NOMBRE DE LA MATERIA:                                  Análisis de reactores de polimerización

CÓDIGO DE LA MATERIA:                                   IQ 601

DEPARTAMENTO:                                                         Ingeniería química.

Carga total de horas teoría:         60 horas

Total de horas:                                                      60 horas

Número de créditos:                    8 créditos

NIVEL DE FORMACIÓN:                                         Posgrado

Tipo de curso:                                                            Curso

Prerrequisitos:                                     Ninguno

 

 

OBJETIVO GENERAL:

 

            Al término del curso el alumno desarrollará las habilidades para la apreciación de los problemas en el diseño, modelado, operación, optimización y control de reactores de polimerización aplicando conocimientos en cinética química acoplados con procesos de transporte de masa, momentum y energía.

 

 

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

 

            Al finalizar este curso el alumno deberá:

            a) Comprender los aspectos fundamentales de la ingeniería de reacciones en procesos de producción de polímeros.

            b) Aprender las técnicas matemáticas para el modelado de la cinética de polimerización.

            c) Entender los aspectos de diseño y operación, en particular, en como las características del polímero (distribución de pesos moleculares en homopolímeros y copolímeros, distribución de composición y longitud de secuencias en copolímeros, grado de ramificaciones, etc) están determinadas por la relaciones entre cinética química, proceso de polimerización y tipo de reactor.

            d) Comprender los efectos del micro- y macromezclado en reactores de polimerización.

            e) Entender los efectos de transferencia de calor y masa en reactores de polimerización.

            f) Conocer los fundamentos de procesos reactivos de polimerización.

            g) Entender los aspectos fundamentales en la optimización y control de reactores de polimerización.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CONTENIDO TEMÁTICO:

 

UNIDAD I. Introducción                                                                                (3 hrs)

            1.1 Características especiales de la ingeniería de reacciones de polimerización

            1.2 Distribución de pesos moleculares y momentos de la distribución.

            1.3 Tipos de reacciones y reactores de polimerización

UNIDAD II. Técnicas matemáticas para el modelado de las cinéticas de polimerización                                                                    (6 hrs)

            2.1 Integración numérica o directa y otros métodos de aproximación

            2.2 Métodos de transformación discreta

            2.3 Técnicas de momentos

            2.4 Métodos estadísticos

 

UNIDAD III. Distribuciones de pesos moleculares en reactores por cargas                                                                                                          (8 hrs)

            3.1 Reacciones por pasos

            3.2 Radicales libres

            3.3 Polimerización iónica: aniónica y catiónica

            3.4 Copolimerización

 

UNIDAD IV. Polimerizaciones no lineales en reactores por cargas                                                                                                                   (4 hrs)

            4.1 Polimerización no lineal por pasos

            4.2 Polimerización no lineal en cadena

 

UNIDAD V. Distribuciones de pesos moleculares en reactores continuos                                                                                                           (10 hrs)

            5.1 Reactores continuos de tanque agitado (RCTA) homogéneos

            5.2 Reactores continuos de tanque agitado segregados

            5.3 Reactores continuos de flujo tapón

            5.3 Reactores tubulares continuos externamente presurizados

            5.4 Reactores de flujo de arrastre

 

UNIDAD VI. Polimerizaciones Heterogéneas                                    (6 hrs)

            6.1 Polimerización en suspensión

            6.2 Polimerización en emulsión

 

UNIDAD VII. Efecto de transferencia de calor y masa en reactores de polimerización                                                                 (8 hrs)

            7.1 Influencia de la viscosidad en la transferencia de calor

            7.2 Estabilidad de un reactor por cargas

            7.3 Multiplicidad isotérmica y descripción cualitativa de estabilidad en RCTA

 

 

UNIDAD VIII. metodos de procesamiento reactivos                   (6 hrs)

            8.1 Extrusión reactiva

            8.2 Moldeo por inyección reactiva

            8.3 Moldeo por compresión y transferencia

 

UNIDAD IX. Temas generales en aplicaciones industriales  (9 hrs)

            9.1 Devolatilización

            9.2 Introducción a la optimización y control de reactores de polimerización

BIBLIOGRAFÍA BÁSICA:

 

1.N.A. Dotson, R. Galván, R.L. Lawrence & M. Tirrel, Polymer Process Modeling, VHC Publishers, (1996)

2. J.A. Biesenberger and D.H. Sebastian, Principles of Polymerization Engineering, John Wiley and Sons (1983).

3. E. Joseph Schork, P.P. Deshpande and K.W. Leffew, Control of Polymerization Reactors, Marcel Dekker,Inc (1993).

4. R.G. Griskey, Polymer Process Engineering, International Thomson Publishing (1995).

 

 

BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA:

 

1. G. Odian, Principles of Polymerization, 3rd. Edition, John Wiley and Sons (1991).

2. .R. Sandler & W. Karo, Polymer Syntheses Vol. I, II & III, Academic Press (1977).

3. M. Morton, Anionic Polymerization: Principles and Practice, Academic Press (1983).

4. J.P. Kennedy and E Marecho, Carbocationic Polymerization, John Wiley and Sons (1982).

 

 

MODALIDADES DEL PROCESO ENSEÑANZA APRENDIZAJE:

 

            El curso se llevará a cabo mediante exposición oral de los conceptos teóricos y resolución de problemas. El alumno por su parte tendrá que realizar tareas que involucran en resolución de problemas y análisis de artículos publicados recientemente con los avances en esta área. Durante el curso se hará una evaluación continua al estudiante mediante examenes parciales y examenes sorpresa.

 

 

CAMPOS DE APLICACIÓN PROFESIONAL:

 

            En la industria de producción de polímeros se requiere de profesionistas de alto nivel en el campo de reactores de polimerización. Estos expertos estan capacitados para resolver problemas realcionados con el diseño, control y optimización de reactores de polímerización, asi como entieden los efectos que tienen la cinética química, el proceso de polimerización y tipo de reactor sobre la distribución de pesos moleculares en homopolímeros y copolímeros, la distribución de composición y la longitud de secuencias en copolímeros, el grado de ramificaciones. Estos parámetros estructurales determinan las propiedades finales del polímero.

 

 

CONOCIMIENTOS, APTITUDES, ACTITUDES, VALORES, CAPACIDADES Y HABILIDADES DEL ALUMNO:

 

            El alumno desarrollará habilidades para la solución de problemas en el diseño, modelado, operación, optimización y control de reactores de polimerización aplicando conocimientos en cinética química acoplados con procesos de transporte de masa, momentum y energía.

 

 

MODALIDADES DE EVALUACIÓN:

Tareas                         30 %

Ex. Sorpresa                10 %

Ex. Parciales                60 %