ESTRUCTURAS DISCRETAS

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