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2 IV. Izquierdo Ramonet, Mar a. V. T tulo. 54. 62. Copyright Jos Felipe Izquierdo Torres, Jos Costa L pez, Enrique Mart nez de la Ossa Fern ndez. Jos . Rodr guez Mirasol, Mar a Izquierdo Ramonet Esta edici n: Copyright Editorial Revert , S. A., 2011. ISBN: 978-84-291-7913-2. MAQUETACI N: REVERT -AGUILAR, S. L. Propiedad de: EDITORIAL REVERT , S. A. Loreto, 13-15, Local B. 08029 Barcelona Tel: (34) 93 419 33 36. Fax: (34) 93 419 51 89. Reservados todos los derechos. La reproducci n total o parcial de esta obra, por cualquier medio o procedi- miento, comprendidos la reprograf a y el tratamiento inform tico, y la distribuci n de ejemplares de ella me- diante alquiler o pr stamo p blicos, queda rigurosamente prohibida sin la autorizaci n escrita de los titulares del copyright, bajo las sanciones establecidas por las leyes.

3 Impreso en Espa a - Printed in Spain Dep sito legal: Impresi n: Ediprint, NDICE ANAL TICO. Presentaci n .. vii Los autores ..ix Cap tulo 1. Balance macrosc pico de materia ..1. Resumen de los fundamentos te ricos del cap tulo Expresi n general del balance macrosc pico de materia .. 1. Grado de avance de un sistema qu mico .. 4. Concepto de velocidad de reacci n .. 5. Conceptos de selectividad y de rendimiento de un reactante hacia diferentes productos .. 7. Conceptos de diagrama de flujo, derivaci n, recirculaci n y purga .. 9. Consideraciones metodol gicas sobre la resoluci n de balances de materia ..10. Problemas resueltos ..10. Nomenclatura ..84. Bibliograf a ..85. Cap tulo 2. Balance macrosc pico de energ a.

4 87. Resumen de los fundamentos te ricos del cap tulo Expresi n general del balance macrosc pico de energ a ..87. Consideraciones metodol gicas en el planteamiento de balances de energ a ..90. Modelo matem tico de intercambiadores de calor de doble tubo y de carcasa y tubos ..92. Problemas resueltos ..95. Nomenclatura ..174. Bibliograf a ..175. vi ndice anal tico Cap tulo 3. Balances de materia y energ a aplicados a los reactores qu micos .. 177. Resumen de los fundamentos te ricos del cap tulo Modelos de reactores de mezcla perfecta ..177. Modelo del reactor perfectamente agitado discontinuo isotermo ..178. Modelo del reactor perfectamente agitado discontinuo adiab tico ..180. Modelo del reactor perfectamente agitado estacionario adiab tico.

5 182. Modelo del reactor perfectamente agitado estacionario no adiab tico ..183. Modelo matem tico del reactor tubular de flujo en pist n estacionario isotermo ..185. Problemas resueltos ..188. Nomenclatura ..241. Bibliograf a ..242. Cap tulo 4. Balance de energ a mec nica. Ecuaci n de Bernouilli .. 243. Resumen de los fundamentos te ricos del cap tulo Ecuaci n de Bernouilli ..243. Determinaci n del factor de fricci n y de las p rdidas menores ..246. Rendimiento de una bomba ..247. Problemas resueltos ..248. Nomenclatura ..292. Bibliograf a ..293. PRESENTACI N. Este proyecto de libro de problemas resueltos se inici a mediados de los a os noventa. En ese momento, con motivo de la reforma de los planes de estudio y el nacimiento de la nueva titulaci n de Ingeniero Qu mico, comen- z a impartirse una asignatura obligatoria denominada Introducci n a la Ingenier a Qu mica.

6 El programa de esta asignatura semestral se dise en base a la primera parte del programa de una asignatura anual que se impart a hasta el momento de la reforma de los planes de estudio en la Licenciatura en Qu mica (plan 1976) denominada Qu mica T cnica, en la que se explicaban balances macrosc picos y microsc picos de materia, energ a y cantidad de movimiento y se iniciaba su aplicaci n al estudio de las operaciones unitarias y a los procesos qu micos. Despu s de la reforma del plan de estudios de Ingenier a Qu mica del a o 2000, la asignatura pas a denominarse Operacio- nes B sicas de la Ingenier a Qu mica, con un total de 40 horas de clases te ricas y de problemas. En el nuevo Grado en Ingenier a Qu mica, el programa actual de esta asignatura, cuyo nombre vuelve a ser Introducci n a la Ingenier a Qu mica, es muy parecido al que se public en 1994 cuando se imparti por pri- mera vez en la titulaci n de Ingeniero Qu mico.

7 Sin embargo, la forma de explicar la asignatura ha ido cam- biando con la idea de mejorar la did ctica de los contenidos para que la formaci n de nuestros estudiantes sea cada vez mejor. Otro aspecto que ha mejorado ha sido la colecci n de problemas de la asignatura, que ha ido aumentando progresivamente con la inclusi n de los ejercicios propuestos en los ex menes de la misma. Uno de los motivos principales que nos ha impulsado a escribir este libro es que no se ha encontrado un texto de problemas resueltos que se ajuste al programa actual de la asignatura que se imparte en diferentes uni- versidades espa olas. Esto obliga a nuestros estudiantes a emplear varios libros de texto con nomenclaturas diferentes y formas diversas de explicar los disponen de las soluciones completas o de las respuestas num ricas de los problemas propuestos en algunos de los libros recomendados, pero s disponen de una colecci n de problemas publicada por el profesor y sus respuestas num ricas.

8 Estudiar y practicar un pro- grama con muchos conceptos nuevos en poco tiempo (un semestre) empleando varias fuentes bibliogr ficas no es tarea f cil para un estudiante que est iniciando sus estudios universitarios. Estas son, a nuestro juicio, razones suficientes para la creaci n de un libro de problemas que permita a los alumnos optimizar su tiempo de estudio y obtener un rendimiento satisfactorio en esta asignatura que, a su vez, es la base de muchas otras asignaturas del Grado en Ingenier a Qu mica. El libro est estructurado en cuatro cap tulos. Al inicio de cada uno de ellos se proporciona un breve resu- men de los fundamentos te ricos del tema, y posteriormente se proponen problemas que se resuelven con todo detalle.

9 Al final de cada cap tulo se incluyen la nomenclatura y las fuentes bibliogr ficas empleadas en su desa- rrollo te rico y pr ctico. viii Presentaci n El primero de los cap tulos, Balance macrosc pico de materia, contiene, como se ha dicho antes, una breve introducci n te rica que explica la expresi n general del balance de materia, as como la definici n de conver- si n y de velocidad de reacci n. Posteriormente se resuelven con detalle un total de 20 problemas, de los cuales 6 corresponden a sistemas sin reacci n qu mica, 7 en los que solamente hay una reacci n qu mica en el sistema y 7 en los que hay m s de una reacci n qu mica. Asimismo se plantean diagramas de flujo con derivaci n, recirculaci n y purga. El segundo cap tulo, Balance macrosc pico de energ a, explica a su inicio cual es la expresi n general del balance de energ a en unidades relativas respecto a un estado de referencia.

10 A continuaci n se resuelven con detalle de manera secuencial 20 problemas, de los cuales 11 corresponden a sistemas con reacci n qu mica, 3. combinan balances de energ a e intercambiadores de calor y los 6 restantes son exclusivamente sobre intercam- biadores de calor sin y con cambio de fase. En el tercer cap tulo, Balances de materia y energ a aplicados a los reactores qu micos, se introduce breve- mente el modelo matem tico del reactor perfectamente agitado, tanto discontinuo como estacionario Se explica tambi n el modelo matem tico del reactor tubular de flujo en pist n isotermo. Posteriormente se pro- ponen y resuelven con todo detalle un total de 15 problemas, de los cuales 8 corresponden al modelo de mezcla perfecta, 2 al flujo en pist n y los 5 restantes son problemas de comparaci n de ambos modelos de contacto.