UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE

Balance de Materia y Energía UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA QUÍMICA SYLLABUS I. DATOS GENERALES 1.1. ASIGNATURA : BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA 1.2. CÓDIGO : IG303 01Q, 02 Q 1.3. SEMESTRE ACADÉMICO : 2005­A 1.4. CICLO ACADÉMICO : V QUINTO 1.5. CRÉDITOS : 5 1.6. HORAS DE TEORÍA : 4 horas semanales 1.7. HORAS DE PRÁCTICA : 2 horas semanales 1.8. DURACIÓN : 17 semanas 1.9. PRE­REQUISITO : FÍSICO – QUÍMICA I 1.10. PROFESOR : ING. JACK ZAVALETA ORTIZ 1.11. SECCIÓN : 02 II. SUMILLA El desarrollo de la asignatura es de naturaleza teórico­práctico, proporcionándose al estudiante los siguientes conocimientos:
· Introducción a los cálculos de ingeniería
· Balance de materia en operaciones y procesos, en estado estacionario y no estacionario (macroscópica)
· Balance de energía en operaciones y procesos, en estado estacionario y no estacionario (macroscópica)
· Balance de materia y energía simultáneos en estado estacionario y no estacionario
· Aplicación de programas de computación en problemas de balance de materia y energía. III. OBJETIVOS 3.1. OBJETIVO GENERAL Al finalizar la asignatura el estudiante, estará en capacidad de: ­ Tener criterios lógicos, procedimientos para establecer los cálculos de balance de materia y energía a las diferentes operaciones y procesos que se dan en la industria 3.2. OBJETIVO ESPECÍFICOS Al término de la asignatura el estudiante estará en capacidad de: ­ Establecer los balances de materia y energía en forma macroscópica en estado estacionario y no estacionario a las operaciones y procesos industriales. ­ Resolver problemas de balance de materia y energía mediante la aplicación de programas de computación.. IV. PROGRAMA DE CONTENIDO PRIMERA SEMANA INTRODUCCIÓN A LOS CÁLCULOS DE INGENIERÍA 1.1 Sistemas de unidades: Unidades de temperatura, presión, densidad 1.2 Factores de conversión – concentraciones másicas 1.3 Análisis dimensional – teorema de los PI de BUCKINGHAM SEGUNDA SEMANA Ing. Jack Zavaleta Ortiz BALANCE DE MATERIA EN SISTEMAS ESTACIONARIO
www.jackzavaleta.galeon.com 1 de 4 Balance de Materia y Energía 2.1 2.2 2.3 2.4 Sistemas – clasificación – diagrama de flujo Ley de conservación – ecuaciones generales de balances: diferencial e integral de materia. Análisis de grados de libertad. Aplicación de balances de materiales en unidades múltiples. TERCERA SEMANA 3.1. Balance de materia por componente en sistemas reaccionantes. 3.2. Velocidad de reacción – reactivo limitante – porcentaje de exceso de reactivo – porcentaje de conversión­análisis de los grados de libertad en sistemas reaccionantes. 3.3. Balance por componentes en unidades múltiples con reacción – rendimiento – análisis de los grados de libertad en unidades múltiples CUARTA SEMANA 4.1. Sustancia de referencia – sustancias inertes 4.2. ecuaciones de balances elementales – análisis de los grados de libertad 4.3. Reacciones de combustión – aire teórico – porcentaje de exceso de aire­análisis de gases en base seca y en base húmeda 4.4. Aplicaciones de balance de materia en reactores de combustión QUINTA SEMANA 5.1 5.2 5.3 5.4 BALANCE DE MATERIA QUE INVOLUCRA CORRIENTES DE RECIRCULACIÓN Y DE DERIVACIÓN Recirculación – balance de materia con recirculación en operaciones y procesos en estado estacionario Balance en operaciones y procesos con corriente de derivación o by pass en estado estacionario Análisis de los grados de libertad en sistemas con recirculación Aplicaciones en sistemas con recirculación y derivación PRIMERA PRACTICA CALIFICADA SEXTA SEMANA SISTEMAS DE VARIAS FASES 6.1 Presión de vapor – diagrama de fases 6.2 Ecuación de Clausius – Clapeyron – Grafica de Cox – Ecuación de Antoine 6.3 Saturación total – saturación parcial: molar y relativa, porcentaje de saturación 6.4 Aplicaciones SÉPTIMA SEMANA 7.1 7.2 7.3 BALANCE EN SISTEMAS DE CONDENSACIÓN VAPORIZACIÓN Regla de fases de Gibbs – Ley de Rault – Ley de Henry Balance de materia en procesos de condensación y vaporización Resolución de problemas Y OCTAVA SEMANA PRIMER EXAMEN PARCIAL NOVENA SEMANA BALANCE DE ENERGÍA 9.1 Definición – unidades – formas de energía 9.2 Capacidad térmica, sólidos, líquidos y gases 9.3 Entalpía – tabla de vapor de agua – calores de transformación 9.4 Resolución de problemas DÉCIMA SEMANA Ing. Jack Zavaleta Ortiz ECUACIÓN GENERAL DE ENERGÍA
www.jackzavaleta.galeon.com 2 de 4 Balance de Materia y Energía 10.1 Ecuación general de balance de energía 10.2 Balance de energía en sistemas cerrados a volumen constante sin reacción química 10.3 Balance de energía en sistemas abiertos 10.4 Balance de energía mecánico – Ecuación de Bernoulli ­ Aplicaciones DÉCIMO PRIMERA SEMANA BALANCE DE ENERGÍA REACCIONANTES EN SISTEMAS 11.1 11.2 11.3 11.4 Entalpía de reacción Entalpía de formación estándar – entalpía de combustión estándar Entalpía de reacción bajo condiciones estándar y no estándar Balance de energía con reacción química única – forma alternativa de la ecuación de balance 11.5 Balance de energía con ecuaciones múltiples 11.6 Reactor isotérmico – reactor adiabático ­ aplicaciones. DÉCIMO SEGUNDA SEMANA 12.1 Uso simultaneo de los balances de materia y energía en condiciones estacionarias 12.2 Aplicaciones DÉCIMO TERCERA SEMANA 13.1 Grafica de humedad y su uso – definición – diagrama de humedad y de entalpía para vapor de agua y aire 13.2 Vaporización adiabática – acondicionamiento de aire – evaporización 13.3 Resolución de problemas SEGUNDA PRÁCTICA CALIFICADA DÉCIMO CUARTA SEMANA 14.1 Balance de materia en condiciones no estacionarias 14.2 Resolución de problemas DÉCIMO QUINTA SEMANA 15.1 Balance de energía en condiciones no estacionaria 15.2 Resolución de problemas DÉCIMO SEXTA SEMANA EXAMEN FINAL DÉCIMO SÉPTIMA SEMANA EXAMEN SUSTITUTORIO V. PROCEDIMIENTO DIDÁCTICO La metodología que se aplicara en el desarrollo de la asignatura será mediante la exposición de clase magistral, también se realizara la participación de los estudiantes mediante el desarrollo de trabajos en grupos. VI. EQUIPOS Y MATERIALES Para la exposición de las clases, se empleara la pizarra, proyección de transparencias y se entregara separatas. VII. EVALUACIÓN EXAMEN PARCIAL EXAMEN FINAL PROMEDIO PRÁCTICAS CALIFICADAS Ing. Jack Zavaleta Ortiz (E1) (E2) PP www.jackzavaleta.galeon.com PESO 1 PESO 1 PESO 1
3 de 4 Balance de Materia y Energía PROMEDIO = (E1 + E2 + PP)/3 PUNTAJE MÍNIMO APROBATORIO = 32 PUNTOS EXAMEN SUSTITUTORIO (Sustituye la nota de examen parcial mas baja) VIII. BIBLIOGRAFÍA
· CRIS A. CLAUSEN, Fundamentos de la Química industrial, Editorial Limusa, 1989
· RICHARD FELDER, Principios básicos de los Procesos Químicos, Editorial El Manual Moderno, 1985
· HENLEY – ROSEN, cálculos básicos de Balance de Materia y energía, Editorial Reverte, 1988
· DAVID HIMMENBLAU, Principios y Cálculos Básicos de Ingeniería Química, Editorial Reverte, 1988
· HOUGEN, WATSON, RAGATZ, Principios de los Procesos Químicos, Tomo I Editorial REVERTE, 1988
· WARREN K. LEWIS,Industria Stoichemestry – Editorial Mc Graw Hill Book, 1994
· GV. RECLATTIS DANIEL­Balance de material y energía, Nueva editorial Internacional 1994
· EDWARD THOMPSON, Introducción a la ingeniería Química, editorial Mc Graw Hill Book 1992
Ing. Jack Zavaleta Ortiz www.jackzavaleta.galeon.com 4 de 4