UNLP
Planilla de Actividades Curriculares
Código: Q0812
Electroquímica
Última Actualización de la Asignatura: 23/02/2017

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CARRERAS PARA LAS QUE SE DICTA

Carrera Plan Carácter Cantidad de Semanas Año Semestre
03030 - Ingeniería Química 2002 Obligatoria
Totales: 0
Clases:
Evaluaciones:
4to
-

CORRELATIVIDADES
Ingeniería Química - Plan 2002
PARA CURSAR PARA PROMOCIONAR
(F0302) Matemática B
(F0305) Física II
(Q0804) Transferencia de Cantidad de Movimiento
(Q0807) Transferencia de Energía y Materia
(U0907) Fisicoquímica I
(U0908) Fisicoquímica II
(F0305) Física II
(Q0807) Transferencia de Energía y Materia
(U0908) Fisicoquímica II

INFORMACIÓN GENERAL 

Área: Electroquimica
Departamento: Quimica

Ingeniería Química - 2002 plegar-desplegar

Tipificación: Tecnologicas Aplicadas

CARGA HORARIA

HORAS CLASE
TOTALES: 80hs SEMANALES: 5 hs
TEORÍA
-
PRÁCTICA
-
TEORÍA
3 hs
PRÁCTICA
2 hs

FORMACIÓN PRÁCTICA
Formación Experimental
10 hs
Resol. de Problemas abiertos
8 hs
Proyecto y Diseño
0 hs
PPS
0 hs

TOTALES CON FORMACIÓN PRÁCTICA: 98 hs

HORAS DE ESTUDIO ADICIONALES A LAS DE CLASE (NO ESCOLARIZADAS)
TEORÍA

-

PRÁCTICA

-


PLANTEL DOCENTE

Profesor Titular - Ordinario, Dedicación Exclusiva  
Dr/a.Elsner, Cecilia Ines   mail cielsner@ing.unlp.edu.ar

Profesor Titular - Ordinario, Dedicación Exclusiva  
Dr/a.Mirifico, Maria Virginia   mail mirifi@inifta.unlp.edu.ar

Profesor Adjunto - Ordinario, Dedicación Simple  
Ing.Gassa, Liliana Mabel   mail lgassa@gmail.com

Jefe de Trabajos Prácticos - Ordinario, Dedicación Simple  
Dr/a.Deya, Marta Cecilia   mail c.deya@cidepint.gov.ar

Jefe de Trabajos Prácticos - Interino, Dedicación Simple  
Ing.Banera, Mauro Honathan   mail jmbanera@gmail.com

Ayudante Diplomado - Suplente, Dedicación Simple  
Ing.Roselli, Sol   mail s.roselli@cidepint.gov.ar

OBJETIVOS

Se estudian las bases necesarias para comprender los fenómenos relacionados con las reacciones electroquímicas y su aplicación a la producción de sustancias y energía, así como los fenómenos de corrosión y el uso de sensores electroquímicos (pHmetros, medidores de caudal, factores de fricción, etc. por medio de medidas electroquímicas)

PROGRAMA SINTÉTICO

1.- Fundamentos de cinética electroquímica.2.- Transferencia de materia y energía en sistemas electroquímicos.3.- Distribución de corriente y potencial en celdas electroquímicas.4.- Balances de materia y energía en celdas electroquímicas industriales.5.- Principios de corrosión.6.- Medición de parámetros no electroquímicos por medio de técnicas electroquímicas. 7.- Conceptos básicos de diseño.8.- Industrias electroquímicas. Problemas actuales

PROGRAMA ANALÍTICO 

Año: 2017, semestre: 1

Vigencia: 01/02/2002 - Actualidad


1.-FUNDAMENTOS DE CINÉTICA ELECTROQUÍMICA

Revisión de conceptos de electroquímica clásica: a) iónica, fenómenos de no equilibrio en soluciones electrolíticas; b) electródica, potencial de equilibrio, diferencia absoluta de potencial. La interfase cargada. Doble capa eléctrica. Reacciones electroquímicas como reacciones heterogéneas. Velocidad de reacción bajo un gradiente de potencial. Electrodos polarizables y no polarizables. Circuitos equivalentes. Ecuaciones de velocidad de reacción para un proceso controlado por activación. Parámetros cinéticos. Densidad de corriente de intercambio. Factor de simetría y mecanismo de reacción. Concepto de sobrepotencial.

2.-TRANSFERENCIA DE MATERIA Y ENERGÍA EN SISTEMAS ELECTROQUÍMICOS

Mecanismos de transferencia de materia en reacciones químicas. Difusión pura. Difusión convectiva. Migración. Ecuación diferencial general de balance de materia. Estados estacionarios y no estacionarios. Electrolitos binarios y soluciones electrolíticas como electrolito soporte. Resolución analítica de las ecuaciones diferenciales de transferencia de materia simplificadas. Importancia de los resultados y su aplicación en métodos de medida de parámetros cinéticos y en el diseño de electrolizadores. Reacciones electroquímicas bajo control mixto. Ecuación diferencial del balance de energía en sistemas electroquímicos. Transferencia de energía con y sin pasaje de corriente. Efecto Joule. Voltaje aplicado.

3.-DISTRIBUCIÓN DE CORRIENTE Y POTENCIAL EN CELDAS ELECTROQUÍMICAS

Distribución de corriente primaria, secundaria y terciaria. Ecuaciones de Laplace y de Poisson. Resolución de las ecuaciones para sistemas de geometría simple. Resoluciones exactas y métodos aproximados de resolución. Número de Wagner. Poder cubriente. Distribución de corriente y cambio de escala. Distribución de corriente y potencial en electrodos tridimensionales. Distribución efectiva de depósito de un metal.

4.-BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA DE CELDAS ELECTROQUÍMICAS INDUSTRIALES

Sistemas continuos y discontinuos. Eficiencia de corriente y de sustancia. Eficiencia de voltaje. Eficiencia de energía.

5.-PRINCIPIOS DE CORROSIÓN Y ELECTRODEPOSICIÓN DE METALES

Tratamiento termodinámico de los fenómenos de corrosión. Diagrama de Potencial/pH. Estudios cinéticos de los fenómenos de corrosión. Curvas intensidad /voltaje. Potencial de corrosión y corriente de corrosión. Disolución espontánea y anódica. Fenómenos de pasividad. Métodos de protección de la corrosión. Protección anódica y catódica. Inhibidores de la corrosión. Cubiertas metálicas, anodizado y pinturas. Electrodeposición, Sobrepotencial de cristalización. Características de los depósitos formados. Variables que influyen en las características de los depósitos formados. Electroobtención de aleaciones.

6.-SENSORES ELECTROQUÍMICOS

Medidas de parámetros no electroquímicos por medidas electroquímicas. Velocidad de un fluído, coeficiente de fricción. Uso de microelectrodos para la determinación de diferentes variables de interés. Técnicas analíticas de utilidad en el laboratorio o "in situ".

7.-CONCEPTOS BÁSICOS DE DISEÑO

Tecnología de los procesos electroquímicos. Los componentes de un reactor electroquímico. Tipos de montaje de celdas unitarias y de circulación del electrolito. Celdas monopolares y bipolares. Aspectos de conexiones eléctricas. Optimización y cambio de escala.

8.-INDUSTRIAS ELECTROQUÍMICAS. PROBLEMAS ACTUALES

Procesos electroquímicos en medios acuosos. Deposición de metales. Obtención de metales por vía electroquímica y electrorefinación de metales. Obtención y electrorefinado de cobre. Formación de barros anódicos. Recuperación de metales nobles. Industrias cloro/soda y derivadas. Electrólisis industrial de agua. Obtención electroquímica del aluminio. Pilas y acumuladores de moderna concepción. Pilas combustible.


BIBLIOGRAFÍA

Año: 2017, semestre: 1

Vigencia: 01/02/2002 - Actualidad



- J.O’M. Bockris y A.K.N.Reddy, Electroquímica Moderna Vol. 1 y 2, Editorial Reverté, 1980. Se lo puede encontrar en las Bibliotecas de los Departamentos de Ingeniería Química y Mecánica, INIFTA, CIDEPINT, Area Electroquímica.
- A.J. Arvía, S.L. Marchiano. Los Fenómenos de Transporte en Electroquímica, Monografía CIC, 1972. INIFTA, Biblioteca del Departamento de Ingeniería Química, Area Electroquímica.
- J.M. West, Electrodeposition and Corrosion Processes, Van Nostrand, 1965. INIFTA, Area Electroquímica
- Comprehensive Treatise of Electrochemistry. Vol. 6: Electrodics. Transport. Edited by E. Yeager, J.O’M. Bockris, B.E. Conway, S. Sarangaparri, Plenum Press, N. York, 1983. Area Electroquímica, INIFTA
- M.G. Fontana, Corrosion Engineering, Mc Graw-Hill, 1980. INIFTA, CIDEPINT

Bibliografía de Referencia:
- W. Forker, Cinética Electroquímica, EUDEBA, 1971. INIFTA.
- D. Posadas, Introducción a la Electroquímica. OEA, Washington D.C., Monografía Nº22, 1980. INIFTA
- K.J. Vetter, Electrochemical Kinetics. Academic Press, N.York, 1967. INIFTA
- I. Delahay, New Instrumental Methods in Electrochemistry, Interscience, N.York, 1954. INIFTA, Área Electroquímica.
- V.G. Levich, Physicochemucal Hydrodynamics. Prentice hall, Londres, 1962. Departamento de Ingeniería Química, INIFTA, Area Electroquímica, Biblioteca del Departamento de Ingeniería Química.
- K.R. Trethewey and J. Chamberlain. Corrosion for Science and Engineering, Longman, 1995. Area Electroquímica.
- M.G. Fontana, Corrosion Engineering, Mc Graw-Hill, 1980. INIFTA, CIDEPINT
- L.L. Shrier, R.A. Jarman and G.T. Burstein, Corrosion (dos volúmenes), Butterworth-Heinemann, 1977. INIFTA, CIDEPINT, Biblioteca del Departamento de Mecánica.
- J.C. Scully, The theory of stress corrosion craking in alloys. NATO, 1971. Area Electroquímica
- J. Galvele, Corrosión, Serie Química, Monografía OEA Nº2, 1978. INIFTA, Biblioteca Departamento de Ingeniería Química, Area Electroquímica.
- D.A. Jones, Principles and prevention of corrosion. Macmillan Publishing Company, 1992. Area Electroquímica.

ACTIVIDADES PRÁCTICAS

Seminarios: se prevé la realización de 8 seminarios de problemas:- Cinética electroquímica: Control activado. (carga horaria 2h)- Cinética electroquímica: Control activado-óhmico. (2h)- Cinética electroquímica: Control por transferencia de materia. (2h)- Distribución de corriente. (2h)- Corrosión. (2h)- Protección contra la corrosión. (2h)- Electrodeposición. (2h)- Diseño de reactores electroquímicos. (2h) Los seminarios de problemas deberán ser presentados resueltos, siendo los mismos aprobados o no. En esta instancia, de carácter obligatorio, los alumnos serán sometidos a un interrogatorio para evaluar su nivel de conocimiento sobre el tema. La nota emergente de esta evaluación pasará a formar parte de la nota de concepto.Prácticas de laboratorio: 1.- Cinética de electrodo: Curvas de polarización con control cinético y/o por transferencia de materia. (carga horaria 2h)2.- Electrodeposición: Evaluación de la influencia de las condiciones de operación sobre las características de los electrodepósitos formados. Efectos de la distribución de corriente. (2h)3.- Técnicas electroquímicas para análisis de procesos de corrosión. Determinación de potenciales y corrientes de corrosión. (2h)4.- Métodos de protección. (4h) Nota: esta práctica de laboratorio se iniciará a mediados de la cursada y deberá hacerse un seguimiento semanal del estado de las muestras, la carga horaria total incluye 1h de puesta en marcha y 30 min. semanales para el seguimiento de la evolución de los distintos sistemas. Los alumnos, organizados en comisiones, realizarán los trabajos de laboratorio, cuyas guías estarán impresas. La aprobación del trabajo práctico incluye: a) asistencia; b) aprobación de un interrogatorio previo sobre los fundamentos de la práctica; c) realización de las mediciones y d) entrega y aprobación del informe correspondiente. Los trabajos prácticos de laboratorio ausentes o desaprobados no podrán representar más del 20% del total y deberán ser recuperados en su totalidad con una evaluación oral. El instrumental con que cuenta el laboratorio del Área Electroquímica para el desarrollo de los trabajos prácticos de laboratorio es:- Fuente de tensión estabilizada marca LYP, 6-15 y 15-30V.- Potenciostato/Galvanostato LYP, Modelo M5.- Generador de función rampa de potencial, LYP.- Multímetro digital TES 2610, con autorango para medida de tensión, corriente, resistencia, frecuencia y capacidad.- Disco rotante Radiometer/Copenhagen EDI 101, con control de velocidad CTV 101 (0-5000 rpm), celda electroquímica y accesorios.- Variac Varivens, 0-250V.

METODOLOGÍA DE ENSEÑANZA

La asignatura consta de dos módulos. Ambos incluyen clases teórico-prácticas, seminarios de discusión de problemas, clases de consulta y trabajos prácticos de laboratorio. Si bien las clases teórico-prácticas no son obligatorias, dada la gran amplitud de la currícula a desarrollar y la gran diversidad de bibliografía empleada, es fuertemente recomendada la asistencia a las mismas.

SISTEMA DE EVALUACIÓN

El sistema de evaluación adoptado por la cátedra es el establecido por la Ordenanza Nº28. Es decir, cada módulo tendrá una evaluación parcial de característica teórico-práctica y para rendirla existirán dos oportunidades: una fecha original y un recuperatorio. Habrá también una posibilidad de recuperación adicional de cualquier módulo. Complementariamente, el seguimiento de la evolución del nivel de conocimiento adquirido por el alumno es realizado en forma continua a través de la evaluación de la resolución de los seminarios. La nota emergente de esta instancia de evaluación es considerada como nota de concepto.

MATERIAL DIDÁCTICO

Los alumnos contarán con las guias de problemas y trabajos prácticos de laboratorio que serán producidos por los docentes de las asignatura.

ACTIVIDAD LABORATORIO-CAMPO


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