programa_balance_de_materia_y_energia_ibio_2021

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Centro Universitario de los Lagos 
División de Estudios de la Biodiversidad e Innovación Tecnológica 
Departamento de Ciencias de la Tierra y de la Vida 
 
Enrique Díaz de León No. 1144, Colonia Paseos de la Montaña C.P. 47460. 
Lagos de Moreno, Jalisco, México Tels. [52] (474) 742 4314, 742 3678, 746 4563 Ext. 66512, Fax Ext. 66527 
www.lagos.udg.mx 
 
1. IDENTIFICACIÓN DEL CURSO 
 
Nombre de la materia 
BALANCES DE MATERIA Y ENERGIA 
 
Clave de la 
materia: 
Horas de 
teoría: 
Horas de 
práctica: 
Total de Horas: Valor en créditos: 
IH964 8 52 60 4 
 
Tipo de curso: (Marque con una X) 
C= 
curso 
 T= 
Taller 
 CT = 
curso–
taller 
X S= 
seminari
o 
 L= 
Laboratorio 
 C= 
clínica 
 M= 
módulo 
 
 
Nivel en que ubica: (Marque con una X) 
L=Licenciatura X P=Posgrado 
 
Prerrequisitos formales (Materias previas 
establecidas en el Plan de Estudios) 
Prerrequisitos recomendados (Materias 
sugeridas en la ruta académica aprobada) 
 FISICOQUIMICA I (IH973) 
 
Departamento: 
Ciencias de la Tierra y de la Vida 
 
Carrera: 
Licenciatura en Ingeniería Bioquímica (IBIO) 
 
Área de formación: (Marque con una X) 
Básica 
común 
obligatoria. 
 Básica 
particular 
obligatoria. 
X Básica 
particular 
selectiva. 
 Especializante 
selectiva. 
 Optativa 
abierta. 
 
 
Historial de revisiones: 
Acción: 
Revisión, 
Elaboración 
Fecha: Responsable 
Elaboración Enero / 2021 Ing. Gabriel Piña Molina 
M. en C. Gabriela Camarillo Martínez 
 
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Revisión Enero/2021 M. en C. María de los Ángeles Sotelo Olague 
M. en C. Brenda Mata Ortega 
Dra. Egla Yareth Bivián Castro 
Dra. Evelia Martínez Cano 
Ing. Gabriel Piña Molina 
M. en C. Gabriela Camarillo Martínez 
Dr. Luis Antonio Páez Riberos 
Dra. Virginia Francisca Marañón Ruíz 
Dra. Rita Judit Patakfalvi 
Dra. Rosa Isela García Ríos 
Dr. Francisco José Tenorio Rangel 
Dra. Xóchitl Aparicio Fernández 
Dr. David Alejandro Hernández Velázquez 
Dr. Armando Mora Pérez 
M. C. Ramiro Muñiz Díaz 
Dr. Cesar Soria Fregozo 
Ing. María Eva Montantes Martínez 
M. C. José Antonio Pérez Tavares 
 
Academia: 
Ciencias Químicas 
 
 
Aval de la Academia: 
21/Enero/2021 
Nombre Cargo Firma 
Dra. Rita Judit Patakfalvi Presidente 
 
Dra. Rosa Isela García Ríos Secretario 
 
 
2. PRESENTACIÓN 
Este curso tiene como finalidad desarrollar en el estudiante la habilidad de resolver 
problemas de balance de materia y energía en procesos químicos y bioquímicos de una 
manera general. Esto permite resolver una gran variedad de problemas aplicables a 
cualquier operación unitaria. 
Una buena preparación de los estudiantes de Ingeniería Química e Ingeniería Bioquímica 
en los principios y técnicas que se utilizan en la resolución de problemas de balances de 
materia y energía, les garantiza bases firmes para su aplicación en el desarrollo de los 
procesos químicos y en la obtención de productos, así como en su futuro desempeño en la 
práctica profesional. 
 
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El estudiante identifica, analiza y establece balances de materia y energía en sistemas en 
estado estable para cuantificar el proceso de transformación de la materia y la energía 
asegurando el óptimo aprovechamiento de los recursos involucrados. 
 
3. OBJETIVO GENERAL 
El estudiante desarrollará la habilidad para formular y resolver problemas de 
balances de materia y energía en procedimientos de ingeniería química y 
bioquímica. 
 
4. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
1. El alumno será capaz de desarrollar una sistemática para el análisis de la 
información y las especificaciones concernientes a los diagramas de flujo de 
procesos. 
2. El alumno será capaz de representar un problema físico de forma esquemática, 
identificando las corrientes de flujo de materiales, los procesos químicos y otras 
variables que participen. 
3. El alumno comprenderá y aplicará los procedimientos para plantear las ecuaciones 
de balances de materia y energía en sistemas con y sin la presencia de reacciones 
químicas, en sistemas cerrados o abiertos, así como la vinculación de estas 
ecuaciones con las variables del problema. 
 
5. CONTENIDO 
Temas y Subtemas 
UNIDAD I. INTRODUCCION. 
1.1. Generalidades de los procesos de separación y operaciones unitarias. 
1.2. La importancia del balance de materia y energía en la ingeniería química y bioquímica. 
1.3. Diagramas de flujo de procesos químicos, nomenclatura y caracterización de las líneas 
de flujo, variables de proceso. 
1.4. Conceptos básicos. 
1.4.1 Flujo másico y volumétrico, conversión entre ellos. 
1.4.2 Fracción y porcentaje másico y molar. Conversión de una composición másica a 
molar y viceversa. 
 
UNIDAD II. BALANCES DE MATERIA SIN REACCION QUIMICA. 
2.1. Aplicación del Balance de materia sin reacción química. 
2.2. Deducción de la ecuación fundamental de balance de masa 
2.3. Balance de masa en sistemas en régimen estacionario. 
2.3.1. Aplicaciones a procesos sin reacciones químicas: estado estacionario para un 
componente, estado estacionario para varios componentes, estado estacionario para varios 
componentes con recirculación. 
2.4. Estrategias para la solución de problemas complejos. 
 
UNIDAD III. BALANCES DE MATERIA CON REACCION QUIMICA. 
3.1. Conceptos básicos. 
 
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Enrique Díaz de León No. 1144, Colonia Paseos de la Montaña C.P. 47460. 
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3.1.1. Reactivo limitante y en exceso. 
3.1.2. Por ciento de conversión global y en un solo paso. 
3.1.3. Rendimiento y selectividad. 
3.1.4. Reacciones de combustión, base seca y base húmeda. 
3.2. Aplicación del balance de materia con reacción química. 
3.2.1. Con una sola reacción y con dos o más reacciones. 
UNIDAD IV. BALANCES DE ENERGIA SIN REACCION QUIMICA. 
4.1. Conceptos básicos. 
4.1.1 Tipos de procesos (isotérmico, adiabático, isobárico, aislado). 
4.1. Ecuación fundamental del balance de energía. 
4.2 Balance de energía y masa en una sola fase y en sistemas con cambio de fase. 
4.3. Aplicación de los balances de energía a procesos sin reacción química. 
4.3.1. Solución de problemas usando información termodinámica directa. 
4.3.2. Solución de problemas usando el método generalizado de cálculo de propiedades. 
 
UNIDAD V. BALANCES DE ENERGIA CON REACCION QUIMICA. 
5.1. Balances de energía y masa con una reacción (irreversible y reversible). 
5.1.1. En procesos isotérmicos. 
5.1.2. En procesos adiabáticos. 
5.2. Balances de energía y masa con más de una reacción. 
5.2.1. En procesos isotérmicos. 
5.3. Balances en procesos combinados. 
 
 
6. TAREAS, ACCIONES Y/O PRÁCTICAS DE LABORATORIO 
 Participación del estudiante durante el desarrollo del curso 
 Revisión de problemas asignados 
 Participación, asistencia, entrega de reportes de laboratorio y de trabajos de 
investigación 
 Asistencia y participación de visitas a industrias 
 
7. BIBLIOGRAFÍA BÁSICA. 
1 Felder, Rosseau, R.W., (2005). Principios Básicos de los Procesos Químicos, 3ra. 
Edición, México, Editorial Limusa. 
2 Himmelblau, D.M., (2006).Principios y Cálculos Básicos de la Ingeniería Química, 
6ta. Edición, México, Editorial Pearson Prentice-Hall. 
3 Regina M. Murphy, (2007). Introduction to chemical processes: principles, analysis, 
synthesis, 1ra. Edición, México, Editorial Alhambra. 
4 Ortuño A. V., (2005). Introducción a la Química Industrial. 1ra. Edición en español, 
México, Editorial Reverté. 
5 Henley, E.J. & Rosen, E.M., (2000). Calculo de Balances de Materia y Energía. 3ra. 
Edición, México, Editorial Reverté. 
 
 
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8. BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA. 
1 Reklaitis, G.U., Schneider, D.R., (2003). Problemas de Balance de Materia y Energía, 
1ra. Edición, México, Editorial Mc- GrawHill. 
2 Monsalvo, R., Miranda, P. M., Romero, S. M. y Muñoz, P. G., (2010). Balance de 
materia y energía. México, D. F., Grupo Editorial Patria. 
3 Izquierdo José Felipe, Costa José, Martínez de la Ossa Enrique, Rodríguez José, 
Izquierdo María., (2011). Introducción a la ingeniería química: problemas resueltos de 
balances de materia y energía. Ed. Reverté. Barcelona. 
4 Geankoplis, Christie John., (2006). Procesos de transporte y principios de procesos 
de separación. Ed. CECSA. 4ª. ED. México. 
5 Perry Robert H., Green Don W., Maloney James O., (2003). Manual del Ingeniero 
Químico.4a Ed. Mc Graw Hill. Madrid, España. 
 
9. CRITERIOS Y MECANISMOS PARA LA ACREDITACION 
Acreditación: Para tener derecho a examen ordinario el alumno deberá cumplir con un 
80% de las asistencias y para tener derecho a examen extraordinario el alumno deberá 
cumplir con el 65% de las asistencias. 
Se realizará un examen departamental que valdrá el 30% de la calificación final. La 
cantidad de exámenes parciales y la(s) investigación/ exposiciones/tareas/reportes estará 
sujeto al acuerdo entre el profesor de la asignatura y los estudiantes correspondientes. El 
reporte de las prácticas de laboratorio realizadas deberá de ser entregadas en físico en 
tiempo y forma para ser evaluadas, siempre y cuando el estudiante haya asistido a la 
sesión de laboratorio correspondiente. 
Asimismo, esta materia puede ser acreditada por competencias para lo cual el alumno 
deberá registrar su solicitud en el departamento al cual pertenece la materia, de acuerdo 
con el calendario escolar vigente. 
Para la aplicación del Examen Departamental se revisará hasta la Unidad III Balances de 
Materia con Reacción Química. 
En caso de ser asignatura única se aplicará examen global en lugar del examen 
departamental. 
Esta asignatura también puede ser sujeta a revalidación, acreditación o convalidación de 
acuerdo con la normatividad vigente. 
 
 
 
 
 
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10. EVALUACIÓN Y CALIFICACIÓN 
Unidad de Competencia: Porcentaje: 
Examen Departamental 30% 
Exámenes Parciales 40% 
Tareas, exposiciones, investigaciones, reporte de visitas a empresas, 
prácticas de laboratorio, etc. 
30% 
TOTAL 100%