Benemérita Universidad Autónoma de Puebla   Vicerrectoría de DocenciaDirección General de Educación SuperiorFacultad de Ingeniería Química
PLAN DE ESTUDIOS: LICENCIATURA EN INGENIERÍA QUÍMICA
AREA: ÁREA DE PROCESOS INDUSTRIALES
ASIGNATURA: REACTORES QUÍMICOS II
CÓDIGO: IQUM-257
CRÉDITOS: 5
FECHA: 14 DE ENERO DE 2013
1. DATOS GENERALES
Nivel Educativo:
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Licenciatura
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Nombre del Plan de Estudios:
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Ingeniería Química
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Modalidad Académica:
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Presencial
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Nombre de la Asignatura:
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Reactores Químicos II
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Ubicación:
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Formativo
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Correlación:
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Asignaturas Precedentes:
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IQUM-254 Reactores Químicos I
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Asignaturas Consecuentes:
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Ninguna
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Conocimientos, habilidades, actitudes y valores previos:
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Conocimientos:
Metodologías básicas de estudio e investigación.
Matemáticas y termodinámica
Balances de materia y energía.
Fenómenos de transporte
Mecánica de fluidos.
Transferencia de calor.
Reactores químicos homogéneos
Habilidades:
Hablar y escribir de manera clara, precisa y correcta en registro académico.
Comprensión lectora de textos en español y lengua extranjera.
Capacidad de análisis y síntesis.
Aprendizaje autónomo.
Recopilación e interpretación de datos
Análisis y organización de información
Manejo de programas de software
Utilización de recursos en INTERNET
Elaboración e interpretación de gráficas
Actitudes:
Disposición al trabajo colaborativo
Disposición para la interacción y el intercambio de información.
Responsabilidad y compromiso
Perseverancia e iniciativa
Búsqueda permanente del autoconocimiento
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2. CARGA HORARIA DEL ESTUDIANTE
Concepto
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Horas por periodo
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Total de horas por periodo
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Número de créditos
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Teoría
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Práctica
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Horas teoría y práctica
(16 horas = 1 crédito)
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80
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80
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5
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Total
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80
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80
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5
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3. REVISIONES Y ACTUALIZACIONES
Autores:
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M. en C. en Ing. Química Jorge Ortega Pérez
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Fecha de diseño:
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Julio 2009
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Fecha de la última actualización:
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Fecha de aprobación por parte de la Academia de Área:
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Fecha de aprobación por parte de CDESCUA:
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Febrero 2013
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Fecha de revisión del Secretario Académico:
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Febrero 2013
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Revisores:
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Juárez Núñez Emma, Galicia Aguilar José Alberto, Ortiz Muñoz Esiquio
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Sinopsis de la revisión y/o actualización:
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Se modificó a presencial la modalidad de la asignatura debido a que es imperativa la asistencia a clases. Se reformularon los objetivos de las unidades para acotar el programa de acuerdo a las semanas que dura el curso. Se actualizaron los contenidos de acuerdo a los objetivos y a los programas de cada unidad. Asimismo, se actualizó la bibliografía sugerida del curso.
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4. PERFIL DESEABLE DEL PROFESOR (A) PARA IMPARTIR LA ASIGNATURA:
Disciplina profesional:
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Ingeniería Química
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Nivel académico:
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Maestro en Ciencias o Doctor en Ingeniería Química con investigación en Catálisis y Reactores Químicos
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Experiencia docente:
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2 años
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Experiencia profesional:
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2 años
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5. OBJETIVOS:
General: Evaluar las desviaciones del comportamiento ideal de reactores ideales homogéneos y la cinética de las transformaciones químicas heterogéneas, así como el diseño de reactores químicos heterogéneos isotérmicos y no-isotérmicos.
6. REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE LA ASIGNATURA:
7. CONTENIDO
Unidad
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Objetivo Específico
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Contenido Temático/Actividades de aprendizaje
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Bibliografía
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Básica
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Complementaria
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UNIDAD I. DISEÑO DE REACTORES NO ISOTÉRMICOS
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Diseñar reactores por lotes y de flujo continuo no isotérmicos en estado estacionario y no estacionario.
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1.1. Balance de energía.
1.2. Reactor por lotes.
1.3. Reactores continuos no isotérmicos en estado estacionario.
1.4. Reacciones reversibles.
1.5. Operación en estado no estacionario.
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Fogler, S., Elementos de Ingeniería de las Reacciones Químicas. 4ª. Edición, México: Pearson Educación, 2008
Levenspiel, O., Ingeniería de las Reacciones Químicas. 3ª. Edición, México, Limusa Wiley, 2004.
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Walas, S.M. Chemical Reaction Engineering Handbook of Solved Problems. United States, Gordon and Breach, 1995.
Carberry, J.J. Chemical and Catalytic Reaction Engineering. Mineola, New York, Dover Publications, 2001
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UNIDAD II. DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO
IDEAL DE LOS REACTORES HOMOGÉNEOS
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Evaluará las desviaciones del comportamiento ideal de los reactores homogéneos de flujo continuo
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2.1. Características de la Función de Distribución de Tiempos de Residencia
2.2. Función de la Distribución de Tiempos de Residencia de reactores homogéneos ideales
2.3. Modelado de reactores usando la Función de Distribución de Tiempos de Residencia
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Fogler, S., Elementos de Ingeniería de las Reacciones Químicas. 4ª. Edición, México: Pearson Educación, 2008
Levenspiel, O., Ingeniería de las Reacciones Químicas. 3ª. Edición, México, Limusa Wiley, 2004.
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Walas, S.M. Chemical Reaction Engineering Handbook of Solved Problems. United States, Gordon and Breach, 1995.
Carberry, J.J. Chemical and Catalytic Reaction Engineering. Mineola, New York, Dover Publications, 2001
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UNIDAD III. CATÁLISIS Y CINÉTICA HETEROGÉNEA
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Establecer las expresiones cinéticas de las transformaciones heterogéneas catalíticas
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3.1. Introducción a la catálisis
3.2. Conceptos de catálisis Homogénea y heterogénea
3.3. Clasificación de catalizadores heterogéneos
3.4. Consideraciones termodinámicas y cinéticas del fenómeno de adsorción.
3.5. Isotermas de adsorción.
3.6. Velocidad de reacción y modelos cinéticos de las reacciones catalíticas.
3.7. Etapas de la catálisis y modelos.
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1. Fogler, S., Elementos de Ingeniería de las Reacciones Químicas. 4ª. Edición, México: Pearson Educación, 2008
2. Levenspiel, O., Ingeniería de las Reacciones Químicas. 3ª. Edición, México, Limusa Wiley, 2004.
3. Smith, J. M., Ingeniería de la Cinética Química, 3ª. Edición, México, CECSA, 1986.
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1. Walas, S.M. Chemical Reaction Engineering Handbook of Solved Problems. United States, Gordon and Breach, 1995.
2. Carberry, J.J. Chemical and Catalytic Reaction Engineering. Mineola, New York, Dover Publications, 2001
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UNIDAD IV. DISEÑO DE REACTORES CATALÍTICOS HETEROGÉNEOS
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Diseñar reactores heterogéneos catalíticos de flujo continuo en sistemas con una sola reacción química y con reacciones múltiples.
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4.1. Efecto del gradiente intrapartícula.
4.2. Difusión global
4.3. Difusión de Knudsen
4.4. Región de transición.
4.5. Difusión de líquidos.
4.6. Difusión en catalizadores porosos.
4.7. Difusión superficial.
4.8. Conductividad térmica efectiva.
4.9. Transporte de masa con reacción. 4.10. Factor de efectividad y su evaluación. Efecto del transporte de masa intrapartícula sobre la cinética observada.
4.11. Transporte de masa y calor con reacción. Factor de efectividad no isotérmica.
4.12. Desactivación del catalizador y tipos de desactivación.
4.13. Cinética del envenenamiento.
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1. Fogler, S., Elementos de Ingeniería de las Reacciones Químicas. 4ª. Edición, México: Pearson Educación, 2008
2. Levenspiel, O., Ingeniería de las Reacciones Químicas. 3ª. Edición, México, Limusa Wiley, 2004.
3. Smith, J. M., Ingeniería de la Cinética Química, 3ª. Edición, México, CECSA, 1986.
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1. Walas, S.M. Chemical Reaction Engineering Handbook of Solved Problems. United States, Gordon and Breach, 1995.
2. Carberry, J.J. Chemical and Catalytic Reaction Engineering. Mineola, New York, Dover Publications, 2001
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UNIDAD V. TRANSPORTE DE MASA Y CALOR EN UN LECHO CATALÍTICO
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Establecer los efectos de transporte de masa y calor en un lecho catalítico sobre las condiciones de operación y de conversión en reactores heterogéneos.
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5.1. Efectos de gradientes interfaciales.
5.2. Reactores de lecho fijo. Coeficiente de transporte de masa y calor. Condiciones de estabilidad. Efectos de transporte en la selectividad.
5.3. Reactores de lecho fluidizado. Transporte de masa y calor.
5.4. Reactores de lechada (slurry): Coeficientes de transporte.
5.5. Reactores de percolación.
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Boudart, M., Kinetics of chemical process, Prentice – Hall, 1968.
Butt J.R., Reaction kinetics and reactor design, Prentice- Hall, 1980.
Carberry, J.J. Chemical and Catalytic Reaction Engineering. Mineola, New York, Dover Publications, 2001
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Levenspiel O., The Omnibook of chemical reactors, Oregon state university store
Fogler, S., Elementos de Ingeniería de las Reacciones Químicas.4ª. Edición, México: Pearson Educación; 2008.
Froment G.F., Bischoff K.B., Chemical Reaction Analysis and Design, John Wiley
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UNIDAD VI. SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE SÓLIDOS CATALÍTICOS
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Analizar las principales rutas de síntesis y características de los catalizadores sólidos con interés en la industria química de transformación
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6.1. Clasificación de catalizadores heterogéneos
6.2. Quimisorción
6.3. Características texturales de los sólidos porosos
6.4. Métodos instrumentales de análisis
6.5. Soportes, promotores y estabilizadores de estructura
6.6. Métodos generales de preparación de catalizadores
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Smith, J. M., Ingeniería de la Cinética Química, 3ª. Edición, México, Compañía Editorial Continental, 1986.
Fogler, S., Elementos de Ingeniería de las Reacciones Químicas.4ª. Edición, México: Pearson Educación; 2008
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Carberry, J.J. Chemical and Catalytic Reaction Engineering. Mineola, New York, Dover Publications, 2001
Froment G.F., Bischoff K.B. Chemical Reaction Analysis and Design, New York, John Wiley, 1990.
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8. CONTRIBUCIÓN DEL PROGRAMA DE ASIGNATURA AL PERFIL DE EGRESO
Asignatura
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Perfil de egreso
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Conocimientos
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Habilidades
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Actitudes y valores
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Reactores Químicos II
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Aplicación de los conceptos de la cinética química en el diseño de reactores químicos fluido-sólido
Evaluación del efecto de la temperatura y de las características del sólido catalítico en el desempeño de reactores heterogéneos industriales
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- Evaluación de las desviaciones de la idealidad de los reactores químicos
- Análisis de la ley de velocidad de las reacciones químicas heterogéneas
- Identificación de los distintos tipos de reactores heterogéneos y sus ecuaciones de diseño.
- Análisis y diseño de reactores químicos isotérmicos y no-isotérmicos.
- Toma de decisiones que propicien el progreso e innovación en procesos de transformación.
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Interacción en equipos de trabajo
Organización y planificación del trabajo individual
Disposición al trabajo en equipo y ante situaciones de presión
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9. Describa cómo el eje o los ejes transversales contribuyen al desarrollo de la asignatura
Eje (s) transversales
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Contribución con la asignatura
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Formación Humana y Social
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El conocimiento de la operación de reactores químicos en la industria es materia exclusiva por la naturaleza misma de la materia, de los ingenieros químicos. De ahí la importancia del conocimiento relacionado con la correcta operación de los mismos. El impacto ambiental generado por las condiciones no deseables de operación de un sistema reaccionante está directamente ligado a la conciencia social que el especialista en el área debe tener como parte de su formación integral.
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Desarrollo de Habilidades en el uso de las Tecnologías de la Información y la Comunicación.
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El uso de herramientas de cálculo facilita actualmente el estudio de la asignatura de reactores químicos, las cuales los docentes aplican en el diseño de los diferentes tipos de reactores en estudio.
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Desarrollo de Habilidades del Pensamiento Complejo
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El análisis de sistemas de reacción requiere de la interacción con especialistas en el área, la cual se fomenta mediante la discusión de datos para su ubicación en un contexto real.
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Lengua Extranjera
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Es necesaria para la lectura de textos y artículos científicos en inglés, idioma en el cual se encuentra la mayor parte de la información reciente.
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Innovación y Talento Universitario
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Orientado a crear un proyecto de vida, de liderazgo en el desarrollo profesional
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Educación para la Investigación
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El programa sienta las bases para la comprensión de proyectos de investigación relacionados con el área de la Cinética Química, la Catálisis y la Ingeniería de Reactores.
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10. ORIENTACIÓN DIDÁCTICO-PEDAGÓGICA.
Estrategias y Técnicas de aprendizaje-enseñanza
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Recursos didácticos
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Estrategias de enseñanza:
Aprendizaje basado en problemas.
Aprendizaje significativo apoyado en aprendizaje situado
Aprendizaje cooperativo
Aprendizaje colaborativo
Estrategias de aprendizaje:
Mapas conceptuales
Lecturas dirigidas
Hacerse preguntas y solución de problemas
Técnicas Aprendizaje-Enseñanza
Lectura de artículos especializados
Desarrollo de mapas conceptuales
Trabajo en equipo
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Páginas web y bibliotecas digitales
Programas de cómputo especializado:
Publicaciones periódicas especializadas
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11. CRITERIOS DE EVALUACIÓN
Criterios
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Porcentaje
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80
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5
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5
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5
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Trabajos de investigación y/o de intervención
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5
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Total
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100%
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12. REQUISITOS DE ACREDITACIÓN
Estar inscrito como alumno en la Facultad de Ingeniería Química de la BUAP
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Asistir como mínimo al 80% de las sesiones
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La calificación mínima para considerar el curso acreditado será de 6
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Cumplir con las actividades académicas y cargas de estudio propuestas por el profesor
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13. Anexar (copia del acta de la Academia y de la CDESCUA con el Vo. Bo. del Secretario Académico)
Reactores Químicos II
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