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ESCUELA DE INGENIERIAIngeniería De Procesos

ASIGNATURA BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA

CODIGO PR0241

SEMESTRE 2013-2

INTENSIDADHORARIA

48 horas semestral

CARACTERÍSTICAS Suficientable

CRÉDITOS 3

1. JUSTIFICACIÓN CURSO

 

En el análisis de cualquier proceso industrial o en parte de este se involucran cantidadesde materia y energía las cuales determinan su funcionamiento y desempeño. Dichascantidades pueden cuantificarse a partir de las leyes básicas de conservación que sonválidas para la mayoría de los procesos. Estas leyes indican que la materia y/o laenergía que entran a un proceso deben ser iguales a las que salen del mismo a menosque se presente(n) acumulación y/o generación dentro del proceso.

 

Las ecuaciones de balance corroboran la conservación de la materia y la energía y sonexpresiones matemáticas que expresan las leyes anteriores en términos de las variablesdel proceso. A partir de la solución de las ecuaciones de balance se pueden determinarlos flujos de materia y la energía relacionada con estos, la cantidad de energía en formade calor y/o trabajo involucrada en un proceso, las composiciones, temperatura y

presión de todas las corrientes. Por lo anterior los balances de materia y energía seconvierten en el conjunto de cálculos más básicos e importantes que un ingeniero deprocesos realiza frecuentemente.

 

Con el fin de desarrollar, diseñar, optimizar, operar, modificar o determinar la eficienciade un proceso, es primordial el planteamiento y el cálculo de los balances de materia yenergía tanto para las diferentes operaciones unitarias (que incluyen el flujo de fluidos,las operaciones con sólidos, la transferencia de calor y la transferencia de masa), comopara aquellos procesos unitarios donde se presentan reacciones químicas obioquímicas.

 

El curso de Balances de materia y Energía (BME) está orientado hacia el estudio dediversos procesos y se desarrolla mediante el análisis, resolución y discusión de

ejemplos representativos por parte de los estudiantes con la asesoría y orientación delprofesor.

 

La participación de los estudiantes será activa gracias a la sustentación y discusión deejercicios y temas de consulta asignados regularmente.

2. OBJETIVOS GENERALES DEL CURSO

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2.1. Aplicar los principios de conservación mediante el planteamiento de las ecuacionesde balance, necesarias para determinar las cantidades de materia y energía queintervienen en un proceso.

2.2.Emplear los grados de libertad para establecer la estrategia de solución que permita

determinar las cantidades de materia y energía desconocidas de un proceso.2.3.

Establecer las ecuaciones de balance de materia y energía para procesos en estadoestacionario y no estacionario a partir de los principios de conservación, con el fin decalcular las variables incógnitas.

3. DESCRIPCIÓN ANALÍTICA DE CONTENIDOS

 

3.1. Balances de Materia

 

3.1.1. Conceptos básicos.

3.1.2.Concepto general de balance de materia. Variables del balance de materia.Planteamiento de Ecuaciones de balance. Relaciones entre variables de

corriente. Concepto del análisis de grados de libertad.

3.1.3.

Balances de materia en sistemas sin reacciones químicas. Balances en unaunidad y en unidades múltiples. Sistemas con divisores, mezcladores,corrientes de recirculación, derivación y purga. Solución de sistemas deecuaciones. Análisis de grados de libertad.

3.1.4.

Balances de materia en sistemas con reacciones químicas. Reaccionesindependientes. Matriz Estequiométrica. Balances por componentes en unaunidad y unidades múltiples. Balances por elementos. Matriz atómica. Análisisde grados de libertad.

3.2. Balances de Energía

 

3.2.1.Conceptos básicos. Ecuación general de conservación de la energía. Análisisde sistemas en estado estacionario.

3.2.2.Balances de energía en sistemas sin reacciones químicas. Cambiosentálpicos y de energía interna (una sola fase y cambio de Fase). Cambiosentálpicos de disolución y mezcla.

3.2.3. Balances de energía en operaciones unitarias. Análisis de grados de libertad.

3.2.4.Balances de energía en sistemas con reacciones químicas. Cambiosentálpicos de reacción. (Cambios entálpicos de formación y combustión).Cálculo. Planteamiento del balance de energía. Análisis de grados de libertad.

3.3. Balances simultáneos de materia y energía

 

3.3.1.

Procesos en estado estacionario. Planteamiento de ecuaciones de balance.

Estrategia de solución. Análisis de grados de libertad.

3.3.2.Balances de materia y energía en estado no estacionario. Planteamiento delas ecuaciones de Balance. Ejemplos de aplicación

4. EVALUACIÓN

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5. BIBLIOGRAFIA GENERAL