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

            Departamento:          Operaciones Unitarias y Proyectos

 

 

 


 

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

 

GENERALES

 

            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.