PROGRAMA DE BALANCE DE MATERIA Y ENERGA

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UNIVERSIDAD MICHOACANA DE SAN NICOLAS DE HIDALGO

LICENCIATURA EN INGENIERA QUMICA PROGRAMA DE BALANCE DE MATERIA Y ENERGA

ASIGNATURA: BALANCE DE MATERIA Y ENERGA CLAVE: BME MDULO: SEGUNDO CARCTER: ANUAL CURSO ACADMICO: TERICO-PRCTICO DEPARTAMENTO: INGENIERA QUMICA CARGA TOTAL DE HORAS: TEORA: 4, PRCTICA: 2, TOTAL: 6 NMERO DE CRDITOS: 20 PRE-REQUISITOS: FUNDAMENTOS DE INGENIERA QUMICA

RELACIN CON OTRAS ASIGNATURAS DEL PLAN DE ESTUDIO

ANTERIORES POSTERIORES ASIGNATURAS TEMAS ASIGNATURAS TEMAS Fundamentos de

Ingeniera Qumica - Conversin de unidades - Homogeneidad dimensional - Variables de proceso - Introduccin a los clculos en la Ingeniera Qumica

Fenmenos de transporte

- Transferencia de masa, calor y momento

Qumica General - Estequiometra y clculos estequiomtricos

Procesos de transferencia de masa

- Evaporacin - Cristalizacin - Procesos de separacin fsico-mecnicos

Fisicoqumica - Primera ley de la termodinmica

Ingeniera de Procesos

- Balances de masa en estado estable

Diseo de equipo - Diseo mecnico y/o termodinmico

Diseo de plantas - Evaluacin preliminar del proyecto en los balances de masa y energa

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APORTACIN DE LA ASIGNATURA AL PERFIL DEL EGRESADO El curso de Balance de Materia y Energa permitir al alumno conocer las tcnicas para resolver los Balances de Materia y Energa y adquirir las habilidades para resolver los inventarios de materiales involucrados en las transformaciones fsicas y qumicas de los procesos. OBJETIVO(S) GENERAL(ES) DEL CURSO Dar una visin integral de la carrera, estudiar y desarrollar habilidades en el anlisis y solucin de problemas de Balance de Materia y Energa, como base para el diseo y/o seleccin de equipo de proceso, as como para el escalamiento y la optimizacin de procesos relacionados con la Ingeniera Qumica. CONTENIDO TEMTICO DE LA MATERIA DE BALANCE DE MATERIA Y

ENERGA 1. INTRODUCCIN AL CURSO Objetivo: El alumno conocer el contenido del programa, las formas y dinmicas de trabajo, as como las formas de evaluacin del curso.

1.1 Explicacin y contenido del programa 1.2 Formas y dinmicas de trabajo 1.3 Formas de evaluacin

2. ANLISIS DE LOS CONCEPTOS FUNDAMENTALES Objetivo: Repasar el contenido de los temas fundamentales adquiridos durante cursos anteriores, enfatizar los conceptos bsicos para los balances de materia y energa.

2.1 Procesos del desarrollo tecnolgico 2.2 Importancia y ubicacin de los Balances de Masa y Energa en la Ingeniera Qumica 2.3 Aplicacin en modelacin y simulacin

3. BALANCES DE MASA Objetivo: El alumno aplicar los principios fundamentales para los balances de materia, tipos de proceso y rgimen de los procesos.

3.1 La Ley de la Conservacin de la Masa 3.2 Ecuacin General del Balance de Masa 3.3 Rgimen de los procesos: Procesos continuos, Procesos por lotes, Rgimen permanente

(estado estacionario), y Rgimen transitorio. 3.4 Formulacin de Balances: Diferenciales e Integrales, Totales y/o por Componentes

4. METODOLOGA PARA LA SOLUCIN DE LOS BALANCES DE MASA Objetivo: Aprender las metodologas bsicas para la solucin de problemas que involucren los balances de materia.

4.1 Clculos de Balance de Masa 4.2 Diagrama de flujo 4.3 Base de Clculo 4.4 Ecuaciones de balance global y por componentes en un proceso continuo 4.5 Balances de masa en unidades simples 4.6 Balances de masa en unidades mltiples

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4.7 Balances de masa en procesos con recirculacin y corrientes de derivacin 4.8 Descripcin de un procedimiento de Balance de Masa

5. BALANCES DE MASA EN SISTEMA SIN REACCIN QUMICA Objetivo: El alumno aplicar los conocimientos adquiridos hasta el momento sobre algunas operaciones unitarias.

5.1 Balances en operaciones de mezclado y separacin 5.2 Balances en sistemas de una sola fase

5.2.1 Soluciones y mezclas de lquidos 5.2.2 Gases ideales 5.2.3 Gases Reales 5.2.4 Ecuaciones de Estado 5.2.5 Balances de masa en procesos con gases de comportamiento ideal 5.2.6 Balances de masa en procesos con gases de comportamiento no ideal

6. BALANCES DE MASA EN SISTEMAS CON REACCIN QUMICA Objetivo: El alumno aprender la manera de resolver problemas que impliquen balances de masa con reaccin qumica.

6.1 Conceptos Generales 6.1.1 La estequiometra 6.1.2 Reactivo limitantes, reactivo en exceso, conversin fraccionaria

6.2 Reacciones mltiples, rendimiento y selectividad 6.3 Balances de masa con reaccin qumica sobre especies moleculares 6.4 Balances de masa con reaccin qumica sobre especies atmicas 6.5 Balances de masa en sistemas reactivos con separacin de productos y recirculacin de

reactivos 6.6 Balances en sistemas reactivos con purga

7. BALANCES DE MASA EN SISTEMAS DE EQUILIBRIO DE VARIAS FASES Objetivo: El alumno aprender las metodologas y los conceptos bsicos para la solucin de balances de masa en sistemas de equilibrio de varias fases.

7.1 Equilibrio de fases de un componente puro 7.1.1 Presiones de vapor 7.1.2 Regla de las fases de Gibbs

7.2 Sistema gas-lquido con un componente condensable 7.2.1 Humedad y Saturacin 7.2.2 Balance de masa en secadores, evaporadores, destiladores

7.3 Equilibrio de las soluciones de slidos 7.3.1 Solubilidad y saturacin 7.3.2 Diagramas de equilibrio de fases slido lquido 7.3.3 Balances de masa en catalizadores

7.4 Equilibrio de las soluciones lquidas inmiscibles y parcialmente miscibles 7.4.1 Miscibilidad y coeficientes de distribucin 7.4.2 Diagrama triangular 7.4.3 Diagrama de fases para sistemas ternarios 7.4.4 Balances de masa en extractores lquido-lquido

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8. BALANCES DE ENERGA Objetivo: El alumno aprender la solucin de problemas que involucren balances de energa a partir de los principios termodinmicos.

8.1 1 Ley de la Termodinmica como fundamento del balance de energa 8.2 Balances de energa en sistemas cerrados 8.3 Balances de energa en sistemas abiertos en rgimen permanente

8.3.1 Conceptos de trabajo neto, trabajo de flujo, trabajo de flecha 8.3.2 Ecuacin General de Balance de energa y sus restricciones 8.3.3 Uso de datos Termodinmicos 8.3.4 Procedimiento para un balance de energa

9. BALANCES DE ENERGA EN PROCESOS SIN REACCIN QUMICA Objetivo: El alumno aprender las metodologas para el planteamiento y solucin de balances de energa en procesos sin reaccin qumica.

9.1 Rutas de proceso 9.2 Calores sensibles, calores latentes

9.2.1 Balances de energa en intercambiadores de calor 9.2.2 Balances de energa en evaporadores y destiladores 9.2.3 Balances de energa en procesos de secado y acondicionamiento de aire 9.2.4 Balances combinados de materia y energa

10. BALANCES DE ENERGA EN PROCESOS CON REACCIN QUMICA Objetivo: El alumno aprender las metodologas para el planteamiento y solucin de balances de energa en procesos con reaccin qumica.

10.1 Conceptos Bsicos: Calores de reaccin, Calores de formacin, Calores de combustin y la ley de Hess.

10.2 Balances en reactores por lotes y continuos 10.3 Balances en reactores adiabticos 10.4 Balances en reactores isotrmicos

11. BALANCES SIMULTNEOS DE MASA Y ENERGA EN RGIMEN PERMANENTE Objetivo: El alumno aprender las metodologas para el planteamiento y solucin de balances simultneos de masa y energa en rgimen permanente. 12. ESTADO TRANSITORIO Objetivo: El alumno aprender las metodologas para el planteamiento y solucin de balances en estado transitorio.

12.1 Importancia y planteamiento del problema del estado inestable 12.2 Metodologa de la solucin del problema 12.3 Balance de masa y energa en rgimen transitorio para sistemas sencillos

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SUGERENCIAS DIDCTICAS

1. TEORA: Se desarrollar y aplicar una metodologa para la solucin de problemas de balances de materia y energa. Se fomentar la investigacin e interpretacin de datos, as como el uso de herramientas computacionales.

2. PRCTICA: Se realizarn prcticas de laboratorio que ayudarn a reforzar los conceptos

vistos en clase.

3. ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS: Se desarrollar un proyecto final que reforzar los conceptos vistos en clase.

SUGERENCIAS DE EVALUACIN

ASPECTOS PORCENTAJE 1. ASISTENCIA 10 2. PRCTICAS DE LABORATORIO 3. EXAMENES

DEPARTAMENTALES 70

4. PROYECTO FINAL 10 5. TAREAS 10

TOTAL 100% De acuerdo con las normas establecidas en el reglamento de exmenes del marco jurdico de la Universidad:

Acreditarn quienes obtengan 6 (seis) o ms en la escala de 0 (cero) a 10 (diez). En cada examen se expresar la calificacin por medio de los signos aritmticos del 0 (cero)

al 10 (diez). La calificacin final se har constar en nmeros enteros. En el caso de que el alumno obtenga

una puntuacin no entera se redondear la calificacin al nmero inmediato superior si el decimal es mayor o igual a 5 (cinco) y al inmediato inferior si el decimal es inferior a 5 (cinco).

BIBLIOGRAFA 1. Felder Richard M. y Rosseau Ronald W. Principios elementales de los procesos qumicos, 3.

Ed. Limusa Wiley, 2004. 2. Himmelblau David M., Principios bsicos y clculos en Ingeniera Qumica, 6. Ed. Prentice

Hall Hispanoamericana, 1977. 3. Reklaitis V. G. Y Schneider D. R. Balance de materia y energa McGraw Hill. 4. Rusell T. W. y Denn M. M. Introduccin al anlisis de Ingeniera Qumica, Limusa, 1976. 5. Valiente Antonio y Primo Stivalet Rudi, Problemas de balance de materia y energa, Addison

Wesley Longman Iberoamericana, 1991.