1 de 1. IDENTIFICACIÓN Nombre de la Asignatura Naturaleza BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA No de Créditos TP Código 370041 TD Área Básicas de Ingeniería TI Teórica Semestre Tres (3) Duración Tres (3) Habilitable Dos () Homologable Cuatro (4) Validable Cuarto (IV) 80 Horas SI SI SI PRE-REQUISITO: Ninguno. JUSTIFICACIÓN Todos los procesos de transformación en la industria de alimentos requieren el manejo de materias primas, insumos, productos en proceso y productos terminados que deben estar en cantidades perfectamente definidas, dado que de ellas depende la calidad y el costo del proceso; e influyen directamente en las decisiones de los departamentos de compras y almacenamiento en una empresa. Los balances de materia y energía constituyen la herramienta más importante para el diseño, operación, control, evaluación económica y optimización de procesos en la industria alimentaria. La asignatura Balance de Materia y Energía constituye uno de los cursos más significativos en la formación del ingeniero de Alimentos, dada la gran aplicabilidad y transcendencia que tiene su contenido en el desarrollo de su carrera profesional. Para cursar la asignatura se requieren conocimientos de Química, Matemáticas y Física.
de 3. COMPETENCIAS 3.1 Competencias Generales El estudiante conoce y entiende los fundamentos de los Balances de Materia y Energía de tal manera que puede dimensionar su importancia y proyección como herramienta profesional para el ingeniero de alimentos. 3. Competencias Especificas Conoce los conceptos y métodos de solución requeridos para determinar la distribución de flujos de materia y energía en operaciones y procesos unitarios. Analiza las variables que debe tenerse presentes al efectuar los balances de materia y energía de un proceso. Establece estrategias de solución para resolver problemas de balance de materia y energía en procesos de la industria alimentaria. Emplea los conocimientos de balance de materia y energía en la psicrometría. 4. OBJETIVOS Conocer los sistemas de unidades más comunes en los problemas de balance de masa y energía. Ampliar los conocimientos técnicos acerca de los procesos que intervienen en la industria de alimentos. Desarrollar problemas de balance de materia y energía en procesos con y sin reacción química, empleando la metodología adecuada. Aplicar los balances de materia y energía en las operaciones unitarias en las que intervienen alimentos. 5. CONTENIDO TEMÁTICO Y ANÁLISIS DE CRÉDITOS Contenido temático 1. UNIDADES 1.1 Dimensiones: Flujo; Composición; Densidad; Gravedad específica; Fuerza y peso;
3 de Presión; Temperatura; Energía, calor y Trabajo. 1. Sistema de Unidades 1.3 Factores de Conversión 1.4 Problemas. INTRODUCCIÓN A LOS BALANCES DE MATERIA Y ENERGÍA EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA.1 Importancia de la Industria alimentaria. Tipos de procesos en la Industria alimentaria.3 Diagramas de Flujo.4 Identificación de Corrientes de Entrada y Salida.5 Principio de Conservación de la masa y la energía.6 Planteamiento de los Balances de masa y energía 3. BALANCES DE MATERIALES EN UNIDADES ÚNICAS SIN REACCIÓN QUÍMICA 3.1 Variables 3. Ecuaciones de balance y sus propiedades 3.3 Base de Cálculo 3.4 Relaciones Adicionales 3.5 Grados de libertad 3.6 Estrategia de Solución de problemas 3.7 Problemas 4. BALANCES DE MATERIALES EN UNIDADES MÚLTIPLES SIN REACCIÓN QUÍMICA 4.1 Análisis de grados de libertad 4. Configuraciones especiales en unidades múltiples 4.3 Estrategia de solución de problemas 4.4 Problemas 5. BALANCES DE MATERIALES CON REACCIÓN QUÍMICA 5.1 Razones de producción 5. Velocidad de Reacción 5.3 Reactivo Límite y Conversión 5.4 Análisis de Grados de Libertad 5.5 Estrategia de Solución de problemas 5.6 Problemas 6. INTRODUCCIÓN A LOS BALANCES DE ENERGÍA 6.1 Ley de Conservación de la Energía 6. Formas de Energía 6.3 Entalpía
4 de 6.4 Balances de energía para sistemas no reaccionantes. 6.5 Problemas 7. BALANCES DE MATERIA Y ENERGÍA EN PSICROMETRÍA 7.1 Propiedades de una mezcla psicrométrica 7. Carta psicrométrica 7.3 Aplicaciones de los Balances de materia y Energía 7. Procesos de secado, acondicionamiento de aire y mezclado. 7.3 Problemas Análisis de Créditos TRABAJO TRABAJO TRABAJO TEMAS PRESENCIAL DIRIGIDO INDEPENDIENTE 1. Unidades 9 6 1. Introducción a los Balances 6 4 8 de Materia y Energía en la Industria alimentaria 3. Balances de Materiales sin 9 6 1 reacción química en unidades únicas 4. Balances de Materiales sin 6 4 8 reacción química en unidades múltiples 5. Balances de materiales con 6 4 8 reacción química 6. Introducción a los balances de energía 6 4 8 7. Balances de materia y 6 4 8 energía en Psicrometría TOTAL DE HORAS DEL CURSO 48 3 64 TOTAL CRÉDITOS: 3 6. METODOLOGÍA Trabajo presencial: se desarrollará con clases magistrales a cargo del profesor, y con la participación activa de los estudiantes en clase Trabajo dirigido: en la medida en que se desarrollen los temas se buscarán aplicaciones prácticas en la industria, con miras a que el estudiante pueda confrontar sus cálculos con los procedimientos reales.
5 de La participación activa del estudiante en el desarrollo de las siguientes estrategias de trabajo dirigido: * Desarrollo de talleres horas * Temas de exposición 10 horas Trabajo independiente: Consultas bibliográficas y en internet, lectura de artículos científicos, talleres, diseño de problemas de balance. 7. RECURSOS. Aula de clase, salas con video beam, bases de datos, libros de Balance de Materia, operaciones unitarias, e ingeniería de alimentos, internet. 8. EVALUACIÓN Evaluación 70%: Evaluación parciales 50% Talleres, exposiciones y lecturas 0% Evaluación 30%: Evaluación Parcial Final 15% Quices y talleres 15% La siguiente ponderación está sujeta a modificaciones procedentes del acuerdo pedagógico. 9. BIBLIOGRAFÍA BRENNAN, J., BUTTERS, J., COWELL, N., y Otros. Las Operaciones de la Ingeniería de los Alimentos. Editorial Acribia. Zaragoza, España. 1998. EARLE. Ingeniería de los alimentos. Editorial Acribia. España. Segunda Edición. 1998. FELLOWS, P. Tecnología del Procesado de los Alimentos: Principios y Prácticas. Editorial Acribia. Zaragoza, España. 1994.
6 de HAYES. Manual de Datos para Ingeniería de los Alimentos. Editorial Acribia. España. 199. McCABE; Smith; HARRIOT. Operaciones Unitarias de Ingeniería Química. Editorial McGraw Hill. México. 001. OVIEDO, H. Maquinaria y Equipo. Unisur. Santafé de Bogotá D.C., 1995. REKLAITIS, G.V. Balances de Materia y Energía. Editorial Mc. Graw Hill Interamericana de México S.A. México. 1993. SHARMA, S., Mulvaney, S., Rizvi, S. Ingeniería de los Alimentos: Operaciones Unitarias y Prácticas de Laboratorio. Editorial Limusa, Grupo Noriega Editores. México. 003. SINGH, R.P. 1998. Introducción a la Ingeniería de los Alimentos. Editorial Acribia. España. TSCHEUSCHNER, H.D. Fundamentos de la Tecnología de los Alimentos. Editorial Acribia. Zaragoza, España. 001. VALIENTE, A. Problemas de Balance de Materia y Energía en la Industria Alimentaria. Ed. Limusa, México, 1999.