Syllabus

AEF-1004 BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA

DR. LUIS ALFONSO CAN HERRERA

lacan@itescam.edu.mx

Semestre Horas Teoría Horas Práctica Créditos Clasificación
4 3 2 5 Ciencia Ingeniería

Prerrequisitos
- Aplica las leyes de la conservación de materia y energía.
-Interpreta las reacciones químicas y su estequiometria.
- Aplica métodos algebraicos.
- Realiza análisis dimensional y transformación de unidades.
- Aplica las leyes de la termodinámica.
- Aplica conocimientos básicos de termofísica y termoquímica.

Competencias Atributos de Ingeniería
Identificar equipos de proceso y las operaciones que en ellos se realizan. Además de estructurar diagramas de flujo de un proceso.   Identificar, formular y resolver problemas de ingeniería aplicando los principios de las ciencias básicas e ingeniería
Elaborar diagramas de flujo de equipos y procesos y caracteriza las corrientes que intervienen de manera adecuada.   Identificar, formular y resolver problemas de ingeniería aplicando los principios de las ciencias básicas e ingeniería
Resolver ejercicios de aplicación de conceptos básicos y conversiones de unidades. Además de deducir la ecuación general de balance de materia y sus variantes.   Desarrollar y conducir una experimentación adecuada; analizar e interpretar datos y utilizar el juicio ingenieril para establecer conclusiones
Determinar el reactivo limitante o en exceso para una reacción o sistema de reacciones.   Identificar, formular y resolver problemas de ingeniería aplicando los principios de las ciencias básicas e ingeniería
Realizar balances de masa con reacción en sistemas en equilibrio a ciertas condiciones de operación utilizando un software denominado "maxima" (wxMaxima 12.04.0, de descarga gratuita).   Desarrollar y conducir una experimentación adecuada; analizar e interpretar datos y utilizar el juicio ingenieril para establecer conclusiones
Resolver problemas con balances de masa en sistemas reaccionantes incluyendo los que involucren reacciones de combustión.   Reconocer la necesidad permanente de conocimiento adicional y tener la habilidad para localizar, evaluar, integrar y aplicar este conocimiento adecuadamente
Deducir la ecuación general de balance de energía y sus variantes. Plantear el problema en un diagrama de bloques, estableciendo una ruta hipotética a seguir.   Desarrollar y conducir una experimentación adecuada; analizar e interpretar datos y utilizar el juicio ingenieril para establecer conclusiones
Aplicar el aprendizaje basado en problemas para resolver balances de energía sin reacción química en una sola fase, con cambio de fase y química combinados.   Reconocer la necesidad permanente de conocimiento adicional y tener la habilidad para localizar, evaluar, integrar y aplicar este conocimiento adecuadamente
Determinar la cantidad de fluido de enfriamiento o calentamiento necesario para mantener a un reactor isotérmico. Calcular la temperatura final alcanzada en un reactor adiabático.   Identificar, formular y resolver problemas de ingeniería aplicando los principios de las ciencias básicas e ingeniería
Realizar balances en sistemas que involucren más de una reacción. Realizar balances a partir de diagramas de procesos combinados con y sin reacción química en estado estable.   Reconocer la necesidad permanente de conocimiento adicional y tener la habilidad para localizar, evaluar, integrar y aplicar este conocimiento adecuadamente

Normatividad
1. Se dará 10 minutos de tolerancia después de la hora de clase. 2. Posterior a ese tiempo se considera como retardo. 3. Dos retardos hacen una falta, se debe alcanzar como mínimo el 80% de asistencia para tener derecho a examen parcial. 4. Los ejercicios, trabajos e investigaciones se entregarán el día y la hora fijada, después de esa fecha no se aceptarán trabajos.

Materiales
Una libreta de apuntes, lápiz, borrador, lapicero. Adicionalmente es requerido contar con calculadora además de ser indispenable emplear bibliografía actualizada. Para el caso de las prácticas de laboratorio, es necesario contar con una bata de laboratorio, posteriormente y con tiempo suficiente se les indicará el material requerido dependiendo de la práctica requerida.

Bibliografía disponible en el Itescam
Título
Autor
Editorial
Edición/Año
Ejemplares
Manual del ingeniero químico /
Perry, Robert H.
McGraw-Hill,
7a. / 2001.
31
-
Problemas de balance de materia y energía en la industria alimentaria /
Valiente Barderas, Antonio.
Limusa,
2a ed. / 2009.
2
-
Operaciones unitarias en ingeniería química /
McCabe, Warren L.
McGraw-Hill Interamericana,
7a. / 2007.
8
-
Ingeniería química : operaciones básicas /
Coulson, J.M.
Reverté,
3a. / 2003.
2
-

Parámetros de Examen
PARCIAL 1 De la actividad 1.1.1 a la actividad 2.3.1
PARCIAL 2 De la actividad 3.1.1 a la actividad 4.2.1

Contenido (Unidad / Competencia / Actividad / Material de Aprendizaje)
1. Balance de materia sin reacción química.
          1.1. Identificar equipos de proceso y las operaciones que en ellos se realizan. Además de estructurar diagramas de flujo de un proceso.
                   1.1.1. Mediante el empleo de mapas mentales y/o cuadros sinópticos (tarea del moodle) se abordarán las generalidades y conceptos básicos del significado de balance de materia sin reacción química.
                           Información virtual. https://campusvirtual.ull.es/ocw/mod/folder/view.php?id=1108
                           Balance de energía sin reacción química. https://issuu.com/yoly10/docs/tema_2._balance_materia_sin_reaccion
                           Deducción de la ecuación general de balance de materia. http://balance-de-materiales.lacomunidadpetrolera.com/2007/12/deduccion-de-la-ecuacion-general-de_20.html
                           Generalidades ( bytes)
                           TEMARIO ACTUALIZADO ( bytes)
                           Planeación didáctica IBQ_Tema 1 ( bytes)
                           Planeación didáctica IBQ_Tema 2 ( bytes)
                           Planeación didáctica IBQ_Tema 3 ( bytes)
                           Planeación didáctica IBQ_Tema 4 ( bytes)
                          
          1.2. Elaborar diagramas de flujo de equipos y procesos y caracteriza las corrientes que intervienen de manera adecuada.
                   1.2.1. Desarrollar ejercicios sencillos acerca de diagramas de flujo de procesos cotidianos y realizar una analogía con un proceso químico, nombrando cada una de las variables en ambos casos.
                           Procesos no reactivos ( bytes)
                          
          1.3. Resolver ejercicios de aplicación de conceptos básicos y conversiones de unidades. Además de deducir la ecuación general de balance de materia y sus variantes.
                   1.3.1. Se proponen ejercicios acerca de flujo másico y volumétrico y su conversión entre ellos. Fracción y porcentaje másico y molar. Mismo que contribuirá para que el alumno comprenda la importancia de la aplicación y deducción de las ecuaciones de balance
                           Flujo másico y volumétrico. http://mecanicadefluidos5.blogspot.mx/2010/08/flujo-masico-y-flujo-volumetrico.html
                          
2. Balance de materia con reacción química.
          2.1. Determinar el reactivo limitante o en exceso para una reacción o sistema de reacciones.
                   2.1.1. Mediante equipos explicarán y aplicarán los conceptos básicos de balance de materia con reacción química; haciendo enfasis en el reactivo limitante y en exceso mediante una práctica sencilla que demuestre estos fenómenos.
                           Balance de materia con reacción química. http://quim.iqi.etsii.upm.es/RESOLU~1.HTM#Ejemplo
                           Reactivo en exceso y limitante. https://issuu.com/yoly10/docs/balance_de_materia_con_rq
                           Reactivo limitante y rendimiento http://www.eis.uva.es/~qgintro/esteq/tutorial-04.html
                          
          2.2. Realizar balances de masa con reacción en sistemas en equilibrio a ciertas condiciones de operación utilizando un software denominado "maxima" (wxMaxima 12.04.0, de descarga gratuita).
                   2.2.1. Usando el programa "maxima" (wxMaxima 12.04.0, de descarga gratuita) como herramienta de cáculo, procederemos a resolver una serie de problemas propuestos.
                           Ejemplo del uso del programa ( bytes)
                          
          2.3. Resolver problemas con balances de masa en sistemas reaccionantes incluyendo los que involucren reacciones de combustión.
                   2.3.1. Se proponen ejercicios acerca de la aplicación del balance de materia con una , dos o más reacciones química.
                           Calores de reacción. http://disenodeplantasquimicas.blogspot.mx/2012/01/59-calores-de-reaccion.html
                           Ejercicios de balance de materia con reacción química ( bytes)
                           Balance de materia en procesos reactivos ( bytes)
                          
3. Balance de energía sin reacción química.
          3.1. Deducir la ecuación general de balance de energía y sus variantes. Plantear el problema en un diagrama de bloques, estableciendo una ruta hipotética a seguir.
                   3.1.1. Mediante una presentación en ppt o prezzi, expondrá los conceptos básicos de balance de energía sin reacción química, los tipos de procesos entre los que destacan los isotérmicos, isobáricos, adiabáticos, aislados, etc. además de las rutas hipotética
                           Tipos de procesos. https://hrcultura.wordpress.com/tercer-corte/procesos-termodinamicos/tipos-de-procesos/
                           Rutas hipotéticas. https://issuu.com/yoly10/docs/balance_de_energia_sin_rq
                           Balance de energía_Introducción ( bytes)
                           Balance de energia ( bytes)
                          
          3.2. Aplicar el aprendizaje basado en problemas para resolver balances de energía sin reacción química en una sola fase, con cambio de fase y química combinados.
                   3.2.1. Se proponen ejercicios acerca de balance de energia y masa en una sola fase y en sistemas con cambios de fase. Estos ejercicios serán resueltos y explicados por los alumnos durante la clase.
                           Balance de materia sin reacción química ( bytes)
                           Termodinámica que relaciona el balance de energía ( bytes)
                          
                   3.2.2. Programar foros que compartan la importancia y aplicación de los balances de energías en diversos sectores, como por ejemplo en la industria alimentaria, textil, ciclos biológicos, etc.
                           Ingeniería química. http://www.di.fcen.uba.ar/diq/76.46%20Introduccion%20a%20la%20Ing%20Quimica/PROGRAMA%20ANALITICO.htm
                           Ejercicios de balance ( bytes)
                          
4. Balance de energía con reacción química.
          4.1. Determinar la cantidad de fluido de enfriamiento o calentamiento necesario para mantener a un reactor isotérmico. Calcular la temperatura final alcanzada en un reactor adiabático.
                   4.1.1. Realizar una investigación documental que aborde los siguientes temas: balance de energía y masa con una reacción, ya sea reversible o irreversible, tanto en procesos isotérmicos como adiabáticos.
                           Balances de masa y energía ( bytes)
                           Conceptos de balance de energía ( bytes)
                          
          4.2. Realizar balances en sistemas que involucren más de una reacción. Realizar balances a partir de diagramas de procesos combinados con y sin reacción química en estado estable.
                   4.2.1. Se proponen ejercicios acerca de balance de energia y masa con mas de una reacción, mismos que serán resueltos y explicados por los alumnos durante la clase.
                           Balance de energía. https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=970073
                           Conceptos importantes de balance de energía ( bytes)
                           Ingeniería de las reacciones químicas ( bytes)
                           Reactores químicos ( bytes)
                          

Prácticas de Laboratorio (20222023P)
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Aula
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