FACULTAD DE INGENIERIAS Y ARQUITECTURA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA SÍLABO I. DATOS GENERALES 1.1 1.2 1.3 1.4 ASIGNATURA CÓDIGO PRE-REQUISITO HORAS SEMANALES 1.4.1 TEORÍA 1.4.2 PRÁCTICA : BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA : 24-303 : 24-212 : 4 HORAS : 2 HORAS : 2 HORAS 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 N° DE CRÉDITOS CICLO TIPO DE CURSO DURACIÓN DEL CURSO CURSO REGULAR EXAMEN SUSTITUTORIO DURACIÓN MODALIDAD DISTANCIA CURSO REGULAR EXAMEN SUSTITUTORIO : 3 CRÉDITOS : V CICLO : OBLIGATORIO : 18 SEMANAS EN TOTAL : 17 SEMANAS : 1 SEMANA 1.11 1.12 1.13 II. : 9 SEMANAS EN TOTAL : 8 SEMANAS : 1 SEMANA DESCRIPCIÓN DE LA ASIGNATURA: El Sistema ambiental, espacio ambiental, conceptos de sostenibilidad, conservación y desarrollo. Ley de la Conservación de la materia y energía. Propiedades termodinámicas de la materia, sus aplicaciones al análisis y evaluación del input y output de flujo de materia y energía en los componentes, abióticos (no renovables), bióticos (renovables), suelo, agua, aire, cosmos, que intervienen en los procesos ambientales, económicos y sociales, en sus diferentes niveles de contexto y espacio, unitarias, micro, macro. Fuentes convencionales y fuentes Renovables de energía, solar, eólica, biogás. Uso de técnicas y métodos de medición y evaluación de la evolución del medio ambiente, el “rucksack ecológico”, Indicadores: mass input-per-service “ mips” ,pressure-state-rensponse “p-s-r”, análisis y evaluación de la cadena de valor en el flujo de bienes y servicios y su impacto ambiental. III. OBJETIVOS GENERALES: Conocer, los principios básicos de la conservación de la materia y energía, las propiedades Termodinámicas de la materia, aplicar al balance de masa y energía en los componentes abióticos, bióticos, edafológicos, hídricos, atmosféricos que intervienen en los procesos ambientales, así como al análisis y evaluación de las etapas de generación de la cadena de valor, eficiencia y control de los sistemas productivos en relación a su impacto ambiental. BALANCE DE MATERÍA Y ENERGÍA Página 1 FACULTAD DE INGENIERIAS Y ARQUITECTURA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL IV. METODOLOGÍA: Modo Presencial El profesor hará la presentación introductoria del curso y del Sílabos propiamente dicho, al comienzo del curso, enfatizando que promoverá la investigación y el diálogo constante con los alumnos para ayudar a que fijen y profundicen mejor los conocimientos que vayan adquiriendo. En todo momento resaltará la importancia de la necesidad de su participación espontánea en el curso y que no sólo deben conocer sino, investigar los diferente temas tratados. En esencia, la asignatura se desarrollara con los siguientes lineamientos metodológicos: a) El profesor del curso presentará en cada clase, el fundamento teórico de los diferentes temas, siguiendo el orden que se señala en el programa analítico. Además propiciará y estimulará la intervención de los alumnos en la clase. Dejará temas para que los alumnos hagan investigación sobre los mismos, en diferentes niveles de complejidad. b) La Universidad tiene a disposición de los estudiantes separatas, guías de práctica y otros materiales (para ser copiados) los que deberán ser resueltos por el alumno para que de esta manera investigue los alcances y profundidad de los conocimientos adquiridos. c) En caso que los alumnos encuentren dificultad para resolver cualquier problema relacionado con la asignatura, podrán acudir a realizar la respectiva consulta al profesor responsable. d) Es requisito, que el alumno, en todos los Trabajos de Investigación, Prácticas, Monografías, Presentaciones, etc. haga uso intensivo de la Tecnología de la Información con énfasis en la Ofimática para Ingenieros, la misma que tiene incluida: Internet, Intranet y Correo Electrónico. Modo a distancia En este proceso, es indispensable que cuente usted con un nivel de lectura comprensiva e interpretativa para lo cual se pone en su consideración las siguientes pautas: a) Busque las condiciones ambientales más propicias para el estudio, lo que le facilitará su concentración y su aprendizaje. b) Haga un cronograma de estudio que deberá cumplir en forma sistemática. c) Recuerde que debe interpretar con sus propias palabras los conceptos presentados por el autor, esto le permitirá una mayor comprensión del tema. d) Recurra a los glosarios que se encuentran al final de cada unidad didáctica así como al diccionario, ya que enriquecerá su vocabulario y entenderá claramente las ideas expresadas en el texto. BALANCE DE MATERÍA Y ENERGÍA Página 2 FACULTAD DE INGENIERIAS Y ARQUITECTURA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL e) Resuelva todas las actividades: autoevaluación, prácticas y ejercicios propuestos. f) Cuide la adecuada presentación de sus trabajos, ya sea de fondo (profundidad, exactitud y rigurosidad de sus respuestas) como de forma (ortografía y orden). V. EVALUACIÓN: Modo Presencial El reglamento vigente de la universidad exige la asistencia obligatoria a clases y que el profesor pase lista de asistencia en cada clase que dicta, anotando las inasistencias en el registro que le proporciona la Universidad. No podrá sobrepasarse el 30% de inasistencias justificadas a las horas lectivas teóricas, ni el 20% a las prácticas para tener derecho a evaluación. Dada la naturaleza del curso respecto a que imparte conocimientos pero además es de suma importancia la transmisión directa de la experiencia del profesor y que los alumnos participen activamente en el aula, se reitera que es de vital importancia la asistencia a clases. La justificación de las inasistencias sólo será aceptada con el informe que pueda elevar, el Departamento de Bienestar Universitario, al profesor del curso con copia al Encargado Académico de la Carrera. Finalmente, debe quedar perfectamente entendido que sólo cuando el alumno asiste a clases, gana el derecho de ser evaluado y que en todo momento estará presente la normatividad expresada en el reglamento de la Universidad. La modalidad de Evaluación será la siguiente: - Trabajo Académico (TA), El sistema de evaluación permanente contempla las siguientes modalidades de trabajo académico: Participación en clase. Prácticas calificadas. Seminarios de discusión. Trabajos de investigación, experimentación u observación. Trabajos de producción. Elaboración de proyectos. Exposiciones. Trabajos de aplicación. Resolución de casos y problemas. - Examen Parcial (EP), que consiste de una evaluación teórico - práctico de conocimiento y donde el alumno dará sus respuestas por escrito. - Examen Final (EF), que consiste en la evaluación teórico - práctico de conocimiento de todo el curso y donde el alumno dará sus respuestas por escrito. La ponderación de notas que el profesor debe mantener es la siguiente: DESCRIPCIÓN PONDERACIÓN Examen parcial Peso 3 Examen final Peso 3 Trabajo académico Peso 4 BALANCE DE MATERÍA Y ENERGÍA Página 3 FACULTAD DE INGENIERIAS Y ARQUITECTURA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL - Examen Sustitutorio (ES), que consiste en la evaluación teórico - práctico de conocimiento de todo el curso y donde el alumno dará sus respuestas por escrito. La nota obtenida en el examen Sustitutorio, podrá reemplazar la nota más baja que el alumno haya obtenido en su Primer examen Parcial o en el Examen Final y de proceder el reemplazo, se recalculará la nueva nota final. En caso la nota del Examen Sustitutorio sea más baja que la nota más baja del Primer Examen Parcial o del Examen final, no se reemplazará ninguna de ellas, quedando el alumno con la nota obtenida hasta antes del Examen Sustitutorio. Las calificaciones de los exámenes se regirán por el sistema vigesimal. Para aprobar una asignatura se requiere calificación mínima de 11,00 puntos. Al establecer el promedio final deberá considerarse a favor del alumno el residuo igual o superior a cinco décimas (0,5) como un punto. Modo a distancia A continuación se detallarán los criterios de evaluación de esta asignatura: a. Exámenes. Son evaluaciones que Ud. rendirá en forma virtual, dichos exámenes consisten en: - Examen Parcial, consiste de una evaluación teórico - práctico de conocimiento y donde el alumno dará sus respuestas por escrito. - Examen Final, consiste en la evaluación teórico - práctico de conocimiento de todo el curso y donde el alumno dará sus respuestas por escrito. - Examen Sustitutorio, consiste en la evaluación teórico - práctico de conocimiento de todo el curso y donde el alumno dará sus respuestas por escrito. Usted solo podrá acceder al examen sustitutorio sino ha sido evaluado en el examen parcial o en el examen final o haya desaprobado alguno de ellos. La nota obtenida en el examen Sustitutorio, podrá reemplazar la nota más baja que el alumno haya obtenido en el Examen Parcial o en el Examen Final, y de proceder el reemplazo, se recalculará la nueva nota final. En caso la nota del Examen Sustitutorio sea más baja que las notas obtenidas en el Examen Parcial o Examen Final, no se reemplazará ninguna de ellas, quedando el alumno con el promedio obtenido antes del Examen Sustitutorio. A continuación le señalamos la semana de estudios en la que serán evaluados los exámenes: EXAMEN SEMANA DE ESTUDIO Examen parcial 4ta semana Examen final 8va semana Examen sustitutorio BALANCE DE MATERÍA Y ENERGÍA 18ava semana Página 4 FACULTAD DE INGENIERIAS Y ARQUITECTURA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL Las calificaciones de los exámenes se regirán por el sistema vigesimal. Para aprobar una asignatura se requiere calificación mínima de 11.00 puntos. Al establecer el promedio final deberá considerarse a favor del alumno el residuo igual o superior a cinco décimas (0.5) como un punto. Dada la naturaleza del curso, es muy importante que exista la participación activa del estudiante en su proceso de aprendizaje. Por ello, se tiene las siguientes características: Forma Rubros : Permanente. : Examen parcial. (35%) Examen final. (35%) Actividad Obligatoria Individual (30%) b. Actividades Obligatorias (AO). Conforman los trabajos que se entregará durante el desarrollo de la asignatura, y que complementaran la evaluación final del estudiante. Las actividades se realizaran de forma individual. El detalle de las actividades lo encontrará en el aula virtual que usted podrá acceder a través del campus virtual con su usuario y clave. Es importante que Ud. visite cotidianamente el Foro del Aula Virtual para tener conocimientos detallados de las actividades del curso, al mismo tiempo visite desde su aula virtual, accediendo al espacio llamado Materiales del curso, el espacio denominado actividades obligatorias en él encontrará la Actividad o Actividades obligatorias que usted tendrá que desarrollar. El porcentaje de criterios evaluativos quedarán señalados en el Aula Virtual, accediendo a Visualizar notas. VI. CONTENIDO DEL CURSO SEMANA 01: Modalidad presencial – Semana 01 Modalidad a distancia Introducción.-Estados de la Materia.- Diagramas de estado.-Ecuaciones y parámetros de estado. Sistemas Homogéneos y Heterogéneos. Propiedades Extensivas e Intensivas de la materia. Propiedades termodinámicas de la materia , Conceptos básicos en los cálculos de Ingeniería.- Unidades y dimensionesSistema Internacional.- Convenciones para los métodos de análisis y medición.Elección de una base de cálculo.- Variables de un proceso.- Temperatura y presión. Semana 02 Modalidad Presencial – Semana 01Modalidad a Distancia La ecuación química y la estequiometría.- Composición másica y molar.Densidad.- Peso específico.- Análisis dimensional.- Problemas. Semana 03 Modalidad Presencial – Semana 02 Modalidad a Distancia Leyes y ecuaciones fundamentales de los fenómenos de transporte de materia y energía: Ecuación de transporte de cantidad de movimiento, en fluidos newtonianos y no newtonianos, Transporte de masa por: convección, Difusión. Leyes de Fick de la Difusividad, Transporte de Energía por conducción, convección y radiación: Leyes de Fourier, Ley de Stefan Boltzman BALANCE DE MATERÍA Y ENERGÍA Página 5 FACULTAD DE INGENIERIAS Y ARQUITECTURA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL Semana 04 Modalidad Presencial – Semana 02 Modalidad a Distancia El Sistema ambiental, espacio ambiental, componentes del sistema ambiental. Conceptos de sostenibilidad, conservación y desarrollo. Ecuaciones Generales del balance de materia y energía aplicadas a sistemas y procesos ambientales. Semana 05 Modalidad Presencial – Semana 03 Modalidad a Distancia Balance de materia y energía en sistemas abióticos. Operaciones Básicas de Ingeniería. Operaciones mineras: Minado. Chancado. Trituración. Molienda. Clasificación, Mena Ganga, Relaves Práctica Calificada Semana 06 Modalidad Presencial – Semana 03 Modalidad a Distancia Balance de materia y energía en circuitos metalúrgicos: Lixiviación. Precipitación. Electrodeposición. Piro metalurgia Semana 07 Modalidad Presencial – Semana 04 Modalidad a Distancia Balance de materia y energía en operaciones de interfases: Extracción LíquidoLíquido, destilación. Cristalización. Semana 08 Modalidad Presencial – Semana 04 Modalidad a Distancia. Balance de materia y energía en la industria petrolera: Refinación, Hydrocracking. Petroquímica Básica. Visitas Programadas a Plantas. Alternativas: Refinerías, Complejos metalúrgicos, complejos aduaneros, Procesadoras de materiales sólidos, Industria del papel, Industria del aire, complejos pesqueros. Estas visitas deben ser concertadas y programadas por la Dirección de Escuela. Semana 09 Modalidad presencial • Examen Parcial (*) El examen parcial Modalidad a distancia se tomará en la semana 04, revisar cronograma. Semana 10 Modalidad Presencial – Semana 05 Modalidad a Distancia Balance de materia y Energía en sistemas con Procesos bióticos Sistemas probióticos: El agua como medio de transporte de nutrientes en las especies bióticas. Transporte a través de membranas, capilaridad, permeabilidad, ósmosis directa e inversa. Citogenética. Citocinética. Modelos de Población y sobrepoblación, Eutrofización Semana 11 Modalidad Presencial – Semana 05 Modalidad a Distancia Balance De materia y Energía aplicado a procesos cíclicos: Fenómenos meteorológicos. Psicrometría, Ciclo Termodinámico del Aire Atmosférico. Ciclo Hidrológico Balance Hídrico. Ciclo del Carbono. Ciclo del Nitrógeno. Procesos edafológicos Semana 12 Modalidad Presencial – Semana 06 Modalidad a Distancia Fuentes y tecnología de Energías Renovables. El rucksack ecológico en la cadena de valor. Indicadores mips, p-s-r. Valoración de impactos ambientales. Asignación de casos por equipos de trabajo Semana 13 Modalidad Presencial – Semana 06 Modalidad a Distancia. El Balance de Materia y Energía en la Valoración y control de impactos ambientales. Normatividad y Políticas sobre la conservación y control de calidad del medio ambiente local, Regional y mundial. BALANCE DE MATERÍA Y ENERGÍA Página 6 FACULTAD DE INGENIERIAS Y ARQUITECTURA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL Práctica Calificada Semana 14 Modalidad Presencial – Semana 07 Modalidad a Distancia Análisis y resolución de caso I. Diseño de equipos y factores de escalamiento. Análisis y Resolución de caso II. BME Impacto ambiental de complejos minerometalúrgicos. Alternativas de generación y uso de tecnologías Limpias. Semana 15 Modalidad Presencial – Semana 07 y 08 Modalidad a Distancia Caso IV. BME en sistemas de Energía Renovables, Solar Eólica, Biogás Semana 16 Modalidad Presencial – Semana 08 Modalidad a Distancia Análisis y Resolución de Caso III. BME Impacto ambiental de complejos Gasopetrolíferos y Petroquímicos. Semana 17: • Examen Final (*) El examen Final Modalidad a distancia se tomará en la semana 08, revisar cronograma. Semana 18: • Examen Sustitutorio (*) El examen sustitutorio Modalidad a distancia se tomará en la semana 18, revisar cronograma. VII. BIBLIOGRAFÍA ELECTRÓNICA 1. BIBLIOGRAFÍA BÁSICA Y COMPLEMENTARIA 1 Nicholas P. Chopey, Tyler G. Hicks. (1986) Manual de Cálculos en Ingeniería Química. Edit Mc Graw Hil , México 1986 2 Aranzadi Martínez J.C. y Colaboradores. (2008), Energía una visión Económica, B E, Biblioteca de la Energía, Club Español de Energía, España 2008 3 Bird R B, Stewart W E, Lightfoot E N. (1980). Fenómenos de Transporte. Edit Reverté SA. España 1980 4 Castro Romo S. (1975) Balance de materia y energía en una cámara de gases de escapa en una fundición de cobre. Edir San Luís Potosí, México 1975 5 Creus Solé A. (2008) Energía Geotérmica de Baja temperatura. Edit. Técnica, España, 2008 6 Creus Solé A. (2009).Energías Renovables 2d Edición. Edit. Técnica, Cataluña España 2009 7 Escudero López(2008) Manual de Energía Eólica 2da Edición Edición Mundi Prensa, Madrid, Barcelona México 2008 8 Felder, R. M., Rousseau R. W., “Principios Básicos de los Procesos Químicos” Editorial el Manual Moderno S.A., México (1981). 9 Fernandez Salgado, J(2009).Tecnología de las energías renovables. AMV Ediciones Mundo Prensa, Madrid España 2009 10 Formoso. (2001) 2000 Procedimientos Industriales. Edit Limusa México 2001 11 Gil García, G(2008). ENERGÍA DEL SIGLO XXI. De las energías fósiles a las alternaticas,Ediciones mundo prensa, Madrid, barcelona España,2008 BALANCE DE MATERÍA Y ENERGÍA Página 7 FACULTAD DE INGENIERIAS Y ARQUITECTURA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL 12 Gonzales Velasco,J.(2009). Energias Renovalbles,Edit. Reverté, 2009 13 Greankoplis, Christie J. “Transport Processes and Unit Operations”, 3ra ed. 1993 by PTR Prentice – Hall, Inc. 14 Henley, E.J., y Rosen E. M. “Cálculos de Balance de Materia y Energía”, Editorial Reverte S.A. Barcelona (1970). 15 Himmelblau, David M. “Principios Básicos de Cálculo en Ingeniería Química”, 6ta Edición (1997). Segunda Edición publicada por Prentice Hall Hispano – Americana, S.A. Impreso en México 16 Kafarov V.( 1976) Cybernetic Methods in Chemistry & Chemical Engineering. MIR Publisher Moscow 1976 17 Labouret A, Villoz M. (2007) Energía Solar Fotovoltaica. AMV Ediciones Mundi Prensa Madrid españa 2007 18 Mackiezie Davis(2005) Ingeniería y Ciencias Ambientales. Edit. Mc Graw Hill Interamericana, México 2005 19 Madrid Vicente Antonio.(008). Energías Renovables(Fundamentos Tecnologías y aplicaciones)AMV Ediciones, Mundi Prensa, Madrid España, 2009 20 Martin Jiménez, J.(2008) Sistemas Solares Fotovoltaicos ( Fundamentos, Tecnología y aplicaciones, AMV Ediciones, Madrid España 2008 21 Mayer Luduig (1987) Métodos Modernos de la Industria Química, Edit Reverté Barcelona España 1987 22 Madrid Vicente,A(2009) Curso de Energía Solar. AMV Ediciones Mundi prensa. Primera edicion, Madir españa,2009 23 Ogata K. Ingeniería de Control utilizando matlab. Prentice Hall , España 1998 24 Ogata K. Sistemas de Control en Tiempo Discreto. Prentice Hall,Méxixo 1996 25 Rase H. Barrow M., “Ingeniería de Proyectos para plantas de Procesos”, Editorial Continental México (1984). 27 Reklaish G. Y Schneider D., “Balance de Materia y Energía” Editorial Interamericana, México (1990). 28 Tegeder, Fritz .(1980) Métodos de la Industria Química, Edit reverté SA. Barcelona, 1980 29 Tobajas Vazquez(2008) Energía Solar Fotovoltaica ·ra Edición. Edit Técnica España 2008 30 Treybal R E. (1980)Operaciones de Transferencia de Masa 2/e. Edit Mc Graw Hill, Mexico 1980 31 Whitwell. J.C. and Torner, R.K., “Conservation of mass and Energy” McGraw Hill Kogahusha, Ltd., Tokio (1973). 2. BIBLIOGRAFÍA ELECTRÓNICA B.1. . INFORMACIÓN 1. Computer Aided Analysis in Mechanical Operations – Particle Technology and Particle Dynamics http://aiche.confex.com/aiche/2007/preliminaryprogram/abstract_1 01380.htm 2. Modeling Non Newtonian Rheology in Porous Medium Flow Caused by Incipient Precipitation http://aiche.confex.com/aiche/2007/preliminaryprogram/abstract_1 01380.htm 3. Validation Of Barracuda Cpfd Dense-Phase Particle Physics Models http://glossary.eea.europa.eu/terminology/list_html?start=140&lett er=M BALANCE DE MATERÍA Y ENERGÍA Página 8 FACULTAD DE INGENIERIAS Y ARQUITECTURA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL http://www.eea.europa.eu/cop15/multimedia_topic http://www.eea.europa.eu/cop15/multimedia_topic 4. .I.R.S.T. Gesellschaft für technisch http://firstgmbh.com/main.php?page=fluidcal BALANCE DE MATERÍA Y ENERGÍA Página 9