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https://www.innovacioneducativa.unam.mx:8443/jspui/handle/123456789/5343| Título : | Ingeniería de reacciones químicas de sistemas homogéneos y heterogéneos utilizando como herramienta computacional "Mathematica". |
| Autor : | Herrera Najera, Rafael Fautsch Tapia, Eugenio Leon |
| Fecha de publicación : | 2014 |
| Resumen : | Como su nombre lo indica, el proyecto consiste en: 1) el Diseño de Reactores; y/o 2) el Análisis del comportamiento del sistema Reactor/Reacciones, de sistemas constituidos por diferentes tipos de Reactores (Por Lotes, Semicontinuo, Continuo y Serie de Reactores Agitados) y Reacciones Complejas (Paralelas, Simultáneas y Consecitivas). Todo ello para generar material que permita: a) graduarse a un estudiante de Maestía y dos estudiantes de Licenciatura; b) Estructurar material de apoyo para los cursos de Ingeniería de Reactores I y II. |
| URI : | http://132.248.161.133:8080/jspui/handle/123456789/5343 |
| metadata.dc.contributor.responsible: | Herrera Najera, Rafael |
| metadata.dcterms.callforproject: | 2014 |
| metadata.dc.coverage.temporal: | 2014-2015 |
| metadata.dcterms.educationLevel.SEP: | Licenciatura nivel superior |
| metadata.dc.description.objective: | Hacer Ingeniería de Reacciones Químicas de sistemas homogéneos y heterogéneos, resolviendo simultáneamente las ecuaciones que describen: i) las propiedades conservativas (balances de materia, energía y momentum); ii) la rapidez de reacción; y iii) las propiedades termodinámicas, de los componentes del sistema en cuestión, utilizando para ello Mathematica. Graduación de tres estudiantes: uno de Maestría (Efrén), y dos de Licenciatura (Edgar y Luis). Generar material de apoyo para los cursos de Ingeniería de Reactores I y II. |
| metadata.dc.description.hypothesis: | Mathematica es una herramienta que permite resolver simultáneamente sistemas de ecuaciones diferenciales no-lineales, como las que constituyen algunos de los modelos matemáticos que permiten describir: i) el comportamiento de reactores en los cuales se llevan a cabo reacciones químicas en una o más fases (análisis del sistema Reacciones/Reactor); y ii) dimensionar el reactor que se requiere para obtener un comportamiento deseado de las reacciones de interés. El planteamiento de sistemas Reacciones/Reactor, con base en las ecuaciones de conservación (Masa, Energía y Momentum), y la solución de dichos sistemas mediante Mathematica, permitirá el diseño del Reactor y analizar el comportamiento del sistema Recator/Reacciones. |
| metadata.dc.description.strategies: | Básicamente, la Estrategia que se emplerá para alcanzar los Objetivos del Proyecto consta de las siguientes partes: 1) Definición de sistemas Recator/Reacciones, considerando cuatro tipos de reactores (Operación por Lotes, Semi-continuo, Continuo, y Serie de Tanques Agitados) y tres tipos de reacciones irreversibles (Paralelas, Simultáneas y Consecutivas). 2) Planteamiento del modelo matemático de cada uno de los sistemas Reactor/Reacciones mencionados en la primera parte (1). 3) Solución, mediante Mathematica, de los modelos matemáticos referidos en la segunda parte (2). 4) Diseño del Reactor o análisis del sistema Reactor/Reacciones definidos en la primera parte (1) y resueltos en la tercera parte (3). La metodología que se empleará consiste de las siguientes etapas secuencialmente relacionadas: a) Aplicar los principios de conservación y ecuaciones de rapidez de reacción para definir los sistemas Reactor/Reacción de interés. b) Recopilar los valores de las propiedades de los materiales que permiten calcular los parámetros que intervienen en cada uno de los sistemas de interés. c) Aplicar Mathemática para resolver numéricamente el modelo de cada uno de los sistemas de interés, variando en forma sistemática los valores de las variables independientes de dichos modelos para determinar el comportamiento de cada sistema. d) Graficar, mediante Mathematica, el comportamiento de las variables de cada sistema, para hacer el análisis correspondiente. |
| metadata.dc.description.goals: | Entregables al término del Proyecto (es de un año) Formación de recursos humanos: Se graduará un estudiante de Maestría en Ingeniería, con una tesis basada en el análisis dinámico de un sistema Reacciones-Complejas/Reactor-Continuo-Agitado. Dos estudiantes de Ingeniería Química obtendrán su título de Licenciatura, con tesis basadas en el análisis en estado estacionario (Reactor-Continuo) o estado no-estacionario (Reactor-Por-Lotes) de sistemas Reacciones-Complejas/Reactor-Mezclado-Ideal. Materiales: Tesis de Maestría en Ingeniería Química, en la que se presenta el análisis dinámico de un sistema Reacciones-Complejas/Reactor-Continuo-Agitado, en las que se utiliza Mathematica como herramienta de cálculo. Tesis de Licenciatura en Ingeniería Química, en la que se presenta el análisis en estado estacionario (Reactor-Continuo) o estado no-estacionario (Reactor-Por-Lotes) de sistemas Reacción-Sencilla/Reactor-Mezclado-Ideal, en las que se utiliza Mathematica como herramienta de cálculo. Notas de apoyo para los cursos de Ingeniería de Reactores I (sistemas Reacción/Reactor homogéneos) y II (sistemas Reacción/Reactor heterogéneos), resueltos con Mathematica. Conforma se vayan desarrollando, estas notas se probarán en dichos cursos (los imparte RHN). |
| metadata.dc.description.selfAssessment: | La autoevaluación del proyecto es aprobatoria, toda vez que cumplieron las metas principales del proyecto; 1) generar el “Material de Apoyo” para los cursos de Ingeniería de Reactores I y II, Transferencia de Masa y Transferencia de Energía, con la participación de los estudiantes que recibieron apoyo económico del proyecto: Edgar Ramírez, Mauricio Gonzaga y Gustavo Guillen; 2) generar el “Material para la Tesis de Licenciatura” de los estudiantes: Mauricio Gonzaga y Gustavo; cabe mencionar que Edgar Ramírez se titulará “Por Promedio”. Sin embargo, reconocemos que no se pudo terminar el material para la Tesis de Maestría de Efrén Pérez; es necesario señalar que el estudiante Efrén Pérez no recibió apoyo de este proyecto. |
| metadata.dc.description.goalsAchieved: | En términos generales, se cumplieron las metas establecidas en este proyecto, a saber: 1) desarrollar “Material de Apoyo” para los cursos de Ingeniería de Reactores I, Ingeniería de Reactores II, Transferencia de Masa y Transferencia de Energía; 2) generar el “Material para Tesis de Licenciatura”, contando para ello con la participación de los estudiantes de Ingeniería Química de la Facultad de Química que recibieron beca de este proyecto: Edgar Ramírez, Mauricio Gonzaga y Gustavo Guillen. Se reporta el “Material para Tesis de Licenciatura” de Mauricio Gonzaga y Gustavo Guillen, quienes continúan trabajando en la edición del documento que les servirá para titularse por la modalidad de “Tesis” una vez que terminen su trabajo de cursos y de Servicio Social. El estudiante Edgar Ramírez se titulará “Por Promedio”. En concreto, se estudió el comportamiento de sistemas homogéneos y heterogéneos en los cuales una o más reacciones químicas que se desarrollan en un reactor que opera en forma continua o intermitentemente, utilizando como herramienta computacional al software denominado "Mathematica" para resolver numéricamente el modelo matemático correspondiente a cada caso. Se analizó el comportamiento de tres tipos de reacciones irreversibles: paralelas, simultáneas y consecutivas, todas con rapidez de reacción tipo ley de potencias, cuando éstas se desarrollan en alguno de los tres tipos de reactores de mezclado ideal: reactor agitado que opera por lotes (“Batch”) y por ello está en estado no-estacionario; y dos reactores que operan en forma continua (“CSTR” y “PFR”). Además, se estudió un sistema heterogéneo conformado por una reacción irreversible y de primer orden, cuando ésta se lleva a cabo en “Reactor de Lecho Fluidizado”; para ello, se emplearon dos modelos: “Kunii-Levenspiel” y de “Davidson-Harrison”. El material generado puede servir de apoyo a los cursos de Ingeniería de Reactores I y II, Transferencia de Masa y Transferencia de Energía, dado que los modelos que se utilizan para describir el comportamiento de dichos sistemas Reacción/Reactor están constituidos por las ecuaciones de conservación de masa y energía, acotadas por las condiciones límite propias de cada caso. Como se estableció en el proyecto, se empleó "Mathematica" como herramienta computacional, por las ventajas que tiene para resolver sistemas de ecuaciones algebraicas y/o diferenciales, y presentar gráficamente las soluciones. |
| metadata.dcterms.provenance: | Facultad de Química |
| metadata.dc.subject.DGAPA: | Ingenierías |
| metadata.dc.type: | Proyecto PAPIME |
| metadata.dc.contributor.coresponsible: | Fautsch Tapia, Eugenio Leon |
| Aparece en las colecciones: | 1. Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías |
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