CURSO: PROCESOS QUIMICOS TRADUCCION: CHEMICAL PROCESSES SIGLA: IIQ2133 CREDITOS: 10 MODULOS: 03 CATEDRAS SEMANALES Y 01 AYUDANTIAS SEMANAL CARACTER: MINIMO TIPO: CATEDRA CALIFICACION: ESTANDAR DISCIPLINA: INGENIERIA PALABRAS CLAVE: PROCESOS QUIMICOS, BIOPROCESOS, DINAMICA DE PROCESOS I. DESCRIPCIÓN DEL CURSO Procesos Quimicos prepara al estudiante para formular y resolver balances de materia y energia en sistemas donde ocurren procesos quimicos y bioprocesos, y establece las bases para cursos posteriores de operaciones unitarias, cinetica y dinamica de procesos. Fundamentalmente, introduce el punto de vista de la ingenieria para resolver problemas relacionados con los procesos: la descomposicion de un proceso en sus componentes, la formulacion de las relaciones entre las variables conocidas y las incognitas de los procesos, la recopilacion de la informacion necesaria para encontrar las incognitas mediante combinacion de datos experimentales, empirismo y la aplicacion de las leyes naturales, y finalmente, la union de todas las partes requeridas para obtener la solucion del problema estudiado. II. OBJETIVOS DE APRENDIZAJE 1. Identificar un proceso quimico cualquiera. 2. Describir variables de un proceso quimico cualquiera. 3. Analizar los grados de libertad de un proceso quimico cualquiera. 4. Plantear y resolver balances de materia y energia para distintos sistemas. 5. Resolver problemas numericos complejos, usando algoritmos y hojas de calculo apropiados. III. CONTENIDOS 1. Balances de Materia y Energia en Sistemas Simples: 1.1. Ecuaciones de balances de componentes. 1.2. Ecuacion de balance de energia. 1.3. Expresiones para flujos y concentraciones de corrientes 1.4. Formas de la energia (energia potencial, cinetica y quimica, calor, trabajo). 1.5. Datos y relaciones. 1.6. Tablas de propiedades termofisicas. 1.7. Valores especificos. 1.8. Calores de transicion de fases. 1.9. Definicion de estados de referencia. 1.10. Base de calculo. 1.11. Analisis de grados de libertad. 1.12. Acoplamiento de los balances de materia y energia. 2. Sistemas Reaccionantes: 2.1. Estequiometria de reacciones. 2.2. Balances de componentes para sistemas reaccionantes. 2.3. Sistemas multireaccionantes. 2.4. Resolucion de problemas con estequiometria parcialmente desconocida utilizando balances por componentes. 2.5. Balances elementales. 2.6. Comparacion de balances elementales y por componentes. 2.7. Formulacion del balance de energia con el calor neto de reacciones. 2.8. Calores de formacion, combustion, y reaccion. 2.9. Formulacion del balance de energia con la entalpia total de las corrientes. 2.10. Exceso y conversion de reactantes. 2.11. Selectividad de reacciones. 2.12. Analisis de grados de libertad en sistemas reaccionantes. 3. Equilibrio Fisicoquimico: 3.1. Propiedades de gases, liquidos y solidos puros y mezclas ideales. 3.2. Fuentes de informacion. 3.3. Grados de libertad termodinamicos. 3.4. Relaciones de equilibrio fisicoquimico para sistemas ideales liquido-vapor. 3.5. Construccion de diagramas entalpia-composicion. 3.6. Representacion grafica de los balances de materia y energia. 3.7. Operaciones de destilacion subita de sistemas ideales y reales. 3.8. Carta psicrometrica para el equilibrio aire-agua. 3.9. Operaciones de humidificacion y secado. 4. Sistemas de Multiples Unidades: 4.1. Configuraciones especiales de sistemas de multiples unidades (corrientes de derivacion y reciclo). 4.2. Unidades especiales (divisor de flujo, mezclador). 4.3. Variables de unidades y de corrientes. 4.4. Balances globales. 4.5. Ecuaciones de balances redundantes. 4.6. Acoplamiento de los balances combinados de materia y energia. 4.7. Analisis y actualizacion de grados de libertad en sistemas de multiples unidades. 4.8. Secuenciacion de calculos. 5. Sistemas Transientes: 5.1. Sistemas estacionarios variables con la posicion. 5.2. Expresion diferencial de las ecuaciones de balance. 5.3. Metodos de resolucion. 5.4. Termino de acumulacion en sistemas transientes. 5.5. Expresion diferencial e integral de las ecuaciones de balance. IV. METODOLOGIA PARA EL APRENDIZAJE - Clases expositivas con uso de Data-show- - Trabajo activo y colaborativo en las clases. - Ayudantias expositivas con ejemplos de calculo. - Talleres de trabajo grupal para planteamiento y resolucion de problemas de balance de materia y energia. - Desarrollo de tareas individuales. V. EVALUACION DE APRENDIZAJES - Tres evaluaciones escritas: 20% - Actividades: 40% - Examen: 40% VI. BIBLIOGRAFIA MINIMA Felder, R.M. & R.W. Rousseau. 1991. `Principios Elementales de los Procesos Quimicos. 2da Ed.? Addison-Wesley Iberoamericana. Wilmington, Delaware, EE.UU. (660.2 B135i.E) Himmelblau, D.M. 1997. Principios basicos y calculos en ingenieria quimica. 6ta Ed. Prentice-Hall Hispanoamerica, Englewood Cliffs, Nueva Jersey, EE.UU.Domone, P. and Illston, J. (2010). Construction Materials Their Nature and Behaviour, 4th Edition Hougen, O.A.; K.M. Watson & R.A. Ragatz. 1982. `Principios de los Procesos Quimicos. Parte I. Balances de Materia y Energia.? Editorial Reverte, S.A., Barcelona, Espa?a. (660 C855c) Reklaitis, G. V. 1989. `Balances de Materia y Energia.? McGraw-Hill, Ciudad de Mexico, Mexico COMPLEMENTARIA Perry, R.H. & D.W. Green. 1997. Perry?s Chemical Engineers? Handbook. 7th. Ed. McGraw-Hill, Nueva York, NY, EE.UU. (660.20202 C517e) PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE FACULTAD DE INGENIERIA / ENERO 2009