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Principios basicos y calculos en ingenieria quimica himmelblau

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  • HOLA TIENES ALGUNOS LIBROS DE PRINCIPIOS DE QUÍMICA BÁSICA Y QUÍMICA BÁSICA EN GENERAL PARA LOS PROGRAMAS DE INGENIERÍA QUÍMICA, MECATRÓNICA, MECÁNICA, INDUSTRIAL, DE SISTEMAS, ELECTRÓNICA, AGRÍCOLA Y CIVIL , OSEA QUE ABARQUE TODAS ESTAS CARRERAS...
    GRACIAS :)
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  • buena }
    ayacucho peru
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  • buena la sexta edicion lo maximo
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Principios basicos y calculos en ingenieria quimica himmelblau

  1. 1. SETRADUCCIÓN:
  2. 2. EDICIÓN EN ESPANOL: DIRECTOR GENERAL: GERENTE DIVISIÓN UNIVERSITARIA: GERENTE EDITORIAL COLLEGE: DIRECTOR DE EDICIONES : GERENTE DE EDICIONES: GERENTE DE PRODUCCIÓN:GERENTE DE TRADUCCIÓN: SUPERVISOR DE TRADUCCIGN: SUPERVISOR DE PRODUCCIGN: EDICIÓN EN INGLÉS: Acquisition editor: Bernard Goodwin Cover designer: Scott Weiss Cover design director: Jerry Votta Manufacturing buyer: Alexis R. Heydt Compositorkoduction services: Pine Tree Composition, Inc. Traducido del ingles de la obra: BASIC PRINCIBLES AND CALCULA’TWXW IA! CHEMK~L ENGINEERING, Sixth Edition. Al1 rights reserved. Authorized translation from Englisb language edidion published by Premtice-Hall, km. A Simon & Schuster Company. Todos los derechos reservados. Traducción autorizada de la edicibn en ingles publicada por ~~~~~~~~-~~~~, Iuc. A Simon & Schuster Company. All rights reserved. No part of this book may he reproduced or transmitted in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, recording or by any information st~ and retrievall spstem, without permission in writing from the publisber. Prohibida Ia reproducción total o parcial de esta obra, por cuahptier medio o metido sin autorizacion por escrito del editor. Derechos reservados 0 1997 respecto a la segunda edición en espaátol publicada por PRENTICE-HALL HISPANOAMERICANA, S. A. Enrique Jacob 20, Col. El Conde 53500 Naucalpan de Ju&rez, Edo. de México ISBN 968-880-802-4 Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editord, kg. Niam. 1524. Original English Language Edition Pubhshed by Prentice-Ha& Inc. A Simon &k Schustm Comp~ny Copyright 0 MCMXCVI M All rights reserved i%fi ISBN O-13-305798-4 IMPRESO EN MÉXICOK’RINTED IN MEXICO
  3. 3. CONTENID PREFACIO x3121 INTRODUCCIbl A LOS ChXLOS~ DE INEENIERk QUóMCA 1 1.1 Unidades y dimensiones 2 1.2 La unidad moE 16 1.3 Convenciones para los m&odos de am%sis y mediciån 21 1.4 Elección de una base de c811culo 37 1.5 Temperatura 42 1.6 Presión 49 1.7 La ecuación qun’mica y la estequiometriia 63 Bibkiogsafias compEementarias 7.5 Problemas 772 RESOLUCEÓN DE PROBLEMAS 2.1 Técnicas de resolución de problemas 1105 2.2 Herramientas computarizadas 119 2.3 Fuentes de datos 130
  4. 4. X Bibliografías complementarias 134 Problemas 1363 BALANCES DE MATEREA 3.1 El balance de materia P 42 3.2 Programa de análisis de problemas de bakmce de makria 15 1 3.3 Resolución de problemas de balance de materia en hs que IXCI intervienen! reacciones quhicas 164 3.4 Resolución de problemas de batance de materia en los que i~u~~~~~~~ reacciones quhicas 175 3.5 Resolución de problemas de balance de materia en llos que i~u~~~~~~~ múltiples subsistemas 195 3.6 Cálculos de reciclaje, derivmih y purgado 206 Bibliografías complementarias 226 Problemas 2274 GASES, VAPORES, LkWtDOSY SbUDOS 252 4.1 Cálculos de la ley de Pos gases ideales 263 4.2 Relaciones de gases reales 279 4.3 Presión vapor y de líquidos 306 4.4 Saturación 319 4.5 Equilibrios vapor-liquido sistemas muh~mponentes para 326 4.6 Saturación parcial humedad 338 y 4.7 Balances de materia que implican condensaci6n y vapodzaei Bibliograffas complementarias 357 Problemas 3595 BALANCES DE ENERGíA 5.1 Conceptos y unidades 3 88 5.2 Cálculo de cambios de entdpgla 40 5.3 Aplicaciones del balance general de energfa sin ocurrencia de reacciones 424 5.4 Balances de energia que dan cuenta de la rea@&% quhnica 441 5.5 Procesos reversibles y et balance de energia me&ica 465
  5. 5. Contenido xi 5.6 Calores de disolución y de mezcla 478 5.7 Diagramas de humedad y su uso 487 Bibliografías complementarias 503 Problemas 5066 RESOLUCIÓN DE BALANCES DE MATERLA Y DE ENERGh SIMUtT&WOS 543~ 6.1 Análisis de los grados de libertad en un proceso de esta& esticion~io 543 6.2 Resolución de balances de materia y energia empkxmdc~ cbdigos de di de flujo 560 Bibliografías complementarhs 578 Problemas 5797 BALANCESDE MATERBAYDEENERGíAENE~PADONOESPA~00NARUCT 604 7.1 Balances de materia y de energfa en estado nol estn@ion~io 604 Bibliografías complementarias 624 Problemas 624 APÉNDICES ~A RESPUESTAS A LAS PRUEBAS DE AWOEVALUAC&J &N lB PESOS Y NÚMEROS AT&MCOS 641 lC TABLAS DE VAPOR DE AGUA 642D PROPIEDADES FtSPGAS DE DWEWSAS SUCTAMCUAS ORGÁNICAS E INORGÁNPCAS 648E ECUACIONESDE CAPACI~A~CA~~~~~~CA 660F CALORES DE FQRMAC!6N ä PE cWt!MJS‘Mh 664G PRESIONES DE VAPOR 869~H CALORES DE DlSOLWlóN Y DE DOLUCB 6TGI DATOS DE ENTALPiA-CQNCEN~RACM’h 671
  6. 6. XiiJ DIAGRAMAS TERMODINhllCOSK PROPIEDADES FíSICAS DE FRACCEONES DEL PETRdLEOL SOLUCIONES DE CONJUNTOS DE ECUACIONES L. 1 Ecuaciones hedes independientes 685 L.2 Ecuaciones no Pineaks independientes 694M AJUSTE DE FUNCIONES A LOS DATOSN RESPUESTAS A PROBLEMAS SECECTOS~ 708 íNDICE SI7 CÓMO USAR EL CD-ROM 725
  7. 7. PROPÓSITO DEL LIBRO La intención del presente Iibro es servir como intr~~ducción a los’ principios y técnicas empleados en el campo de las ingeaierias quhica, petrolera y ambiental. Aunqae durante la última decada Ea gama de temas considerados wmo pertenecientes aU &mbit0 de Ia ““inge- niería química” se ha ampliado considerablemente, k3s pcineipios Msicos de esti ~~~~~~~~~~ siguen siendo los mismos. Este Ilibro establkce una base de conocimientos y aptitudes que podrán aplicarse una y otra vez en cursos subsecuetites y en la vida pr~~&~~~ional. Un buen texto introductorio 8 10s principios y cákulos de la ingeniería qulmica deberá 1) explicar los conceptos fundamentales coa un lenguaje que na sea ex~e~~varne~~~ formal, acompañando Ba explieaci0n con abundantes ecuaciones y diagramas~ apropiaddos; 2) pro- porcionar suficientes ejemplos con s~sluciones detalladas que ilustren chramertte diehos~ conceptos fundamentales; 3) presentar las ideas en paquetes pequefios que se i~e~~~~~~~~ fácilmente como parte de un marco mås amplio; 4) incluir exámenes y respueshs que permitan al lector evaluar su grado de avanoe, y 5) proporcionar al pr63fesor Lln Bmph surtido de problemas y preguntas para evsuhnsns Ea competencia de los alumaos~, ‘lodas estas características se han incluido en la sexta edición.
  8. 8. Al preparar la presente edicion, he tenklo presentes cuatro objetivos ~~~~~~~~~~~‘: 1. desarrollar capacidades de resolwi6rm shkmaitica de pmblemas, prcrmovet- 31a con- fianza en uno mismo y generar habitos de trabajo mmuciosos~; 2. aprender qué son llps balances de materia, cómo se pueden fo~ular y aplicar> y cómo se resuelven; 3. aprender qué son los Mames de emmergia y eho se aplican; 4 . aprender a enfrentar la complejidad de 10s probkmas grandessl. Además de akanzar estos objetivos, el lector recibe informacion bkica sobre ks unkk- des y la medición de las propiedades fiskas, Bas leyes bhsicas que rigen el; comportamiento de gases, liquidos y sólidos, así ~onmto splgums herramient~ua matem&kas bhicas. Otms objetivos que un profesor pudiera desear incorporar en un curso, como habilidades de pro- gramación y comunicación, nnkmaci0n sobre actividades profesionalesz desarrollo de una actitud profesional, establecimiento de metas personales, desarrollo de una conciencia so- cial, etc., se deberán implementar con a da de otras fuentes. La faddklad eeon6mica, que es un factor importante en la toma de decisiones de ingeniería, el costeo y la optimizaci0n se han omitido por faha de espacio A ftn de que el estudiante conozca el aspecto real del equipo de procesamiento y la forma en que funciona, el supkmento en CD-ROM incluye numerosas imágenes del equipo descrito en Eos prdkmas resueltos. Si este libro se usa como parte de un curso establecido, eI papel dell profesor no debe limitarse a la exposición del tema. EB maestro tambien debe estimular actitudes ffavorables hacia el contenido de la exposición, de modo que el estudiante disfrute el tema. Esto es Ilo que hace a un buen maestro.ALCANCE Y ESTRUCTURA DEL LIBRO Los temas centrales del Libro tienen que ver con 1) aprender a formular y resolver a> halan- ces de materia, b) balances de energia y c) ambos aI mismo tiempo; 2) desarrolEar Ea capa- cidad de resolucion de problemas, y 3) familiarizarse con el empko de umdades, propieda- des físicas y el comportamiento de gases El contenido general de Pos capítulos es el siguiente: Capítulo 1: Introducción 8 los calcutos de ingeniería quhica Capítulo 2: Resohmción de problemas Capítulo 3: Balances de materia Capítulo 4: Gases, vapores, Piquidos y sóhdos Capítulo 5: Balances de energia
  9. 9. Prefacio xv Capitulo 6: Resolución de bahmces de materia y de energía simultáneos Capítulo 7: Balawes de materia y de energla en estado nC? estacionarioCARACTERíSTICAS GENERALES DEL Ll&RO He seleccionado, organizado y presentado eI material del presente libro con base en mis experiencias de enseñanza previas. Todas’ las secciones se dividen en: objetivos, temas por tratar (un avance), conceptos principalles, conceptos adicionales (texto que contiene infor- mación no esencial), en retrospectiva (un resumen de la secu%n), ideas cEave, palabras clave, pruebas de autoevahwción, j3d3ne~as conceptuales y pregmtas para análisis. CWas características que todos los capMos tienen en común son: * El libro es Mependiemrte, aunque dgums problentras de tma ddib~sadament~ re- quieren informaci&I externa. * La presentaciBn es Bo bastante detallada como para hacer innecesarias las referen- cias a otros libros. l Los ejemplos son sencilhw y cancretos para facilitar su uso en Ea ensefianza y cuerno recurso de autoaprendizaje. . ~osc-itutos~omenbuensu.meo8idaindependnentes, ~~~~~~t~fiie~~ fkdtdiddd~ enseñanza. l revisado el libro pensando en Ia bq.gibilidad. Se ha * Los ejemplos y problemas de tarea apoyan los baenw priwipios de aprendiz+% l Las numerosas lmastracåones promueven el aprendizaje. 0 Los subeneabezados distinguen dmamente temas sucesivos. l Se han incluido problemas’ conceptualh y problemas de análisis que se puedet?: comentar en clase. l Se incluye una tabla de coatenido aE priaciplo de> cada capitalo para indicar lo que contiene. . LOS térnmimosy@~mteeptoseserm@iales f2sthen nehnegrita. lAl final de cada capitulo se im@hyem refe~~neias y un gran afirr~ero de refeoenchs complementarias. 9 En un apéndice se dan nas: solaciones de apro problemas. 0 En el GD que acomptia al libro se prlsporcioman!data@ y e6dig;os de compatadler& para resolver problemas. Al principio de cada sección se incluye una Ma de objetivos que debe &amzu el lector, expresados de tal modo que resulta f.@il medir hasta dónde se han cumplido. Es frecuente presentar los objetivos en tkminas tan amplios y abstractos que ni el estudiante ni el profesor pueden constatar si se han d~ii~22d3 0 no. (Desafortunadamente, esttla situa- ción no parece inhibir a Pos profesores a na hora de examinar a hs estudiantes.) Cada cm- junto de objetivos es muy concreto y tiene uni conjunto correspondiente de preguntas y problemas de autoevaluaci6n al final de Ea secci0n respectiva.
  10. 10. Piaget ha argumentado que la inteligencia humana avanza en etapas desde 10 concretohasta lo abstracto y que uno de los grandes problemas de la enseñanza es que los pson razonadores formales (es decir, usan la abstracción) en tanto que muchos estudiantestodavía son pensadores concretos o por lo menos se encuentran en una transición hacia etrazonamiento operativo formal. Personalmente creo que esto es cierto, y es por ello que eneste libro la mayor parte de los temas se inician con ejemplos sencillos que ilustran lasideas básicas Los temas se presentan en orden según s u facilidad de asimilación másque en un orden estrictamente lógico. La organizaeián es tal que el material sencillo sealterna con material difícil a Sn de proporcionar un “‘descatw3” despu& de superar cadacuesta. Por ejemplo, el analisis de los balances en estado no estacionario se ha dejado hastael capítulo final porque la experiencia ha demostradsl que la mayx parte de las ~st~~~a~~~~carece de la madurez matemhtica e ingenieril necesaria para absorber estos prchlemas sl-multáneamente con los balances en estado estacioatario. Un principio de la psieologIa educaUiva es que debemos refarzar la ~~~~r~~~~~~ deaprendizaje guiando en forma detallada la practica de cada nuez principieì. La experiencianos ha enseñado a todos que existe una enorme diferencia entre entender un principio ydesarrollar nuestra capacidad para aplicarlo. Por ejemplo, ~puede ustted aprender a tocar elpiano después de asistir a una serie de conferen&ns sobre el tema? Gracias a la intr0derc-ción de numeros0s ejemplos detallados despues de eada sección breve de teaata se espeminculcar métodos directos y ordenados de procedimiento, junto um Ia c~~~~~~~~~~ de losprincipios en cuestión. Además, la amplia variedad de pamemas al fiu~eul de cada capitula,de los cuales aproximadamente la cuarta parte estan acompafiados por sus r~spaesbpermite adquirir práctica en la aplicación de los principios expuestos en el cap&ula. Después de todos estos aAos, el autor que prepara una nueva edición se sitando a un problema que a muchos hace perder el suekx &xsta quk punb hay que usar lasounidades del SI? Estoy csnvenzcido de que el SE es un! sistema de unidades muy importanteque todo ingeniero qulmico debe poder manejar, per@r tambikm mm que les ~s~~~~~~t~~ deingeniería química de Estados Unidos e ineluso de muchos otros países deberan Emilia&zarse con otros sistemas todavla durante algunos aAos. Como t&mino medio, po.33 m&s dela mitad del texto, ejemplos y problemas, y la mayor parte de las tablas, u~~ilizan unidadesdel SI. Por conveniencia, algunas de las taHas cru&les: como Ias de vapar de agu, sepresentan en unidades tanto del sistema estadounidense como del SI. Se han incluido pruebas de autoevaluaci15n con el fin de ofrecer a los lectores pre-guntas y respuestas que les ayuden a valorar y desarrollar sus conacimien&s sobre am temadado. La autoevaluación deb’e ser una experiem5a educativa para ell estudiante. La dispaai-bilidad de respuestas a las preguntas de allltoevalmació’n, jeito con referencias complemen-tarias para ampliar el estudio, es una característica inherente de la ~~t~~~~a~~~~~~~~ Estmpreguntas también se han incluid0 con el fin de ayudar al estudiante a medåtar los eoncep-tos y decidir si debe estudiar más sobre eQ tema. Permítaseme ahora mencionar algunas de las características ~~~ed~~~~ de Ba m~e~~~edición, mismas que no estaban presentes en ediciones anteriores. ._,
  11. 11. PrefacioCARACTERíSTICAS NUEVAS DEL LIBRO Para esta sexta edición he agregado varias ccnracteristicas nuevas (y eliminaddo algunas ya existentes) que facilitan tanto la ensefianza como el aprendizaje autodida&. En esta edición se ha puesto especial atenei6n en presentar una ~~‘~~~~~~~~ sólida y consistente para resolver problemas de balance de materia 3 balamee de euergéa, mis- ma que puede usarse una y otra vez como marco de referencia para resolver prcMkmas conceptuales. Todos los ejemplos que muestran Ba ffkwma de resolver balayes de materia y de energía han sido reformulados de acuerdo con dicha est~at~~~~~~~~~~~e lla tabla 3 u1). En mis cursos les pido a los estudiantes aprender la estrategia y apkuk a todos’ sus pr~bkmas de tarea y de examen, y trato de disuadir8os del empleo de algoritmos heurásticos inventa- dos por ellos mismos o de m&odos de “recetarioyY, se%lando que tal vez resuluen t3Liles para algunos tipos de problemas, peso que fracasaron I~~~~~~~~~rn~~~~ con ottros, De esta manera, se guía al estudiante para que desarrok patrones gewrales par; enfrentar los prc~- blemas, y que podrá utilizar con éxito cuando se enfrente a tipas de prcrblemas con 1~s que no esté familiarizado. El texto está diseñado a modo: de comunicar al estudiante un nfimero suficiente de conceptos fundamentales como para que pueda 1) continuar con s’us estudios y 2) comenzar a resolver por cuenta propia nuevos tipos de problemas. EE estudiante ad- quiere práctica en la determinación de la naturaleza del problema su defin~ciOnl La sbknción de datos, el análisis y desglose de la información, la integraci0n de ideas báskas en patra- nes y, de hecho, hacer todo menos probar la sohkón e pesimmtalmente. Un problema importante que debe resolver todo libro es en que medida y de que manera se debe