan eta Kimikan ikasitako kontzeptuak aplikatuko dira baita beste irakasgai batzuetan landutakoak ere, hala nola, Termodinamika eta Zinetikan, Fluidoen Mekanikan, Bero Transferentzian eta Materia Transferentzian.

Gaitasun espezifikoak:

- Materiak konposizioa, egoera, energia edo erreaktibotasun aldaketak jasaten dituenean, instalazioak, ekipamenduak edo prozesuak aztertzea materia eta energia balantzeak erabiliz

- Ingeniaritza Kimikoa eta Bioteknologiaren oinarriak ingeniaritzaren oinarri komunekin integratzea.

- Erreakzio kimiko edo biokimikoen analisi, modelatu eta kalkulua termodinamika aplikatuaren eta zinetika kimikoaren funtsetan oinarrituta.

- Lehengaien bilakaera prozesuak deskribatu eta berrikuntza, produktuen kalitatea eta jasangarritasunarekin integratzea.

- Modelo teorikoen eta simulazioaren bidez lortutako emaitzak laborategi unitateetan eta pilotu plantetan lortutako emaitza errealekin alderatzea.



Zeharkako gaitasunak:

- Ikaskuntzari aplikatutako informazio eta komunikazio teknologiak, informazio iturriak, Ingeniaritza Kimikoaren datu base espezifikoak eta ahozko aurkezpenak errazteko erreminta ofimatikoak trebetasunarekin erabiltzea.

- Eskuratutako ezaguerak, emaitzak, abilidadeak eta trebetasunak, diziplinarteko eta eleaniztun ingurunean idatzizko eta ahozko eratan, eraginkortasunez jakinaraztea.

- Lan-taldeetan, aniztasuna eta kultur aniztasuna onartuz, arrazoinamendu kritikoarekin eta jarrera eraikitzailearekin jarduerak antolatzea eta planifikatzea, lantaldeetako lidergoan abiatuz.

- Zeregin esleipena, taldearen aniztasunaren errespetua eta egiturak ezartzearen bidez lantaldeetako lidergoa garatzea.

- Ingeniaritza Kimikoaren arazoak ebazteko kalitate, ingurumenaren aldeko sentikortasun, jasangarritasun, etika eta bakearen sustapen irizpideak erabiltzea.

1. SARRERA. Erreakzio kimikoaren ingeniaritza. Erreakzio kimikoaren ingeniaritzaren egitura. Erreakzio kimikoaren ingeniaritzaren egoera eta erronkak.

2. TXANDAKAKO ERREAKTORE ISOTERMOA. Erreaktore ez-jarraitua. Erreaktore ez-jarraitua zinetikaren determinaziorako. Materia balantzea. Diseinu ekuazioak erreakzio bakun itzulezinetarako (bolumena konstante). Diseinu ekuazioak erreakzio konplexuetarako (bolumena konstante). Bolumena aldatzen den erreaktoreen diseinu ekuazioak.

3. TXANDAKAKO ERREAKTOREA ERREGIMEN DESBERDINETAN ETA ERREAKTORE ERDIJARRAITUA. Txandakako erreaktore isotermoa. Erreaktore adiabatikoa. Erreaktore ez isotermo ez adiabatikoa. Txandakako erreaktorearen operazioa zikloka. Erreaktore erdijarraitua.

4. PISTOI JARIOKO ERREAKTORE JARRAITU IDEALA. Denbora espaziala (eta abiadura espaziala). Pistoi jarioaren hipotesia. Materia balantzea. Erreaktore isotermoaren diseinua. Erreaktore adiabatikoaren diseinua. Erreaktore ez isotermoa ez adiabatikoa. Pistoi jarioaren desbideratzeak. Birzirkulaziodun pistoi jarioko erreaktorea.

5. NAHASTE PERFEKTUKO ERREAKTORE JARRAITUA. Nahaste perfektuaren hipotesia. Erreaktore isotermoa. Erreaktore adiabatikoa. Erreaktore ez isotermoa ez adiabatikoa. Pistoi jarioko erreaktorearen eta nahaste perfektukoaren arteko konparazioa. Seriean jarritako nahaste perfektuko erreaktore bateria. Erreaktore elkarketaren diseinu analitikoa lehen ordenako erreakzioetarako. Seriean loturiko nahaste perfektuko bateriaren eta pistoi jariokoaren arteko alderaketa. Erreaktore elkarketaren diseinurako metodo grafikoa.

6. ERREAKTOREAREN HAUTAKETA ETA DISEINU EGOKIENA ERREAKZIO BAKUNETARAKO. Erreaktorea aukeratzeko irizpideak. Erreaktoreen alderaketa. Erreakzionatzaileetariko bat soberan (bigarren ordenako erreakzioak). Erreaktoreen elkarketa.

7. ERREAKZIO KONPLEXUETARAKO ERREAKTOREEN HAUTAKETA ETA DISEINUA. Selektibitatea eta ekoizpena. Serieko erreakzioak. Azterketa kuantitatiboa. Paraleloko erreakzioak: azterketa kualitatiboa. Paraleloko erreakzioak: azterketa kuantitatiboa. Zinetika ez dakigun erreakzioaren selektibitate diferentzialaren bidezko diseinua.

8. TENPERATURA OPTIMOEN ERREGIMENAK. Tenperaturak konbertsioan duen eragina. Tenperatura optimoa (tenperatura uniformedun erreaktorea). Tenperaturaren profil optimoa (pistoi jarioko erreaktorea). Tenperatura optimoaren profilen hurbilketak. Tenperaturaren optimizazioa erreakzio konplexuetan.

9. ERREAKTORE JARRAITU AUTOTERMIKOAK. Operazio autotermikoa nahaste perfektuko erreaktoreetan. Operazio autotermikoa pistoi jarioko erreaktoreetan.

10. ERREAKTOREETAKO JARIO ERREALA. Egoitza denboren banaketa funtzioak. Egoitza denboren banaketa (E kurba) eta adinen banaketa (I kurba) kalkulatzeko prozedura. Jario eredu desberdinetarako banaketa funtzioak. Prozesuetarako ekipoetako jario okerren determinazioa eta zuzenketa. Erreaktore errealaren diseinua egoitza denboren banaketa funtzioan oinarrituta. Dispertsioaren modeloa. Serieko tankeen modeloa. Dispertsioaren eta serieko tankeen modeloen antzekotasuna.

11. PROPIETATEEN GARRAIOZKO GOGOETAK. Bero eta materia transferentzia. Bero eta materia transferentziaren koefizienteak. Diseinurako gogoetak. Eskala handitzea.

12. GAS-SOLIDO UKIPENERAKO ERREAKTOREAK. Erreaktoreen deskribapena eta hautaketa. Ohantze finkodun erreaktorearen diseinua. Ohantze fluidizatudun erreaktorearen diseinua.

13. G-L, L-L ETA G-L-S UKIPENERAKO ERREAKTOREAK. G-L, L-L eta G-L-S erreakzioak. G-L erreakzioen eredu makrozinetikoak. G-L erreaktoreak.

14. MIKROORGANISMODUN ERREAKTORE BIOLOGIKOAK. Bio-erreaktoreen konfigurazioak. Mikroorganismodun erreakzioen zinetika. Mikroorganismodun erreaktoreak. Erreaktoreetako materia transferentzia.

15. ENTZIMADUN ERREAKTOREAK. Erreakzio bakunen zinetika. Disolbatutako entzimadun erreaktoreak. Eutsitako entzimadun erreaktoreak.

16. SEGURTASUNA ETA ERAMANGARRITASUNARI EKARPENA. Segurtasunerako muga baldintzak. Diseinu segururako aukerak. Inguramen baldintzak. Errektoreen diseinuaren ekarpena eramangarritasunari. Berrikuntzak diseinuan.

Magistrala (M): Irakasgaiaren oinarri teorikoak zehaztuko dira, oinarri hauek problemen ebazpenean aplikatu ahal izateko.

Gelako praktikak (GA): Gai bakoitzari dagozkion ariketak ebatziko dira, irakasgai honekin lotuta dauden gaitasun espezifikoak landu asmoz, baita zeharkako gaitasunak ere.

Mintegiak (S): Produktu baten ekoizpenerako erreaktore biologikoen diseinua egingo da. Horretarako behar diren kontzeptu teoriko eta praktikoak landuko dira. Ikasleek taldeka lan egingo dute eta bertaratzea derrigorrezkoa izango da.

Laborategi praktikak (GL): Irakasgaiaren arlo ezberdinak landuko dira laborategian, gelako praktika eta mintegietan ikusitako kontzeptuen ebazpen praktikoaren bidez. Ikasleek taldeka lan egingo dute eta praktikak egitea ezinbestekoa da irakasgaia gainditu ahal izateko. Laborategi praktikak egin eta gero ikasleek idatziko txostena egin beharko dute, lanaren emaitza esanguratsuenak bilduz.

• Ebaluazio Jarraituaren Sistema
• Azken Ebaluazioaren Sistema
• Kalifikazioko tresnak eta ehunekoak:
  • Garatu beharreko proba idatzia (%): 75
  • Praktikak egitea (ariketak, kasuak edo buruketak) (%): 10
  • alde lanak (arazoen ebazpenak, proiektuen diseinuak) (%): 15

Ebaluazio jarraitua

- Garatu beharreko proba idatzia (%75): Hiru azterketa partzial egongo dira (%25 bakoitzak)

Azterketak alde teoriko (garatu beharreko galderak eta galdera labur zehatzak) eta praktikoz (ariketak) osatuta daude. Hiru azterketa partzialak gainditu (5-eko gutxieneko nota) behar dira irakasgaia gainditzeko. Partzial bat edo bi baino ez baditu gainditzen, eurei dagokien materia kendu ahal izango du eta azken azterketara aurkeztu daiteke gainditu ez duen zatia edo zatiak egiteko. Hiru partzialak gainditu dituzten ikasleek marka (nota) hobetu nahi badute, azken azterketara aurkeztu daitezke eta hobetu nahi dituzten zatien galderak erantzun.

- Talde lana (% 15)

Produktu baten ekoizpenerako erreaktore biologikoen diseinua aurkeztu beharko da, taldeka eginda. Diseinua era jarraituan ebaluatuko da, ikasturtean zehar egingo diren hainbat entregagairen bidez.

- Laborategi txostena (%10)

Laborategi praktikei buruzko txosten idatzia aurkeztu beharko da, taldeka eginda. Txosten honek laborategi praktiketan lortutako emaitza esperimentalekin egindako erreaktoreen diseinu eta jario errealaren karakterizazio emaitzak erakutsi eta eztabaidatu beharko ditu.



Azken ebaluazioa

Ebaluazio jarraituaren ordez azken azterketa egin nahi duen ikasleak, irakasleari adierazi behar dio idatziz, 9. astea baino lehen.

Azken ebaluazioan honako froga hauek egin beharko dira:

- Garatu beharreko proba idatzia (% 75)

- Laborategi praktikei dagokien froga (% 10)

- Bio-erreaktore baten diseinua (% 15)

Irakasgaia gainditzeko garatu beharreko proba idatzia gainditu beharko da (5-eko nota).



Uko egitea

Bai ebaluazio jarraitua zein azken ebaluazioaren kasuan, deialdiari uko egiteko nahikoa izango da azken azterketara ez aurkeztea “ez aurkeztua” kalifikazioa izateko.

Ez ohiko deialdian honako froga hauek egin beharko dira:

- Garatu beharreko proba idatzia (% 75)

- Laborategi praktikei dagokien froga (% 10)

- Bio-erreaktore baten diseinua (% 15)

Azken bi frogak ikasturtean zehar egindako lan baliokideetan izandako notarekin ordezkatu daitezke.

Irakasgaia gainditzeko garatu beharreko proba idatzia gainditu beharko da (5-eko nota).

Irakasleak idatzi eta gelan azaldutako gaiak, eta gelan landutako eta irakasleak ebatzitako problemak.

Oinarrizko bibliografia

Levenspiel, O., Ingeniería de las Reacciones Químicas, Reverté, Barcelona, 2002.

Fogler, S.H., Essential of Chemical Reaction Engineering, 2nd Ed., Prentice Hall Int., Englewood Cliffs, New Jersey, 2011.

Cuevas-García, R., Introducción al Diseño de Reactores Homogéneos, Reactores Intermitentes, PFR y CSTR, Editorial Académica Española, Madrid, 2013.

Conesa, J.A., Diseño de Reactores Heterogéneos, Servicio de Publicaciones de la Universidad de Alicante, 2010.

Hill, Ch. G., An Introduction to Chemical Reaction Engineering, John Wiley, Nueva York, 1977.

Gehiago sakontzeko bibliografia

Butt, J.B., Reaction Kinetics and Reactor Design, 2nd Edition, Marcel Dekker Inc., Nueva York,-Basel, 2000.
Coker, A.K., Kayode, C.A., Modeling of Chemical Kinetics and Reactor Design, Elsevier Inc., 2001.
Froment, G.F., Bischoff, K.B., Chemical Reactor Analysis and Design, 2nd Ed, John Wiley, Nueva York, 1990.
Jakobsen, H.A., Chemical Reactor Modeling, Springer Berlin Heilderberg, Berlin, 2008.
Rawlings, J.B., Ekerdt, J., Chemical Reactor Analysis and Design Fundamentals, Nob Hill Publishing, Madison. Wisconsin, 2002.

Aldizkariak

AIChE Journal
Chemical Engineering Journal
Chemical Engineering Science
Industrial Engineering Chemistry Research
Chemical Engineering Education