1. IDENTIFICACION.
Materia: BALANCES DE MATERIA Y ENERGIA
Código: IQ-5034
Prelación: IQ-5013, IQ-5023
Ubicación: Cuarto Semestre
TPLU: 3-2-0-4
Condición : Obligatoria
2. JUSTIFICACION.
En la industria de procesamiento, los balances de materia y energía son indispensables para el diseño, control, evaluación económica y optimización de procesos. Esta asignatura suministra las bases y técnicas utilizadas para la ejecución de balances de materia y energía para un determinado proceso.
3. REQUERIMIENTOS.
Conocimientos de Química, Física, Termodinámica básica y Cálculo diferencial e integral.
4. OBJETIVOS
Capacitar al estudiante para que realice balances de materia y energía en sistemas con o sin reacción química.
ESPECIFICOS
El objetivo específico del Capítulo 1 es que los estudiantes conozcan los sistemas de unidades más comunes en los problemas de balance de masa y energía.
Los objetivos específicos de los capítulos 2, 3, 4 y 5 es el estudio del balance de masa en diferentes casos.
El Capítulo 6 se centra en el balance de energía y los Capítulos 7, 8, 9 y 10 enfatiza los balances combinados de masa y energía en diferentes situaciones.
5. CONTENIDO PROGRAMATICO
CAPITULO 1. UNIDADES
Dimensiones. Sistemas de unidades. Factores de conversión. Densidad. Gravedad específica. Gravedad A.P.I. Temperatura. Presión absoluta y manométrica. Problemas. (6 h).
CAPITULO 2. BALANCE DE MATERIA
Proceso, sistema y estado estacionario. Concepto de caja negra. Ley de la Conservación de masa. Introducción a las operaciones básicas en ingeniería química. Base de cálculo. Problemas.(4 h).
CAPITULO 3. BALANCE DE MATERIA EN SISTEMAS SIN REACCION QUIMICA.
Balance de materia en sistemas sin reacción química: balance total y balance por componente. Elemento de correlación. Problemas. (6 h).
CAPITULO 4. BALANCE DE MATERIA EN SISTEMAS CON REACCION QUIMICA.
Reacción química. Relaciones estequiométricas. Reactivo límite y reactivo en exceso. Porcentaje en exceso. Porcentaje de Conversión. Balances de materias en sistemas con reacción química: balance total, balance por componente y balance por elemento. Combustión completa e incompleta. Oxigeno teórico. Oxigeno requerido neto. Porcentaje de aire en exceso. Balance de materia en procesos de combustión. Problemas. (12 h).
CAPITULO 5. BALANCE DE MATERIAS EN PROCESOS CON RECICLO, DERIVA-
CION Y PURGA.
Reciclo y derivación. Punto de mezcla. Purga. Balance de materia en procesos con reciclo sin reacción química. Balance de materia en procesos con reciclo y con reacción química. Porcentaje de conversión en un paso. Porcentaje de conversión global. Problemas. (10 h).
CAPITULO 6. BALANCE DE ENERGIA.
Tipos de energía. Proceso isotérmico, isobárico, isocórico y adiabático. Ley de la Conservación de la energía. Aplicación a procesos sin flujo y a procesos con flujo. Variación de entalpía. Manejo de tablas. Problemas. (10 h).
CAPITULO 7. BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA EN SISTEMAS SIN REACCION
QUIMICA.
Balance materia y energía en procesos sin cambios de fase. Balance materia y energía en procesos con cambios de fase. Problemas. (8 h).
CAPITULO 8. BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA EN PROCESOS DE HUMIDIFICA-
CION.
Saturación parcial. Saturación absoluta. Saturación relativa. Saturación molar. Porcentaje de saturación. Humedad. Aire húmedo. Cartas de Humedad. Temperatura de bulbo seco y temperatura de bulbo húmedo. Balance de materia y energía en procesos de humidificación y secado. Problemas. (10 h).
CAPITULO 9. BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA EN SISTEMAS CON REACCION
QUIMICA.
Balance de materia y energía en sistemas con reacción química completa. Balance de materia y energía en sistemas con reacción química incompleta. Problemas. (14 h).
CAPITULO 10. BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA EN PROCESOS DE DISOLU-
CION.
Calor de mezcla. Calor de solución. Tablas y gráficos. Balance de materia y energía en sistemas con procesos de disolución. Problemas. (6 h).
6. METODOLOGIA.
El curso se dicta durante 5 horas a la semana, 18 semanas/semestre. En las clases se imparten conocimientos teóricos que se ilustran con la resolución de problemas. Antes de la realización de cada examen parcial se asignan uno o más problemas de cierta complejidad para su resolución en casa. Con la participación de los estudiantes, los problemas asignados se resuelven y discuten en clases.
7. RECURSOS.
Tiza, marcadores, pizarrón y computadores.
8. EVALUACION
Cuatro o seis exámenes parciales.
9. BIBLIOGRAFIA.
Himmelblau, D. “Principios y Cálculos Básicos de Ingeniería Química”. Editorial Continental, México, 1982.
Felder R. y Rausseau,. “Principios Elementales de los Procesos Químicos”. Addison-Wesley, Delaware, USA, 1991.
Hougen,O. Watson K. Ragatz R.“Principios de los Procesos Químicos”.Tomo I Balance de Materia y Energìa. Editorial Revertè, S.A.
Chavez J. Galvàn M. “Balance de Materia y Energía” Editorial E. Universitaria. Universidad de San Carlos de Guatemala.
Henley J. Rosen M. “ Balance de Materia y Energía” Editorial Reverté, S.A.
Williams E. Curtis J. “Stoichiometry for Chemical Engineers” Editorial McGraw Hill.
Bhatt B. M Vora “Stoichiometry” Editorial McGraw Hill
Reklaitis G. “Balances de Materia y Energía” Editorial McGraw Hill
A. Valiente, P. Rudi y T. Stiva “Problemas de Balance de Materia y Energía” Alambra Mexicana.
10. VIGENCIA:
Desde: Semestre B-2001.