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REDACCIÓN DEL TEXTO:
Enrique Guerrero Medina
Enney L. González Ramírez
Carlos Arturo Montoya
COORDINACIÓN
Myriam Dueñas Meza
DIAGRAMACIÓN:
Erika Johanna Mayorga Rodríguez
INTERVENTORÍA:
Rigoberto Quinchia Hernández
Roberto Hernández
Facultad Nacional de Salud Pública – Unidad de Interventorías
Universidad de Antioquia

Contenido:

INTRODUCCIÓN
1 OBJETIVO
2 CAMPO DE APLICACIÓN
3 CONTENIDO ESPECIFICO
3.1 DEFINICIONES
3.2 REQUISITOS Y PROCEDIMIENTOS
3.2.1 Reconocimiento o visita inicial:
3.2.2 Número de Puntos y número de muestras por punto
3.2.3 Equipos
3.2.3.1 Tipos y características de los equipos
3.2.3.2 Pruebas de Verificación y Calibración
3.2.4 Medida De Campo
3.2.5 Cálculos
3.2.5.1 Índice de Temperatura de Globo y Bulbo Húmedo (TGBH)
3.2.5.2 Índice de Tensión Térmica (ITT)
3.2.5.3 Índice de Temperatura efectiva (Tefectiva)
3.2.6 Niveles De Referencia – Valores Límites Permisibles
3.2.7 Análisis De Resultados
3.2.7.1 Índice de Temperatura de Globo y Bulbo Húmedo (TBGH)
3.2.7.2 Índice de Tensión Térmica (ITT)
3.2.7.3 Índice de Temperatura Efectiva(ITE)
3.2.8 Medidas De Control
3.2.8.1 Aclimatación(9.14,9.16)
3.2.8.2 Hidratación
3.2.8.3 Controles de Ingeniería(9.14, 9.16)
3.2.8.4 Controles Administrativos y Practicas de Trabajo
3.2.8.5 Programas de Monitoreo de los Trabajadores
4 ENTIDAD DE VIGILANCIA Y CONTROL
5 REVISIÓN Y ACTUALIZACIÓN
5.1 FUENTES DE INFORMACIÓN (1)
5.2 PROCEDIMIENTOS DE REGISTRO Y NOTIFICACIÓN OBLIGATORIA (2)
5.3 PERIODICIDAD (3)
5.4 PERSONAL IDÓNEO (4)
5.5 ACTORES SOCIALES (5)
6 DEROGATORIA
7 VIGENCIA
8 RÉGIMEN SANCIONATORIO
9 BIBLIOGRAFÍA

14th Edition

Fink, Donald G. and Beaty, H. Wayne

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Content
Section 1: Units, Symbols, Definitions, and Conversion Factors
Section 2: Electric and Magnetic Circuits
Section 3: Measurements and Instruments
Section 4: Properties of Materials
Section 5: Generation
Section 6: Prime Movers
Section 7: Alternating-Current Generators
Section 8: Direct-Current Generators
Section 9: Hydroelectric Power Generation
Section 10: Power System Components
Section 11: Alternate Sources of Power
Section 12: Electric Power System Economics
Section 13: Project Economics
Section 14: Transmission Systems
Section 15: Direct Current Power Transmission
Section 16: Power-System Operation
Section 17: Substations
Section 18: Power Distribution
Section 19: Wiring Design for Commercial and Industrial Buildings
Section 20: Motors and Drives
Section 21: Industrial and Commercial Applications of Electric Power
Section 22: Power Electronics
Section 23: Power Quality and Reliability
Section 24: Grounding Systems
Section 25: Computer Applications in the Electric Power Industry
Section 26: Illumination
Section 27: Lightning and Over voltage protection
Section 28: Standards in Electro technology, Telecommunications, and Information Technology

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4th Edition

Bettelheim & Landesberg

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Experiment 1
Laboratory techniques: use of the laboratory gas burner; basic glassworking

Experiment 2
Laboratory measurements

Experiment 3
Density determination

Experiment 4
The separation of the components of a mixture

Experiment 5
Resolution of a mixture by distillation

Experiment 6
The empirical formula of a compound: the Law of Constant Composition

Experiment 7
Determination of the formula of a metal oxide

Experiment 8
Classes of chemical reactions
Experiment 9
Chemical properties of consumer products

Experiment 10
Water analysis

Experiment 11
Calorimetry: the determination of the specific heat of a metal

Experiment 12
Boyle’s Law: the pressure–volume relationship of a gas

Experiment 13
Charles’s Law: the volume–temperature relationship of a gas

Experiment 14
Properties of gases: determination of the molecular weight of a volatile liquid

Experiment 15
Physical properties of chemicals: melting point, sublimation, and boiling point

Experiment 16
Entropy: a measure of disorder

Experiment 17
Solubility and solution

Experiment 18
Water of hydration

Experiment 19
Colligative properties: freezing point depression and osmotic pressure

Experiment 20
Factors affecting rate of reactions

Experiment 21
Law of chemical equilibrium and Le Chatelier’s principle

Experiment 22
pH and buffer solutions

Experiment 23
Analysis of vinegar by titration

Experiment 24
Analysis of antacid tablets

Experiment 25
Measurement of sulfur dioxide preservative in foods

Experiment 26
Structure in organic compounds: use of molecular models. I

Experiment 27
Stereochemistry: use of molecular models. II

Experiment 28
Identification of hydrocarbons

Experiment 29
Column and paper chromatography: separation of plant pigments

Experiment 30
Identification of alcohols and phenols

Experiment 31
Identification of aldehydes and ketones

Experiment 32
Properties of carboxylic acids and esters

Experiment 33
Properties of amines and amides

Experiment 34
Polymerization reactions

Experiment 35
Preparation of acetylsalicylic acid (aspirin)

Experiment 36
Measurement of the active ingredient in aspirin pills

Experiment 37
Isolation of caffeine from tea leaves

Experiment 38
Carbohydrates

Experiment 39
Preparation and properties of a soap

Experiment 40
Preparation of a hand cream

Experiment 41
Extraction and identification of fatty acids from corn oil

Experiment 42
Analysis of lipids

Experiment 43
TLC separation of amino acids

Experiment 44
Acid–base properties of amino acids

Experiment 45
Isolation and identification of casein

Experiment 46
Isolation and identification of DNA from yeast

Experiment 47
Viscosity and secondary structrue of DNA

Experiment 48
Kinetics of urease-- catalyzed decomposition of urea

Experiment 49
Isocitrate dehydrogenase—an enzyme of the citric acid cycle

Experiment 50
Quantitative analysis of vitamin C contained in foods

Experiment 51
Analysis of vitamin A in margarine

Experiment 52
Urine analysis

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Part I: Basic Concepts in Transport Phenomena
1 Introduction to Transport Phenomena
1.1 Transport Phenomena and Unit Operations
1.2 Equilibrium and Rate Processes
1.3 Fundamental Variables and Units
1.4 The Role of Intermolecular Forces
1.5 Simple Balances

2 Molecular Transport Mechanisms
2.1 The Analogy
2.1.1 The Case for Heat Transfer
2.1.2 The Case for Mass Transfer
2.1.3 The Case for Momentum Transfer
2.1.4 The Analogous Forms
2.2 Heat Transfer
2.3 Mass Transfer
2.4 Momentum Transfer
2.5 Heat, Mass and Momentum Diffusivities
2.5.1 Thermal Conductivity
2.5.2 Diffusion Coefficient
2.5.3 Viscosity
2.6 A Comparison of the Transports

3. The general property Balance
3.1 The Balance or Conservation Concept
3.1.1 Input-Output Balance
3.1.2 Generation
3.1.3 Accumulation
3.1.4 The Balance Equation in Differential Form
3.2 The one-directional Balance Equation including Molecular and Convective Transport
3.2.1 Molecular Transport
3.2.2 Convection
3.3 The three dimensional balance Equation
3.4 The Continuity Equation
3.5 The General Property Balance for an Incompressible Fluid

4 Molecular Transport and the General Property
4.1 Steady Transport in One Direction Involving Input-Output with no Generation
4.1.1 Constant-area Transport
4.1.2 Variable-area Transport
4.2 Steady State Transport With Generation
4.2.1 Heat or Mass Transport with Constant Generation
4.2.2 Momentum Transfer with Generation at Steady-State
4.2.3 Laminar Flow in a Tube
4.2.4 Laminar Flow Between Parallel Plates
4.2.5 Variable Generation
4.3 Concluding Remarks

5 Transport with a Net Convective Flux
5.1 Convective Flux Caused by Forced Convection
5.1.1 The Balance Equation
5.1.2 Coordinate Systems
5.1.3 Relationship Between Shear Stress and Shear Rate
5.1.4 The Continuity Equation
5.1.5 The Energy Balance
5.1.6 The Navier-Stokes Equation
5.1.7 The Boundary Layer
5.2 Convected Coordinates
5.3 Mass Diffusion Phenomena
5.3.1 Mass Flwes in Stationary and Convected Coordinates
5.3.2 Total Flux and Fick's Law
5.3.3 Binary Mass Diffusion in Gases
5.3.4 Binary Mass Diffusion in Liquids
5.3.5 Diffusion in Solids
5.3.6 Diffusion due to a Pressure Gradient
5.3.7 Diffusion with Three or More Components
5.4 Less Common Types of Mass and Thermal Transport
5.4.1 Heat Transport
5.4.2 Mass Transport

6. Flow Turbulence
6.1 Transitional and Turbulent Flow
6.1.1 The Reynolds Experiment
6.1.2 Transitional Flow
6.1.3 Fully Developed Turbulent Flow
6.2 The Equations for Transport under Turbulent Conditions
6.2.1 Reynolds Rules of Averaging
6.2.2 Reynolds Equation for Incompressible Turbulent Flow
6.2.3 Reynolds Stresses
6.2.4 Turbulent Flow in Channels and Pipes
6.3 Turbulence Models
6.3.1 The Boussinesq Theory
6.3.2 The Prandtl Mixing Length Theory
6.3.3 Analogies
6.3.4 Film and Penetration Theories
6.4 The Velocity Distribution
6.5 Friction Factor

7. Integral Methods of Analysis
7.1 The general Integral Balance
7.1.1 The Integral Mass Balance
7.1.2 The Integral Balance on an Individual Species
7.1.3 The Integral Momentum Balance
7.1.4 The Integral Energy Balance
7.1.5 The Mechanical Energy Equation and the Engineering Bernoulli Equation
7.2 Fluid Statics
7.2.1 Manometers
7.2.2 Buoyant Forces
7.2.3 Variation of Pressure with Depth
7.3 Recapitulation

8 Methods of Analysis
8.1 Inspection of the Basic Differential Equations
8.2 Dimensional Analysis
8.2.1 Rayleigh Method of Analysis
8.2.2 Buckingham Method
8.2.3 Completeness of Sets
8.3 Modeling

Part II Applications of Transport Phenomena
9 Agitation
9.1 Introduction to Agitation
9.2 Equipment
9.3 Geometric Similarity and Scale-up
9.4 Design Variables
9.5 Dimensionless Numbers
9.6 Scale-up
9.6.1 Scale-up Procedures for Turbulent Flow with Three or More Test Volumes
9.6.2 Scale-up Procedures for Turbulent Flow with Two Test Volumes
9.6.3 Scale-up Procedures for Turbulent Flow with a Single Test Volume
9.6.4 Scale-up Procedure for Laminar Flow
9.6.5 Scale-up Without Geometric Similarity

10 Transport in Ducts
10.1 Review
10.1.1 Laminar Pipe Flow
10.1.2 Turbulent Pipe Flow
10.2 Piping Systems
10.2.1 Roughness
10.2.2 Pressure Drop in Rough Pipes
10.2.3 von Karman Number
10.2.4 Solutions of Large Molecules
10.2.5 The Velocity Head Concept
10.2.6 Curved Tubes
10.2.7 Expansion and Contraction Losses
10.2.8 Pipe Fittings and Valves
10.2.9 Gases
10.2.10 Complex Fluid Flow Systems
10.3 Noncircular Conduits
10.4 Measurement of Fluid Flow
10.4.1 Orifice Meter
10.4.2 Venturi and Nozzle
10.4.3 Rotameter
10.4.4 Pitot Tube
10.4.5 Other Flow Metering Devices
10.5 Measurement of Pressure
10.6 Measurement of Temperature and Concentration

11 Heat and Mass Transfer in Duct Flow
11.1 Review and Extensions
11.1.1 Radiation
11.1.2 Convection
11.1.3 Conduction
11.1.4 The Resistance Concept
11.1.5 Slope at the Wall
11.1.6 Bulk and Film Temperatures
11.2 Laminar Pipe Flow
11.2.1 Fully Developed Transfer
11.2.2 Entry Region
11.3 Heat and Mass Transfer During Turbulent Flow
11.3.1 Review of Turbulence Models
11.3.2 Correlations for Fully Developed HOW
11.3.3 The Analogies
11.3.4 Other Methods
11.4 Double-pipe Heat Exchangers
11.4.1 The Overall Heat Transfer Coefficient
11.4.2 Contact Resistance and Fouling Factors
11.4.3 Design Equations
11.4.4 Simple Solutions
11.5 Multipass Heat Exchangers
11.5.1 Equipment
11.5.2 Design Equations
11.6 Other Topics

12 Transport Past Immersed Bodies
12.1 The Boundary Layer and the Entry Region
12.1.1 The Laminar Boundary Layer
12.1.2 The Turbulent Boundary Layer
12.1.3 Heat and Mass Transfer During Boundary Layer Flow Past a Flat Plate
12.2 Flow Over Cylinders and Spheres
12.2.1 Ideal Flow (Nonviscous Fluids)
12.2.2 Stokes Flow Past a Sphere
12.2.3 Drag Coefficient Correlations
12.3 Flow Phenomena with Solids and Fluids
12.3.1 Introduction to Fluidization
12.3.2 Gas-Solid Fhridization
12.3.3 Liquid-Solid Fluidization
12.3.4 Packed Beds
12.3.5 Single-Cylinder Heat Transfer
12.3.6 Banks of Tubes
12.4 Flow Phenomena with Gas-Liquid and Liquid-Liquid Mixtures

13 Unsteady-state Transport
13.1 Basic Equations
13.1.1 Heat Transfer Equation
13.1.2 Mass Transfer
13.1.3 Error Function
13.1.4 Heat Transfer with Negligible Internal Resistance
13.2 Finite Slab and Cylinder
13.2.1 Fourier Series Solution
13.2.2 Lapiace Transform Solution
13.2.3 Generalized Chart Solution
13.2.4 Numerical Solution
13.3 Other Geometries
13.3.1 Infinite Slab
13.3.2 Semi-infinite Slab
13.3.3 Cylinder
13.3.4 Sphere

Part III Transport Property
14 Estimation of Transport Coefficients
14.1 Cases
14.1.1 Kinetic Theory of Gases
14.1.2 Nonuniform Gas Theory
14.1.3 Empirical Correlations for Gases
14.2 Liquids
14.2.1 Viscosity
14.2.2 Thermal Conductivity
14.2.3 Diffusion Coefficient
14.3 Solids
14.4 Measurement of the Transport Properties
14.4.1 Viscosity Measurements
14.4.2 Thermal Conductivity
14.4.3 Diffusion Coefficient Measurements

15 Non-Newtonial Phenomena
15.1 Rheological Characteristics of Materials
15.1.1 Time-Independent Behavior
15.1.2 Time-Dependent Behavior
15.1.3 Viscoelastic Behavior
15.2 Rheological Measurements
15.2.1 Capillary Viscometer
15.2.2 Rotational Viscometers
15.3 Turbulent Flow
15.4 Agitation of Non-Newtonian Fluids
15.5 Heat Transfer in Pipe Flow

Appendixes

A Properties of Materials
Table A.1 Thermophysical Properties of Saturated Water
Table A.2 Thermophysical Properties of Dry Air
Table A.3 Constants in the Lennard-Jones 12-6 Potential as Determined from Viscosity Data
Table A.4 Le Bas Atomic and Molar Volumes at the Normal Boiling Point

B Mechanical Characteristics of Pipe and Tubing
Table B.l Standard Steel Pipe Dimensions, Capacities and Weights
Table B.2 Condenser and Heat-Exchanger Tube Data

C Physical Constants, Units, and Conversion Tables
Table C.l Physical Constants
Table C.2 SI Base and Supplementary Quantities and Units
Table C.3 Derived Units of SI Which Have Special Names
Table C.4 SI Prefixes
Table C.5 Density (or Specific Volume)
Table C.6 Diffusivity
Table C.7 Force
Table C.8 Gravitational Conversion Constant
Table C.9 Heat Capacity
Table C.10 Heat Transfer Coefficient
Table C.ll Length
Table C.12 Mass
Table C.13 Mass Transfer Coefficient
Table C.14 Power
Table C.15 Pressure or Momentum Flux or Shear Stress
Table C.16 Thermal Conductivity
Table C.17 Viscosity
Table C.18 Volume
Table C.19 Work, Energy, and Torque
Table C.20 Miscellaneous

D Vector Mathematics
Table D.1 Introduction
Table D.2 Scalar Quantities and Vectors
Table D.3 Tensors

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Es un simulador de procesos y ciclos termodinámicos, desarrollado por el Grupo de Didáctica de la Termodinámica de la Universidad de Zaragoza, España. Me parece una herramienta muy potente, accesible, facil de entender y manejar, aunado a los excelentes video tutoriales que se han tomado el tiempo para crear.

Características destacables:

* Más de 40 sustancias termodinámicas, con tres modelos de ecuación de estado (gas perfecto, gas ideal y sustancia real).
* Unidades en sistema internacional y sistema británico de medida, seleccionables independientemente para cada magnitud.
* Convenio de signos positivo (?U=Q+W) y negativo (?U=Q-W).
* Análisis de sistemas abiertos (volumen de control) o cerrados (masa de control).
* Estado de referencia y estado ambiente configurables por el usuario, permitiendo acomodar los resultados a cualesquiera tablas.
* Diagramas termodinámicos Pv, Ts, Ph, hs, Tv, PT, Ps, Th, hv y sv, con escalas lineales y logarítmicas, representación de isolíneas, domo de saturación, zona de validez del modelo y estados característicos.
* Panel de propiedades termodinámicas constantemente actualizado y configurable para mostrar únicamente las propiedades que se estén trabajando en el ejercicio.
* Librería de sustancias definidas por el usuario, con valores y representación personalizados.
* Creación de objetos termodinámicos: Estados, procesos y ciclos se calculan sin más que pulsar el ratón sobre el diagrama y arrastrar el elemento desde el estado inicial hasta el estado final.
* Cálculo de rendimientos, intercambiadores y balances de energía/entropía.
* Tablas de propiedades termodinámicas con variables de usuario.

Las posibilidades que ofrece TermoGraf hace que sea adecuado en prácticamente todos los escenarios del proceso de enseñanza/aprendizaje de la asignatura, ofreciendo funcionalidades específicas para cada uno de ellos: desde la clase presencial al trabajo individual o en grupo del estudiantado, pasando por la preparación de material docente o la corrección automática de ejercicios.

Algunos screenshots:

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I. FUNCTIONAL GROUP MODIFICATIONS

1. Chemical Oxidations
I. Chromium Trioxide Oxidation
II. Periodate-Permanganate Cleavage of Olefins
III. Free Radical Oxidation of an Allylic Position
IV. Epoxidation of Olefins
V. Baeyer-Villiger Oxidation of Ketones
VI. Lead Tetraacetate Oxidation of Cycloalkanols
VII. Photolytic Conversion of Cyclohexane to Cyclohexanone Oxime
VIII. Oxidation of Ethers to Esters
IX. Partial Oxidation of an Aliphatic Side Chain
X. Bisdecarboxylation with Lead Tetraacetate
XI. Oxidation with Selenium Dioxide

2. Hydride and Related Reductions
I. Reduction by Lithium Aluminum Hydride
II. Mixed Hydride Reduction
III. Reduction with Iridium-Containing Catalysts
IV. Reduction of Conjugated Alkenes with Chromium (H) Sulfate

3. Dissolving Metal Reductions
I. Reduction by Lithium-Amine
II. Reduction by Lithium-Ethylenediamine
III. Reduction of a,/MJnsaturated Ketones by Lithium-Ammonia
IV. Reduction of a,/9-Unsaturated Ketones in Hexamethylphosphoric Triamide
V. Reduction of an a,/?-Unsaturated y-Diketone with Zinc

4. Hydroboration
I. Hydroboration of Olefins as a Route to Alcohols
II. Selective Hydroborations Using Bis(3-methyl-2-butyl)borane (BMB)
III. Purification of a Mixture of J9-10- and J1(9)-Octalins

5. Catalytic Hydrogenation
I. Hydrogenation over Platinum Catalyst
II. Low-Pressure Hydrogenation of Phenols over Rhodium Catalysts
III. c/j-4-Hydroxycyclohexanecarboxylic Acid from /?-Hydroxybenzoic Acid
IV. 3-Isoquinuclidone from/7-Aminobenzoic Acid
V. Homogeneous Catalytic Hydrogenation

6. The Introduction of Halogen
I. Halides from Alcohols by Triphenylphosphine—Carbon Tetrahalide
II. Halides from Alcohols and Phenols by Triphenylphosphine Dihalide
III. Allylic and Benzylic Bromination with W-Bromosuccinimide
IV. a-Bromination of Ketones and Dehydrobromination
V. Stereospecific Synthesis of /ra/w-4-Halocyclohexanols

7. Miscellaneous Elimination, Substitution, and Addition Reactions
I. Methylenecyclohexane by Pyrolysis of an Amine Oxide
II. The Wolff-Kishner Reduction
III. Dehydration of 2-Decalol
IV. Boron Trifluoride Catalyzed Hydrolysis of Nitriles
V. Bridged Sulfides by Addition of Sulfur Dichloride to Dienes
VI. Methylation by Diazomethane
VII. Oxymercuration: A Convenient Route to Markovnikov Hydration of Olefins
VIII. Esterification of Tertiary Alcohols
IX. Ketalization
X. Half-EsterificationofaDiol
XI. Substitution on Ferrocene
XII. Demethylation of Aryl Methyl Ethers by Boron Tribromide

II. SKELETAL MODIFICATIONS
8. The Diels-Alder Reaction
I. 3,6-Diphenyl-4,5-cyclohexenedicarboxylic Anhydride
II. Reactions with Butadiene
III. Catalysis by Aluminum Chloride
IV. Generation of Dienes from Diones
V. Reactions with Cyclopentadiene

9. Enamines as Intermediates
I. Preparation of the Morpholine Enamine of Cyclohexanone
II. Acylation of Enamines
III. Enamines as Michael Addition Reagents
IV. Reactions of Enamines with j3-Propiolactone
V. Reactions of Enamines with Acrolein

10. Enolate Ions as Intermediates
I. Ketones as Enolates: Car bethoxylation of Cyclic Ketones
II. Esters as Enolates: 1,4-Cyclohexanedione and Meerwein's Ester
III. Methylsulfinyl Carbanion as a Route to Methyl Ketones
IV. Cyclization with Diethyl Malonate
V. Carboxylations with Magnesium Methyl Carbonate (MMC)
VI. Alkylation of j3-Ketoesters
VII. The Robinson Annelation Reaction

11 . The Wittig Reaction
I. Benzyl-Containing Ylides
II. Alkyl Ylides Requiring «-Butyl Lithium
III. Methylsulfinyl Carbanion in the Generation of Ylides
IV. The Wittig Reaction Catalyzed by Ethylene Oxide
V. Cyclopropylidene Derivatives via the Wittig Reaction

12. Reactions of Trialkylboranes
I. Trialkylcarbinols from Trialkylboranes and Carbon Monoxide
II. Dialkylketones from Trialkylboranes and Carbon Monoxide- Water
III. The Reaction of Trialkylboranes with Methyl Vinyl Ketone and Acrolein
IV. The Reaction of Trialkylboranes with Ethyl Bromoacetate

13. Carbenes as Intermediates
I. Carbene Addition by the Zinc-Copper Couple
II. Dibromocarbenes
III. Dihalocarbenes from Phenyl(trihalomethyl)mercury Compounds

14. Ethynylation
I. Generation of Sodium Acetylide in Liquid Ammonia
II. The Generation of Sodium Acetylide in Tetrahydrofuran
III. The Generation of Sodium Acetylide via Dimsylsodium

15. Structural Isomerizations
I. Acid Catalyzed Rearrangement of Saturated Hydrocarbons
II. Photolytic Ring Contraction
III. Isomerization of 1-Ethynylcylohexanol: Three Methods
IV. Photolytic Isomerization of 1,5-Cyclooctadiene
V. Oxidative Rearrangement of /3-Diketones
VI. Base Catalyzed Rearrangement of 4-Benzoyloxycyclohexanone
VII. Allenes from 1,1-Dihalocyclopropanes by Methyllithium

16. Elimination, Substitution, and Addition Reactions Resulting in Carbon-Carbon Bond Formation
I. Carboxylation of Carbonium Ions
II. Paracyclophane via a 1,6-Hofmann Elimination
III. Diphenylcyclopropenone from Commercial Dibenzyl Ketone
IV. Phenylcyclopropane from Cinnamaldehyde
V. Conversion of Alkyl Chlorides to Nitriles in DMSO
VI. Photolytic Addition of Formamide to Olefins
VII. Intermolecular Dehydrohalogenation
VIII. Ring Enlargement with Diazomethane
IX. Conjugate Addition of Grignard Reagents
X. Dimethyloxosulfonium Methylide in Methylene Insertions
Xl. Acylation of a Cycloalkane: Remote Functionalization
XII. The Modified Hunsdiecker Reaction

17. Miscellaneous Preparations
I. Derivatives of Adamantane
II. Percarboxylic Acids
III. Diazomethane
IV. Trichloroisocyanuric Acid

Appendix 1. Examples of Multistep Syntheses
Appendix 2. Sources of Organic Reagents
Appendix 3. Introduction to the Techniques of Synthesis

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1 Introduction to Process Modeling
1.1 Application of Process Models
1.2 Dynamic Systems Modeling
1.3 Modeling Steps
1.4 Use of Diagrams
1.5 Types of Models
1.6 Continuous versus Discrete Models
References
2 Process Modeling Fundamentals
2.1 System States
2.2 Mass Relationship for Liquid and Gas
2.3 Energy Relationship
2.4 Composition Relationship
3 Extended Analysis of Modeling for Process Operation
3.1 Environmental Model
3.2 Procedure for the Development of an Environmental Model for Process Operation
3.3 Example: Mixer
3.4 Example: Evaporator with Variable Heat Exchanging Surface
4 Design for Process Modeling and Behavioral Models
4.1 Behavioral Model
4.2 Example: Mixer
5 Transformation Techniques
5.1 Introduction
5.2 Laplace Transform
5.3 Useful Properties of Laplace Transform: limit functions
5.4 Transfer Functions
5.5 Discrete Approximations
5.6 z-Transforms
References
6 Linearization of Model Equations
6.1 Introduction
6.2 Non-linear Process Models
6.3 Some General Linearization Rules
6.4 Linearization of Model of the Level Process
6.5 Linearization of the Evaporator model
6.6 Normalization of the Transfer Function
6.7 Linearization of the Chemical Reactor Model
7 Operating Points
7.1 Introduction
7.2 Stationary System and Operating Point
7.3 Flow Systems
7.4 Chemical System
7.5 Stability in the Operating Point
7.6 Operating Point Transition
8 Process Simulation
8.1 Using Matlab Simulink
8.2 Simulation of the Level Process
8.3 Simulation of the Chemical Reactor
References
9 Frequency Response Analysis
9.1 Introduction
9.2 Bode Diagrams
9.3 Bode Diagram of Simulink Models
References
10 General Process Behavior
10.1 Introduction
10.2 Accumulation Processes
10.3 Lumped Process with Non-interacting Balances
10.4 Lumped Process with Interacting Balances
10.5 Processes with Parallel Balances
10.6 Distributed Processes
10.7 Processes with Propagation Without Feedback
10.8 Processes with Propagation With Feedback
11 Analysis of a Mixing Process
11.1 The Process
11.2 Mixer with Self-adjusting Height
12 Dynamics of Chemical Stirred Tank Reactors
12.1 Introduction
12.2 Isothermal First-order Reaction
12.3 Equilibrium Reactions
12.4 Consecutive Reactions
12.5 Non-isothermal Reactions
13 Dynamic Analysis of Tubular Reactors
13.1 Introduction
13.2 First-order Reaction
13.3 Equilibrium Reaction
13.4 Consecutive Reactions
13.5 Tubular Reactor with Dispersion
13.6 Dynamics of Adiabatic Tubular Flow Reactors
References
14 Dynamic Analysis of Heat Exchangers
14.1 Introduction
14.2 Heat Transfer from a Heating Coil
14.3 Shell and Tube Heat Exchanger with Condensing Steam
14.4 Dynamics of a Counter-current Heat Exchanger
References
15 Dynamics of Evaporators and Separators
15.1 Introduction
15.2 Model Description
15.3 Linearization and Laplace Transformation
15.4 Derivation of the Normalized Transfer Function
15.5 Response Analysis
15.6 General Behavior
15.7 Example of Some Responses
15.8 Separation of Multi-phase Systems
15.9 Separator Model
15.10 Model Analysis
15.11 Derivation of the Transfer Function
16 Dynamic Modeling of Distillation Columns
16.1 Column Environmental Model
16.2 Assumptions and Simplifications
16.3 Column Behavioral Model
16.4 Component Balances and Equilibria
16.5 Energy Balances
16.6 Tray Hydraulics
16.7 Tray Pressure Drop
16.8 Column Dynamics
Notation
Greek Symbols
References
17 Dynamic Analysis of Fermentation Reactors
17.1 Introduction
17.2 Kinetic Equations
17.3 Reactor Models
17.4 Dynamics of the Fed-batch Reactor
17.5 Dynamics of Ideally Mixed Fermentation Reactor
17.6 Linearization of the Model for the Continuous Reactor
References
18 Physiological Modeling: Glucose-Insulin Dynamics and Cardiovascular Modeling
18.1 Introduction to Physiological Models
18.2 Modeling of Glucose and Insulin Levels
18.3 Steady-state Analysis
18.4 Dynamic Analysis
18.5 The Bergman Minimal Model
18.6 Introduction to Cardiovascular Modeling
18.7 Simple Model Using Aorta Compliance and Peripheral Resistance
18.8 Modeling Heart Rate Variability using a Baroreflex Model
References
19 Introduction to Black Box Modeling
19.1 Need for Different Model Types
19.2 Modeling steps
19.3 Data Preconditioning
19.4 Selection of Independent Model Variables
19.5 Model Order Selection
19.6 Model Linearity
19.7 Model Extrapolation
19.8 Model Evaluation
20 Basics of Linear Algebra
20.1 Introduction
20.2 Inner and Outer Product
20.3 Special Matrices and Vectors
20.4 Gauss–Jordan Elimination, Rank and Singularity
20.5 Determinant of a matrix
20.6 The Inverse of a Matrix
20.7 Inverse of a Singular Matrix
20.8 Generalized Least Squares
20.9 Eigen Values and Eigen Vectors
References
21 Data Conditioning
21.1 Examining the Data
21.2 Detecting and Removing Bad Data
21.3 Filling in Missing Data
21.4 Scaling of Variables
21.5 Identification of Time Lags
21.6 Smoothing and Filtering a Signal
21.7 Initial Model Structure
References
22 Principal Component Analysis
22.1 Introduction
22.2 PCA Decomposition
22.3 Explained Variance
22.4 PCA Graphical User Interface
22.5 Case Study: Demographic data
22.6 Case Study: Reactor Data
22.7 Modeling Statistics
References
23 Partial Least Squares
23.1 Problem Definition
23.2 The PLS Algorithm
23.3 Dealing with Non-linearities
23.4 Dynamic Extensions of PLS
23.5 Modeling Examples
References
24 Time-series Identification
24.1 Mechanistic Non-linear Models
24.2 Empirical (linear) Dynamic Models
24.3 The Least Squares Method
24.4 Cross-correlation and Autocorrelation
24.5 The Prediction Error Method
24.6 Identification Examples
24.7 Design of Plant Experiments
References
25 Discrete Linear and Non-linear State Space Modeling
25.1 Introduction
25.2 State Space Model Identification
25.3 Examples of State Space Model Identification
References
26 Model Reduction
26.1 Model Reduction in the Frequency Domain
26.2 Transfer Functions in the Frequency Domain
26.3 Example of Basic Frequency-weighted Model Reduction
26.4 Balancing of Gramians
26.5 Examples of Model State Reduction Techniques
References
27 Neural Networks
27.1 The Structure of an Artificial Neural Network
27.2 The Training of Artificial Neural Networks
27.3 The Standard Back Propagation Algorithm
27.4 Recurrent Neural Networks
27.5 Neural Network Applications and Issues
27.6 Examples of Models
References
28 Fuzzy Modeling
28.1 Mamdani Fuzzy Models
28.2 Takagi-Sugeno Fuzzy Models
28.3 Modeling Methodology
28.4 Example of Fuzzy Modeling
28.5 Data Clustering
28.6 Non-linear Process Modeling
References
29 Neuro Fuzzy Modeling
29.1 Introduction
29.2 Network Architecture
29.3 Calculation of Model Parameters
29.4 Identification Examples
References
30 Hybrid Models
30.1 Introduction
30.2 Methodology
30.3 Approaches for Different Process Types
30.4 Bioreactor Case Study
Literature
31 Introduction to Process Control and Instrumentation
31.1 Introduction
31.2 Process Control Goals
31.3 The Measuring Device
31.4 The Control Device
31.5 The Controller
31.6 Simulating the Controlled Process
References
32 Behaviour of Controlled Processes
32.1 Purpose of Control
32.2 Controller Equations
32.3 Frequency Response Analysis of the Process
32.4 Frequency Response of Controllers
32.5 Controller Tuning Guidelines
References
33 Design of Control Schemes
33.1 Procedure
33.2 Example: Desulphurization Process
33.3 Optimal Control
33.4 Extension of the Control Scheme
33.5 Final Considerations
34 Control of Distillation Columns
34.1 Control Scheme for a Distillation Column
34.2 Material and Energy Balance Control
Summary
References
Appendix 34.I Impact of Vapor Flow Variations on Liquid Holdup
Appendix 34.II Ratio Control for Liquid and Vapor Flow in the Column
35 Control of a Fluid Catalytic Cracker
35.1 Introduction
35.2 Initial Input–output Variable Selection
35.3 Extension of the Basic Control Scheme
35.4 Selection of the Final Control Scheme
References

Appendix A. Modeling an Extraction Process
A1: Problem Analysis
A2: Dynamic Process Model Development
A3: Dynamic Process Model Analysis
A4: Dynamic Process Simulation
A5: Process Control Simulation Hints

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Capítulo 1 Generalidades

1.1 Introducción
1.2 Definiciones en control
1.2.1 Campo de medida (range)
1.2.2 Alcance (span)
1.2.3 Error
1.2.4 Incertidumbre de la medida (uncertainty)
1.2.5 Exactitud
1.2.6 Precisión (accuracy)
1.2.7 Zona muerta (dead zone o dead band)
1.2.8 Sensibilidad (sensitivity)
1.2.9 Repetibilidad (repeatibility)
1.2.10 Histéresis (hysteresis)
1.2.11 Otros términos
1.3 Clases de instrumentos
1.3.1 En función del instrumento
1.3.2 En función de la variable de proceso
1.3.3 Código de identificación de instrumentos

Capitulo 2 Transmisores
2.1 Generalidades
2.2 Transmisores neumáticos
2.2.1 Bloque amplificador de dos etapas
2.2.2 Transmisor de equilibrio de movimientos
2.2.3 Transmisor de equilibrio de fuerzas
2.2.4 Transmisor de equilibrio de momentos
2.3 Transmisores electrónicos
2.3.1 Transmisores electrónicos de equilibrio de fuerzas
2.3.1.1 Detector de posición de inductancia
2.3.1.2 Transformador diferenciaL
2.3.2 Transmisores digitales
2.4 Comunicaciones
2.5 Comparación de transmisores

Capítulo 3 Medidas de presión
3.1 Unidades y clases de presión
3.2 Elementos mecánicos
3.3 Elementos neumáticos
3.4 Elementos electromecánicos
3.4.1 Transmisores electrónicos de equilibrio de fuerzas
3.4.2 Transductores resistivos
3.4.3 Transductores magnéticos
3.4.4 Transductores capacitivos
3.4.5 Galgas extensométricas (strain gage)
3.4.6 Transductores piezoeléctricos
3.5 Elementos electrónicos de vacío
3.5.1 Transductores mecániéos de fuelle y de diafragma
3.5.2 Medidor McLeod
3.5.3 Transductores térmicos
3.5.4 Transductores de ionización

Capítulo 4 Medidas de caudal
4.1 Medidores volumétricos
4.1.1 Instrumentos de presión diferencial
4.1.1.1 Fórmula general
4.1.1.2 Elementos de presión diferencial
4.1.1.3 Resumen de las normas ISO 5167-1980
4.1.1.4 Tubo Pitot
4.1.1.5 Tubo Annubar
4.1.1.6 Transmisores de fuelle y de diafragma
4.1.1.7 Integradores
4.1.2 Área variable (rotámetros)
4.1.3 Velocidad
4.1.3.1 Vertederos y Venturi
4.1.3.2 Turbinas
4.1.3.3 Transductores ultrasónicos
4.1.4 Fuerza (medidor de placa)
4.1.5 Tensión inducida (medidor magnético)
4.1.5.1 Medidor magnético de caudaL
4.1.6 Desplazamiento positivo
4.1.6.1 Medidor de disco oscilante
4.1.6.2 Medidor de pistón oscilante
4.1.6.3 Medidor de pistón alternativo
4.1.6.4 Medidor rotativo
4.1.6.5 Medidor de paredes deformables
4.1.6.6 Accesorios
4.1.7 Torbellino y Vórtex
4.1.8 Oscilante
4.2 Medidores de caudal masa
4.2.1 Compensación de variaciones de densidad del fluido en medidores volumétricos
4.2.2 Medición directa del caudal-masa
4.2.2.1 Medidores térmicos de caudal
4.2.2.2 Medidores de momento angular
4.2.2.3 Medidor de Coriolis
4.3 Comparación de características de los medidores de caudal

Capítulo 5 Medición de nivel
5.1 Medidores de nivel de líquidos
5.1.1 Instrumentos de medida directa
5.1.2 Instrumentos basados en la presión hidrostática. Medidor manométrico. Membrana. Burbujeo. Presión diferencial
5.1.3 Instrumento basado en el desplazamiento
5.1.4 Instrumentos basados en características eléctricas del líquido
5.2 Medidores de nivel de sólidos
5.2.1 Detectores de nivel de punto fijo
5.2.2 Detectores de nivel continuos

Capítulo 6 Medida de temperatura
6.1 Introducción
6.2 Termómetro de vidrio
6.3 Termómetro bimetálico
6.4 Termómetro de bulbo y capilar
6.5 Termómetros de resistencia
6.6 Termistores
6.7 Termopares
6.7.1 Leyes, curvas y tablas características, tubos de protección y su selección ..
6.7.2 Circuito galvanométrico
6.7.3 Circuito potenciométrico
6.7.4 Comparación entre circuitos galvanométricos y potenciométricos
6.7.5 Verificación de un instrumento y de un termopar
6.8 Pirómetros de radiación
6.8.1 Pirómetros ópticos
6.8.2 Pirómetro de infrarrojos
6.8.3 Pirómetro fotoeléctrico
6.8.4 Pirómetros de radiación total
6.9 Velocidad de respuesta de los instrumentos de temperatura
6.10 Tabla comparativa de características

Capítulo 7 Otras variables
7.1 Variables físicas
7.1.1 Peso
7.1.2 Velocidad
7.1.2.1 Tacómetros mecánicos
7.1.2.2 Tacómetros eléctricos
7.1.3 Densidad y pesQ específico
7.1.3.1 Introducción
7.1.3.2 Areómetros
7.1.3.3 Métodos de presión diferenciaL
7.1.3.4 Método de desplazamiento
7.1.3.5 Refractómetro
7.1.3.6 Método de radiación
7.1.3.7 Método de punto de ebullición
7.1.3.8 Medidor de ultrasonidos
7.1.3.9 Medidores inerciales
7.1.3.10 Medidor de Coriolis
7.1.3.11 Medidores de balanza
7.1.4 Humedad y punto de rocío
7.1.4.1 Humedad en aire y gases
7.1.4.2 Humedad en sólidos
7.1.4.3 Punto de rocío
7.1.5 Viscosidad y consistencia
7.1.5.1 Introducción
7.1.5.2 Viscosímetros
7.1.5.3 Medidores de consistencia
7.1.5.4 Tabla comparativa
7.1.6 Llama
7.1.6.1 Detector de calor
7.1.6.2 Detectores de ionización-rectificación
7.1.6.3 Detectores de radiación
7.1.6.4 Tabla comparativa de detectores
7.1.6.5 Programadores
7.1.7 Oxígeno disuelto
7.1.8 Turbidez
7.1.9 Intensidad de radiación solar
7.2 Variables químicas
7.2.1 Conductividad
7.2.2 pH
7.2.3 Redox (potencial de oxidación-reducción)
7.2.4 Concentración de gases
7.2.4.1 Conductividad térmica
7.2.4.2 Paramagnetismo del oxígeno
7.2.4.3 Analizador de infrarrojos

Capítulo 8 Elementos finales de controL
8.1 Válvulas de control
8.1.1 Generalidades
8.1.2 Tipos de válvulas
8.1.2.1 Válvula de globo
8.1.2.2 Válvula en ángulo
8.1.2.3 Válvula de tres vías
8.1.2.4 Válvula de jaula
8.1.2.5 Válvula de compuerta
8.1.2.6 Válvula en y
8.1.2.7 Válvula de cuerpo partido
8.1.2.8 Válvula Saunders
8.1.2.9 Válvula de compresión
8.1.2.10 Válvula de obturador excéntrico rotativo
8.1.2.11 Válvula de obturador cilíndrico excéntrico
8.1.2.12 Válvula de mariposa
8.1.2.13 Válvula de bola
8.1.2.14 Válvula de orificio ajustable
8.1.2.15 Válvula de flujo axiaL
8.1.3 Cuerpo de la válvula
8.1.4 Tapa de la válvula
8.1.5 Partes internas de la válvula. Obturador y asientos
8.1.5.1 Generalidades
8.1.5.2 Materiales
8.1.5.3 Características de caudal inherente
8.1.5.4 Características de caudal efectivas
8.1.5.5 Selección de la característica de la válvula
8.1.6 Corrosión y erosión en las válvulas. Materiales
8.1.7 Servomotores
8.1.7.1 Servomotor neumático
8.1.7.2 Servomotor eléctrico
8.1.7.3 Tipos de acciones en las válvulas de control
8.1.8 Accesorios
8.1.8.1 Camisa de calefacción
8.1.8.2 Posicionador
8.1.8.3 Volante de accionamiento manual
8.1.8.4 Repetidor
8.1.8.5 Transmisores de posición y microrruptores de final de carrera
8.1.8.6 Válvula de solenoide de tres vías
8.1.8.7 Válvula de enclavamiento
8.1.8.8 Válvula de Kv o Cvo carrera ajustables
8.1.9 Dimensionamiento de la válvula. Coeficientes Kv YCv
8.1.9.1 Definiciones
8.1.9.2 Fórmula general
8.1.9.3 Líquidos
8.1.9.4 Gases
8.1.9.5 Vapores
8.1.9.6 Régimen bifásico
8.1.9.7 Resumen de cálculo de coeficientes de válvulas
8.1.10 Ruido en las válvulas de controL
8.1.10.1 Generalidades
8.1.10.2 Causas del ruido en las válvulas
8.1.10.3 Reducción del ruido
8.2 Elementos finales electrónicos
8.2.1 Amplificador magnético saturable
8.2.2 Rectificadores controlados de silicio
8.2.3 Válvula inteligente
8.3 Otros elementos finales de control

Capítulo 9 Regulación automática
9.1 Introducción
9.2 Características del proceso
9.3 Sistemas de control neumáticos y eléctricos
9.3.1 Control todo-nada
9.3.2 Control flotante
9.3.3 Control proporcional de tiempo variable
9.3.4 Control proporcional.
9.3.5 Control proporcional + integraL
9.3.6 Control Ploporcional + derivado
9.3.7 Control proporcional + integral + derivado
9.3.8 Cambio automático-manual-automático
9.3.9 Tendencias en los instrumentos neumáticos
9.4 Sistemas de control electrónicos y digitales
9.4.1 Generalidades
9.4.2 Control todo-nada
9.4.3 Control proporcional de tiempo variable
9.4.4 Control proporcional
9.4.5 Control integral
9.4.6 Control derivativo
9.4.7 Control proporcional + integral + derivativo
9.4.8 Cambio automático-manual-automático
9.4.9 Controladores digitales
9.5 Selección del sistema de control
9.6 Criterios de estabilidad en el control
9.7 Métodos de ajuste de controladores
9.8 Otros tipos de control
9.8.1 Generalidades
9.8.2 Control en cascada
9.8.3 Programadores
9.8.4 Control de relación
9.8.5 Control anticipativo
9.8.6 Control de gama partida
9.8.7 Control selectivo
9.8.8 Control de procesos discontinuos
9.8.9 Controladores no lineales
9.8.10 Instrumentos auxiliares
9.9 Seguridad intrínseca
9.9.1 Introducción
9.9.2 Nivel de energía de seguridad
9.9.3 Mecanismos de la ignición en circuitos de baja tensión
9.9.4 Clasificaciones de áreas peligrosas
9.9.5 Normas
9.9.6 Barreras Zener
9.9.7 Barreras galvánicas
9.9.8 Factores de seguridad
9.10 Control por computador
9.10.1 Generalidades
9.10.2 Control DDC
9.10.3 Control supervisor
9.10.4 Control distribuido
9.10.5 Sistemas de control avanzado
9.10.6 Sistemas expertos
9.10.7 Control por redes neuronales
9.10.8 Control por lógica difusa (fuzzy)
9.11 Evolución de la instrumentación

Capítulo 10 Calibración de los instrumentos
10.1 Introducción
10.2 Errores de los instrumentos. Procedimiento general de calibración
10.3 Calibración de instrumentos de presión, nivel y caudaL
10.4 Calibración de instrumentos de temperatura
10.5 Comprobación de válvulas de control
10.6 Aparatos electrónicos de comprobación
10.7 Calidad de calibración según Norma ISO 9002

Capítulo 11: Aplicaciones en la industria. Esquemas típicos de control
11.1 Generalidades
11.2 Calderas de vapor
11.2.1 Control de combustión
11.2.2 Control de nivel
11.2.3 Seguridad de llama
11.3 Secaderos y evaporadores
11.4 Horno túnel
11.5 Columnas de destilación
11.6 Intercambiadores de calor
11.7 Control del reactor en una central nuclear

Apéndice. Análisis dinámico de los instrumentos
A.l Generalidades
A.2 Análisis dinámico de los transmisores
A.2.1 Elementos fundamentales
A.2.2 Diagrama de bloques, diagrama de Bode y función de transferencia de un transmisor
A.2.2.1 Transmisor neumático
A.2.2.2 Transmisor electrónico
A.2.2.3 Transmisor digital
A.2.3 Velocidad de respuesta de los transmisores
A.2.3.1 Transmisores neumáticos
A.2.3.2 Transmisores electrónicos o digitales
A.3 Análisis dinámico de los controladores
A.3.1 Introducción
A.3.2 Acción proporcional
A.3.3 Acción proporcional + integral
A.3.4 Acción proporcional + derivada
A.3.5 Acción proporcional + integral + derivada
A.3.6 Ensayo de controladores
A.4 Iniciación a la optimización de procesos
A.4.l Generalidades
A.4.2 Análisis experimental del proceso
A.4.3 Estabilidad
A.5 Control avanzado
A.5.1 Correctores
A.5.2 Control multivariable
A.5.3 Control óptimo
A.5.4 Control adaptativo
A.5.5 Control predictivo
A.5.6 Control por redes neuronales
A.5.7 Control por lógica difusa
A.5.8 Estructuras del control avanzado

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]]> http://librosdeiq.com/2009/03/instrumentacion-industrial-antonio-creus-sole-6ta-ed/feed/ 12 http://librosdeiq.com/2009/03/physicochemical-behavior-and-supramolecular-organization-of-polymers-ligia-gargallo-deodato-radic/ http://librosdeiq.com/2009/03/physicochemical-behavior-and-supramolecular-organization-of-polymers-ligia-gargallo-deodato-radic/#comments Mon, 09 Mar 2009 05:43:06 +0000 David Castillo http://librosdeiq.wordpress.com/?p=276 Physicochemical Behavior and Supramolecular Organization of Polymers.
Ligia Gargallo, Deodato Radic

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1 Polymer Solution Behavior: Polymer in Pure Solvent and in Mixed Solvent
1.1 Introduction: Solution Properties
1.2 Polymer Solutions in Good Solvent: Excluded Volume Effect
1.3 Theta Condition: Concentration Regimes
1.4 Critical Phenomena in Polymer Solution: The Collapse of Macromolecules in Poor Solvents
1.5 Polymers in Binary SolventsCosolvency Effect: Preferential Adsorption Phenomena
1.6 Preferential Adsorption Phenomena: Thermodynamical DescriptionAssociation Equilibria Theory

2 Viscoelastic Behaviour of Polymers
2.1 Introduction
2.2 The Nature of Viscoelasticity
2.3 Molecular Theory
2.3.1 The Mechanism of Creep Depends on Temperature and Stress
2.3.2 Molecular Mechanisms
2.3.3 Dynamic Modulus
2.4 Viscoelastic Properties of Poly(methacrylate)s
2.4.1 Poly(methacrylate)s Containing Aliphatic and Substituted
Aliphatic Side Chains
2.4.2 Poly(methacrylate)s Containing Saturated Cyclic Side Chains
2.4.3 Poly(methacrylate)s Containing Heterocyclic Side Groups
2.4.4 Poly(methacrylate)s Containing Aromatic Side Chains
2.5 Viscoelastic Properties of Poly(itaconate)s
2.5.1 Poly(itaconate)s Containing Aliphatic and Substituted Aliphatic Side Chains
2.5.2 Dielectric Relaxational Behavior
2.5.3 Dynamic Mechanical Relaxational Behavior
2.5.4 Dielectric Relaxational Behavior of Poly(diitaconate)s
2.6 Viscoelastic Properties of Poly(thiocarbonate)s

3 Physicochemical Aspects of Polymer at Interfaces
3.1 Introduction
3.2 Langmuir Monolayers and Langmuir-Blodgett Films
3.3 Amphiphilic Block Copolymer Behavior in Solution and Interfaces
3.4 Polymer Adsorption fromSolution
3.5 Wettability Behavior and Contact Angles

4 Supramolecular Structures: Complex Polymeric Systems – Organization, Design and Formation using Interfaces and Cyclic or Complex Molecules
4.1 Introduction
4.2 Inclusion Complexes Between Polymers and Cyclic Molecules Surface Activity
4.3 Self-Assemblies, Block Copolymers and Dendronized Polymers at the Interfaces: Effect of Molecular Architecture

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Content:

Contents

Section I Introduction
Rational for Selecting Chemical Protective Clothing
How to Use This Guide
Section II Selection and Use of Chemical Protective Clothing
Introduction to Some Important Terms
Selection and Use of Protective Clothing
Twelve Important Considerations for the Selection and Use of Protective Clothing
Section III Chemical Index
Chemical Class Numbers
Chemical Names
Synonyms
Chemical Abstract Service Number (CAS #)
Risk Code
Chemical Warfare Agents
Special Notes
Chemical Index Listings
Section IV Selection Recommendations
Barriers
Color Codes
Important Notes and Warnings
Selection Recommendation Tables
Section V Glossary
Section VI Standards for Chemical Protective Clothing
Section VII Manufacturers of Chemical Protective Clothing

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Content

1 Introduction
1.1 Background
1.2 The Report
1.3 Methodology
2 Executive Summary
3 Review of Materials and Properties
3.1 Introduction
3.2 Polymers for Electronic Components
3.2.1 Acrylonitrile-Butadiene-Styrene (ABS)
3.2.2 Acetal Copolymer (POM)
3.2.3 Polyarylamide
3.2.4 Liquid Crystalline Polymers (LCPs)
3.2.5 Polyamide (PA)
3.2.6 Polybutylene Terephthalate (PBT)
3.2.7 Polycarbonate (PC
3.2.8 Polyetheretherketone (PEEK)
3.2.9 Polyetherimide (PEI)
3.2.10 Polyethylene Terephthalate (PET)
3.2.11 Polyethylene (PE)
3.2.12 Polypropylene (PP)
3.2.13 Polyphthalamide (PPA)
3.2.14 Polyphenylene Sulfide (PPS)
3.2.15 Polystyrene (PS)
3.2.16 PS-Modified Polyphenylene Oxide (PPO)
3.2.17 Polysulfone (PSU
3.2.18 Polytetrafluoroethylene (PTFE)
3.2.19 Polyurethane (PU
3.2.20 Polyvinyl Chloride (PVC)
3.2.21 Polyvinylidine Fluoride (PVDF
3.2.22 Styrene-Acrylonitrile Copolymer (SAN)
3.2.23 Elastomers
4 Electronic Components
4.1 Enclosures
4.2 Batteries
4.3 Cable Glands
4.4 Cable Ties and Markers
4.5 Capacitors
4.6 Coil Formers
4.7 Connectors
4.8 Heaters
4.9 Membrane Keypads
4.10 Plugs and Sockets
4.11 Printed Circuit Boards (PCBs)
4.12 Relays
4.13 Resistors
4.14 RFI Screening
4.15 Sensors
4.16 Switches
4.17 Terminals
4.18 Touch Screens
4.19 Other Components
5 Overview of European Electronic Component Markets
5.1 Introduction
5.2 Market Analysis
5.3 Telecommunications
5.4 Automotive Applications
5.5 IT
5.6 Fuel Cells
5.7 Contract Electronics Manufacturing
5.8 Component Distribution
6 Key Trends and Developments
6.1 Moulding, Machining and Fabrication
6.2 Polymer Developments
6.3 Supercapacitors
6.4 Lithium Polymer Systems
6.5 Flat Panel Displays
6.6 Other New Technologies
6.7 Recycling
6.8 Chemical Safety
7 Future Outlook
7.1 Optical Applications
7.2 Bio-Based Polymers
7.3 Self-Repairing Polymers
7.4 Search For New Products
7.5 Bluetooth Technology
7.6 QTC Material
7.7 Superconducting Plastics
7.8 Low Molecular Weight Liquid Crystals
8 Company Profiles

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Dmitry Yu. Ivanov

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Content

Part I The Statics of Critical Phenomena
1 Statics of Critical Phenomena in the Nearest Vicinity of the Critical Point: Experimental Manifestation
1.1 Short History of Critical Phenomena Research
1.2 Peculiarities of the Experiment in the Nearest Vicinity of the Critical Point
1.2.1 "Experimental" Critical Indices
1.2.2 Determination of Critical Parameters
1.2.3 Purity of Matter
1.2.4 Determination of Critical Density
1.2.5 Determination of Critical Temperature and Pressure
1.3 Experiments Near the Critical Point in the Presence of the Gravitational Field
1.3.1 The Gravitational Effect
1.3.2 The Coexistence Curve
1.3.3 Singularity of the Diameter of the Coexistence Curve
1.3.4 The Critical Isotherm
1.3.5 Isothermal Compressibility Along the Critical Isochore
1.3.6 (p ? T)-Dependence Along the Critical Isochore
2 Critical Indices and Amplitudes
2.1 Phenomenological Model of the Critical Behavior of Nonideal Systems
2.2 Critical Indices: External Field Effects
2.2.1 Critical Index ?
2.2.1.1 The Gravitational Effect
2.2.1.2 The Influence of Surface Forces
2.2.1.3 The Influence of Fields: Comparison with Magnetic Materials
2.2.1.4 Comparison with Metals
2.2.2 Critical Index ?
2.2.2.1 The Influence of Gravitation
2.2.2.2 The Influence of Coulomb Forces
2.2.3 Critical Index ?
2.2.3.1 The Influence of Gravitation
2.2.4 Critical Index ?
2.2.4.1 The Influence of Gravitation
2.2.5 Critical Index of the Correlation Radius ?
2.2.6 Micellar Systems
2.2.7 Influence of Boundaries: Finite-Size Effects
2.2.8 Results and Consequences
2.2.9 Some Unresolved Problems
2.3 Critical Indices and Amplitudes
2.3.1 Universal Relations Between Critical Indices
2.3.2 Universal Relations Between Critical Amplitudes
2.3.3 Correlation Between Critical Index and Critical Amplitude Values
3 Thermodynamics of the Metastable State
3.1 The "Pseudospinodal" Hypothesis
3.1.1 The History of the Occurrence of the "Pseudospinodal Hypthesis"
3.1.2 The Universal "Pseudospinodal"
3.2 The van der Waals Spinodal
3.2.1 First-Order Stability Conditions
3.2.2 Higher Order Stability Conditions
3.2.3 Approaching the Instability Points
3.2.4 The Instability Area
3.3 Thermodynamic Analysis of the "Pseudospinodal" Hypothesis
3.3.1 Physics and Geometry
3.3.2 Mathematical Foundation
3.3.3 Thermodynamic Consequences
3.4 Experimental Test of the "Pseudospinodal" Hypothesis
Part II The Dynamics of Critical Phenomena
4 Foundations of Critical Dynamics
4.1 Introduction
4.2 Critical Fluctuations: Light Scattering Intensity
4.3 Kinetics of Critical Fluctuations: Light Scattering Spectrum
4.4 Dynamic Critical Indices and Universal Amplitude
4.5 Scattering of Higher Orders
5 Critical Opalescence: Modeling
5.1 Introduction
5.2 Techniques and Experimental Methods
5.2.1 Experimental Setup
5.2.1.1 General Characteristics
5.2.1.2 The Optical System
5.2.1.3 Correlator
5.2.1.4 Time Correlation Function for High Scattering Multiplicities
5.2.1.5 Cumulants of the Correlation Function
5.2.1.6 Afterpulses
5.3 Physical Modeling
5.3.1 Model Systems
5.3.2 Dependence of the Spectrum Half-width of Multiple Scattering on the Physical Characteristics of the System and on the Scattering Multiplicity
5.3.2.1 Dependence on the Viscosity of the Fluid
5.3.2.2 Dependence on the Optical Thickness of the Scattering Medium
5.3.2.3 Angular Dependence
5.3.2.4 Dependence on the Polarization Mode
5.3.2.5 Dependence on the Concentration of the Scatterer
5.3.2.6 Dependence on the Dimensions of the Scattering Media
5.4 Mathematical Modeling
5.4.1 The Simplest Diffusion Model Approach
5.4.1.1 The First Approach
5.4.1.2 The Second Approach
5.4.2 Mathematical Model of Multiple Scattering
5.4.2.1 Basic Concepts of Radiation-Transport Theory
5.4.2.2 Multiple Scattering Spectra Determined via the Radiation-Transport Theory
5.4.2.3 Transition to High Multiplicity Scattering
5.4.2.4 Effect of the Shape of the Sample on the Mean Scattering Multiplicity
5.5 On the Nature of the Constant ?0
5.5.1 The Relation of ?0 to the Size of the Scatterers
5.5.2 The Relation of ?0 to the Depth of the Diffusion Source
6 Critical Opalescence: Theory and Experiment
6.1 Introduction
6.2 Theory of Critical Opalescence Spectra
6.2.1 Analysis of the Behavior of ?m Close to the Critical Point
6.2.1.1 Calculation of the Limiting Values of Key Quantities
6.2.1.2 Calculation of the Temperature Dependence
6.2.1.3 Analysis of the Obtained Results
6.3 Experiments Close to the Mixing Critical Point
6.3.1 Experimental Setup
6.3.2 Choice of the Object of Research
6.3.3 Binary Mixture Aniline–Cyclohexane
6.3.4 Experimental Results
6.4 Heating of the "Critical" Medium by Probe Radiation
7 Thermal Conductivity in the Vicinity of the Critical Point
7.1 Introduction
7.2 Thermal Conductivity of NH3 Near to the Critical Point
7.2.1 Experimental Setup for Determining Thermal Conductivity
7.2.2 Experimental Results: Background Thermal Conductivity
7.2.3 Extended Mode-Coupling (EMC) Theory
7.3 Static Light Scattering: The Extinction Coefficient
7.3.1 The Experimental Setup for Light Scattering
7.3.2 Results and Analysis of the Optical Experiment
7.3.3 Density Derivative of the Dielectric Constant
7.4 Determination of ? and ?0 Using Light Scattering
7.5 Critical Dynamics: Comparison of Theory and Experiment
7.5.1 Universal Dynamic Amplitude R
7.5.2 Thermal Conductivity Critical Index, ?
7.5.3 Checking the Feasibility of the Universal Relations Between the Critical Amplitudes for Ammonia
7.5.4 Thermal Conductivity of Ammonia in the Wide Neighborhood of the Critical Point
7.6 Conclusion
A Some Applications of the Photon Correlation Technique
A.1 Diffusing-Wave Spectroscopy
A.2 Method of Determination of the Mean Dimension and Concentration of Suspended Particles
A.3 Monitoring of Particle Motion in Drying Films
A.4 Dynamics of Particle Formation and Growth
A.4.1 Supercritical Fluids
A.4.2 Opaque Systems
A.4.3 Sol–Gel Process

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Jean Lemaitre, Rodrigue Desmorat

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Content:

1 Background on Continuum Damage Mechanics
1.1 Physics and Damage Variables
1.1.1 Definition of a Scalar Damage Variable
1.1.2 Definition of Several Scalar Damage Variables
1.1.3 Definition of a Tensorial Damage Variable
1.1.4 Effective Stress Concept
1.1.5 Effects of Damage
1.2 Thermodynamics of Damage
1.2.1 General Framework
1.2.2 State Potential for Isotropic Damage
1.2.3 State Potential for Anisotropic Damage
1.2.4 Quasi-Unilateral Conditions of Microdefects Closure
1.3 Measurement of Damage
1.3.1 Isotropic Elasticity Change
1.3.2 Isotropic Elasticity Change by Ultrasonic Waves
1.3.3 Anisotropic Elasticity Change
1.3.4 Hardness Change
1.3.5 Elasticity Field Change
1.4 Kinetic Laws of Damage Evolution
1.4.1 Damage Threshold and Mesocrack Initiation
1.4.2 Formulation of the Isotropic Unified Damage Law
1.4.3 Formulation of the Anisotropic Damage Law
1.4.4 Fast Identification of Damage Material Parameters
1.4.5 Generalization of the Unified Damage Law
1.5 Elasto-(Visco-)Plasticity Coupled with Damage
1.5.1 Basic Equations without Damage Coupling
1.5.2 Coupling with Isotropic Damage
1.5.3 Coupling with Anisotropic Damage
1.5.4 Non-Isothermal Behavior
1.5.5 Two-Scale Model for Damage at Microscale
1.6 Localization and Mesocrack Initiation
1.6.1 Critical Damage Criterion
1.6.2 Strain Damage Localization Criterion
1.6.3 Size and Orientation of the Crack Initiated
2 Numerical Analysis of Damage
2.1 Uncoupled Analysis
2.1.1 Uniaxial Loading
2.1.2 Proportional Loading
2.1.3 Post-processing a (Visco-)Plastic Computation
2.1.4 Post-processing an Elastic Computation
2.1.5 Jump-in-Cycles Procedure in Fatigue
2.2 Fully-Coupled Analysis
2.2.1 Nonlinear Material Behavior FEA
2.2.2 FE Resolution of the Global Equilibrium
2.2.3 Local Integration Subroutines
2.2.4 Single Implicit Algorithm for Damage Models
2.2.5 Damage Models with Microdefects Closure Effect
2.2.6 Performing FE Damage Computations
2.2.7 Localization Limiters
2.3 Locally-Coupled Analysis
2.3.1 Post-Processing a Reference Structure Calculation
2.3.2 Implicit Scheme for the Two-Scale Model
2.3.3 DAMAGE 2000 Post-Processor
2.4 Precise Identification of Material Parameters
2.4.1 Formulation of an Identification Problem
2.4.2 Minimization Algorithm for Least Squares Problems
2.4.3 Procedure for Numerical Identification
2.4.4 Cross Identification of Damage Evolution Laws
2.4.5 Validation Procedure
2.4.6 Sensitivity Analysis
2.5 Hierarchic Approach and Model Updating
2.6 Table of Material Damage Parameters
3 Ductile Failures
3.1 Engineering Considerations
3.2 Fast Calculation of Structural Failures
3.2.1 Uniaxial Behavior and Validation of the Damage Law
3.2.2 Case of Proportional Loading
3.2.3 Sensitivity Analysis
3.2.4 Stress Concentration and the Neuber Method
3.2.5 Safety Margin and Crack Arrest
3.3 Basic Engineering Examples
3.3.1 Plates or Members with Holes or Notches
3.3.2 Pressurized Shallow Cylinders
3.3.3 Post-Buckling in Bending
3.3.4 Damage Criteria in Proportional Loading
3.4 Numerical Failure Analysis
3.4.1 Finite Strains
3.4.2 Deep Drawing Limits
3.4.3 Damage in Cold Extrusion Process
3.4.4 Crack Initiation Direction
3.4.5 Porous Materials – the Gurson Model
3.4.6 Frames Analysis by Lumped Damage Mechanics
3.4.7 Predeformed and Predamaged Initial Conditions
3.4.8 Hierarchic Approach up to Full Anisotropy
4 LowCycleFatigue
4.1 Engineering Considerations
4.2 Fast Calculation of Structural Failures
4.2.1 Uniaxial Behavior and Validation of the Damage Law
4.2.2 Case of Proportional Loading
4.2.3 Sensitivity Analysis
4.2.4 Cyclic Elasto-Plastic Stress Concentration
4.2.5 Safety Margin and Crack Growth
4.3 Basic Engineering Examples
4.3.1 Plate or Members with Holes or Notches
4.3.2 Pressurized Shallow Cylinders
4.3.3 Cyclic Bending of Beams
4.4 Numerical Failure Analysis
4.4.1 Effects of Loading History
4.4.2 Multiaxial and Multilevel Fatigue Loadings
4.4.3 Damage and Fatigue of Elastomers
4.4.4 Predeformed and Predamaged Initial Conditions
4.4.5 Hierarchic Approach up to Non-Proportional Effects
5 Creep, Creep-Fatigue, and Dynamic Failures
5.1 Engineering Considerations
5.2 Fast Calculation of Structural Failures
5.2.1 Uniaxial Behavior and Validation of the Damage Law
5.2.2 Case of Proportional Loading
5.2.3 Sensitivity Analysis
5.2.4 Elasto-Visco-Plastic Stress Concentration
5.2.5 Safety Margin and Crack Growth
5.3 Basic Engineering Examples
5.3.1 Strain Rate and Temperature-Dependent Yield Stress
5.3.2 Plates or Members with Holes or Notches
5.3.3 Pressurized Shallow Cylinder
5.3.4 Adiabatic Dynamics Post-Buckling in Bending
5.4 Numerical Failure Analysis
5.4.1 Hollow Sphere under External Pressure
5.4.2 Effect of Loading History: Creep-Fatigue
5.4.3 Creep-Fatigue and Thermomechanical Loadings
5.4.4 Dynamic Analysis of Crash Problems
5.4.5 Ballistic Impact and Penetration of Projectiles
5.4.6 Predeformed and Predamaged Initial Conditions
5.4.7 Hierarchic Approach up to Viscous Elastomers
6 High Cycle Fatigue
6.1 Engineering Considerations
6.2 Fast Calculation of Structural Failures
6.2.1 Characteristic Effects in High-Cycle Fatigue
6.2.2 Fatigue Limit Criteria
6.2.3 Two-Scale Damage Model in Proportional Loading
6.2.4 Sensitivity Analysis
6.2.5 Safety Margin and Crack Growth
6.3 Basic Engineering Examples
6.3.1 Plates or Members with Holes or Notches
6.3.2 Pressurized Shallow Cylinders
6.3.3 Bending of Beams
6.3.4 Random Loadings
6.4 Numerical Failure Analysis
6.4.1 Effects of Loading History
6.4.2 Non-Proportional Loading of a Thinned Shell
6.4.3 Random Distribution of Initial Defects
6.4.4 Stochastic Resolution by Monte Carlo Method
6.4.5 Predeformed and Predamaged Initial Conditions
6.4.6 Hierarchic Approaches up to Surface and Gradient Effects
7 Failure of Brittle and Quasi-Brittle Materials
7.1 Engineering Considerations
7.2 Fast Calculations of Structural Failures
7.2.1 Damage Equivalent Stress Criterion
7.2.2 Interface Debonding Criterion
7.2.3 The Weibull Model
7.2.4 Two-Scale Damage Model for Quasi-Brittle Failures
7.2.5 Sensitivity Analysis
7.2.6 Safety Margin and Crack Propagation
7.3 Basic Engineering Examples
7.3.1 Plates or Members with Holes and Notches
7.3.2 Pressurized Shallow Cylinders
7.3.3 Fracture of Beams in Bending
7.4 Numerical Failure Analysis
7.4.1 Quasi-Brittle Damage Models
7.4.2 Failure of Pre-stressed Concrete 3D Structures
7.4.3 Seismic Response of Reinforced Concrete Structures
7.4.4 Damage and Delamination in Laminate Structures
7.4.5 Failure of CMC Structures
7.4.6 Single and Multifragmentation of Brittle Materials
7.4.7 Hierarchic Approach up to Homogenized Behavior

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I La mecanica cuantica y el proceso de medida
1. El proceso de medida y la interpretacion estadística de la mecanica cuantica
1.1. El experimento de Stern-Gerlach
1.2. Formalismo de la matriz densidad
1.2.1. Mecanica estadística cuantica
1.3. Propiedades de coherencia de los estados que siguen a un experimento
1.4. Interpretacion estadística de la mecanica cuantica
2. Estados y observables. Descripciones equivalentes
2.1. Algebra de la medida
2.2. Probabilidades
2.3. Vectores estado y operadores
2.4. La relacion de incertidumbre
2.5. Descripciones equivalentes
II Simetrías
3. Desplazamientos en el tiempo y ecuaciones de movimiento
3.1. El operador de evolucion temporal
3.2. Imagenes de Schrodinger y Heisenberg
3.3. Imagen de Dirac o de interaccion y la teoría de perturbaciones dependiente del tiempo
3.4. Teoría de perturbaciones independiente del tiempo
4. Desplazamientos espaciales
4.1. El operador de traslaciones
4.2. Sistemas con analogos clasicos
5. Invarianza de Galileo
5.1. Transformaciones de Galileo
6. Rotaciones y momento angular
6.1. Rotaciones
6.2. Autovalores y autoestados del momento angular
6.3. Adicion de momento angular
6.4. Matrices de rotacion
6.4.1. Descomposicion del producto de matrices de rotacion
6.4.2. Relacion entre el grupo de rotaciones SO(3) y SU
6.5. Armonicos esfericos como matrices de rotacion
6.6. Modelo oscilatorio de Schwinger para el momento angular
6.6.1. Formula explícita para las matrices de rotacion
6.7. Integrales con matrices de rotacion
6.8. Operadores tensoriales
6.8.1. Teorema de Wigner-Eckart
6.9. ?Estados de helicidad
7. Paridad
7.1. Paridad o inversion espacial
7.2. Reflexion en un plano
7.3. Propiedades de paridad para autoestados de energía
7.4. Reglas de seleccion en multipolos electricos
7.5. Reglas de seleccion en multipolos magneticos
8. Inversion temporal
8.1. Inversion temporal en mecanica clasica
8.2. Inversion temporal en mecanica cuantica
8.3. Operadores antiunitarios
8.4. Degeneracion de Kramers y otras consecuencias de inversion temporal
9. Partículas Identicas
9.1. Permutacion como un operador de simetría
9.2. Conexion espín-estadística
9.3. Límite clasico
9.4. Propiedades de simetría de la combinacion de dos espines de partículas identicas
9.5. Intercambio de los constituyentes al intercambiar dos partículas
9.6. Emision inducida de fotones
9.7. Medidas de correlaciones de espín y desigualdades de Bell
III Teoría de Colisiones
10.Consideraciones fundamentales sobre estados de colision y ligados
10.1. Movimiento libre de un tren de ondas
10.2. Forma integral de la ecuacion de Schrodinger
10.3. Seccion eficaz
10.4. Teorema optico
11.Metodos aproximados
11.1. La aproximacion de Born
11.1.1. La serie de Born
11.2. La aproximacion eikonal
11.2.1. La aproximacion semiclasica
11.2.2. La aproximacion eikonal
12.Desarrollo en ondas parciales
12.1. Ondas esfericas de partícula libre
12.2. La ecuacion radial integral
12.2.1. Calculo de Gk (r, r
12.2.2. Desfasajes
12.2.3. Amplitud de colision
12.3. Forma asintotica de las funciones de onda radiales
12.4. Propiedades analíticas de las amplitudes de colision
12.4.1. Dispersion resonante
12.5. Desarrollo de alcance efectivo
12.6. Colisiones con sistemas complejos
12.7. Relacion con la aproximacion eikonal
IV Simetrías de las amplitudes de colision
13.Ecuacion de Lippmann-Schwinger
13.1. Matriz T de colisiones
13.2. Matriz S de colisiones
13.2.1. Unitariedad
14.Factores de forma
15.Simetrías en las amplitudes de colision. Partículas sin espín
16.Simetrías en las amplitudes de colision. Partículas con espín
16.1. Colision de partículas con espín
16.2. Transformacion de M bajo simetrías
16.2.1. Formula de balance detallado
16.2.2. Forma general de M para el caso de espín
16.2.3. Imposicion de simetrías en el Hamiltoniano
16.3. Polarizacion producida tras la colision
16.4. Dispersion de partículas identicas
16.4.1. Boson-boson
16.4.2. Fermion-fermion

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Content:

Chapter 1—What is Sustainable Development?
How Sustainability Evolved
Major Underlying Cause: Population Growth
A Second Major Underlying Cause: Urban Development
A Third Underlying Cause: Increasing Energy Use
Energy: Society’s Most Critical Resource
Technical Solutions: Ready Now!
One Underlying Effect: Environmental Deterioration
A Second Underlying Effect: Urban Dislocation
A Third Underlying Effect: Changes in Urban Infrastructure
Public Policies in the U.S.: Sustainability, Energy & Cities
Summary and Conclusions
Chapter 2—Sustainable Development—A New Social Concept
Sustainability Emerges as a New Social Force
The United Nations Earth Summit
Sustainability and Local Governments: Acting Locally
Definition of Sustainable Development
Linking Sustainability and Energy
Cities—The Largest Consumers of Energy
Alternative Energy, Energy Conservation and Energy Efficiency
Energy’s Critical Role in Sustainability
Critiquing the Idea of Urban Sustainability
A Different Set of Arguments Against Sustainability
Political Views on Sustainable Development Policies
Implementing Sustainable Development Policies
Observations About Sustainability
Conclusions
Summary
Chapter 3—The Environment and Sustainable Development
Waste Management
The Assault on Freshwater Resources
Air Quality
Climate Change
Kyoto Protocol
Montreal Protocol
Species Decline and Extinction
Species Invasion
Conclusion
Chapter 4—Sustainable Buildings
Land Development Practices
The Concept of Green Buildings
Comparative Building Energy Performance
Energy Star Buildings
Green Construction Materials and Methods
Rating Systems for Green Buildings
The LEED-NC Rating System
Measurement and Verification is Vital
Measurement and Verification for LEED Projects
Green Construction in Schools
Conclusions
Chapter 5—Sustainable Energy Solutions
Peak Oil
Energy and Carbon Emissions
Potential for Energy Efficiency
Opportunities for Energy Efficiency Improvements
New Buildings and Energy Efficiency
Energy Efficiency for Existing Buildings
Energy Technologies of the Future
Energy Conversion Technologies
Energy and the Developing World
Conclusion
Chapter 6—Corporate Sustainability Programs
Examples of Corporate Sustainability Initiatives
Sustainability and the Automobile Industry
Developing a Corporate Sustainability Plan
Service Industries
Challenges to Implementing Corporate
Sustainability Programs
Benefits of a Corporate Sustainability Program
Conclusions
Chapter 7—Local Policies for Sustainable Development
The Types of Choices Available to Cities
Examples of Local Sustainability Programs
Comparing Cities and Their Policies
Local Energy Management Policies
Sustainable Local Policies
Organizational Participation Policy
Local Environmental Programs
Summary
Chapter 8—How Sustainable Development
Policies Affect Planning
Linking Comprehensive Planning and Sustainability
Planning for Sustainability
Planning for Sustainability on the Other Side of the Atlantic
Transportation and Highways
Redesigning Communities
The New Urbanism
Energy and Planning
Conclusion
Chapter 9—Tracking Local Sustainable Development
Part A: Indicators of Sustainability
Part B: Identifying Values for Quantitative Indicators
Part C: What Can Cities Do?
Chapter 10—Learning from Las Vegas
Assessing Las Vegas
History of Las Vegas
Sustainability Concerns of Las Vegas: Environmental and Developmental
Las Vegas Enters the Nuclear Age
Other Sustainability Concerns
Qualitative Sustainability Indicators
Quantitative Sustainability Assessment
Conclusions
Lessons Learned
Chapter 11—International Sustainability
Examples of International Sustainability Efforts and Issues
Havana, Cuba
Venice, Italy
Summary
Chapter 12—What the Future Holds: Creating a Sustainable World
The Economics of Oil and Sustainability
Policies
Corporations
Technologies
Alternative Energy
Reducing Carbon Emissions
City and County Governments
Buildings
Green Products
Partnerships to Achieve Sustainability
Conclusion
Bibliography
Appendices
List of Abbreviations
A1. Population, Land Area and Estimates of Population Density
A2. Raw Values for Selected Indicators or Measures of Energy Use
A3. Summary of Indexed Values for
Selected Indicators or Measures of Energy Use
A4. Indexed Values for Significant Indicators and
Measures of Energy Use
A5. Changes in Energy Use 1990 -2000

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Contents

1. The Estimation of Physical Properties
2. Pure Component Constants
3. Thermodynamic Properties of Ideal Gases
4. Pressure-Volume-Temperature Relationships of Pure Gases and Liquids
5. Pressure-Volume-Temperature Relationships of Mixtures
6. Thermodynamic Properties of Pure Components and Mixtures
7. Vapor Pressures and Enthalpies of Vaporization of Pure Fluids
8. Fluid Phase Equilibria in Multicomponent Systems
9. Viscosity
10. Thermal Conductivity
11. Diffusion Coefficients
12. Surface Tension

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Ingenieria de las Reacciones Quimicas (DESCARGA AQUI)
Octave Levenspiel

Post original en:

http://librosdeiq.com/2008/09/ingenieria-de-las-reacciones-quimicas-octave-levenspiel/

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SOLUCIONES CAP 5 al 10 aqui

Contenido:

1 Introducción
1-1 Interpretación de datos de velocidad, calculo comercial y diseño
1-2 Cinética química
1-3 Cinética y termodinámica
1-4 Termodinámica de las reacciones químicas
1-5 Clasificación de los reactores

2 Cinética química
2-1 Velocidades de reacciones homogéneas
2-2 Fundamentos de ecuaciones de velocidad-efecto de la concentración
ECUACIONES DE VELOCIDAD A PARTIR DE MECANISMOS PROPUESTOS
2-3 Etapa determinante de la velocidad
2-4 Aproximación de estado estacionario
2-5 Efecto de la temperatura-Ecuación de Arrhenius
2-6 Predicción de velocidades de reacción-Teorías de la cinética
2-7 Constantes de velocidad y de equilibrio
2-8 Reacciones en cadena
EVALUACION DE ECUACIONES DE VELOCIDAD A PARTIR DE DATOS DE LABORATORIO
2-9 Ecuaciones concentración-tiempo para una sola reacción irreversible
2-10 Ecuaciones concentración-tiempo para reacciones reversibles
ANALISIS DE ECUACIONES DE VELOCIDAD COMPLEJAS
2-11 Reacciones complejas de primer orden
2-12 Precisión de las mediciones cinéticas

3 Fundamentos de diseño y ecuaciones de conservación de la masa para reactores ideales
3-1 Diseño de reactores
3-2 Conservación de la masa en los reactores
3-3 Reactor ideal de tanque con agitación
3-4 Reactor ideal de flujo tubular (flujo tapón)
3-5 Desviaciones de los reactores ideales
3-6 Velocidad espacial
3-7 Efectos de la temperatura
3-8 Características mecánicas

4 Reactores isotérmicas para reacciones homogéneas
REACTORES INTERMITENTES IDEALES
4-1 Procedimiento de diseño-reactores intermitentes
4-2 Ecuaciones de velocidad a partir de mediciones en reactores por lotes; método de la presión total para reacciones gaseosas
REACTORES DE FLUJO TUBULAR (FLUJO TAPON)
4-3 La interpretación de datos de reactores de flujo tubular de laboratorio
4-4 Procedimiento de disefio-reactores de flujo tubular
FACTORES CONTINUOS IDEALES DE TANQUE CON AGITACION
4-5 Reactores de un solo tanque con agitación
4-6 Series de reactores de tanque con agitación
4-7 Comparación de reactores de tanque con agitación y de flujo tubular
4-8 Reactores de flujo no estable (semicontinuos)
REACTORES CON CIRCULACION
4-9 Reactores intermitentes con recirculación
4-10 Reáctores de flujo con recirculación

5 Reactores no isotérmicas
5-1 Ecuaciones de conservación de la energía
5-2 Reactores por lotes de tanque con agitación
5-3 Reactores de flujo tubular
5-4 Reactores continuos de tanque con agitación
5-5 Condiciones de operación estable en reactores de tanque con agitación
5-6 Reactores semicontinuos
5-7 Perfiles óptimos de temperatura

6 Desviaciones con respecto al comportamiento ideal de los reactores
6-1 Conceptos y modelos de mezclado
6-2 Función de distribución de tiempos de residencia
6-3 Distribuciónes de tiempos de residencia a partir de mediciones de respuesta
6-4 Distribuciones de tiempos de residencia para reactores con estados de mezclado conocidos
6-5 Interpretación de datos de respuesta mediante el modelo de dispersión
6-6 Interpretación de datos de respuesta con el modelo de tanques con agitación conectados en serie
6-7 Conversiones en reactores no ideales
6-8 Conversiones de acuerdo con el modelo de flujo segregado
6-9 Conversiones de acuerdo con el modelo de dispersión
6-10 Conversiones de acuerdo con el modelo de tanques con agitación conectados en serie
6-11 Conversión de acuerdo al modelo del reactor con recirculación

7 Procesos heterogéneos, catálisis y adsorción
PROCESOS HETEROGENEOS
7-1 Velocidades totales de reacción
7-2 Tipos de reacciones heterogéneas
CATALISIS
7-3 Naturaleza de las reacciones catalíticas
7-4 Mecanismo de las reacciones catalíticas
ADSORCION
7-5 Química de superficies y adsorción
7-6 Isotermas de adsorción
7-7 Velocidades de adsorción

8 Catalizadores sólidos
8-1 Determinación del area superficial
8-2 Volumen de espacios vacíos y densidad del sólido
8-3 Distribución del volumen de poros
8-4 Teorías de la catálisis heterogenea
8-5 Clasificación de los catalizadores
8-6 Preparación de catalizadores
8-7 Promotores e inhibidores
8-8 Desactivación de los catalizadores (envenenamiento)

9 Ecuaciones de velocidad para reacciones catalíticas fluido-sólido
9-1 Velocidades de adsorción, deserción y reacción superficial
9-2 Ecuaciones de velocidad en términos de concentraciones de la fase fluida en la superficie catalítica
9-3 Análisis cuantitativo de ecuaciones de velocidad
9-4 Interpretación cuantitativa de los datos cinéticos
9-5 Ecuaciones de velocidad redox
9-6 Cinética de la desactivación catalítica

10 Procesos de transporte externo en reacciones heterogéneas
REACTORES DE LECHO FIJO
10-1 Efecto de los procesos físicos sobre las velocidades de reacción observadas
10-2 Coeficiente de transferencia de masa y de calor (fluido-partícula) en lechos empacados
10-3 Tratamiento cuantitativo de los efectos de transporte externo
10-4 Condiciones de operación estables
10-5 Efecto de los procesos de transporte externo sobre la selectividad
REACTORES DE LECHO FLUIDIFICADO
10-6 Transferencia de masa y de calor partícula-fluido
REACTORES DE SUSPENSION
10-7 Coeficientes de transferencia de masa: burbuja gaseosa a líquido (k,)
10-8 Coeficiente de transferencia de masa: líquido a partícula (Id)
10-9 Efecto de la transferencia de masa sobre las velocidades observadas
REACTORES DE LECHO PERCOLADOR
10-10 Coeficientes de transferencia de masa: gas a líquido (k,a+.)
10-11 Coeficientes de transferencia de masa: líquido a partícula (ka)
10-12 Cálculo de la velocidad total

11 Procesos de transporte interno-reacción y difusión en catalizadores porosos
TRANSFERENCIA INTRAGRANULAR DE MASA
11-1 Difusión gaseosa en un solo poro cilíndrico
11-2 Difusión en líquidos
11-3 Difusión en catalizadores porosos
11-4 Difusión superficial
TRANSFERENCIA INTRAGRANULAR DE CALOR
11-5 El concepto de conductividad térmica efectiva
1-6 Datos de conductividad térmica efectiva
11RANSFERENCIA DE MASA DURANTE LA REACCION
11-7 Factores de efectividad
11-8 Importancia de la difusión intragranular: evaluación del factor de efectividad
11-9 Factores de efectividad experimentales y calculados
11-10 Efecto de la transferencia intragranular de masa sobre la cinética observada
TRANSFERENCIA DE MASA Y DE CALOR DURANTE LA REACCION
11-11 Factores de efectividad no isotérmicas
11-12 Factores de efectividad no isotérmicas experimentales
EFECTO DEL TRANSPORTE INTERNO SOBRE LA SELECTIVIDAD Y EL ENVENENAMIENTO
11-13 Selectividad para catalizadores porosos
11-14 Velocidades para catalizadores porosos envenenados

12 Reactores de laboratorio-interpretación de los datos experimentales
12-1 Interpretación de datos cinéticos de laboratorio
12-2 Reactores de laboratorio homogéneos
12-3 Reactores de laboratorio heterogéneos
12-4 Cálculo de la velocidad total
12-5 Estructura del diseño de reactores

13 Diseño de reactores catalíticos heterogéneos
REACTORES DE LECHO FIJO
13-1 Construcción y operación
13-2 Bosquejo del problema de diseño
REACTORES DE LECHO FIJO ISOTERMICOS Y ADIABATICOS
13-3 Operación isotérmica
13-4 Operación adiabática
REACTORES DE LECHO FIJO NO ISOTERMICOS Y NO ADIABATICOS
13-5 Modelo unidimensional
13-6 Modelo bidimensional
13-7 Comportamiento dinámico
13-8 Variaciones de los reactores de lecho fijo
13-9 Importancia de los procesos de transporte en los reactores de lecho fijo
REACTORES DE LECHO FLUIDIFICADO
13-10 Modelo de lecho fluidificado con dos fases
13-11 Características de operación
REACTORES DE SUSPENSION
13-12 Modelos de reactores de suspensión
REACTORES DE LECHO PERCOLADOR
13-13 Modelo de reactor de lecho percolador
OPTIMIZACION

14 Reacciones fluido-sólido no catalíticas
14-1 Conceptos de diseño
COMPORTAMIENTO DE UNA SOLA PARTICULA
14-2 Cinética y transferencia de masa
14-3 Ecuaciones de velocidad total (modelo de núcleo menguante)
MODELOS DE REACTOR
14-4 Conversión-tiempo para una sola fase (concentración del fluido constante)
14-5 Conversión en reactores con una composición constante del fluido
14-6 Composición variable en la fase fluida

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SOLUCIONES DE ESTE LIBRO:

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PART 1 ENGINEERING PROBLEM ANALYSIS 1
Chapter 1 What Some Chemical Engineers Do for a Living 3
Chapter 2 Introduction to Engineering Calculations 7
2.0 Instructional Objectives 7
2.1 Units and Dimensions 8
2.2 Conversion of Units 9
2.3 Systems of Units 10
2.4 Force and Weight 12
2.5 Numerical Calculation and Estimation 13
2.6 Dimensional Homogeneity and Dimensionless Quantities 20
2.7 Process Data Representation and Analysis 22
2.8 Summary 30
Chapter 3 Processes and Process Variables 42
3.0 Instructional Objectives 43
3.1 Mass and Volume 43
3.2 Flow Rate 45
3.3 Chemical Composition 47
3.4 Pressure 54
3.5 Temperature 60
3.6 Summary 63
PART 2 MATERIAL BALANCES 81
Chapter 4 Fundamentals of Material Balances 83
4.0 Instructional Objectives 83
4.1 Process Classification 84
4.2 Balances 85
4.3 Material Balance Calculations 89
4.4 Balances on Multiple-Unit Processes 104
4.5 Recycle and Bypass 110
4.6 Chemical Reaction Stoichiometry 116
4.7 Balances on Reactive Processes 125
4.8 Combustion Reactions 142
4.9 Some Additional Considerations about Chemical Processes 151
4.10 Summary 153
Chapter 5 Single-Phase Systems 187
5.0 Instructional Objectives 188
5.1 Liquid and Solid Densities 189
5.2 Ideal Gases 191
5.3 Equations of State for Nonideal Gases 199
5.4 The Compressibility Factor Equation of State 206
5.5 Summary 213
Chapter 6 Multiphase Systems 237
6.0 Instructional Objectives 239
6.1 Single-Component Phase Equilibrium 240
6.2 The Gibbs Phase Rule 247
6.3 Gas-Liquid Systems: One Condensable Component 249
6.4 Multicomponent Gas-Liquid Systems 255
6.5 Solutions of Solids in Liquids 264
6.6 Equilibrium Between Two Liquid Phases 271
6.7 Adsorption on Solid Surfaces 275
6.8 Summary 278
PART 3 ENERGY BALANCES 311
Chapter 7 Energy and Energy Balances 313
7.0 Instructional Objectives 314
7.1 Forms of Energy: The First Law of Thermodynamics 315
7.2 Kinetic and Potential Energy 317
7.3 Energy Balances on Closed Systems 318
7.4 Energy Balances on Open Systems at Steady State 320
7.5 Tables of Thermodynamic Data 325
7.6 Energy Balance Procedures 329
7.7 Mechanical Energy Balances 333
7.8 Summary 337
Chapter 8 Balances on Nonreactive Processes 357
8.0 Instructional Objectives 357
8.1 Elements of Energy Balance Calculations 358
8.2 Changes in Pressure at Constant Temperature 365
8.3 Changes in Temperature 366
8.4 Phase Change Operations 377
8.5 Mixing and Solution 395
8.6 Summary 406
Chapter 9 Balances on Reactive Processes 440
9.0 Instructional Objectives 441
9.1 Heats of Reaction 442
9.2 Measurement and Calculation of Heats of Reaction: Hess's Law 445
9.3 Formation Reactions and Heats of Formation 447
9.4 Heats of Combustion 448
9.5 Energy Balances on Reactive Processes 450
9.6 Fuels and Combustion 464
9.7 Summary 473
Chapter 10 Computer-Aided Balance Calculations 504
10.0 Instructional Objectives 504
10.1 Degree-of-Freedom Analysis Revisited 504
10.2 Sequential Modular Simulation 511
10.3 Equation-Based Simulation 522
10.4 Commercial Process Simulation Packages 533
10.5 Final Considerations 533
Chapter 11 Balances on Transient Processes 543
11.0 Instructional Objectives 543
11.1 The General Balance Equation ... Again 544
11.2 Material Balances 548
11.3 Energy Balances on Single-Phase Nonreactive Processes 554
11.4 Simultaneous Transient Balances 560
11.5 Summary 563
PART 4 CASE STUDIES 577
Chapter 12 Production of Chlorinated Polyvinyl Chloride 579
PVC Chlorination Reaction Chemistry 580
Process Description 581
Chapter 13 Steam Reforming of Natural Gas and Subsequent Synthesis of Methanol 591
Process Description 592
Chapter 14 Scrubbing of Sulfur Dioxide from Power Plant Stack Gases 602
Process Description 603
Appendix A Computational Techniques 607
A.1 The Method of Least Squares 607
A.2 Iterative Solution of Nonlinear Algebraic Equations 610
A.3 Numerical Integration 622
Appendix B Physical Property Tables 627
B.1 Selected Physical Property Data 628
B.2 Heat Capacities 635
B.3 Vapor Pressure of Water 638
B.4 Antoine Equation Constants 640
B.5 Properties of Saturated Steam: Temperature Table 642
B.6 Properties of Saturated Steam: Pressure Table 644
B.7 Properties of Superheated Steam 650
B.8 Specific Enthalpies of Selected Gases: SI Units 652
B.9 Specific Enthalpies of Selected Gases: American Engineering Units 652
B.10 Atomic Heat Capacities for Kopp's Rule 653
B.11 Integral Heats of Solution and Mixing at 25°C 653

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CAPÍTULO 1
GENERALIDADES
1.1. Definición de conceptos.
1.1.1. Recipientes a presión.
1.1.2. Presión de operación.
1.1.3. Presión de diseño.
1.1.4. Presión de prueba.
1.1.5. Presión de trabajo máxima permisible.
1.1.6. Esfuerzo de diseño a la tensión.
1.1.7. Eficiencia de las soldaduras.
1.2. Tipos de recipientes.
1.2.1. Por su uso.
1.2.2. Por su forma.
1.3. Tipos de tapas.
1.3.1. Tapas planas.
1.3.2. Tapas planas con ceja.
1.3.3. Tapas únicamente abombadas.
1.3.4. Tapas abombadas con ceja invertida.
1.3.5. Tapas toriesféricas.
1.3.6. Tapas semielípticas.
1.3.7. Tapas semiesféricas.
1.3.8. Tapas 80:10.
1.3.9. Tapas cónicas.
1.3.10. Tapas toricónicas.
1.4. Soldadura en recipientes a presión.
1.5. Boquillas en recipientes a presión.
1.5.1. Espesores de los cuellos de boquillas.
1.5.2. Selección de bridas para boquillas.
1.5.3. Tipos de caras de bridas.
1.6. Registros de hombre.
1.7. Materiales usados en recipientes a presión.
1.7.1. Materiales más comunes.
1.7.2. Lista de requisitos.
1.7.3. Evaluación de los materiales sugeridos.
1.7.4. Selección del material.
1.8. Códigos aplicables.
1.9. Breve historia del Código A.S.M.E.
1.10. Limitaciones.

CAPÍTULO 2
RECIPIENTES CILÍNDRICOS HORIZONTALES
2.1. Cálculo por presión interna.
2.1.1. Cálculo de cilindros.
2.1.2. Cálculo de las tapas.
2.2. Cálculo por presión externa. (vacío)
2.2.1. Cálculo de cilindros por presión externa
2.3. Cálculo de anillos atiesadores.
2.3.1. Cálculo de las tapas por presión externa.
2.3.2. Cálculo del momento de inercia “I”.
2.3.3. Cálculo del cilindro.
2.3.4. Cálculo de tapas esféricas.
2.3.5. Cálculo de tapas semielípticas.
2.3.6. Cálculo de tapas toriesféricas.
2.3.7. Tapas cónicas y toricónicas.
2.4. Cálculo de soportes.
2.4.1. Cargas a considerar.
2.4.1.1. Reacción en las silletas.
2.4.1.2. Presión interna.
2.4.1.3. Presión externa.
2.4.1.4. Cargas del viento.
2.4.1.5. Cargas por impacto.
2.4.2. Localización de las silletas.
2.4.3. Esfuerzos en las silletas.
2.4.3.1. Esfuerzos longitudinales por flexión.
2.4.3.2. Esfuerzos de corte tangenciales.
2.4.3.3. Esfuerzos circunferenciales
2.5. Cálculo de orejas de izaje.

CAPÍTULO 3
RECIPIENTES CILÍNDRICOS VERTICALES
3.1. Cálculo por presión interna.
3.2. Cálculo por presión externa. (vacío)
3.2.1. Cálculo del cilindro mayor.
3.2.2. Cálculo del cilindro menor.
3.2.3. Cálculo del fondo.
3.2.4. Cálculo de la tapa superior por vacío.
3.2.5. Cálculo de la transición cónica por vacío.
3.3. Cálculo por peso propio.
3.3.1. Peso por erección.
3.3.2. Peso de operación.
3.3.3. Peso de prueba.
3.4. Cálculo por presión del viento.
3.5. Cálculo por sismo.
3.6. Cálculo por vibraciones.
3.7. Cálculo de la deflexión máxima.
3.8. Cálculo de esfuerzos combinados.
3.9. Cálculo del faldón.
3.10. Cálculo del anillo base.
3.11. Cálculo de soporte tipo columna.
3.12. Cálculo de orejas de izaje.

CAPÍTULO 4
RECIPIENTES ESFÉRICOS
4.1. Cálculo por presión interna.
4.1.1. Cálculo de las presiones de diseño.
4.1.2. Cálculo de los espesores.
4.2. Cálculo por presión externa. (vacío)

CAPÍTULO 5
PRUEBAS EN RECIPIENTES A PRESIÓN
5.1. Prueba hidrostática.
5.2. Prueba neumática.
5.3. Prueba de elasticidad.

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Contenido

Primera parte Principios básicos de mecánica de fluidos
1 Nociones fundamentales
1.1 Nota histórica
1.2 Fluidos y el continuo
1.3 Dimensiones y unidades
1.4 Ley de la homogeneidad dimensional
1.5 Una nota sobre fuerza y masa
1.6 Ley de viscosidad de Newton: el coeficiente de viscosidad
1.7 Una nota sobre materiales no newtonianos
1.8 El gas perfecto: ecuación de estado
1.9 Compresibilidad de líquidos; tensión superficial
1.10 Colofón

2 Esfuerzo en un punto
2.1 Introducción
2.2 Cantidades escalares, vectoriales y tensores: campos
2.3 Fuerzas superficiales y de cuerpo: esfuerzo
2.4 Esfuerzo en un punto para un fluido en reposo y para flujos no viscosos
2.5 Movimiento de fluidos viscosos
2.6 Propiedades de esfuerzo
2.7 El gradiente
2.8 Colofón

3 Estática de fluidos
3.1 Introducción
3.2 Variación de la presión en un fluido estático incompresible
3.3 Variación de la presión con la elevación para un fluido estático compresible
3.4 La atmósfera estándar
3.5 Efecto de la fuerza superficial sobre un fluido confinado que permanece estático
3.6 Fuerza hidrostática sobre una superficie plana sumergida en un fluido estático incompresible
3.7 Fuerza hidrostática sobre superficies curvas sumergidas
3.8 Una nota sobre superficies curvas complejas
3.9 Ejemplos de fuerzas hidrostáticas sobre superficies curvas sumergidas
3.10 Leyes de boyamiento
3.11 Consideraciones de estabilidad para cuerpos en flotación
3.12 Colofón

4 Fundamentos del análisis de flujo
4.1 El campo de velocidad
4.2 Dos puntos de vista
4.3 Aceleración de una partícula de flujo
4.4 Flujo irrotacional
4.5 Relación entre flujo irrotacional y viscosidad
4.6 Leyes básicas y secundarias para medios continuos
4.7 Sistemas y volúmenes de control
4.8 Una relación entre el enfoque de sistemas y el enfoque de volúmenes de control
4.9 Flujos unidimensionales
4.10 Colofón

5 Leyes básicas para sistemas finitos y volúmenes de control finitos 1: continuidad y momentum
5.1 Introducción
Parte A. Conservación de la masa
5.2 Ecuación de continuidad
Parte B. Momentum lineal
5.3 Análisis de sistemas
5.4 Volúmenes de control fijos en un espacio inercia1
5.5 Empleo de la ecuación de momentum lineal en un volumen de control
5.6 Volúmenes de control no inerciales
Parte C. Momento de momentum
5.7 Momento de momentum para un sistema
5.8 Método del volumen de control para la ecuación de momento de momentum en volúmenes de control inerciales
5.9 Ecuación de momento de momentum aplicada a bombas y turbinas
5.10 Momento de momentum para volúmenes de control no inerciales
5.11 Colofón

6 Leyes básicas para sistemas finitos y volúmenes de control finitos II: termodinámica
6.1 Introducción
6.2 Nota preliminar
6.3 Análisis de sistemas
6.4 Análisis del volumen de control
6.5 Problemas que involucran la primera ley de la termodinámica
6.6 Ecuación de Bernoulli a partir de la primera ley de la termodinámica
6.7 Una nota sobre la segunda ley de la termodinámica
6.8 La segunda ley de la termodinámica
6.9 Colofón

7 Formas diferenciales de las leyes básicas
7.1 Introducción
Parte A. Desarrollo elemental de las formas diferenciales de las leyes básicas
7.2 Conservación de la masa
7.3 Ley de Newton: ecuación de Euler
7.4 Líquidos bajo aceleración lineal uniforme o bajo velocidad angular constante
7.5 Integración de la ecuación de Euler para flujo permanente: ecuación de Bernoulli
7.6 Ecuación de Bernoulli aplicada a flujo irrotacional
7.7 Ley de Newton para flujos generales
7.8 Problemas que involucran flujos laminares paralelos
Parte B. Forma diferencial de las leyes básicas: una aproximación más general
7.9 Notación Índice y fórmula de Cauchy
7.10 Teorema de Gauss
7.11 Conservación de la masa
7.12 Ecuaciones de momentum
7.13 Primera ley de la termodinámica
7.14 Segunda ley de la termodinámica
7.15 Leyes físicas en coordenadas cilíndricas
7.16 Colofón

8 Análisis dimensional y similitud
8.1 Grupos adimensionales
Parte A. Análisis dimensional
8.2 Naturaleza del análisis dimensional
8.3 Teorema de n de Buckingham
8.4 Grupos adimensionales importantes en mecánica de fluidos
8.5 Cálculo de los grupos adimensionales
Parte B. Similitud
8.6 Similitud dinámica
8.7 Relación entre análisis dimensional y similitud
8.8 Significado físico de grupos adimensionales importantes en mecánica de fluidos
8.9 Uso práctico de los grupos adimensionales
8.10 Similitud cuando se conoce la ecuación diferencial
8.11 Colofón

Segunda parte Análisis de flujos internos importantes

9 Flujo viscoso incompresible a través de tuberías
Parte A. Comparación general entre flujos laminares y flujos turbulentos
9.1 Introducción
9.2 Flujos laminares y turbulentos
Parte B. Flujo laminar
9.3 Primera ley de la termodinámica para flujo en tuberías: pérdida de altura
9.4 Problemas de flujo laminar en tuberías
9.5 Condiciones de entrada a la tubería
Parte C. Flujos turbulentos: consideraciones experimentales
9.6 Nota preliminar
9.7 Pérdida de altura en una tubería
9.8 Pérdidas menores en sistemas de tuberías
Parte D. Problemas de flujo en tuberías
9.9 Solución a problemas de tuberías en serie
9.10 Líneas de altura piezométrica y de energía total
9.11 Conductos no circulares
Parte E. Flujos turbulentos con números de Reynolds elevados
9.12 Esfuerzo aparente
9.13 Perfiles de velocidad para flujos turbulentos con números de Reynolds elevados
9.14 Detalles de los perfiles de velocidad para tuberías lisas y rugosas
9.15 Problemas para flujos con números de Reynolds elevados
Parte F. Flujo en tuberías en paralelo
9.16 Problemas de tuberías en paralelo
9.17 Tuberías ramificadas
9.18 Colofón

10 Flujo viscoso incompresible general: las ecuaciones de Navier-Stokes
10.1 Introducción
Parte A. Flujo laminar
10.2 Ley de viscosidad de Stokes
10.3 Ecuaciones de Navier-Stokes para un flujo laminar incompresible
10.4 Flujo paralelo: consideraciones generales
10.5 Problemas de flujo paralelo laminar
10.6 Una nota
10.7 Ecuaciones de Navier-Stokes simplificadas para una placa de flujo muy delgada
10.8 Ley de similitud dinámica a partir de las ecuaciones de Navier-Stokes
Parte B. Flujo turbulento
10.9 Un comentario
10.10 Promedios temporales para flujo turbulento permanente
10.11 Ecuaciones de Navier-Stokes para las magnitudes medias temporales: esfuerzo aparente
10.12 Manifestación del esfuerzo aparente: viscosidad de remolino
10.13 Colofón

11 Flujo compresible unidimensional
11.1 Introducción
Parte A. Preliminares básicos
11.2 Relaciones termodinámicas para un gas perfecto
11.3 Propagación de una onda elástica
11.4 El cono de Mach
11.5 Una nota sobre flujo compresible unidimensional
Parte B. Flujo isentrópico con cambio simple de área
11.6 Leyes básicas y secundarias para flujo isentrópico
11.7 Propiedades locales en el punto de estancamiento isentrópico
11.8 Una diferencia importante entre flujo subsónico y flujo supersónico unidimensional
11.9 Flujo isentrópico de un gas perfecto
11.10 Flujo en una boquilla real en condiciones de diseño
Parte C. La onda de choque normal
11.11 Introducción
11.12 Líneas de Fanno y de Rayleigh
11.13 Relaciones para una onda de choque normal
11.14 Relaciones de onda de choque normal para un gas perfecto
11.15 Una nota sobre ondas de choque oblicuas
Parte D. Operación de boquillas
11.16 Una nota sobre chorros libres
11.17 Operación de boquillas
Parte E. Flujo a través de un dueto de sección constante con fricción
11.18 Introducción
11.19 Ecuaciones de flujo adiabático en sección constante para un gas perfecto
Parte F. Flujo permanente a través de un dueto de sección constante con transferencia de calor
11.20 Introducción
11.21 Relaciones para un gas perfecto
11.22 Colofón

Tercera parte Análisis de flujos externos importantes

12 Flujo potencial
12.1 Introducción
Parte A. Consideraciones matemáticas
12.2 Circulación: conectividad de regiones
12.3 Teorema de Stokes
12.4 Circulación en flujos irrotacionales
12.5 Potencial de velocidad
Parte B. Función de corriente y relaciones importantes
12.6 Función de corriente
12.7 Relación entre la función de corriente y el campo de velocidad
12.8 Relación entre la función de corriente y las líneas de corriente
12.9 Relación entre la función de corriente y el potencial de velocidad para flujos irrotacionales, bidimensionales e incompresibles
12.10 Relaciones entre las líneas de corriente y las líneas de potencial constante
Parte C. Análisis básico de flujo bidimensional, incompresible e irrotacional
12.11 Un análisis acerca de las cuatro leyes básicas
12.12 Condiciones de frontera para flujos no viscosos
12.13 Coordenadas polares
Parte D. Flujos simples
12.14 Naturaleza de los flu,jos simples que se estudiarán
12.15 Metodologías de solución para flujo potencial
12.16 Flujo uniforme
12.17 Fuentes y sumideros bidimensionales
12.18 El vórtice simple
12.19 El doblete
Parte E. Superposición de flujos simples bidimensionales
12.20 Nota introductoria sobre el método de superposición
12.21 Sumidero con vórtice
12.22 Flujo alrededor de un cilindro sin circulación
12.23 Sustentación y arrastre para un cilindro sin circulación
12.24 Caso del cilindro giratorio
12.25 Sustentación y arrastre para un cilindro giratorio

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Contents / Contenido

1. Air and Water Pollution
2. Adsorption, Ion Exchange and Catalysis
3. Heterogeneous Processes and Reactor Analysis
4. Adsorption and Ion Exchange
5. Catalysis
6. Reactors Scale up
7. Appendices
8. References

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Dr. Pío Antonio Aguirre, Dra. Sonia Judith Benz

CAPÍTULO I: "INTRODUCCIÓN A LOS MÉTODOS INFORMÁTICOS APLICADOS AL MODELADO EN INGENIERÍA"
I.1. INTRODUCCIÓN
I.2. EVOLUCIÓN HISTÓRICA
I.3. MÉTODOS NUMÉRICOS COMO HERRAMIENTA PARA EL MODELADO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA
I.4. MODELOS "NO CONVENCIONALES"
I.5. SISTEMAS DE GERENCIAMIENTO DE INFORMACIÓN
I.6. PARADIGMAS INFORMÁTICOS
PROBLEMAS PROPUESTOS
BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA

CAPITULO II: "INTRODUCCIÓN AL DISEÑO DE PROCESOS QUÍMICOS. BREVES NOCIONES"
II.1. INTRODUCCIÓN
II.2. ETAPAS EN LA TAREA DE DISEÑO
II.3. LA TAREA DE SÍNTESIS DE PROCESOS QUÍMICOS
II.3.1. Síntesis de la red de intercambiadores
II.3.2. Síntesis de sistemas de separación
II.4. EJ.: BREVE NOCIÓN DE TÉCNICA DE SÍNTESIS APLICADAS A UN PROCESO DE DESALACIÓN DE AGUAS DE MAR
II.5. ETAPAS EN LA INGENIERÍA DE PROCESOS
PROBLEMAS PROPUESTOS
BIBLIOGRAFÍA CITADA O RECOMENDADA

CAPITULO III: "REVISIÓN DE MÉTODOS NUMÉRICOS APLICABLES EN SIMULACIÓN DE PROCESOS EN ESTADO ESTACIONARIO"
III.1. CONCEPTOS BÁSICOS
III.2. MÉTODOS BÁSICOS. DISCUSIÓN DE LA CONVERGENCIA
III.3. PRINCIPALES MÉTODOS
III.3.1. El método de Bisección
III.3.2. Métodos de Newton-Raphson. Usos de la Derivadas de la Función
III.3.3. Sustitución directa o Aproximaciones Sucesivas
III.3.4. Procedimiento de Wegstein
III.3.5. Uso de Fracciones Continuadas
III.4. SOLUCIÓN DE SISTEMAS DE ECUACIONES LINEALES SIMULTANEAS
III.4.1. Planteo del Problema. Teoremas Básicos
III.4.2. Métodos Directos
III.4.3. Métodos Iterativos
PROBLEMAS PROPUESTOS
BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA

CAPITULO IV:" SISTEMAS DE ECUACIONES DE GRAN DIMENSIÓN Y POCO DENSOS"
IV.1. INTRODUCCIÓN
IV.2. RESOLUCIÓN NUMÉRICA DE SISTEMAS DE ECUACIONES NO LINEALES
IV.2.1. Métodos de Newton-Raphson. Linealización
IV.2.2. Matrices tridiagonales. Método de Thomas
IV.2.3. Extensión del método de Thomas a matrices tridiagonales en Bloque
IV.2.4. Método de sustitución directa o aproximaciones sucesivas
IV.3. ANÁLISIS ESTRUCTURAL DE SISTEMAS DE ELEVADA DIMENSIÓN
IV.3.1. Algoritmo de Steward para la determinación del conjunto de salida
IV.3.2. Especificaciones de Variables y Grados de Libertad de un Sistema de Ecuaciones
IV.3.3. Algoritmos para selección de Variables a Especificar
IV.3. 4. Sistemas Cíclicos
IV.4. ALGORITMOS DE PARTICIONADO, RASGADO Y ORDENAMIENTO. ARQUITECTURA MODULAR SECUENCIAL
IV.5. MÉTODO DE PARTICIONADO DE NORMAN (1965)
IV.6. ALGORITMO DE PARTICIONADO DE KEHAM Y SHACHAM
IV.7. RASGADO DEL DIAGRAMA DE FLUJOS O GRAFO
V.8. ALGORITMO DE BARKELEY Y MOTARD (1972)
IV.9. ETAPA DE ORDENAMIENTO
PROBLEMAS PROPUESTOS
BIBLIOGRAFÍA CITADA
BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA

CAPITULO V: "SIMULACIÓN DE PROCESOS QUÍMICOS"
V.1. INTRODUCCIÓN
V.2. CLASIFICACIÓN DE LOS MÉTODOS DE SIMULACIÓN
V.3. SIMULADORES DE PROCESOS QUÍMICOS COMPLEJOS
V.3.1. Simuladores de procesos en estado estacionario modulares secuenciales vs. Simuladores globales
PROBLEMAS PROPUESTOS
BIBLIOGRAFÍA CITADA O RECOMENDADA

CAPITULO VI: " INTRODUCCIÓN A LAS CARACTERÍSTICAS DE UN SIMULADOR MODULAR SECUENCIAL"
VI.1. ESTRUCTURA DE UN SIMULADOR MODULAR SECUENCIAL EN ESTADO ESTACIONARIO
VI.2. MODELADO DE EQUIPOS PARA SIMULACIÓN DE PROCESOS. PROGRAMACIÓN DE MÓDULOS DE SIMULACIÓN
VI.3. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DISTINTOS MÓDULOS DE EQUIPOS PRESENTES EN UN SIMULADOR MODULAR DE PROCESOS QUÍMICOS
VI.4. ASPECTOS BÁSICOS A TENER EN CUENTA EN EL USO DE UN SIMULADOR DE PROCESOS MODULAR SECUENCIAL EN ESTADO ESTACIONARIO
BIBLIOGRAFÍA CITADA
BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA

CAPITULO VII: " PROPIEDADES TERMODINÁMICA DE EQUILIBRIO"
VII.1. INTRODUCCIÓN
VII.1.1. Sistemas termodinámicos
VII.1.2. Equilibrio líquido-vapor
VII.2. CORRELACIONES PARA LA ESTIMACIÓN DE LA PRESIÓN DE VAPOR
VII.2.1. Ecuación de Antoine
VII.2.2. Ecuación de Miller modificada
VII.2.3. Ecuación de Wagner
VII.2.4. Ecuación de Frost-Kalkwarf-Thodos
VII.2.5. Ecuación de Lee y Kesler
VII.2. 6. Ecuación de Gómez-Nieto y Thodos
VII.2.7. Estimación de presión de vapor de cortes de petróleo
VII.3. EQUILIBRIO LIQUIDO-VAPOR EN SISTEMAS SEMI-IDEALES
VII.3.1. Propiedades termodinámicas de mezclas ideales a bajas presiones
VII.3.2. Propiedades termodinámicas de mezclas ideales a presiones bajas a moderadas
VII.4. EQUILIBRIO DE FASES EN SISTEMAS NO IDEALES
VII.4.1. Teoría de soluciones regulares y correlaciones de Chao-Seader y Grayson- Streed
VII.4.2. Ecuaciones que describen coeficientes de actividad de la fase líquida
VII.4.3. Ecuación de Margules
VII.4.4. Ecuación de Van Laar
VII.4.5. Ecuación de Wilson
VII.4.6. Ecuación NRTL
VII.4.7. Ecuación UNIQUAC
VII.4.8. El método UNIFAC
VII.4.9. Uso de datos experimentales para calcular constantes
VII.4.9.1. Coeficientes de actividad a partir del azeótropo
VII.4.9.2. Coeficientes de actividad a partir de los datos de la curva de equilibrio líquido-vapor
VII.4.9.3. Coeficientes de actividad a partir de la discrepancia de energía libre
VII.4.9.4. Coeficientes de actividad a dilución infinita
VII.4.9.5. Correlación de Pierotti, Deal y Derr para estimar coeficientes de actividad a dilución infinita
VII.5. EQUILIBRIO LIQUIDO-VAPOR A ALTAS PRESIONES
VII.5.1. Modelos para la fase vapor a presiones altas
VII.5.2. Fenómenos críticos en las mezclas a altas presiones
VII.6. SELECCIÓN DEL MÉTODO PARA LA PREDICCIÓN DE PROPIEDADES DEL EQUILIBRIO LIQUIDO-VAPOR
BIBLIOGRAFÍA CITADA O RECOMENDADA

CAPITULO VIII: " ESTIMACIÓN DE PROPIEDADES TERMODINÁMICA"
VIII.1. INTRODUCCIÓN
VIII.1.1. Entalpías de exceso
VIII.2. MÉTODOS PARA LA ESTIMACIÓN DEL CALOR LATENTE DE VAPORIZACIÓN
VIII.2.1. Correlaciones para calor latente de vaporización basadas en la ecuación de Clausius-Clapeyron
VIII. 2.2. Correlaciones para calor latente de vaporización basadas en la ley de estados correspondientes
VIII.2.3. Correlación de Pitzer modificada
VIII.2.4. Correlación de Riedel
VIII.2.5. Influencia de la temperatura en el calor latente de vaporización
VIII.2.6. Calor latente de vaporización de mezclas de líquidos
VIII.3. MÉTODOS PARA LA ESTIMACIÓN DE LA CAPACIDAD CALORÍFICA
VIII.3.1. Capacidad calorífica de gases ideales
VIII.3.2. Capacidad calorífica de mezclas de gases ideales
VIII.3.3. Capacidad calorífica de líquidos puros
VIII.3.3.1. Método de Rowlinson
VIII.3.3.2. Método de Missenard
VIII.3.3.3. Capacidad calorífica de mezclas de líquidos
VIII.4. DENSIDADES DE LÍQUIDOS
VIII.4.1. Densidades de líquidos puros
VIII.4.1.1. Densidad en el punto normal de ebullición
VIII.4.1.2. Correlación de Hankinson y Thomson
VIII.4.1.3. Método de Rackett modificado
VIII.4.2. Densidades de mezclas de líquidos
VIII.5. ESTIMACIÓN DE PROPIEDADES TERMODINÁMICA DE TRANSPORTE
VIII.5.1. Viscosidad
VIII.5.1.1. Viscosidad de gases
VIII.5.1.2. Viscosidad de líquidos
VIII.5.2. Conductividad térmica de gases a baja presión
VIII.5.3. Conductividad térmica de mezclas de gases a baja presión
VIII.5.4. Conductividad térmica de líquidos
VIII.5.5. Coeficientes de difusión
BIBLIOGRAFÍA

CAPITULO IX: " MODULO PARA LA SIMULACIÓN DE EVAPORADORES FLASH"
IX.1. INTRODUCCIÓN
IX.2. FLASH ISOTÉRMICO
IX.3. FLASH ADIABÁTICO
IX.4. FLASH A FRACCIÓN DE VAPORIZACIÓN DADA
IX.5. OTRAS ESPECIFICACIONES PARA EL EQUIPO FLASH
IX.6. OTRAS APLICACIONES DE LOS ALGORITMOS PARA SIMULACIÓN DE EVAPORADORES FLASH
IX.6.1. Separadores líquido-líquido
IX.6.2. Temperatura de burbuja
IX.6.3. Temperatura de rocío
PROBLEMAS PROPUESTOS
BIBLIOGRAFÍA CITADA
BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA

CAPITULO X: "MODELADO DE EQUIPOS DE SEPARACIÓN MULTICOMPONENTES EN CASCADAS CONTRACORRIENTE MÚLTIPLE ETAPA"
X.1. INTRODUCCIÓN
X.2. MÉTODOS DE RESOLUCIÓN APROXIMADOS
X.3. MÉTODOS ETAPA A ETAPA
X.4. MÉTODOS DE RESOLUCIÓN MATRICIALES (SEMIRIGUROSOS)
X.5. MÉTODOS RIGUROSOS DE RESOLUCIÓN SIMULTANEA
X.5.1. Sistema de Ecuaciones
X.5.2. Estructura del jacobiano
X.5.3. Procedimiento numérico de resolución
X.5.4. Opciones estructurales
X.6. MÉTODOS JERÁRQUICOS CON DOS NIVELES DE ITERACIÓN (INSIDE-OUT)
X.7. MÉTODOS DE RELAJACIÓN
X.8. MÚLTIPLES SOLUCIONES EN EQUIPOS DE SEPARACIÓN MULTICOMPONENTE MÚLTIPLE ETAPA
PROBLEMAS PROPUESTOS
BIBLIOGRAFÍA CITADA

CAPITULO XI: "OPTIMIZACIÓN"
XI.1. INTRODUCCIÓN
XI.2. FORMULACIÓN DEL MODELO
XI.2.1. EJEMPLO: Planificación de Producción de una Refinería
XI.2.1.1. Modelado del Ejemplo
XI.3. TEORÍA Y ALGORITMOS DE OPTIMIZACIÓN
XI.3.1. Programación Lineal
XI.3.1.1. Representación y Solución Gráfica de LP
XI.3.1.2. El algoritmo SIMPLEX
XI.3.2. Programación no lineal
XI.3.2.1. Teoría clásica de la programación no lineal
XI.3.2.1.1. Programas matemáticos no condicionados
XI.3.2.1.2. Programas matemáticos condicionados por igualdades
XI.3.2.1.3. Problemas condicionados por desigualdades
XI.3.2.2. Algoritmos para resolver NLP
XI.3.2.2.1. Algoritmos para NLP univariables sin restricciones
XI.3.2.2.2. Algoritmos para NLP sin restricciones multivariables
XI.3.2.2.3. Algoritmos para NLP con restricciones
EJERCICIOS PROPUESTOS
BIBLIOGRAFÍA
APENDICE

CAPITULO XII: "OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS POR COMPUTADORA"
XII.1. INTRODUCCIÓN
XII.2. EJEMPLOS
XII.2.1. Diseño de un absorbedor
XII.2.2. Diseño de una planta completa
XII.2.3. Un problema de optimización con óptimos locales
XII.3. SIMULACIÓN DE PROCESOS POR COMPUTADORA Y SU RELACIÓN CON OPTIMIZACIÓN. DISTINTOS ENFOQUES
XII.3.1. Enfoque modular secuencial
XII.3.2. Enfoque global
XII.3.3. Enfoque modular simultáneo
XII.4. OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS CON EL ENFOQUE MODULAR SECUENCIAL
XII.4.1. Métodos de caja negra
XII.4.2. Métodos de camino no factible
XII.4.3. Métodos de camino factible
XII.4.4. Métodos híbridos
XII.4.5. Métodos siguiendo el flujo lógico de información
XII.5. OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS CON EL ENFOQUE GLOBAL
XII.6. OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS CON EL ENFOQUE MODULAR SIMULTANEO
EJERCICIOS
BIBLIOGRAFÍA

CAPITULO XIII: "MÉTODOS NUMÉRICOS, APROXIMACIÓN PARA LA SOLUCIÓN DE ECUACIONES DIFERENCIALES ORDINARIAS"
XIII.1. INTRODUCCIÓN
XIII.2. ECUACIONES DIFERENCIALES ORDINARIAS DE ORDEN N
XIII.3. SOLUCIÓN DE ECUACIONES DIFERENCIALES ORDINARIAS DE 1er. ORDEN
XIII.4. APROXIMACIÓN A LA SOLUCIÓN MEDIANTE EXPANSIÓN EN SERIES DE TAYLOR
XIII.5. MÉTODOS EXPLÍCITOS DE RESOLUCIÓN DE EDOs
XIII.5.1. Método de Euler
XIII.5.2. Métodos de Runge-Kutta
XIII.6. MÉTODOS DE MÚLTIPLE PASO
XIII.7. MÉTODOS PREDICTORES-CORRECTORES
XIII.8. SISTEMAS DE ECUACIONES DIFERENCIALES
PROBLEMAS PROPUESTOS
BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA

CAPITULO XIV: "SIMULACIÓN DINÁMICA DE EQUIPOS DE PROCESOS ELEMENTALES"
XIV.1. INTRODUCCIÓN
XIV.2. SIMULACIÓN DINÁMICA DE EQUIPOS SENCILLOS DE PROCESO
XIV.3. MODELO PARA LA SIMULACIÓN DINÁMICA DE UN SEPARADOR FLASH
PROBLEMAS PROPUESTOS
BIBLIOGRAFÍA CITADA O RECOMENDADA

CAPITULO XV: " SIMULACIÓN DINÁMICA DE EQUIPOS DE SEPARACIÓN MÚLTIPLE ETAPA EN CONTRACORRIENTE"
XV.1. INTRODUCCIÓN
XV.2. MODELO PARA SISTEMAS DE SEPARACIÓN MÚLTIPLE-ETAPA MULTICOMPONENTE EN CONTRACORRIENTE
XV. 2.1. Sistema de Ecuaciones del Modelo
XV.2.2 . Procedimientos de cálculo
XV.3. EJEMPLOS DE APLICACIONES ESPECIFICAS.
XV.4. DESTILACIÓN BATCH
PROBLEMAS PROPUESTOS
BIBLIOGRAFÍA CITADA

CAPITULO XVI: "INTRODUCCIÓN AL CONTROL DE PROCESOS. SISTEMAS DE CONTROL TÍPICOS Y UTILIDAD DE LOS SIMULADORES DINÁMICOS"
XVI.1. INTRODUCCIÓN
XVI.2. NOCIONES BÁSICAS SOBRE CONTROL DE PROCESOS
XVI.2.1. Modelado matemático
XVI.2.2. Estructuras utilizadas en control de procesos
XVI.2.3. Ajuste de los controladores Clásicos
XVI.3. NOCIONES BÁSICAS SOBRE ALGORITMOS DE CONTROL AVANZADO
XVI.3.1. Control por realimentación de estados
XVI.3.2. Control óptimo
XVI.3.3. Linealización global exacta de sistemas no lineales
XVI.3.4. Otras estructuras de control avanzado
XVI.4. SIMULACIÓN NUMÉRICA DE LOS PROCESOS CONTROLADOS
XVI.4.1. Estructuras típicas utilizadas en los simuladores dinámicos
XVI.4.2. UN EJEMPLO SIMULADO DE UN SISTEMA DE CONTROL DE NIVELES
PROBLEMAS PROPUESTOS
BIBLIOGRAFÍA CITADA

CAPITULO XVII " SIMULACIÓN DINÁMICA DE EQUIPOS ESPECÍFICOS"
XVII.1. INTRODUCCIÓN
XVII.2. EVAPORADOR DE PROPANO
XVII.2.1. Descripción del proceso
XVII.2.2. Construcción del modelo
XVII.2.3. Resolución del modelo
XVII.3. DESALADOR POR EVAPORACIÓN MÚLTIPLE FLASH
XVII.3.1. Descripción del proceso
XVII.3.2. Construcción del modelo
XVII.3.3. Resolución del modelo
XVII.4. REACTOR PRODUCTOR DE SULFOLENO
XVII.4.1. Descripción del proceso
XVII.4.2. Construcción del Modelo
XVII.4.3. Resolución del Modelo
BIBLIOGRAFÍA CITADA

CAPITULO XVIII: "MODELADO DEL PROCESO DE DIGESTIÓN ANAERÓBICA EN REACTORES SIMPLES"
XVIII.1. INTRODUCCIÓN
XVIII.2. MODELADO DE LOS PROCESOS FUNDAMENTALES EN REACTORES BIOLÓGICOS SIMPLES
XVIII.2.1. Evolución histórica
XVIII.2.2. Modelado de un biodigestor anaeróbico tanque agitado ideal con microorganismos suspendidos
XVIII.2.2.1. Sistema de ecuaciones del modelo
XVIII.2.2.2. Esquema de cálculo
XVIII.3.1. Modelo de reactores tanques agitados en serie con recirculación externa
XVIII.4. INTRODUCCIÓN AL MODELADO DE REACTORES CON BIOFILM
BIBLIOGRAFÍA CITADA

CAPITULO XIX: "MÉTODOS, ESCTRUCTURAS Y MODELOS PARA LA SIMULACIÓN DE PROCESOS BATCH"
XIX.1. INTRODUCCIÓN
XIX.2. EL ROL DE LOS PROCESOS BATCH EN LA INDUSTRIA QUÍMICA
XIX.3. APLICACIÓN DE LA SIMULACIÓN EN LA INGENIERÍA DE PROCESOS BATCH
XIX.4. CARACTERÍSTICAS DE LOS PROCESOS BATCH
XIX.5. MODELOS DE TIEMPOS Y FACTORES DE REQUERIMIENTOS
XIX.6. MODELOS DE ETAPAS INDIVIDUALES BASADOS EN LOS PRIMEROS PRINCIPIOS
XIX.7. LOS SISTEMAS DE SIMULACIÓN
XIX.8. CARACTERIZACIÓN DE UN PROCESO QUÍMICO DISCONTINUO (DESDE EL PUNTO DE VISTA DE LOS SISTEMAS DE SIMULACIÓN)
XIX.9. SIMULACIÓN CONTINUA-DISCRETA COMBINADA
XIX.10. SIMULACIÓN DINÁMICA DESACOPLADA
PROBLEMAS PROPUESTOS
BIBLIOGRAFÍA

CAPITULO XX: "MEDICIÓN Y ESTIMACIÓN EN PROCESOS CONTROLADOS"
XX.1. INTRODUCCIÓN
XX.2. MEDICINA DE VARIABLES DE PROCESO
XX.2.1. Mediciones "en linea" y " de linea"
XX.2.2. Nociones básicas sobre transmisión de mediciones
XX.2.3. Ruidos típicos de medición
XX.2.4. Simulación numérica de la mediciones
XX.3. ESTIMACIÓN DE VARIABLES DE PROCESO NO MEDIBLES.
XX.3.1. Observadores
XX.3.2. Un estimador líneal óptimo: el filtro de Kalman
XX.4. MÉTODOS NUMÉRICOS DE ESTIMACIÓN PARA PROBLEMAS "MAL CONDICIONADOS"
XX.4.1. Técnicas determinísticas de inversión numérica
XX.4.2. Técnicas estocásticas de inversión numérica
XX.4.3. Ejemplos Simulados
PROBLEMAS PROPUESTOS
BIBLIOGRAFÍA

CAPITULO XXI: "SIMULACIÓN DINÁMICA EN TIEMPO REAL"
XXI.1. INTRODUCCIÓN
XIX.2. CARACTERÍSTICAS GENERALES DE UN SIMULADOR EN TIEMPO REAL
XXI.3. CONSTRUCCIÓN DE UN SIMULADOR DE TIEMPO REAL
XXI.3.1. Tiempo real
XXI.3.2. Ruidos y Fallas
XXI.4. PASTEURIZADOR HTST.1.0
XXI.4.1. Descripción del proceso
XXI.4.2. Propiedades fisicoquímicas
XXI.5. MODELO DEL PROCESO
XXI.6. EL SIMULADOR HTST 1.0
XXI.6.1. Introducción
XXI.6.2. La interfaz
XXI.6.3. Aplicaciones
PROBLEMAS PROPUESTOS
BIBLIOGRAFÍA

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Joaquim Casal, Helena Montiel

1 Introducción
1.1 La industria y los accidentes mayores
1.2 Riesgo: definición y tipos
1.3 Parámetros de medición del riesgo
1.4 Tolerabilidad del riesgo
1.5 Criterios de tolerabilidad
1.6 Riesgos mayores y catástrofes
1.7 El análisis de riesgo
1.7.1 Un método simplificado para la estimación del riesgo
1.7.2 Dos casos significativos: el informe Rasmussen y el estudio de la Isla de Canvey
1.8 Riesgo, fiabilidad y coste
2 Identificación de peligros
2.1 Conceptos previos
2.2 Descripción de las técnicas de análisis
2.2.1 Identificación del riesgo asociado a las sustancias
2.2.2 Análisis histórico de accidentes
2.2.3 Análisis de peligros y operabilidad (HAZOP)
2.2.4 Árboles de fallos
2.2.5 Métodos semicualitativos: índices de riesgo
3 Accidentes mayores
3.1 Introducción
3.2 Definiciones previas
3.3 Fenómenos peligrosos y límites de aceptabilidad de las variables físicas asociadas
3.4 Escenarios accidentales
3.5 Factores que determinan la escala del riesgo
4 Incendios
4.1 Introducción
4.2 Conceptos básicos de termoquímica
4.2.1 Calor de formación
4.2.2 Calor de combustión
4.2.3 Temperatura adiabática de llama
4.2.4 Velocidad de combustión
4.3 Conceptos básicos de transferencia de calor
4.3.1 Poder emisivo
4.3.2 Transmisividad atmosférica
4.3.3 Factor de vista
4.3.4 Coeficiente de transferencia de calor por convección
4.3.5 Temperatura y velocidad del gas en el eje de la llama
4.4 Características de inflamabilidad
4.4.1 Límites de inflamabilidad
4.4.2 Métodos para estimar los límites de inflamabilidad
4.4.3 Diagramas de inflamabilidad
4.4.4 Temperatura de inflamación
4.4.5 Temperatura de autoignición
4.5 La ignición
4.5.1 Energía de ignición
4.5.2 Retraso en la ignición
4.5.3 Fuentes de ignición
4.6 Incendio de un líquido
4.6.1 Charcos de fuego al aire libre
4.6.2 Charcos de fuego sobre el mar
4.6.3 Incendios en movimiento
4.7 Incendio de un gas
4.7.1 Incendio de un chorro de gas
4.7.2 Incendio de una nube de gas
4.8 Ejemplo de cálculo: incendio de un charco
4.9 Boilover o borbollón
4.9.1 Condiciones necesarias para la existencia de boilover
4.9.2 Hidrocarburos susceptibles de experimentar un boilover
4.9.3 Efectos derivados de un boilover
4.9.4 Casos históricos
4.9.5 Boilover de capa delgada
5 Explosiones
5.1 Introducción
5.2 Detonaciones y deflagraciones
5.3 Tipos de explosiones accidentales
5.3.1 Explosiones de vapores confinadas
5.3.2 Explosiones de nubes de vapor no confinadas
5.3.3 Explosiones de recipientes
5.3.4 Explosión por ignición de polvo combustible en suspensión
5.4 Métodos para estimar las consecuencias de las explosiones de nubes de vapor
5.4.1 Propagación de la onda explosiva en el ambiente
5.4.2 Método del TNT equivalente
5.4.3 Método multienergía
5.4.4 Otros métodos
5.4.5 Carga que actúa sobre las estructuras como resultado de la interacción de éstas con la onda de sobrepresión
5.4.6 Respuesta de las estructuras ante los efectos de la onda de choque
5.5 Ejemplo de cálculo: explosión de una nube de vapor
6 BLEVE – bola de fuego
6.1 Introducción
6.2 Descripción del fenómeno
6.3 Condiciones para la existencia de BLEVE
6.3.1 Sobrecalentamiento y despresurización
6.3.2 Temperatura y línea límite de sobrecalentamiento
6.4 Estimación de los efectos
6.4.1. Radiación térmica
6.4.2. Energía liberada en el estallido
6.4.3. Onda de sobrepresión
6.4.4. Fragmentos proyectados
6.5 Medidas de prevención
6.6 Ejemplo de cálculo
7 Dispersión de nubes tóxicas o inflamables
7.1 Conceptos previos
7.1.1 El viento
7.1.2 Estabilidad atmosférica
7.1.3 La temperatura y la humedad relativa
7.1.4 La inversión térmica
7.2 Modelos de dispersión
7.2.1 Definición y tipos
7.2.2 Alcance de los modelos
7.3 Modelos para gases neutros (modelos gausianos)
7.3.1 Modelos para escapes continuos
7.3.2 Modelos para escapes instantáneos
7.4 Modelos para gases pesados
7.4.1 Descripción del fenómeno
7.4.2 Ejemplo de aplicación
7.5 Medidas protectoras
7.5.1 Sistemas de mitigación
7.5.2 Protección por confinamiento
7.6 Aspectos que se deben considerar en la dispersión de gases
8 Reacciones fuera de control
8.1 Introducción
8.2 Origen
8.2.1 Haga y Naito, 1982
8.2.2 Brogli, 1983
8.2.3 Barton y Nolan, 1984
8.2.4 Rasmussen, 1987
8.2.5 Cardillo, 1988
8.2.6 Marrs y Lees, 1989
8.2.7 Causas más comunes
8.3 Riesgo de reacciones fuera de control en procesos industriales
8.3.1 Riesgo intrínseco de las substancias químicas
8.3.2 Evaluación del riesgo en procesos químicos
8.4 Aspectos cinéticos
8.5 Vaporización repentina y evacuación de mezclas líquido/vapor
8.6 Evolución de la presión durante el incidente
8.7 Cálculo de oberturas de alivio
8.7.1 Método de Leung
8.7.2 Método simplificado de Fauske
8.8 Tratamiento de la descarga
8.9 Métodos experimentales para el estudio de las reacciones fuera de control.
8.9.1 Métodos microtérmicos
8.9.2 Métodos macrotérmicos
8.9.3 Métodos calorimétricos
8.9.4 Métodos informáticos preliminares
8.10 Índice de riesgo para reacciones fuera de control
8.11 Utilización de disco de rotura-válvula de seguridad
9 Vulnerabilidad
9.1 Análisis probit
9.2 Vulnerabilidad a la radiación térmica
9.3 Vulnerabilidad a las explosiones
9.4 Vulnerabilidad a las substancias tóxicas
9.5 El peligro de los gases inertes

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Capitulos del 1 - 6: DESCARGAR AQUI
Capitulos del 7-12: DESCARGAR AQUI
Capitulos del 13-18: DESCARGAR AQUI
Capitulos del 19-24: DESCARGAR AQUI
Capitulos del 25-29: DESCARGAR AQUI

MECÁNICA
Capitulo 1. Unidades, Cantidades fisicas y vectores
1.1 La naturaleza de la física
1.2 Cómo resolver problemas en fisica
1.3 Estándares y unidades
1.4 Consistencia y conversiones de unidades
1.5 Incertidumbre y cifras significativas
1.6 Estimaciones y órdenes de magnitud
1.7 Vectores y suma de vectores
1.8 Componentes de vectores
1.9 Vectores unitarios
1.10 Productos de vectores

Capitulo 2. Movimiento en Linea Recta
2.1 Desplazamiento, tiempo y velocidad media
2.2 Velocidad instantánea
2.3 Aceleración media e instantánea
2.4 Movimiento con aceleración constante
2.5 Cuerpos en caída libre
2.6 Velocidad y posición por integración

Capitulo 3. Movimiento en dos o tres dimensiones
3.1 Vectores de posición y velocidad
3.2 El vector aceleración
3.3 Movimiento de proyectiles
3.4 Movimiento en un circulo
3.5 Velocidad relativa

Capitulo 4. Leyes del Movimiento de Newton
4.1 Fuerza e interacciones
4.2 Primera ley de Newton
4.3 Segunda ley de Newton
4.4 Masa y peso
4.5 Tercera ley de Newton
4.6 Diagramas de cuerpo libre

Capitulo 5. Aplicacion de las Leyes de Newton
5.1 Empleo de la primera ley de Newton: particulas en equilibrio
5.2 Empleo de la segunda ley de Newton: dinámica de partículas
5.3 Fuerzas de fricción
5.4 Dinámica del movimiento circular
5.5 Fuerzas fundamentales de la Naturaleza

Capitulo 6. Trabajo y Energia Cinética
6.1 Trabajo
6.2 Trabajo y energia cinética
6.3 Trabajo y energia con fuerzas variables
6.4 Potencia

Capitulo 7. Energia Potencial
7.1 Energía potencial gravitacional
7.2 Energía potencial elástica
7.3 Fuerzas conservativas y no conservativas
7.4 Fuerza y energía potencial
7.5 Diagramas de energía

Capitulo 8. Cantidad de Movimiento, impulso y choques
8.1 Cantidad de movimiento e impulso
8.2 Conservación de la cantidad de movimiento
8.3 Choques inelásticos
8.4 Choques elásticos
8.5 Centro de masa
8.6 Propulsión a reacción

Capitulo 9. Rotacion de Cuerpos Rigidos
9.1 Velocidad y aceleración angulares
9.2 Rotación con aceleración
9.3 Relación entre cinemática
9.4 Energía en el movimiento rotacional
9.5 Teorema de los ejes paralelos
9.6 Cálculos de momento de inercia

Capitulo 10. Dinamica del Movimiento Rotacional
10.1 Momento de torsión
10.2 Momento de torsión y aceleración angular de un cuerpo rigido
10.3 Rotación de un cuerpo rígido
10.4 Trabajo y potencia en movimiento rotacional
10.5 Cantidad de movimiento angular
10.6 Conservación de la cantidad de movimiento angular
10.7 Giróscopos y precesión

Capitulo 11. Equilibrio y Elasticidad
11.1 Condiciones del equilibrio
11.2 Centro de gravedad
11.3 Resolución de problemas de equilibrio
11.4 Esfuerzo, tensión y módulos
11.5 Elasticidad y plasticidad

Capitulo 12. Gravitacion
12.1 Ley de la gravitación de Newton
12.2 Peso
12.3 Energía potencial gravitacional
12.4 Movimiento de satélites
12.5 Las leyes de Kepler y el movimiento de los planetas
12.6 Distribuciones esféricas de masa
12.7 Peso aparente y rotación terrestre
12.8 Agujeros negros

Capitulo 13. Movimiento Periodico
13.1 Descripción de la oscilación
13.2 Movimienlo annónico simple
13.3 Energía en el movimiento armónico simple
13.4 Aplicaciones del movimiento armónico simple
13.5 El péndulo simple
13.6 El péndulo fisico
13.7 Oscilaciones amortiguadas
13.8 Oscilaciones forzadas y resonancia

Capitulo 14. Mecanica de Fluidos
14.1 Densidad
14.2 Presión en un fluido
14.3 Flotación
14.4 Flujo de fluidos
14.5 Ecuación de Bernoulli
*14.6 Viscosidad y turbulencia

ONDAS/ACÚSTICA

Capitulo 15. Ondas Mecanicas
15.1 Tipos de ondas mecánicas
15.2 Ondas periódicas
15.3 Descripción matemática de una onda
15.4 Rapidez de una onda transversal
15.5 Energía del movimiento ondulatorio
15.6 Interferencia de ondas, condiciones de frontera y superposicion
15.7 Ondas estacionarias en una cuerda
15.8 Modos normales de una cuerda

Capitulo 16. Sonido y el Oido
16.1 Ondas sonoras
16.2 Rapidez de las ondas sonoras
16.3 Intensidad del sonido
16.4 Ondas sonoras estacionarias y modos normales
16.5 Resonancia
16.6 1nterferencia de ondas
16.7 Pulsaciones
16.8 El efecto Doppler
16.9 Ondas de choque

Termodinamica

Capitulo 17. Temperatura y Calor
17.1 Temperatura y equilibrio térmico
17.2 Termómetros y escalas de temperatura
17.3 Termómetros de gas y la escala Kelvin
17.4 Expansión térmica
17.5 Cantidad de calor
17.6 Calorimetría y cambios de fase
17.7 Mecanismos de transferencia de calor

Capitulo 18. Propiedades Termicas de la Materia
18.1 Ecuaciones de estado
18.2 Propiedades moleculares de la materia
18.3 Modelo cinético-molecular del gas ideal
18.4 Capacidades caloríficas
18.5 Rapideces moleculares
18.6 Fases de la materia

Capitulo 19. La primera Ley de la Termodinamica
19.1 Sistemas termodinámicos
19.2 Trabajo realizado al cambiar el volumen
19.3 Trayectorias entre estados termodinámicos
19.4 Energía interna y la primera ley de la termodinámica
19.5 Tipos de procesos termodinámicos
19.6 Energía interna del gas ideal
19.7 Capacidad calorífica del gas ideal
19.8 Procesos adiabáticos para el gas ideal

Capitulo 20. La Segunda Ley de la Termodinamica
20.1 Dirección de los procesos termodinámicos
20.2 Máquinas de calor
20.3 Motores de combustión interna
20.4 Refrigeradores
20.5 La segunda ley de la termodinámica
20.6 El ciclo de Carnot
20.7 Entropía
20.8 Interpretación microscópica de la entropía

Electromagnetismo
Capitulo 21. Carga Electrica y Campo Electrico
21.1 Carga eléctrica
21.2 Conductores, aisladores y cargas nucleares
21.3 Ley de Coulomb
21.4 Campo eléctrico y fuerzas eléctricas
21.5 Cálculos de campos eléctricos
21.6 Lineas de campo eléctrico
21.7 Dipolos eléctricos

Capitulo 22. Ley de Gauss
22.1 Carga y flujo eléctrico
22.2 Cálculo del flujo eléctrico
22.3 Ley Gauss
22.4 Aplicaciones de la ley de Gauss
22.5 Cargas en conductores

Capitulo 23. Potencial Electrico
23.1 Energía potencial eléctrica
23.2 Potencial eléctrico
23.3 Cálculo del potencial eléctrico
23.4 Superficies equipotenciales
23.5 Gradiente de potencial

Capitulo 24. Capacitancia y dielectricos
24.1 Capacitares y capacitancia
24.1 Capacitores en serie y en paralelo
24.1 Almacenamiento de energía en capacitares y energía de campo eléctrico
24.1 Dieléctricos
24.1 Modelo molecular de la carga inducida
24.1 La ley de Gauss en los dieléctricos

Capitulo 25. Corriente, Resistencia y fuerza electromotriz
25.1 Corriente eléctrica
25.2 Resistividad
25.3 Resistancia
25.4 Fuerza electromotriz y circuitos
25.5 Energía y potencia en circuitos electrícos
25.6 Teoría de la conduccíón metálica

Capitulo 26. Circuitos de corriente continua
26.1 Resistores en serie y en paralelo
26.2 Reglas de Kirchhoff
26.3 Instrumentos de medición eléctrica
26.4 Circuitos R-C
26.5 Sistemas de distribución de energía

Capitulo 27. Campo magnetico y fuerzas magneticas
27.1 Magnetismo
27.2 Campo magnético
27.3 Líneas de campo magnético y flujo magnético
27.4 Movimiento de partículas con carga en un campo magnético
27.5 Aplicaciones del movimiento de partículas con carga
27.6 Fuerza magnética sobre un conductor que transporta corriente
27.7 Fuerza y momento de torsión en una espira de corriente
27.8 El motor de corriente continua
27.9 Efecto Hall

Capitulo 28. Fuentes de campo magnetico
28.1 Campo magnético de una carga en movimiento
28.2 Campo magnético de un elemento de corriente
28.3 Campo magnético de un conductor recto que transporta corriente
28.4 Fuerza entre conductores paralelos
28.5 Campo magnético de una espira circular de corriente
28.6 Ley de Ampere
28.7 Aplicaciones de la ley de Ampere
28.8 Materiales magnéticos

Capitulo 29. Induccion Electromagnetica
29.1 Experimentos de inducción
29.2 Ley de Faraday
29.3 Ley de Lenz
29.4 Fuerza electromotriz de movimiento
29.5 Campos eléctricos inducidos
29.6 Corrientes parásitas
29.7 Corriente de desplazamiento y ecuaciones de Maxwell
29.8 Superconductividad

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Dividida en 6 partes:
Capitulos del 1 - 6: DESCARGAR AQUI
Capitulos del 7-12: DESCARGAR AQUI
Capitulos del 13-18: DESCARGAR AQUI
Capitulos del 19-24: DESCARGAR AQUI
Capitulos del 25-29: DESCARGAR AQUI

Chapter 1. Introduction to Distillation
1.1 Distlllatlon Background
1.1.1 What is a Distlllation?
1.1.2 Why Distillation?
1.2 Vapor-Liquid Equilibrium (VLE)
1.2.1 K-Value and Relativa Volatility
1.2.2 Ideal and Non-ldeal System
1.2.3 Effect of Temperature, Pressure and Composition on K·Values and Volatility
1.2.4 Phase Diagrama
1.2.5 Calculatlon of Bubble Polnts and Dew Points
1.2.6 Azeotropes
1.3 Nomenclature
1.3.1 English Letters
1.3.2 Greek Letters
1.3.3 Subscripts
1.3.4 Superscripts
1.4 References
Chapter 2. Key Fractionation Concepts
2..1 Theoretical Stages
2.1.1 Ideal and Non-ideal Stages
2.1.2 Strlpplng, Rectificatlon, and Fractionation
2.1.3 Material and Energy Balances
2..2 x-y Diagrama
2.2.1 McCabe-Thlele Diagrams: Fundamentals
2.2.2 Constant Molar Overflow and Other Assumptlons
2.2.3 McCabe·Thlele Diagrams: Une EquatJons
2.2.4 McCabe·Thlele Diagrams: Construction
2.2.5 Optlmum Feed Stage and Plnchlng
2.2.6 Minimum Reflux RatIo
2.2.7 Minimum Stripping
2.2.8 Total Reflux and Minimum Stages
2.2.9 Allowance for Stage Efflclenctes
2.2.10 Extenslon to Complex Columns
2.3 Key Concepts of Multicomponent Distlllation
2.3.1 Key and Non-key Components
2.3.2 Column Composition and Temperature Profiles
2.3.3 Hengstebeck Dlagrams: Principles
2.3.4 Hengstebeck Dlagrams: Construction
2.3.5 Minimum Reflux by Hengstebeck Dlagram
2.3.6 Key Ratio Plots and Retrograde Distillation
2.3.7 Best Feed Stage Locatlon
2.3.8 Distribution of Nonkevs (dlb Plots)
2.4 Analyzlng Computer Simulation Results by Graphlcal Techniques
2.4.1 Use of x-y Dlagrams (McCabe·Thiele and Hengstebeck)
2.4.2 Use of Key Ratio and dib Plots
2.5 Nomenclature
2.5.1 Engllsh Letters
2.5.2 Greek Letters
2.5.3 Subscripts
2.6 References
Chapter 3. Column Process Deslgn, Optlmlzatlon, and Shortcut Calculations
3.1 Process Design and Optimization
3.1.1 Separation Specification: Requirements and Options
3.1.2 Optlmizing Product Recovery (Material Balance Optimization)
3.1.3 Optlmizlig Separation (Energy Balance Optimization)
3.1.4 Application of Recovery and Separation Optimization
3.1.5 Saving Column Pressure
3.1.6 Optimum Reflux Ratio
3.1.7 Feed Stage Optimization by Computer
3.1.8 Minimum Reflux by Computer
3.1.9 Minimurn Stages by Computer
3.1.10 Process Design Procedure
3.2 Reflux and Stages: Shortcut Methods
3.2.1 Minimum Stages
3.2.2 Minimum Reflux
3.2.3 Minimum Reflux for Systems Containing Distributed Nonkeys
3.2.4 Extension of the Minimum Reflux Equations
3.2.5 Reflux Stages Relationships
3.2.6 Feed Stage Location
3.2.7 Analysis of Existing Columns: the Smith-Brinkley Method
3.2.8 The Analytical x-y Dlagram: Smoker's Equation
3.2.9 The Jeffrey, Douglas, and McAvoy Equation: Design Control
3.3 Nomenclature
3.3.1 Engllsh Letters
3.3.2 Greek Letters
3.3.3 Subscripts
3.4 Relerenees
Chapter 4. Rigorous Destillation Calculations
4.1 Basic Concepts
4.1.1 Stage and Column Modals
4.1.2 Basic (MESH) Equations of Rigorous Distillation
4.2 Rigorous Computatlonal Methods
4.2.1 The Basic Classification of the Methods
4.2.2 PreComputer Methods
4.2.3 The Strategy of Solution Using a Rigorous Method
4.2.4 Tridiagonal Matrix Method for the Material Balances
4.2.5 Bubble-Point (BP) Methods
4.2.6 Numerical Methods-the Newton-Raphson Technlque
4.2.7 Sum·Rates (SR) Method
4.2.8 2 Newton Methods
4.2.9 Global Newton Methods
4.2.10 Inslde-Out Methods
4.2.11 Relaxation Methods
4.2.12 Homotopy-Continuatlon Methods
4.2.13 Nonequilibrium or Rate Based Methods
4..3 How to Use and Which to Use
4.3.1 Hints for Setting Separation Specifications
4.3.2 Problems When Setting Simulation Input
4.3.3 Recovering from Failures and Analyzing Results
4.3.4 Which Method to Use
4.3.5 What to Look for in Choosing a Package or Method
4.4 Nomenclature
4.4.1 English Letters
4.4.2 Greek Letters
4.4.3 Subscripts
4.4.4 Superscripts
4.5 References
4.5.1 General Reviews and Surveys
4.5.2 General Sources Used Throughout
4.5.3 First Statement of the General Methods
4.5.4 Early Methods lor Computers
4.5.5 Material Balance Methods
4.5.6 Thelle-Geddes Orlented (lneluding Bubble-Point Methods)
4.5.7 Sum-Rates or Absorber-Oriented Methods
4.5.8 Global Newton Methods
4.5.9 Relaxation Methods
4.5.10 Inside-Out Algorithms
4.5.11 Homotopy Methods
4.5.12 Nonequilibrium Models
4.5.13 Incorporation of Efficientness in Rigorous Distlllation Calculations
4.5.14 Applications of Convergence Methods and Comparisons
4.5.15 Program Reference Manuals
4.5.16 Numerical Methods
4.5.17 Personal Communlcations
Chapter 5. Batch Dlstlllatlon
5.1 Existing Systems
5.1.1 Simple Distillation
5.1.2 Constant Reflux Ratio
5.1.3 Varying Reflux Ratio
5.1.4 Time and Boll·Up Requirements
5.2 New Design-A Case HIstory
5.3 Special Note to Readers
5.4 References
Chapter 6. Tray Design and Operation
6.1 The Common Tray Types
6.1.1 Description of the Common Tray Types
6.1.2 Comparlson of the Common Tray Types
6.2 Tray Capacity Limits
6.2.1 The Classical Hydraulic Model
6.2.2 Tray Stability Diagram
6.2.3 Deflnltlons of Tray Area, Vapor Load and Liquid Load
6.2.4 Tray Flooding Mechanisms
6.2.5 Factor. Affecting Flooding
6.2.6 Entrainment (Jet) Flooding
6.2.7 Downcomer Backup Flooding
6.2.8 Downcomer Aeration
6.2.9 Owncomer Choke Flooding
6.2.10 Derating ("System") Factors
6.2.11 Entrainment
6.2.12 Sieve Tray Weeping
6.2.13 Valve Tray Weeping
6.2.14 Dumping
6.3 Tray Hydraulic Parameters
6.3.1 Pressure Drop
6.3.2 Dry Pressure Drop
6.3.3 Pressure Drop Through the Aerated Llquid
6.3.4 Head loss Under Downcomer Apron
6.3.5 Clear Liquid Height and Froth Density
6.3.6 Turndown
6.4 Flow Regimes on Trays
6.4.1 The Common Flow Regimes
6.4.2 The Flow Regime Likely to Exist on Industrial trays
6.4.3 Transltion Between Flow Regimes
6.4.4 Implications of the Spray Regime for Design and Operation
6.4.5 Impllcations of the Emulsion Regime for Design and Operation
6.5 Column Sizing
6.5.1 General Considerations
6.5.2 Tray Sizing Example and lnitial Steps
6.5.3 Preliminary Determination ot Tower Diameter
6.5.4 Preliminary Tray Layout
6.5.5 First Trial
6.5.6 Second Trial
6.5.7 Hydraulic Checks, Second Trial
6.5.8 Third Trial
6.5.9 Turndown Checks (Based on Third Trial)
6.5.10 Concluding Comments on Design Philosophy
6.5.11 Tray Design Summary
6.5.12 Hydraulic Performance Summary
Chapter 7. Tray Efficiency
7.1 Tray Efficiency Fundamentals
7.1.1 Definitions
7.1.2 Point Efficiency Fundamentals
7.1.3 Tray Efficiency Fundamentals
7.2 Tray Efficiency Prediction
7.2.1 Theoretical Prediction Methods
7.2.2 Empirical Prediction Methods
7.2.3 Prediction by Data lnterpolation
7.2.4 Tray Efficiency Calculation Example
7.3 Tray Efficiency Scaleup
1.3.1 Effect of Errors in VLE on Efficiency
1.3.2 Liquid Flow Patterns and Maldistribution on Large Trays
1.3.3 Effect of Tray Maldistribution on Efflciency
7.3.4 Other Factors Affecting Tray Efficiency
1.3.5 Tray Efficiency in Multicomponent Separations
1.3.6 Efficiency Scaleup: Process Factors
7.3.7 Efflclency Scaleup: Equipment Factors
7.4 Nomenclature for Chapters 6 and 7
7.4.1 English Letters
7.4.2 Greek Letters
7.4.3 Subscripts
7.5 References for Chapters 6 and 7
Chapter 8. Packing Design and Operation
8.1 Packing Types
8.1.1 Classification
8.1.2 Packing ObJectives
8.1.3 Types of Random Packings
8.1.4 Comparison of Random Packings from Different Generations
8.1.5 Packing Material-Random Packings
8.1.6 Structured Packing Evolution
8.1.7 Types ot Wire-Mesh Structured Packings
8.1.8 Geometrical Features of Corrugated Structured Packings
8.1.9 Types of Corrugated Structured Packings
8.1.10 Structured Packings Versus Random Packings
8.1.11 Considerations lor Specifying structured Packings
8.1.12 Types of Grids
8.1.13 Grid Versus Other Packings
8.2 Packing Hydraulics
8.2.1 Pressure Drop Flow Regimes
8.2.2 Efficiency Flow Regimes
8.2.3 Flood Point: Concept and Traps
8.2.4 Maximum Operational Capacity (MOC): Concept and Traps
8.2.5 Pressure Drop: Inherent Limitations and Traps
8.2.6 Flood-Point Prediction
8.2.7 Maxlmum Operationaf Capacity (MOC) Prediction
8.2.8 Pressure Orop Prediction by Correlation
8.2.9 Pressure Drop Prediction by Interpolation
8.2.10 Packing Factors
8.2.11 Loading Point
8.2.12 Column Sizing Criteria
8.2.13 Average Pressure Drop
8.2.14 Liquid Holdup
8.2.15 Minimum Wetting Rate
8.2.16 Underwetting
8.2.17 Minimum Vapor Rate
8.3 Comparing Trays and Packings
8.3.1 Factors Favoring Packed Columns
8.3.2 Factors Favoring Tray Columns
Chapter 9. Packing Efficiency and Scaleup
9.1 Packing Efficiency
9.1.1 The Translar Unit Concept
9.1.2 The HETP Coneept
9.1.3 Factors Affecting HETP
9.1.4 HETP Prediction-Mass Transfer Models
9.1.5 HETP Prediction-Rules of Thumb
9.1.6 HETP Prediction-Data Interpolation
9.2 Maldistribution and its Effects on Packing Efficiency
9.2.1 Effects of Liquid Maldistribution of HETP: An Overview
9.2.2 Effect of Maldistribution on Local LN Ratio
9.2.3 Effect of Lateral Mixing
9.2.4 Effect of Liquid Flow Nonunormally
9.2.5 The Zone-Stage Model
9.2.6 Empirical Prediction of the Effects of Maldistribution
9.2.7 Effect of Vapor Maldistribution on Packing Efficiency
9.2.8 Implications of Maldistribution for Packing Design Practice
9.3 Packed Tower Scaleup
9.3.1 Diameter Considerations
9.3.2 Height, Loading, Wetting and Other Considerations
9.3.3 Packed Tower Scaleup: Summary and Recommendations
9.4 Packed Column Sitting
9.4.1 Strategy
9.4.2 Column Sizing Example
9.4.3 Column Sizing Example: First Trial
9.4.4 Cofumn Sizing EXample: Second Trial
9.4.5 Column Sizing Exampie: Design Checks
9.4.6 Column Sizing Example: Design and Performance Summary
9.4.7 Concluding Comments on Design Philosophy
9,4.8 Column Sizing Example: Speculation on suppliers "Modifications for the Preliminary Design"
9.4.9 Column Sizing Example: Trays or Packlngs?
9.5 Nomenclature (Chapters 8 and 9)
9,5.1 English Letters
9.5.2 Greek Letters
9.5.3 SUbscripts
9.6 References (Chapters 8 and 9)
Chapter 10. Packing Capacity and Pressure Drop GPDC Interpolation Charts Atlas
10.1 Application Guidelines for Using the GPDC Interpolation Charts
10.2 A Guide to the GPOC Interpolatlon Charts
10.3 Acknowledgement
10.4 Relerences
Chapter 11. Packing Efficiency Data
11.1 Random Packings
11.1.1 Interpolatlon Procedure
11.1.2 Legend lor Table 11.1 Comments
11.2 Structured Packings
11.2.1 Efficiency Data Plots
11.2.2 Interpolation Procedure
11.2.3 Legend lor Table 11.2 Comments
11.3 References

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1 Características de los fluidos
1-1 Introduccion
1-2 Unidades de medida
1-3 Propiedades y estados de los fluidos
1-4 Equilibrio de fluidos
CAPITULO 2 Cinemática
2-1 Campo de velocidades
2-2 Flujos permanentey uniforme
2-3 Sistemas coordenados acelerados y rotatorios
2-4 Trayectorias ylíneas de corriente
2-5 Gradientes de velocidad y esfuerzos tangenciales
CAPITULO 3 Comportamiento dinámico y métodos de análisis
3-1 Introducción
3-2 Transferencia de masa
3-3 Transferencia de calor
3-4 Transferencia de cantidad de movimiento
3-5 Analogías entre los procesos de transferencia
3-6 Concepto de partícula y de volumen de control
3-7 Alcance del tratamiento analítico
CAPITULO 4 Ecuaciones de continuidad de la energía y de la cantidad de movimiento para volúmenes de control finitos
4-1 Conservación de la materia en fluidos
4-2 El principio de la conservacion de la energía
4-3 Ecuación de cantidad de movimiento lineal para volúmenes de control finitos
4-4 Ecuación del momento de la cantidad de movimiento para volúmenes de control finitos
CAPITULO 5 Relaciones entre esfuerzos y deformaciones
5-1 Sistema general de esfuerzos y deformaciones
5-2 Relaciones entre el esfuerzo y la deformación para sólidos elásticos
5-3 Relaciones entre el esfuerzo y la rapidez de deformación para fluidos newtonianos
CAPITULO 6 Ecuaciones de continuidad y movimiento
6-1 Ecuación de continuidad
6-2 Función de corriente en dos dimensiones, flujos incompresibles
6-3 Movimientos rotacionales e irrotacionales
6-4 Ecuaciones de movimiento
6-5 Ejemplos de flujos laminares
6-6 Ecuaciones para el movimiento irrotacional
6-7 Ecuaciones para flujo sin fricción
6-8 Movimiento con verticidad
CAPITULO 7 Similitud dinámica
7-1 Introducción
7-2 Similitud geométrica
7-3 Similitud dinámica
7-4 Condición de similitud para fluidos incompresibles. Números de Froude y de Reynolds
7-5 Condiciones de semejanza para fluidos compresibles. Número de Mach
7-6 Resumen
CAPITULO 8 Algunos conceptos fundamentales y ecuaciones especiales en dinámica de fluidos
8-1 Clasificación de los flujos
8-2 Ecuaciones de movimiento de cedencia y de capas límite bidimensionales
8-3 Nociones de arrastre
CAPITULO 9 Movimientos de cedencia
9-1 Movimiento de Stokes
9-2 Efectos viscosos sobre tubos de impacto
9-3 Flujo a través de un medio poroso
CAPITULO 10 Capas límite laminares
10-1 Introducción
10-2 Capas laminares bidimensionales sobre superficies planas
10-3 Efectos de la curvatura de la frontera en capas límite bidimensionales
10-4 Capas límite tridimensionales
CAPITULO ll Origen de la turbulencia y esfuerzo tangencial de turbulencia
11-1 Fuentes de turbulencia
11-2 Las velocidades, la energía y la continuidad en la turbulencia
11-3 Esfuerzos tangenciales turbulentos y viscosidades vorticosas
11-4 Ecuaciones de Reynolds para fluidos incompresibles
11-5 Hipótesis de la longitud de mezcla y similitud en el flujo cortante
CAPITULO 12 Turbulencia en la pared. Flujos en la capa límite
12-1 Introducción
12-2 Estructura de una capa límite turbulenta
12-3 Características del flujo medio
12-4 Capas límite turbulentas con gradientes de presión
CAPITULO 13 Turbulencia en las paredes. Flujos en conductos uniformes
13-1 Flujo en la región de entrada y flujo completamente desarrollado
13-2 Flujos incompresibles en tubos
13-3 Flujos incompresibles en ductos no circulares
13-4 Flujo uniforme de un fluido compresible en tubos
13-5 Flujo uniforme en canales prismáticos abiertos
CAPITULO 14 Flujo no uniforme en conductos
14-1 Introducción
14-2 Flujo no uniforme incompresible en conductos cerrados. Características del flujo y perdidas
14-3 Flujo compresible no uniforme
14-4 Flujo de superficie libre, no uniforme
CAPITULO 15 Cuerpos inmersos. Arrastre y sustentación
15-1 Introducción
15-2 Fuerzas hidrodinámicas en un movimiento permanente irrotacional
15-3 Fuerzas hidrodinámicas en el movimiento acelerado
15-4 Arrastre de cuerpos simétricos
15-5 Fuerzas de sustentación y de arrastre de cuerpos no simetricos
15-6 Efecto de la cavitación sobre la resistencia
15-7 Efectos interfaciales sobre la resistencia
15-8 Efectos de compresibilidad sobre el arrastre
CAPITULO 16 Chorros turbulentos y procesos de difusión
16-1 Turbulencia libre
16-2 Procesos de difusión en fluidos no homogéneos

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Aportación #1: gracias a: Jomar Ramos

Contenido

CAPíTULO 1 Química: el estudio de los cambios
1.1 Química: una ciencia para el siglo XXI
1.2 El estudio de la química
1.3 El método científico
La química en acción
El helio primitivo y la teoría del Big Bang
1.4 Clasificación de la materia
Sustancias y mezclas
Elementos y compuestos
1.5 Los tres estados de la materia
1.6 Propiedades físicas y químicas de la materia
1.7 Mediciones
Unidades del SI
Masa y peso
Volumen
Densidad
Escalas de temperatura
La química en acción
La importancia de las unidades
1.8 El manejo de los números
Notación cientlfica
Cifras significativas
Exactitud y precisión
1.9 El método del factor unitario para la resolución de problemas
Ecuaciones clave
CAPíTULO 2 Átomos, moléculas y iones
2.1 La teoría atómica
2.2 La estructura del átomo
El electrón
Radiactividad
El protón y el núcleo
El neutrón
2.3 Número atómico, número de masa e isótopos
2.4 La tabla periódica
La química en acción
Distribución de los elementos en la corteza terrestre y en los sistemas vivos
2.5 Moléculas y iones
Moléculas
Iones
2.6 Fórmulas químicas
Fórmulas moleculares
Fórmulas empíricas
Fórmulas de los compuestos iónicos
2.7 Nomenclatura de los compuestos
Compuestos iónicos
Compuestos moleculares
Acidos y bases
Hidratos
Compuestos inorgánicos comunes
CAPíTULO 3 Relaciones de masa en las reacciones químicas
3.1 Masa atómica
Masa atómica promedio
3.2 Masa molar de un elemento y número de Avogadro
3.3 Masa molecular
3.4 El espedrómetro de masas
La química en acción
Las huellas digitales del oro por espedrometría de masas
3.5 Composición porcentual de los compuestos
3.6 Determinación experimental de fórmulas empíricas
Determinación de fórmulas moleculares
3.7 Reacciones químicas y ecuaciones químicas
Escritura de las ecuaciones qulmicas
Balanceo de ecuaciones químicas
3.8 Cantidades de reactivos y produdos
3.9 Reactivo limitante
3.10 Rendimiento de reacción
La química en acción
Fertilizantes químicos
CAPíTULO 4 Reacciones en disolución acuosa
4.1 Propiedades generales de las disoluciones acuosas
Propiedades electrollticas
4.2 Reacciones de precipitación
Solubilidad
Ecuaciones moleculares y ecuaciones iónicas
La química en acción
Una indeseable reacción de precipitación
4.3 Reacciones ácido-base
Propiedades generales de ácidos y bases
Acidos y bases de Bronsted
Neutralización ácido-base
4.4 Reacciones de oxidación·reducción
Número de oxidación
Tipos de reacciones redox
La química en acción
Analizador del aliento
4.5 Concentración de disoluciones
Dilución de disoluciones
4.6 Análisis gravimétrico
4.7 Valoraciones ácido-base
4.8 Valoraciones redox
La química en acción
Metal a partir del mar
CAPiTULO 5 Gases
5.1 Sustancias que existen como gases
5.2 Presión de un gas
Unidades del sistema internacional (SI) para la presión
Presión atmosférica
5.3 Las leyes de los gases
La relación presión-volumen: ley de Boyle
La relación temperatura-volumen: ley de Charles y de Gay-Lussac
La relación entre volumen y cantidad: ley de Avogadro
5.4 La ecuación del gas ideal
Cálculos de densidad
La masa molar de una sustancia gaseosa
5.5 La estequiometria de los gases
5.6 Ley de Dalton de las presiones parciales
La química en acción
Buceo y las leyes de los gases
5.7 La teoría cinética molecular de los gases
Aplicación de las leyes de los gases
Distribución de las velocidades moleculares
Raíz de la velocidad cuadrática media
Difusión de gases
La química en acción
Atomos sobreenfriados
5.8 Desviación del comportamiento ideal
CAPiTULO 6 Termoquímica
6.1 La naturaleza de la energía y los tipos de energía
6.2 Cambios de energía en las reacciones químicas
6.3 Entalpía
Ecuaciones termoquímicas
6.4 Calorimetría
Calor específico y capacidad calorífica
Calorimetría a volumen constante
Calorimetría a presión constante
La química en acción
Valor energético de los alimentos y otras sustancias
6.5 Entalpía estándar de formación y reacción
La química en acción
Cómo se defiende un escarabajo bombardero
6.6 Calor de disolución y dilución
Calor de disolución
Calor de dilución
6.7 Introducción a la termodinámica
La primera ley de la termodinámica
Trabajo y calor
Entalpía y la primera ley de la termodinámica
La química en acción
La fabricación de nieve y el inflado de un neumático de bicicleta
CAPíTULO 7: La teoría cuántica y la estructura electrónica de los átomos
7.1 De la física clásica a la teoría cuántica
Propiedades de las ondas
Radiación electromagnética
Teoría cuántica de Planck
7.2 El efecto fotoeléctrico
7.3 Teoría de Bohr del átomo de hidrógeno
Espectros de emisión
Espectro de emisión del átomo de hidrógeno
La química en acción
El elemento del Sol
La química en acción
El láser: la espléndida luz
7.4 La naturaleza dual del electrón
La química en acción
El microscopio electrónico
7.5 Mecánica cuántica
Descripción mecánico-cuántica del átomo de hidrógeno
7.6 Los números cuánticos
El número cuántico principal (n)
El número cuántico del momento angular (e)
El número cuántico magnético (m)
El número cuántico de espin del electrón (m,)
7.7 Orbitales atómicos
Las energías de los orbitales
7.8 Configuración electrónica
El principio de exclusión de Pauli
Diamagnetismo y paramagnetismo
El efecto pantalla en los átomos polielectrónicos
Regla de Hund
Reglas generales para la asignación de electrones en los orbitales atómicos
7.9 El principio de construcción
CAPíTULO 8 Relaciones periódicas de los elementos
8.1 Desarrollo de la tabla periódica
8.2 Clasificación periódica de los elementos
Representación de los elementos libres en las ecuaciones químicas
Configuración electrónica de cationes y aníones
8.1 Variaciones periódicas de las propiedades físicas
Carga nuclear efectiva
Radio atómico
Radio iónico
Variación de las propiedades
periódicas a lo largo de un periodo y en un grupo
La química en acción
¿El tercer elemento liquido?
8.4 Energía de ionización
8.5 Afinidad electrónica
8.6 Variación de las propiedades químicas de los elementos representativos
Tendencias generales de las propiedades químicas
Comparación de los elementos del grupo 1A con los del grupo 1B
Propiedades de los óxidos a lo largo de un periodo
La química en acción
El descubrimiento de los gases nobles
CAPíTULO 9 Enlace químico 1: conceptos básicos
9.1 Símbolos de puntos de Lewis
9.2 El enlace iónico
9.1 Energía reticular de los compuestos iónicos
El ciclo de Born-Haber para determinar energías reticulares
Energla reticular y fórmulas de los compuestos iónicos
La química en acción
El cloruro de sodio: un compuesto iónico común e importante
9.4 El enlace covalente
Comparación de las propiedades de los compuestos covalentes y los compuestos iónicos
9.5 Electronegatividad
Electronegatividad y número de oxidación
9.6 Escritura de las estructuras de Lewis
9.7 Carga formal y estructura de Lewis
9.8 El concepto de resonancia
9.9 Excepciones a la regla del octeto
El octeto incompleto
Moléculas con número impar de electrones
El octeto expandido
La química en acción
Sólo diga NO
9.10 Energía de enlace
Aplicación de las energías de enlace en termoquímica
CAPíTULO 10 Enlace químico 2: geometría molecular e hibridación de orbitales atómicos
10.1 Geometría molecular
Moléculas en las que el átomo central no tiene pares de electrones libres
Moléculas en las que el átomo central tiene uno o más pares de electrones libres
Geometría de moléculas con más de un átomo central
Reglas para la aplicación del modelo RPECV
10.2 Momento dipolar
La química en acción
Los hornos de microondas: trabajo de los momentos dipolares
10.3 Teoría del enlace valencia
10.4 Hibridación de orbitales atómicos
Hibridación sp1
Hibridación sp2
Hibridación sp3
Procedimiento para la hibridación de orbitales atómicos
Hibridación de orbitales s, p y d
10.5 Hibridación en moléculas que contienen dobles y triples enlaces
La química en acción
¿Son reales los orbitales?
10.6 Teoría del orbital molecular
Orbitales moleculares de enlace y de antienlace
10.7 Configuraciones de orbitales moleculares
Reglas que gobiernan las configuraciones electrónícas moleculares y la estabilidad
Las moléculas de hidrógeno y de helio
Moléculas diatómicas homonucleares de elementos del segundo periodo
La molécula de litio (Li,)
La molécula de carbono (C,)
La molécula de oxígeno (O,)
10.8 Orbitales moleculares deslocalizados
La molécula de benceno
El ion carbonato
La química en acción
El buckyball ¿algún otro?
CAPíTULO 11: Las fuerzas intermoleculares y los líquidos y sólidos
11.1 La teoría cinética molecular de líquidos y sólidos
11.2 Fuerzas intermoleculares
Fuerzas dipolo-dipolo
Fuerzas ion-dipolo
Fuerzas de dispersión El enlace de hidrógeno
11.3 Propiedades de los líquidos
Tensión superficial
Viscosidad
Estructura y propiedades del agua
La química en acción
¿Por qué los lagos se congelan desde la superficie hacia el fondo?
11.4 Estructura cristalina
Empaquetamiento de esferas
Empaquetamiento compacto
11.5 Difracción de rayos X por los cristales
11.6 Tipos de cristales
Cristales iónicos
Cristales covalentes
Cristales moleculares
Cristales metálicos
11.7 Sólidos amorfos
La química en acción
Superconductores de alta temperatura
11.8 Cambios de fase
Equilibrio líquido-vapor
Calor de vaporización y punto de ebullición
Equilibrio líquido-sólido
Equilibrio sólido-vapor
11.9 Diagramas de fase
El agua
Dióxido de carbono
La química en acción
Cocimiento de un huevo en la cima de una montaña. ollas de presión y patinaje sobre hielo
La química en acción
Cristales líquidos
CAPíTULO 12 Propiedades físicas de las disoluciones
12.1 Tipos de disoluciones
12.2 Una visión molecular del proceso de disolución
12.1 Unidades de concentración
Tipos de unidades de concentración
Comparación entre las unidades de concentración
12.4 Efecto de la temperatura en la solubilidad
La solubilidad de los sólidos y la temperatura
La solubilidad de los gases y la temperatura
12.5 Efecto de la presión en la solubilidad de los gases
La química en acción
El lago asesino
12.6 Propiedades coligativas de las disoluciones de no electrólitos
Disminución de la presión de vapor
Elevación del punto de ebullición
Disminución del punto de congelación
Presión osmótica
Empleo de las propiedades coligativas en la determinación de la masa molar
12.7 Propiedades coligativas de las disoluciones de electrólitos
La química en acción
Desalinización
12.8 Coloides
Coloides hidrofflicos y coloides hidrofóbicos
CAPíTULO 13 Cinética química
11.1 La velocidad de una reacción
Reacción de bromo molecular y ácido fórmico
Descomposición del peróxido de hidrógeno
Velocidades de reacción y estequiometria
11.2 La ley de la velocidad
11.3 Relación entre la concentración de reactivos y el tiempo
Reacciones de primer orden
Reacciones de segundo orden
11.4 Constantes de velocidad y su dependencia de la energía de
activación y de la temperatura 529
La teoría de las colisiones en la cinética química
La ecuación de Arrhenius
La química en acción
Determinación de la edad del sudario de Turín
11.5 Mecanismos de reacción
Las leyes de velocidad y los pasos elementales
Confirmación experimental de los mecanismos de reacción
La química en acción
Femtoquímica
13.6 Catálisis 541
Catálisis heterogénea
Catálisis homogénea
Catálisis enzimática
CAPíTULO 14 Equilibrio químico
14.1 El concepto de equilibrio y la constante de equilibrio
La constante de equilibrio
14.2 Escritura de las expresiones de las constantes de equilibrio 564
Equilibrios homogéneos
Equilibrios heterogéneos
Equilibrios múltiples
La representación de K y la ecuación de equilibrio
Resumen de las reglas para escribir las expresiones de las constantes de equilibrio
14.3 Relación entre cinética química y equilibrio químico
14.4 ¿Qué información proporciona la constante de equilibrio?
Predicción de la dirección de una reacción
Cálculo de las concentraciones de equilibrio
14.5 Factores que alteran el equilibrio químico
Principio de Le Chátelier
Cambios en la concentración
Cambios en el volumen y la presión
Cambios en la temperatura
Efecto de un catalizador
Resumen de los factores que pueden modificar la posición del equilibrio
La química en acción
La vida en las grandes altitudes y la producción de hemoglobina
La química en acción
El proceso Haber
CAPíTULO 15 Ácidos y bases
15.1 Ácidos y bases de Bronsted
15.2 Propiedades ácido-base del agua
El producto iónico del agua
15.3 El pH: una medida de la acidez
15.4 Fuerza de los ácidos y las bases
15.5 Ácidos débiles y su constante de ionización ácida
La ecuación de segundo grado
El método de la aproximación sucesiva
Porcentaje de ionización
15.6 Bases débiles y su·constante de ionización básica
15.7 Relación entre la constante de ionización de los ácidos y sus bases conjugadas
15.8 Ácidos dipróticos y polipróticos
15.9 Estructura molecular y fuerza de los ácidos
15.10 Propiedades ácido-base de las sales
Sales que producen disoluciones neutras
Sales que producen disoluciones básicas
Sales que producen disoluciones ácidas
Sales en las que se hidrolizan tanto el catión como el anión
15.11 Propiedades ácido-base de los óxidos y los hidróxidos
Hidróxidos básicos y anfóteros
15.12 Acidos y bases de Lewis
La química en acción
Antiácidos y el balance del pH en el estómago
CAPíTULO 16 Equilibrios ácido-base y equilibrios de solubilidad
16.1 Comparación entre los equilibrios homogéneo y heterogéneo en disolución
16.2 El efecto del ion común
16.3 Disoluciones amortiguadoras
Preparación de una disolución amortiguadora con un pH específico
16.4 Valoraciones ácido-base
Valoraciones ácido fuerte-base fuerte
Valoraciones ácido débil-base fuerte
Valoracíones ácido fuerte-base débil
16.5 Indicadores ácido-base
La química en acción
Mantenimiento del pH de la sangre
16.6 Equilibrios de solubilidad
El producto de solubilidad
Solubilidad molar y solubilidad
Predicción de las reacciones de precipitación
16.7 Separación de iones por precipitación fraccionada
16.8 El efecto del ion común y la solubilidad
16.9 El pH Y la solubilidad
16.10 Los equilibrios de iones complejos y la solubilidad
16.11 Aplicación del principio del producto de solubilidad al análisis cualitativo
La química en acción
Cómo se forma el cascarón de un huevo
CApíTULO 17 La química de la atmósfera
17.1 La atmósfera terrestre
17.2 Los fenómenos en las capas externas de la atmósfera
Aurora boreal y aurora austral
El misterio del resplandor de los transbordadores espaciales
17.3 Disminución del ozono en la estratosfera
Agujeros en la capa de ozono polar
17.4 Los volcanes
17.5 El efecto invernadero
17.6 La lluvia ácida
17.7 El esmog fotoquímico
17.8 Contaminación doméstica
El riesgo del radón
Dióxido y monóxido de carbono
Formaldehído
CAPíTULO 18 Entropía, energía libre y equilibrio
18.1 Las tres leyes de la termodinámica
18.2 Los procesos espontáneos y la entropía
Entropía
18.3 La segunda ley de la termodinámica
Cambios de entropía en el sístema
Cambios de entropía en los alrededores
La tercera ley de la termodinámica y la entropía absoluta
La química en acción
La eficiencia de los motores térmicos
18.4 La energía libre de Gibbs
Cambios de energía libre estándar
Aplicaciones de la ecuación (18.7)
18.5 La energía libre y el equilibrio químico
18.6 La termodinámica en los sistemas vivos
La química en acción
La termodinámica de una banda de hule
CAPíTULO 19 Electroquímica
19.1 Reacciones redox
Balanceo de las ecuaciones redox
19.2 Celdas electroquímicas
19.3 Potenciales estándar de electrodo
19.4 Espontaneidad de las reacciones redox
19.5 Efecto de la concentración en la fem de la celda
La ecuacíón de Nernst
Celdas de concentración
19.6 Baterías
La batería de celda seca
La batería de mercurio
El acumulador de plomo
Batería de estado sólido de litio
Celdas de combustible
19.7 Corrosión
La química en acción
Molestias causadas por las obturaciones dentales
19.8 Electrólisis
Electrólisis del cloruro de sodio fundido
Electrólisis del agua
Electrólisis de una disolución acuosa de cloruro de sodio
Aspectos cuantitativos de la electrólisis
CAPíTULO 20 Metalurgia y química de los metales
20.1 Abundancia de los metales
20.2 Procesos metalúrgicos
Preparación de la mena
Producción de metales
La metalurgia del hierro
Manufactura del acero
Purificación de metales
20.3 Teoría de bandas de conductividad
Conductores
Semiconductores
20.4 Tendencias periódicas de las propiedades metálicas
20.5 Los metales alcalinos
20.6 Los metales alcalinotérreos
Magnesio
Calcio
20.7 Aluminio
La química en acción
Reciclado del aluminio
CAPíTULO 21 Elementos no metálicos y sus compuestos
21.1 Propiedades generales de los no metales
21.2 Hidrógeno
Hidruros binarios
Isótopos del hidrógeno
Hidrogenación
La economía del hidrógeno
La química en acción
Hidrógeno metálico
21.3 Carbono
La química en acción
Gas sintético a partir del carbón
21.4 Nitrógeno y fósforo
Nitrógeno
Fósforo
La química en acción
Nitrato de amonio. el fertilizante explosivo
21.5 Oxígeno y azufre
Oxígeno
Azufre
21.6 Los halógenos
Preparación y propiedades generales de los halógenos
Compuestos de los halógenos
Usos de los halógenos
CAPíTULO 22 La química de los metales de transición y los compuestos de coordinación
22.1 Propiedades efe los metales de transición
Propiedades flsicas generales
Configuraciones electrónicas
Estados de oxidación
22.2 La química del hierro y del cobre
Hierro
Cobre
22.3 Compuestos de coordinación
Números de oxidaciÓn de los metales en los compuestos de coordinación
Nomenclatura de los compuestos de coordinación
22.4 Estructura de los compuestos de coordinación
Isómeros geométricos
Isómeros ópticos
22.5 El enlace en los compuestos de coordinación: teoría del campo cristalino
Desdoblamiento del campo cristalino en los complejos octaédricos
El color
Propiedades magnéticas
Complejos tetraédricos y cuadrados planos
22.6 Reacciones de los compuestos de coordinación
22.7 Aplicaciones de los compuestos de coordinación
Metalurgia
Agentes quelantes terapéuticos
Analisis qulmico
Detergentes
La química en acción
Compuestos de coordinación en los sistemas vivos
La química en acción
Cisplatino: el fármaco anticancerígeno
CAPíTULO 23 Química nuclear
23.1 La naturaleza de las reacciones nucleares
Balanceo de las ecuaciones nucleares
23.2 Estabilidad nuclear
Energía de unión nuclear
23.3 Radiactividad natural
Cinética de la desintegración radiactiva
Datación mediante desintegración radiactiva
23.4 Transmutación nuclear
Los elementos transuránicos
23.5 Fisión nuclear
La bomba atómica
Reactores nucleares
La química en acción
El reactor de fisión natural
23.6 Fusión nuclear
Reactores de fusión
La bomba de hidrógeno
23.7 Aplicaciones de los isótopos
Resolución de estructuras
Estudio de la fotosíntesis
Los isótopos en la medicina
23.8 Efectos biológicos de la radiación
La química en acción
Alimentos irradiados
CAPíTULO 24 Química orgánica
24.1 Clases de compuestos orgánicos
24.2 Hidrocarburos alifáticos
Alcanos
Reacciones de los alcanos
Isomería óptica de alcanos sustituidos
Cicloalcanos
Alquenos
Alquinos
La química en acción
El hielo que arde
24.1 Hidrocarburos aromáticos
Nomenclatura de los compuestos aromáticos
Propiedades y reacciones de los compuestos aromáticos
24.4 Química de los grupos funcionales
Alcoholes
Eteres
Aldehídos y cetonas
Acidos carboxílicos
Esteres
Aminas
Resumen de grupos funcionales
La química en acción
La industria del petróleo 968
CAPíTULO 25 Polímeros orgánicos sintéticos y naturales
25.1 Propiedades de los polímeros
25.2 Polímeros orgánicos sintéticos
Reacciones de adición
Reacciones de condensación
25.3 Proteínas
Los aminoácidos
Estructura de las proteínas
La química en acción
La anemia de células falciformes: una enfermedad molecular
25.4 Acidos nucleicos
La química en acción
Las huellas digitales del DNA
APÉNDICE 1: Los elementos y la derivación de sus nombres y símbolos A-1
APÉNDICE 2: Unidades de la constante de los gases A-7
APÉNDICE 3: Selección de datos termodinámicos a 1 atm y 25° A-8
APÉNDICE 4: Operaciones matemáticas A-14

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Contenido

1. Procesos de separación
2. Equipo para contacto de fase múltiple
3. Diagramas termodinámicos de equilibrio
4. Equilibrio entre fases a partir de ecuaciones de estado
5. Propiedades de equilibrio a partir de correlaciones de coeficientes de actividad
6. Especificación de variables de diseño
7. Vaporización y condensación parcial de equilibrio
8. Cálculos gráficos de múltiples etapas por el método de McCabe-Thiele
9. Destilación discontinua
10. Cálculos gráficos de etapa múltiple por el método de Ponchon-Savarit
11. Cálculos de extracción en diagramas triangulares
12. Métodos aproximados para separaciones en múltiple etapa de sistemas multicomponentes
13. Capacidad y eficacia de las etapas
14. Síntesis de secuencias de separación
15. Métodos rigurosos para separaciones multicomponentes en etapa múltiple
16. Operaciones de contacto continuo diferencial: Absorción de gases
17. Conservación de energía y eficacia termodinámica
Apéndices
I. Constantes y coeficientes de propiedades físicas
II. Fuentes de los programas de ordenador

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Contenido

Capítulo 1. ¿Qué es la redacción científica?
Capítulo 2. Los orígenes de la redacción científica
Capítulo 3. ¿Qué es un artículo científico?
Capítulo 4. Cómo preparar el título
Capítulo 5. Cómo enumerar los autores y sus direcciones
Capítulo 6. Cómo preparar el Resumen
Capítulo 7. Cómo escribir la Introducción
Capítulo 8. Cómo escribir la sección de Materiales y métodos
Capítulo 9. Cómo escribir la sección de Resultados
Capítulo 10. Cómo escribir la Discusión
Capítulo 11. Cómo escribir la sección de Agradecimiento
Capítulo 12. Cómo citar las referencias
Capítulo 13. Cómo confeccionar cuadros útiles
Capítulo 14. Cómo preparar ilustraciones útiles
Capítulo 15. Cómo preparar fotografías útiles
Capítulo 16. Cómo mecanografiar el manuscrito
Capítulo 17. Presentación del manuscrito a la revista
Capítulo 18. El proceso de arbitraje (Cómo tratar con los directores de revista)
Capítulo 19. El proceso de publicación (Cómo ocuparse de las pruebas de imprenta)
Capítulo 20. Formatos de publicación electrónica: CD-ROM y edición por encargo
Capítulo 21. La Internet y la World Wide Web
Capítulo 22. La revista electrónica
Capítulo 23. Correo electrónico y grupos de noticias
Capítulo 24. Cómo encargar y utilizar las separatas
Capítulo 25. Cómo escribir un artículo de revisión
Capítulo 26. Cómo escribir una comunicación a una conferencia
Capítulo 27. Cómo escribir la reseña de un libro
Capítulo 28. Cómo escribir una tesis
Capítulo 29. Cómo presentar un trabajo verbalmente
Capítulo 30. Cómo preparar un cartel
Capítulo 31. Ética, derechos y autorizaciones
Capítulo 32. Uso y abuso del lenguaje
Capítulo 33. Cómo evitar la jerga
Capítulo 34. Cómo y cuándo usar abreviaturas
Capítulo 35. Resumen personalizado
Apéndice 1. Forma de abreviar algunas palabras que aparecen en los títulos de revistas
Apéndice 2. Abreviaturas que pueden usarse en los cuadros sin definirlas
Apéndice 3. Errores ortográficos y de estilo que son comunes
Apéndice 4. Palabras y expresiones que deben evitarse
Apéndice 5. Prefijos del SI (Sistema Internacional) y sus símbolos
Apéndice 6. Abreviaturas y símbolos admitidos
Apéndice 7. Muestra de requisitos para la presentación de trabajos a una revista electrónica

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Contents/Contenido

1 Integrated Process Design
1.1 Motivation and Objectives
1.1.1 Innovation Through a Systematic Approach
1.1.2 Learning by Case Studies
1.1.3 Design Project
1.2 Sustainable Process Design
1.2.1 Sustainable Development
1.2.2 Concepts of Environmental Protection
1.2.2.1 Production-Integrated Environmental Protection
1.2.2.2 End-of-pipe Antipollution Measures
1.2.3 Effi ciency of Raw Materials
1.2.4 Metrics for Sustainability
1.3 Integrated Process Design
1.3.1 Economic Incentives
1.3.2 Process Synthesis and Process Integration
1.3.3 Systematic Methods
1.3.3.1 Hierarchical Approach
1.3.3.2 Pinch-Point Analysis
1.3.3.3 Residue Curve Maps
1.3.3.4 Superstructure Optimization
1.3.3.5 Controllability Analysis
1.3.4 Life Cycle of a Design Project
1.4 Summary
References
2 Process Synthesis by Hierarchical Approach
2.1 Hierarchical Approach of Process Design
2.2 Basis of Design
2.2.1 Economic Data
2.2.2 Plant and Site Data
2.2.3 Safety and Health Considerations
2.2.4 Patents
2.3 Chemistry and Thermodynamics
2.3.1 Chemical-Reaction Network
2.3.2 Chemical Equilibrium
2.3.3 Reaction Engineering Data
2.3.4 Thermodynamic Analysis
2.4 Input/Output Analysis
2.4.1 Input/Output Structure
2.4.1.1 Number of Outlet Streams
2.4.1.2 Design Variables
2.4.2 Overall Material Balance
2.4.3 Economic Potential
2.5 Reactor/Separation/Recycle Structure
2.5.1 Material-Balance Envelope
2.5.1.1 Excess of Reactant
2.5.2 Nonlinear Behavior of Recycle Systems
2.5.2.1 Inventory of Reactants and Make-up Strategies
2.5.2.2 Snowball Effects
2.5.2.3 Multiple Steady States
2.5.2.4 Minimum Reactor Volume
2.5.2.5 Control of Selectivity
2.5.3 Reactor Selection
2.5.3.1 Reactors for Homogeneous Systems
2.5.3.2 Reactors for Heterogeneous Systems
2.5.4 Reactor-Design Issues
2.5.4.1 Heat Effects
2.5.4.2 Equilibrium Limitations
2.5.4.3 Heat-Integrated Reactors
2.5.4.4 Economic Aspects
2.6 Separation System Design
2.6.1 First Separation Step
2.6.1.1 Gas/Liquid Systems
2.6.1.2 Gas/Liquid/Solid Systems
2.6.2 Superstructure of the Separation System
2.7 Optimization of Material Balance
2.8 Process Integration
2.8.1 Pinch-Point Analysis
2.8.1.1 The Overall Approach
2.8.2 Optimal Use of Resources
2.9 Integration of Design and Control
2.10 Summary
References
3 Synthesis of Separation System
3.1 Methodology
3.2 Vapor Recovery and Gas-Separation System
3.2.1 Separation Methods
3.2.2 Split Sequencing
3.3 Liquid-Separation System
3.3.1 Separation Methods
3.3.2 Split Sequencing
3.4 Separation of Zeotropic Mixtures by Distillation
3.4.1 Alternative Separation Sequences
3.4.2 Heuristics for Sequencing
3.4.3 Complex Columns
3.4.4 Sequence Optimization
3.5 Enhanced Distillation
3.5.1 Extractive Distillation
3.5.2 Chemically Enhanced Distillation
3.5.3 Pressure-Swing Distillation
3.6 Hybrid Separations
3.7 Azeotropic Distillation
3.7.1 Residue Curve Maps
3.7.2 Separation by Homogeneous Azeotropic Distillation
3.7.2.1 One Distillation Field
3.7.2.2 Separation in Two Distillation Fields
3.7.3 Separation by Heterogeneous Azeotropic Distillation
3.7.4 Design Methods
3.8 Reactive Separations
3.8.1 Conceptual Design of Reactive Distillation Columns
3.9 Summary
References
4 Reactor/Separation/Recycle Systems
4.1 Introduction
4.2 Plantwide Control Structures
4.3 Processes Involving One Reactant
4.3.1 Conventional Control Structure
4.3.2 Feasibility Condition for the Conventional Control Structure
4.3.3 Control Structures Fixing Reactor-Inlet Stream
4.3.4 Plug-Flow Reactor
4.4 Processes Involving Two Reactants
4.4.1 Two Recycles
4.4.2 One Recycle
4.5 The Effect of the Heat of Reaction
4.5.1 One-Reactant, First-Order Reaction in PFR/Separation/Recycle Systems
4.6 Example – Toluene Hydrodealkylation Process
4.7 Conclusions
References
5 Phenol Hydrogenation to Cyclohexanone
5.1 Basis of Design
5.1.1 Project Defi nition
5.1.2 Chemical Routes
5.1.3 Physical Properties
5.2 Chemical Reaction Analysis
5.2.1 Chemical Reaction Network
5.2.2 Chemical Equilibrium
5.2.2.1 Hydrogenation of Phenol
5.2.2.2 Dehydrogenation of Cyclohexanol
5.2.3 Kinetics
5.2.3.1 Phenol Hydrogenation to Cyclohexanone
5.2.3.2 Cyclohexanol Dehydrogenation
5.3 Thermodynamic Analysis
5.4 Input/Output Structure
5.5 Reactor/Separation/Recycle Structure
5.5.1 Phenol Hydrogenation
5.5.1.1 Reactor-Design Issues
5.5.2 Dehydrogenation of Cyclohexanol
5.5.2.1 Reactor Design
5.6 Separation System
5.7 Material-Balance Flowsheet
5.7.1 Simulation
5.7.2 Sizing and Optimization
5.8 Energy Integration
5.9 One-Reactor Process
5.10 Process Dynamics and Control
5.10.1 Control Objectives
5.10.2 Plantwide Control
5.11 Environmental Impact
5.12 Conclusions
References
6 Alkylation of Benzene by Propylene to Cumene
6.1 Basis of Design
6.1.1 Project Definition
6.1.2 Manufacturing Routes
6.1.3 Physical Properties
6.2 Reaction-Engineering Analysis
6.2.1 Chemical-Reaction Network
6.2.2 Catalysts for the Alkylation of Aromatics
6.2.3 Thermal Effects
6.2.4 Chemical Equilibrium
6.2.5 Kinetics
6.3 Reactor/Separator/Recycle Structure
6.4 Mass Balance and Simulation
6.5 Energy Integration
6.6 Complete Process Flowsheet
6.7 Reactive Distillation Process
6.8 Conclusions
References
7 Vinyl Chloride Monomer Process
7.1 Basis of Design
7.1.1 Problem Statement
7.1.2 Health and Safety
7.1.3 Economic Indices
7.2 Reactions and Thermodynamics
7.2.1 Process Steps
7.2.2 Physical Properties
7.3 Chemical-Reaction Analysis
7.3.1 Direct Chlorination
7.3.2 Oxychlorination
7.3.3 Thermal Cracking
7.4 Reactor Simulation
7.4.1 Ethylene Chlorination
7.4.2 Pyrolysis of EDC
7.5 Separation System
7.5.1 First Separation Step
7.5.2 Liquid-Separation System
7.6 Material-Balance Simulation
7.7 Energy Integration
7.8 Dynamic Simulation and Plantwide Control
7.9 Plantwide Control of Impurities
7.10 Conclusions
References
8 Fatty-Ester Synthesis by Catalytic Distillation
8.1 Introduction
8.2 Methodology
8.3 Esterifi cation of Lauric Acid with 2-Ethylhexanol
8.3.1 Problem Defi nition and Data Generation
8.3.2 Preliminary Chemical and Phase Equilibrium
8.3.3 Equilibrium-based Design
8.3.4 Thermodynamic Experiments
8.3.5 Revised Conceptual Design
8.3.6 Chemical Kinetics Analysis
8.3.6.1 Kinetic Experiments
8.3.6.2 Selectivity Issues
8.3.6.3 Catalyst Effectiveness
8.3.7 Kinetic Design
8.3.7.1 Selection of Internals
8.3.7.2 Preliminary Hydraulic Design
8.3.7.3 Simulation
8.3.8 Optimization
8.3.9 Detailed Design
8.4 Esterifi cation of Lauric Acid with Methanol
8.5 Esterifi cation of Lauric Acid with Propanols
8.5.1 Entrainer Selection
8.5.2 Entrainer Ratio
8.6 Conclusions
References
9 Isobutane Alkylation
9.1 Introduction
9.2 Basis of Design
9.2.1 Industrial Processes for Isobutane Alkylation
9.2.2 Specifi cations and Safety
9.2.3 Chemistry
9.2.4 Physical Properties
9.2.5 Reaction Kinetics
9.3 Input–Output Structure
9.4 Reactor/Separation/Recycle
9.4.1 Mass-Balance Equations
9.4.2 Selection of a Robust Operating Point
9.4.3 Normal-Space Approach
9.4.3.1 Critical Manifolds
9.4.3.2 Distance to the Critical Manifold
9.4.3.3 Optimization
9.4.4 Thermal Design of the Chemical Reactor
9.5 Separation Section
9.6 Plantwide Control and Dynamic Simulation
9.7 Discussion
9.8 Conclusions
References
10 Vinyl Acetate Monomer Process
10.1 Basis of Design
10.1.1 Manufacturing Routes
10.1.2 Problem Statement
10.1.3 Health and Safety
10.2 Reactions and Thermodynamics
10.2.1 Reaction Kinetics
10.2.2 Physical Properties
10.2.3 VLE of Key Mixtures
10.3 Input–Output Analysis
10.3.1 Preliminary Material Balance
10.4 Reactor/Separation/Recycles
10.5 Separation System
10.5.1 First Separation Step
10.5.2 Gas-Separation System
10.5.3 Liquid-Separation System
10.6 Material-Balance Simulation
10.7 Energy Integration
10.8 Plantwide Control
10.9 Conclusions
References
11 Acrylonitrile by Propene Ammoxidation
11.1 Problem Description
11.2 Reactions and Thermodynamics
11.2.1 Chemistry Issues
11.2.2 Physical Properties
11.2.3 VLE of Key Mixtures
11.3 Chemical-Reactor Analysis
11.4 The First Separation Step
11.5 Liquid-Separation System
11.5.1 Development of the Separation Sequence
11.5.2 Simulation
11.6 Heat Integration
11.7 Water Minimization
11.8 Emissions and Waste
11.8.1 Air Emissions
11.8.2 Water Emissions
11.8.3 Catalyst Waste
11.9 Final Flowsheet
11.10 Further Developments
11.11 Conclusions
References
12 Biochemcial Process for NOx Removal
12.1 Introduction
12.2 Basis of Design
12.3 Process Selection
12.4 The Mathematical Model
12.4.1 Diffusion-Reaction in the Film Region
12.4.1.1 Model Parameters
12.4.2 Simplified Film Model
12.4.3 Convection-Mass-Transfer Reaction in the Bulk
12.4.3.1 Bulk Gas
12.4.3.2 Bulk Liquid
12.4.4 The Bioreactor
12.5 Sizing of the Absorber and Bioreactor
12.6 Flowsheet and Process Control
12.7 Conclusions
References
13 PVC Manufacturing by Suspension Polymerization
13.1 Introduction
13.1.1 Scope
13.1.2 Economic Issues
13.1.3 Technology
13.2 Large-Scale Reactor Technology
13.2.1 Effi cient Heat Transfer
13.2.2 The Mixing Systems
13.2.3 Fast Initiation Systems
13.3 Kinetics of Polymerization
13.3.1 Simplifi ed Analysis
13.4 Molecular-Weight Distribution
13.4.1 Simplifi ed Analysis
13.5 Kinetic Constants
13.6 Reactor Design
13.6.1 Mass Balance
13.6.2 Molecular-Weight Distribution
13.6.3 Heat Balance
13.6.4 Heat-Transfer Coefficients
13.6.5 Physical Properties
13.6.6 Geometry of the Reactor
13.6.7 The Control System
13.7 Design of the Reactor
13.7.1 Additional Cooling Capacity by Means of an External Heat Exchanger
13.7.2 Additional Cooling Capacity by Means of Higher Heat-Transfer Coefficient
13.7.3 Design of the Jacket
13.7.4 Dynamic Simulation Results
13.7.5 Additional Cooling Capacity by Means of Water Addition
13.7.6 Improving the Controllability of the Reactor by Recipe Change
13.8 Conclusions
References
14 Biodiesel Manufacturing
14.1 Introduction to Biofuels
14.1.1 Types of Alternative Fuels
14.1.2 Economic Aspects
14.2 Fundamentals of Biodiesel Manufacturing
14.2.1 Chemistry
14.2.2 Raw Materials
14.2.3 Biodiesel Specifications
14.2.4 Physical Properties
14.3 Manufacturing Processes
14.3.1 Batch Processes
14.3.2 Catalytic Continuous Processes
14.3.3 Supercritical Processes
14.3.4 Hydrolysis and Esterification
14.3.5 Enzymatic Processes
14.3.6 Hydropyrolysis of Triglycerides
14.3.7 Valorization of Glycerol
14.4 Kinetics and Catalysis
14.4.1 Homogeneous Catalysis
14.4.2 Heterogeneous Catalysis
14.5 Reaction-Engineering Issues
14.6 Phase-Separation Issues
14.7 Application
14.8 Conclusions
References
15 Bioethanol Manufacturing
15.1 Introduction
15.2 Bioethanol as Fuel
15.3 Economic Aspects
15.4 Ecological Aspects
15.5 Raw Materials
15.6 Biorefinery Concept
15.6.1 Technology Platforms
15.6.2 Building Blocks
15.7 Fermentation
15.7.1 Fermentation by Yeasts
15.7.2 Fermentation by Bacteria
15.7.3 Simultaneous Saccharification and Fermentation
15.7.4 Kinetics of Saccharification Processes
15.7.5 Fermentation Reactors
15.8 Manufacturing Technologies
15.8.1 Bioethanol from Sugar Cane and Sugar Beets
15.8.2 Bioethanol from Starch
15.8.3 Bioethanol from Lignocellulosic Biomass
15.9 Process Design: Ethanol from Lignocellulosic Biomass
15.9.1 Problem Definition
15.9.2 Definition of the Chemical Components
15.9.3 Biomass Pretreatment
15.9.4 Fermentation
15.9.5 Ethanol Purifi cation and Water Recovery
15.10 Conclusions
References
Appendix A Residue Curve Maps for Reactive Mixtures
Appendix B Heat-Exchanger Design
Appendix C Materials of Construction
Appendix D Saturated Steam Properties
Appendix E Vapor Pressure of Some Hydrocarbons
Appendix F Vapor Pressure of Some Organic Components
Appendix G Conversion Factors to SI Units

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Contents / Contenido

Introduction
Questions
Answers
Appendix
Selected substituent groups listed in the order of increasing priority according to the CIP system
Flow chart for the determination of the symmetry point group
Bibliography
Index

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Chapter 1. Conversion Factors and Mathematical Symbols
Chapter 2. Physical and Chemical Data
Chapter 3. Mathematics
Chapter 4. Thermodynamics
Chapter 5. Heat and Mass Transfer
Chapter 6. Fluid and Particle Dynamics
Chapter 7. Reaction Kinetics
Chapter 8. Process Control
Chapter 9. Process Economics
Chapter 10. Transport and Storage of Fluids
Chapter 11. Heat Transfer Equipment
Chapter 12. Psychrometry, Evaporative Cooling, and Solids Drying
Chapter 13. Distillation
Chapter 14. Gas Absorption and Gas-Liquid System Design
Chapter 15. Liquid-Liquid Extraction Operations and Equipment
Chapter 16. Adsorption and Ion Exchange
Chapter 17. Gas-Solid Operations and Equipment
Chapter 18. Liquid-Solid Operations and Equipment
Chapter 19. Solid-Solid Operations and Equipment
Chapter 20. Size Reduction and Size Enlargement
Chapter 21. Handling of Bulk Solids and Packaging of Solids and Liquids
Chapter 22. Alternative Separation Processes
Chapter 23. Chemical Reactors
Chapter 24. Biochemical Engineering
Chapter 25. Waste Management
Chapter 26. Process Safety
Chapter 27. Energy Resources, Conversion, and Utilization
Chapter 28. Materials of Construction
Chapter 29. Process Machinery Drives
Chapter 30. Analysis of Plant Performance

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Contenido

Primera Parte. Transporte de Cantidad de Movimiento

Capitulo 1. Viscosidad y mecanismo del transporte de cantidad de Movimiento.
1.1 Ley de Newton de la viscosidad.
1.2 Fluidos no-newtonianos.
1.3 Influencia de la presión y la temperatura sobre la viscosidad.
1.4 Teoría de la viscosidad de los gases a baja densidad.
1.5 Teoría de la viscosidad de los líquidos.

Capitulo 2. Distribuciones de velocidad en flujo laminar
2.1 Balances envolventes de cantidad de movimiento: condiciones limite
2.2 Flujo de una película descendente.
2.3 Flujo a través de un tubo circular.
2.4 Flujo a través de una sección de corona circular
2.5 Flujo adyacente de dos fluidos inmiscibles
2.6 Flujo reptante alrededor de una esfera sólida

Capitulo 3. Las ecuaciones de variación para sistemas isotérmicos.
3.1 La ecuación de continuidad.
3.2 La ecuación de movimiento.
3.3 La ecuación de energía mecánica.
3.4 Las ecuaciones de variación en coordenadas curvilíneas.
3.5 Utilización de las ecuaciones de variación para el planteamiento de problemas de flujo estacionario.
3.6 Las ecuaciones de variación para flujo no-newtoniano incompresible.
3.7 Análisis dimensional de las ecuaciones de variación.

Capitulo 4. Distribuciones de velocidad con más de una variable independiente.
4.1 Flujo viscoso no estacionario
4.2 Flujo estacionario con dos componentes de la velocidad que no desaparecen: La función de corriente.
4.3 Flujo potencial bidimensional en estado estacionario
4.4 Teoría de la capa limite

Capitulo 5. Distribución de velocidad en flujo turbulento.
5.1 Fluctuaciones y magnitudes de tiempo ajustado
5.2 Ajuste de tiempo de las ecuaciones de variación para un fluido incomprensible.
5.3 Expresiones semiempiricas para los esfuerzos de Reynolds
5.4 El tensor de correlación de segundo orden y su propagación (la ecuación de Von Karman-Howarth)

Capitulo 6. Transporte de interfase en sistemas isotérmicos
6.1 Definición de factores de fricción.
6.2 Factores de fricción para el flujo en tubos.
6.3 Factores de fricción para el flujo alrededor de esferas
6.4 Factores de fricción para columnas de relleno.

Capitulo 7. Balances macroscópicos en sistemas isotérmicos.
7.1 Balance macroscópico de materia
7.2 Balance macroscópico de cantidad de movimiento.
7.3 Balance macroscópico de energía mecánica (Ecuación de Bernoulli)
7.4 Estimación de las perdidas por fricción
7.5 Utilización de los balances macroscópicos para el planeamiento de problemas de flujo estacionario.
7.6 Utilización de los balances macroscópicos para plantear problemas de flujo no estacionario.

Segunda Parte. Transporte de Energía

Capitulo 8. Conductividad calorífica y mecanismo del transporte de energía.
8.1 Ley de Fourier de la conducción de calor.
8.2 Variación de la conductividad calorífica de gases y líquidos con la temperatura y la presión.
8.3 Teoría de la conductividad calorífica de los gases a baja densidad.
8.4 Teoría de la conductividad calorífica de líquidos.
8.5 Conductividad calorífica de sólidos.

Capitulo 9. Distribución de temperatura en sólidos y en flujo laminar
9.1 Balance de energía aplicado a una envoltura: condiciones límites.
9.2 Conducción del calor con un manantial calorífico de origen eléctrico.
9.3 Conducción de calor con un manantial calorífico de origen nuclear.
9.4 Conducción de calor con un manantial calorífico de origen viscoso.
9.5 Conducción de calor con un manantial calorífico de origen químico.
9.6 Conducción de calor a través de paredes compuestas: suma de resistencias.
9.7 Conducción de calor en una aleta de enfriamiento.
9.8 Conveccion forzada
9.9 Conveccion libre.

Capitulo 10. Las ecuaciones de variación para sistemas no isotérmicos.
10.1 Las ecuaciones de energía
10.2 La ecuación de energía en coordenadas curvilíneas.
10.3 Las ecuaciones de movimiento para conveccion forzada conveccion libre en flujo no isotérmico.
10.4 Resumen de las ecuaciones de variación.
10.5 Uso de las ecuaciones de variación en los problemas de transmisión de calor en estado estacionario.
10.6 Análisis dimensional de las ecuaciones de variación.

Capitulo 11. Distribuciones de temperatura con más de una variable independiente.
11.1 Conducción no estacionaria del calor en sólidos.
11.2 Conducción del calor en estado estacionario para el flujo laminar de un fluido viscoso.
11.3 Flujo potencial bidimensional estacionario de calor en sólidos.
11.4 Teoría de la capa limite.

Capitulo 12. Distribuciones de temperatura en flujo turbulento.
12.1 Fluctuaciones de temperatura y temperatura de tiempo ajustado.
12.2 Ajuste de tiempo de la ecuación de energía.
12.3 Expresiones semiempiricas para la densidad de flujo turbulento de energía.
12.4 La doble correlación de temperatura y su propagación: ecuación de Corrsin.

Capitulo 13. Transporte de interfase en sistemas no isotérmicos.
13.1 Definición del coeficiente de transmisión de calor.
13.2 Coeficientes de transmisión de calor para conveccion forzada en tubos.
13.3 Coeficiente de transmisión de calor para conveccion forzada alrededor de objetos sumergidos.
13.4 Coeficientes de transmisión de calor para conveccion forzada a través de lechos de relleno.
13.5 Coeficientes de transmisión de calor para conveccion libre.
13.6 Coeficientes de transmisión de calor para condensación de vapores puros sobre superficies sólidas.

Capitulo 14. Transporte de energía por radiación.
14.1 El espectro de radiación electromagnética.
14.2 Absorción y emisión en superficies sólidas.
14.3 Ley de distribución de Planck, ley de desplazamiento de Wien, y la ley de Stefan-Boltzmann.
14.4 Radiación directa entre cuerpos negros en el vacío que están a diferente temperatura.
14.5 Radiación entre cuerpos no negros que están a distinta temperatura.
14.6 Transporte de energía radiante en medios absorbentes.

Capitulo 15. Balances macroscópicos en sistemas no isotérmicos.
15.1 El balance macroscópico de energía.
15.2 El balance macroscópico de energía mecánica (Ecuación de Bernoulli).
15.3 Resumen de los balances macroscópicos para fluidos puros.
15.4 Utilización de los balances macroscópicos para la resolución de problemas de estado estacionario.
15.5 Utilización de los balances macroscópicos para la resolución de problemas de estado no estacionario.

Tercera Parte. Transporte de Materia.

Capitulo 16. Difusividad y mecanismos del transporte de materia.
16.1 Definiciones de concentraciones, velocidades y densidades de flujo de materia.
16.2 Ley de Fick de la difusión.
16.3 Variación de la Difusividad con la presión y la temperatura.
16.4 Teoría de la difusión ordinaria en gases de baja densidad.
16.5 Teoría de la difusión ordinaria en líquidos.

Capitulo 17. Distribuciones de concentración en sólidos y en flujo laminar.
17.1 Balances de materia aplicados a una envoltura: condiciones limite.
17.2 Difusión a través de una película gaseosa estancada.
17.3 Difusión con reacción química heterogénea.
17.4 Difusión con reacción química homogénea.
17.5 Difusión en una película liquida descendente: transferencia de materia por conveccion forzada.
17.6 Difusión y reacción química en el interior de un catalizador poroso: El factor de eficacia

Capitulo 18. Las ecuaciones de variación para sistemas de varios componentes.
18.1 Las ecuaciones de continuidad para una mezcla binaria.
18.2 Las ecuaciones de continuidad de A en coordenadas curvilíneas.
18.3 Las ecuaciones de variación para sistemas de varios componentes en función de las densidades de flujo.
18.4 Las densidades de flujo para sistemas de varios componentes en función de las propiedades de transporte.
18.5 Utilización de las ecuaciones de variación para el planteamiento de variación para el planteamiento de problemas de difusión.
18.6 Análisis dimensional de las ecuaciones de variación para una mezcla isotérmica de dos fluido.

Capitulo 19. Distribuciones de concentración con más de una variable independiente.
19.1 Difusión en estado no estacionario.
19.2 Teoría de la capa limite: método aproximado de Von Karman.
19.3 Teoría de la capa limite: soluciones exactas para transferencia simultanea de calor, materia y cantidad de movimiento.

Capitulo 20. Distribuciones de concentración en flujo turbulento.
20.1 Fluctuaciones de concentración y la concentración de tiempo ajustado.
20.2 Ajuste de tiempo de la ecuación de continuidad de A.
20.3 Expresiones semiempiricas para la densidad de flujo turbulento de materia.
20.4 La doble correlación de concentración y su propagación: ecuación de Corrsin.

Capitulo 21. Transporte de interfase en sistemas de varios componentes.
21.1 Definición de coeficientes binarios de transferencia de materia en una sola fase.
21.2 Correlaciones de coeficientes binarios de transferencia de materia en una sola fase para bajas velocidades de transferencia de materia.
21.3 Definición de coeficientes binarios de transferencia de materia de 2 fases.
21.4 Definición de los coeficientes de transferencia para elevadas velocidades de transferencia de materia.
21.5 Coeficientes de transferencia para elevadas velocidades de transferencia de materia: Teoría de la película.
21.6 Coeficientes de transferencia para elevadas velocidades de transferencia de materia: Teoría de penetración.
21.7 Coeficientes de transferencia para elevadas velocidades de transferencia de materia: Teoría de capa limite.
21.8 Coeficientes de transferencia en sistemas de varios componentes.

Capitulo 22. Balances macroscópicos en sistemas de varios componentes.
22.1 Los balances macroscópicos de materia.
22.2 El balance macroscópico de cantidad de movimiento.
22.3 El balance macroscópico de energía.
22.4 El balance macroscópico de energía mecánica.
22.5 Utilización de los balances macroscópicos para resolver problemas de estado estacionario.
22.6 Utilización de los balances macroscópicos para resolver problemas de estado no estacionario.

Apéndice A. Resumen de notación vectorial y tensorial.
A.1 Las operaciones vectoriales desde un punto de vista geométrico.
A.2 Las operaciones vectoriales desde un punto de vista analítico.
A.3 Operaciones diferenciales con vectores.
A.4 Tensores de segundo orden.
A.5 Teoremas integrales para vectores y tensores.
A.6 Componentes de vectores y tensores en coordenadas curvilíneas.

Apéndice B. Tablas para la predicción de propiedades de transporte.
B.1 Parámetros de fuerza intermolecular y constantes criticas.
B.2 Funciones para la predicción de propiedades de transporte de gases a baja densidad.

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Actualizando el libro publicado en:
http://librosdeiq.wordpress.com/2008/06/11/fundamentos-de-transferencia-de-calor-frank-p-incropera/
pero ahora se ha subido en idioma español como muchos esperaban.
La estructura y forma de uso es similar al publicado para la version en ingles.

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Contents / Contenido

1 Introduction
1.1 Examples of Process Dynamics and Control
1.2 Some Important Simulation Results
1.2.1 Proportional and Proportional-Integral Level Control
1.2.2 ,Temperature Control of a Three-Tank Process
1.3 General Concepts and Terminology
1.4 Laws, Languages, and Levels of Process Control
1.4.1 Process Control Laws
1.4.2 Languages of Process Control
1.4.3 Levels of Process Control
1.5 Conclusion

PART I: Time Domain Dynamics and Control
2 Time Domain Dynamics
2.1 Classification and Definition
2.2 Linearization and Perturbation Variables
2.2.1 Linearization
2.2.2 Perturbation Variables
2.3 Responses of Simple Linear Systems
2.3.1 First-Order Linear Ordinary Differential Equation
2.3.2 Second-Order Linear ODES with Constant Coefficients
2.3.3 Nth-Order Linear ODES with Constant Coefficients
2.4 Solution Using MATLAB
2.5 Conclusion
3 Conventional Control Systems and Hardware
3.1 Control Instrumentation
3.1.1 Sensors
3.1.2 Transmitters
3.1.3 Control Valves
3.1.4 Analog and Digital Controllers
3.1.5 Computing and Logic Devices
3.2 Performance of Feedback Controllers 87
3.2.1 Specifications for Closedloop Response
3.2.2 Load Pcrjormance
3.3 Controller Tuning
3.3.1 Rules of Thumb
3.3.2 On-Line Trial and Error
3.3.3 Ziegler-Nichols Method
3.3.4 Tyreus- Luyben Method
3.4 Conclusions
4 Advanced Control Systems
4.1 Ratio Control
4.2 Cascade Control
4.3 Computed Variable Control
4.4 Override Control
4.5 Nonlinear and Adaptive Control
4.6 Valve Position (Optimizing) Control
4.7 Feedforward Control Concepts
4.8 Control System Design Concepts
4.9 Conclusion
5 Interaction between Steady-State Design and Dynamic Controllability
5.1 Introduction
5.2 Qualitative Examples
5.2.1 Liquid Holdups
5.2.2 Gravity-Flow Condenser
5.3 Simple Quantitative Example
5.3.1 Steady-State Design
5.3.2 Dynamic Controllability
5.3.3 Maximum Heat Removal Rate Criterion
5.4 Impact of Controllability on Capital Investment and Yield
5.4.1 Single-Reaction Case
5.4.2 Consecutive Reactions Case
5.5 General Trade-off between Controllability and Thermodynamic Reversibility
5.6 Quantitative Economic Assessment of Steady-State Design and Dynamic Controllability
5.61 Alternative Approaches
5.62 Basic Concepts of the Capacity-Based Method
5.63 Reactor-Column-Recycle Example
5.7 Conclusion
6 Plantwide Control
6.1 Series Cascades of Units
6.2 Effect of Recycle on Time Constants
6.3 Snowball Effects in Recycle Systems
6.4 Use of Steady-State Sensitivity Analysis to Screen Plantwide Control Structures
6.4.1 Control Structures Screened
6.5 Second-Order Reaction Example
6.5.1 Complete One-Pass Conversion
6.5.2 Incomplete Conversion Case
6.5.3 Interaction between Design and Control
6.5.4 Stability Analysis
6.6 Plantwide Control Design Procedure
6.7 Conclusion

PART 2: Laplace-Domain Dynamics and Control
7 Laplace-Domain Dynamics
7.1 Laplace Transformation Fundamentals
7.1.1 Definition
7.1.2 Linearity Property
7.2 Laplace Transformation of Important Functions
7.2.1 Step
7.2.2 Ramp
7.2.3 Sine
7.2.4 Exponential
7.2.5 Exponential Multiplied by Time
7.2.6 Impulse (Dirac Delta Function )
7.3 Inversion of Laplace Transforms
7.4 Transfer Functions
7.4.1 Multiplication by a Constant
7.4.2 Differentiation with Respect to Time
7.4.3 Integration
7.4.4 Deadtime
7.5 Examples
7.6 Properties of Transfer Functions
7.6.1 Physical Realizability
7.6.2 Poles and Zeros
7.6.3 Steady-State Gains
7.7 Transfer Functions for Feedback Controllers
7.8 Conclusion
8 Laplace-Domain Analysis of Conventional Feedback Control Systems
8.1 Openloop and Closedloop Systems
8.1.1 Openloop Characteristic Equation
8.1.2 Closedloop Characteristic Equation and Closedloop Transfer Functions
8.2 Stability
8.3 Performance Specifications
8.3.1 Steady-State Performance
8.3.2 Dynamic Specifications
8.4 Root Locus Analysis
8.4.1 Definition
8.4.2 Construction of Root Locus Curves
8.5 Conclusion
9 Laplace-Domain Analysis of Advanced Control Systems
9.1 Cascade Control
9.1.1 Series Cascade
9.1.2 Parallel Cascade
9.2 Feedforward Control
9.2.1 Linear Feedforward Control
9.2.2 Nonlinear Feedforward Control
9.3 Openloop-Unstable Processes
9.3.1 Simple Systems
9.3.2 Eflects of Lags
9.3.3 PD Control
9.3.4 Effect of Reactor Scale-up on Controllability
9.4 Processes with Inverse Response
9.5 Model-Based Control
9.5.1 Direct Synthesis
9.5.2 Internal Model Control
9.6 Conclusion

PART 3 Frequency-Domain Dynamics and Control
10 Frequency-Domain Dynamics
10.1 Definition
10.2 Basic Theorem
10.3 Representation
10.3.1 Nyquist Plots
10.3.2 Bode Plots
10.3.3 Nichols Plots
10.4 Computer Plotting
10.4.1 FORTRAN Programs for Plotting Frequency Response
10.4.2 MATLAB Program for Plotting Frequency Response
10.5 Conclusion
11 Frequency-Domain Analysis of Closedloop Systems
11.1 Nyquist Stability Criterion
11.1.1 Proof
11.1.2 Examples
11.1.3 Representation
11.2 Closedloop Spccilications in the Frequency Domain
11.2.1 Phase Margin
11.2.2 Gain Margin
11.2.3 Maximum Closedloop Log Modulus
11.3 Frequency Response of Feedback Controllers
11.3.1 Proportional Controller (P)
11.3.2 Proportional-Integral Controller (PI) /
11.3.3 Proportional-Integral-Derivative Controller (PID)
11.4 Examples
11.4.1 Three-CSTR Process
11.4.2 First-Order Lag with Deadtime
11.4.3 Openloop-Unstable Processes
11.5 Use of MATLAB for Frequency Response Plots
11.6 Capacity-Based Method for Quantifying Controllability
11.7 Conclusion
PART 4: Multivariable Processes
12 Matrix Representation and Analysis
12.1 Matrix Representation
12.1.1 Matrix Properties
12.1.2 Transfer Function Representation
12.1.3 State Variables
12.2 Stability
12.2.1 Closedloop Characteristic Equation
12.2.2 Multivariable Nyquist Plot
12.2.3 Niederlinski Index
12.3 Interaction
12.3.1 Relative Gain Array
12.3.2 Decoupling
12.4 Conclusion
13 Design of Controllers for Multivariable Processes
13.1 Problem Definition
13.2 Selection of Controlled Variables
13.2.1 Engineering Judgment
13.2.2 Singular Value Decomposition
13.3 Selection of Manipulated Variables
13.4 Elimination of Poor Pairings
13.5 BLT Tuning
13.6 Load Rejection Performance
13.7 Model Predictive Control
13.8 Conclusion

PART 5: Sampled-Data Systems
14 Sampling, z Transforms, and Stability
14.1 Introduction
14.1.1 Definition
14.1.2 Occurrence of Sampled-Data Systems in Chemical Engineering
14.2 Impulse Sampler
14.3 Basic Sampling Theorem
14.4 z Transformation
14.4.1 Definition
14.4.2 Derivation of z Transforms of Common Functions
14.4.3 Effect of Deadtime
14.4.4 z Transform Theorems
14.4.5 Inversion
14.5 Pulse Transfer Functions
14.6 Hold Devices
14.7 Openloop and Closedloop Systems
14.8 Stability in the z Plane
14.9 Conclusion
15 Stability Analysis of Sampled-Data Systems
15.1 Root Locus Design Methods .
15.2 Frequency-Domain Design Techniques
15.2.1 Nyquist Stabiliry Criterion
15.2.2 Rigorous Method
15.2.3 Approximate Method
15.2.4 Use of MATLAB
15.3 Physical Realizability
15.4 Minimal-Prototype Design
15.5 Conclusion

PART 6 Identification
16 Process Identification
16.1 Fundamental Concepts
16.1.1 Controol-Relevant Identification
16.1.2 Frequency Content of the Input Signal
16.1.3 Model Order
16.2 Direct Methods
16.2.1 Time-Dotttcth Fitting of Step Test Data
16.2.2 Direct Sine Wave Testing
16.3 Pulse Testing
16.4 Relay Feedback Identification
16.4.1 Autotunning
164.2 Approximate Transfer Functions
16.5 Least-Squares Methods
16.6 Use of the MATLAB Identification Toolbox
16.7. Conclusion

Appendix A
Computer Programs
Nonlinear Model
Appendix B: Instrumentation Hardware

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Contenido

1 Introducción a las ecuaciones diferenciales 1
1.1 Definiciones y terminología 2
1.2 Problemas de valor inicial 12
1.3 Las ecuaciones diferenciales
como modelos matemáticos 19
Ejercicios de repaso 33
2 Ecuaciones diferenciales de primer orden 3 6
2.1 Variables separables 37
2.2 Ecuaciones exactas 45
2.3 Ecuaciones lineales 52
2.4 Soluciones por sustitución 63
Ejercicios de repaso 69
3 Modelado con ecuaciones diferenciales de primer orden 71
3.1 Ecuaciones lineales 72
3.2 Ecuaciones no lineales 86
3.3 Sistemas de ecuaciones lineales y no lineales 97
Ejercicios de repaso 108
La AZT y La supervivencia con SIDA (Ap. N)
Dinámica de una población de lobos (Ap. Iv)
4 Ecuaciones diferenciales de orden superior 112
4.1 Teoría preliminar: ecuaciones lineales 113
4.1.1 Problemas de valor inicial y de valor en la frontera 113
4.1.2 Ecuaciones homogéneas 116
4.1.3 Ecuaciones no homogéneas 123
4.2 Reducción de orden 130
4.3 Ecuaciones lineales homogéneas con coeficientes constantes 133
4.4 Coeficientes indeterminados método de la superposición, 142
4.5 Coeficientes indeterminados método del anulador 153
4.6 Variación de parámetros 163
4.7 Ecuación de Cauchy-Euler 169
4.8 Sistemas de ecuaciones lineales 177
4.9 Ecuaciones no lineales 186
Ejercicios de repaso 193
5 Modelado con ecuaciones diferenciales de orden superior 195
5.1 Ecuaciones lineales: problemas de valor inicial 196
5.1.1 Sistema de resorte y masa: movimiento libre no amortiguado 196
5.1.2 Sistemas de resorte y masa: movimiento amortiguado libre 20 1
5.1.3 Sistemas de resorte y masa: movimiento forzado 206
5.1.4 Sistemas análogos 2 ll
5.2 Ecuaciones lineales: problemas de valores en la frontera 222
5.3 Ecuaciones no lineales 233
Ejercicios de repaso 244
Degeneración de las órbitas de los satélites (Ap. IV)
Derrumbe del puente colgante de Tacoma Narrows (Ap. IV)
6 Soluciones en forma de series de potencias de ecuaciones lineales 247
6.1 Repaso de las series de potencias; soluciones en forma de series de potencias 248
6.2 Soluciones en torno a puntos ordinarios 257
6.3 Soluciones en torno a puntos singulares 265
6.4 Dos ecuaciones especiales 278
Ejercicios de repaso 294
7. La transformada de Laplace 295
7.1 Definición de la transformada de Laplace 296
7.2 Transformada inversa 305
7.3 Teoremas de traslación y derivadas de una transformada 3 1 2
7.4 Transformadas de derivadas, integrales y funciones periódicas 325
7.5 Aplicaciones 333
7.6 Función delta de Dirac 349
7.7 Sistemas de ecuaciones lineales 354
Ejercicios de repaso 362
8. Sistemas de ecuaciones diferenciales lineales de primer orden 365
8.1 Teoría preliminar 366
8.2 Sistemas lineales homogéneos con coeficientes constantes 376
8.2.1 Valores propios reales y distintos 376
8.2.2 Valores propios repetidos 380
8.2.3 Valores propios complejos 384
8.3 Variación de parámetros 390
8.4 Matriz exponencial 395
Ejercicios de repaso 398
Modelado de una carrera armamentista (Ap. Iv)
9. Métodos numéricos para resolver ecuaciones diferenciales ordinarias 400
9.1 Campos direccionales 401
9.2 Métodos de Euler 405
9.3 Métodos de Runge-Kutta 414
9.4 Métodos multipasos 421
9.5 Ecuaciones y sistemas de ecuaciones de orden superior 424
9.6 Problemas de valor en la frontera de segundo orden 430
Ejercicios de repaso 435
10 Funciones ortogonales y series de Fourier 437
10.1 Funciones ortogonales 438
10.2 Series de Fourier 444
10.3 Series de Fourier de cosenos y de senos 449
10.4 El problema de Sturm-Lìouville 460
10.5 Series de Bessel y de Legendre 468
10.5.1 Serie de Fourier-Bessel 469
10.5.2 Serie de Fourier-Legendre 472
Ejercicios de Repaso 475
11 Ecuaciones diferenciales en derivadas parciales y problemas de valor en la frontera en coordenadas rectangulares 477
11.1 Ecuaciones diferenciales en derivadas parciales separables 478
11.2 Ecuaciones clásicas y problemas de valor en la frontera 483
11.3 Ecuación de transmisión de calor 49 1
11.4 Ecuación de onda 494
11.5 Ecuación de Laplace 501
11.6 Ecuaciones no homogéneas y condiciones en la frontera 505
11.7 Empleo de series de Fourier generalizadas 509
11.8 Problemas de valor en la frontera con series de Fourier con dos variables 5 14
Ejercicios de repaso 518
Apéndice I Función gamma AP-1
Apéndice II Introducción a las matrices AP-4
Apéndice III Tabla de transformadas de Laplace AP-24
Apéndice IV Aplicaciones del modelado AP-27
A La AZT y la supervivencia con SIDA AP-28
B Dinámica de una población de lobos AP-30
C Degeneración de las órbitas de los satélites AP-33
D Derrumbe del puente colgante de Tacoma Narrows AP-35
E Modelado de una carrera armamentista AP-37
Apéndice V Tabla de transformadas de Laplace AP-39
Apéndice VI Tabla de integrales AP-41
Respuestas a los problemas de número impar

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Ingenieria de Control Moderna (Katsuhiko Ogata)
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Saludos,
David C.

Contenido:

1 INTRODUCCIÓN 1
Termodinámica 2
Cinética química 3
Clasificación de las reacciones 4
Variables que afectan a la velocidad de reacción 5
Definición de la velocidad de reacción 6
Plan de la obra 7
2 CINÉTICA DE LAS REACCIONES HOMOGÉNEAS 9
Factor dependiente de la concentración en la ecuación cinética 10
Reacciones simples y múltiples 10
Reacciones elementales y no elementales 11
Punto de vista cinético del equilibrio
en reacciones elementales 12
Molecularidad y orden de reacción 13
Coeficiente cinético k 14
Representación de la velocidad de reacción 14
Modelos cinéticos para reacciones no elementales 16
Ensayo con modelos cinéticos 20
Factor dependiente de la temperatura en la ecuación cinética 24
Dependencia de la temperatura según la ecuación de Arrhenius 24
Dependencia de la temperatura según la termodinámica 24
Dependencia de la temperatura a partir de la teoría de colisión 25
Dependencia de la temperatura a partir de la teoría del estado de transición 27
Comparación de ambas teorías 28
Comparación de las teorías con la ecuación de Arrhenius 30
Energía de activación y dependencia de la temperatura 31
Predicción de la velocidad de reacción a partir de las teorías anteriores 32
Investigación del mecanismo 33
Predicción teórica de la velocidad de reacción 36
Factores que dependen de la concentración 36
Factores que dependen de la temperatura 36
Empleo en el diseño de los valores predichos 31
Problemas 38
3 INTERPRETACIÓN DE LOS DATOS OBTENIDOS EN UN REACTOR DISCONTINUO 45
Reactor discontinuo de volumen constante 46
Método integral de análisis de datos 48
Método diferencia¡ de análisis de datos 74
Factor discontinuo de volumen variable 79
Método diferencia¡ de análisis 81
Método integral de análisis 81
Temperatura y velocidad de reacción 85
Investigación de una ecuación cínética 93
Problemas 96
4 INTRODUCCIÓN AL DISEÑO DE REACTORES 103
5 REACTORES IDEALES 107
Reactor ideal discontinuo 108
Tiempo espacial y velocidad espacial 110
Reactor de flujo de mezcla completa en estado estacionario 111
Reactor de flujo en pistón en estado estacionario 118
Tiempo de permanencia y tiempo espacial para sistemas fluyentes 127
Problemas 129
6 DISEÑO PARA REACCIONES SIMPLES 137
Comparación de tamaños en sistemas de un solo reactor 138
Reactor discontinuo 138
Comparación entre el reactor de mezcla completa y el de flujo en pistón para reacciones de primer y segundo orden 138
Variación de la relación de reactores para reacciones del segundo orden 141
Comparación gráfica general 141
Sistemas de reactores múltiples 147
Reactores de flujo en pistón en serie y/o en paralelo 147
Reactores de mezcla completa de igual tamaño conectados en serie 148
Reactores de flujo de mezcla completa de tamaños diferentes en serie 154
Reactores de tipos diferentes en serie 158
Reactor con recirculación 159
Reacciones autocatalíticas 165
Problemas 173
7 DISEÑO PARA REACCIONES MULTIPLES 179
Reacciones en paralelo 180
Reacciones en serie 191
Reacciones sucesivas de primer orden 191
Estudio cuantitativo para reactores de flujo en pistón o para reactores discontinuos 194
Reacciones sucesivas irreversibles de diferentes órdenes 200
Reacciones reversibles en serie o en paralelo 200
Reacciones en serie-paralelo 203
Extensiones y aplicaciones 214
Conclusión 219
Problemas 220
8 EFECTOS DE LA TEMPERATURA Y DE LA PRESIÓN 231
Reacciones simples 232
Cálculo de los calores de reacción a partir de la termodinámica 232
Cálculo de la constante de equilibrio a partir de la termodinámica 234
Procedimiento gráfico general de diseño 242
Progresión de temperatura óptima 242
Efectos caloríficos 243
Operaciones adiabáticas 243
Operaciones no adiabáticas 249
Consideraciones 250
Estudio de¡ problema especial de reacciones exotérmicas en reactores de mezcla completa 252
Reacciones múltiples 262
Variación de la distribución de¡ producto con la temperatura 262
Variación del recipiente (O T) con la temperatura para obtener la máxima producción 264
Observaciones 267
Problemas 268
9 FLUJO NO IDEAL 277
Distribución de¡ tiempo de residencia de los fluidos en los reactores 277
Curva E. Distribución de las edades del fluido que sale de un recipiente 279
Métodos experimentales 280
Curva F 280
Curva C 282
Relaciones entre las curvas F, C y E y el «tiempo medío» en recipientes cerrados 282
Conceptos matemáticos utilizados 285
Modos de emplear la información sobre la distribución de edades 291
Cálculo directo de la conversión por la información del trazador 294
Modelos para flujo no ideal 297
Modelo de dispersión (flujo disperso en pistón) 298
Empleo del modelo de dispersión cuando el grado de dispersión es pequeño 300
Empleo del modelo de dispersión cuando el grado de dispersión es grande 303
Observaciones 306
Determinación experimenta¡ de la intensidad de la mezcla de fluidos 310
Reacción química y dispersión 313
Modelos de tanques en serie 319
Cálculo de la conversión con el modelo de tanques en serie 322
Aplicaciones 323
Modelos combinados 326
Modelos empleados para desviaciones pequenas de flujo en pistón y colas largas 327
Tanque real con agitación 330
Determinación de flujo defectuoso en aparatos de proceso 335
Modelos para lechos fluidizados 339
Consideraciones finales 346
Problemas 347
10 MEZCLA DE FLUIDOS 359
Mezcla de un solo fluido 360
Grado de segregación 360
Mezclas de fluidos con tiempo de mezcla pequeña y grande 365
Resumen de conclusiones para un solo fluido 368
Modelos de segregación parcial 372
Mezcla de dos fluidos miscibles 376
Distribución del producto en reacciones múltiples 378
Problemas 381
11 INTRODUCCIÓN AL DISEÑO DE REACTORES PARA SISTEMAS HETEROGÉNEOS 385
Ecuación cinética para reacciones heterogéneas 385
Modelos de contacto para sistemas de dos fases 389
Problemas 391
12 REACCIONES SóLIDO-FLUIDO 393
Selección de un modelo 395
Modelo de núcleo sin reaccionar para partículas esféricas de tamaño constante 397
La difusión a través de la película gaseosa como etapa controlante 399
La difusión a través de la capa de cenizas como etapa controlante 401
La reación química como etapa controlante 404
Velocidad de reacción para partículas esféricas de tamaño decreciente 406
La reacción química como etapa controlante 407
La difusión a través de la película gaseosa como etapa controlante 407
Generalización 408
Determinación de la etapa controlante de la velocidad 411
Aplicación al diseño 415
Partículas de un solo tamaño con flujo en pistón de sólidos y composición uniforme del gas 419
Mezcla de partículas de tamaños diferentes, pero constantes, flujo en pistón de sólidos, y gas de composición uniforme 419
Flujo de mezcla completa de partículas de un solo tamaño constante y gas de composición uniforme 422
Flujo en mezcla completa de partículas de diversos tamaños constantes, y gas de composición uniforme 426
Aplicación a un lecho fluidizado con arrastre de sólidos finos 429
Reacciones instantáneas 436
Problemas 441
13 REACCIONES FLUIDO-FLUIDO 449
La ecuación de velocidad 451
Regímenes cinéticos para el transporte de materia para la reacción 451
Ecuación de velocidad para reacciones instantáneas; casos A y B 453
Ecuaciones de la velocidad para reacción rápida;casos C y D 457
Velocidades intermedias; casos E y F 458
Ecuación de velocidad para reacción lenta; caso G 458
Ecuación de velocidad para reacción infinitamente lenta; caso H 459
Parámetro de conversión en la película, M 459
Indicaciones para determinar el régimen cinético a partir de los datos de solubilídad 460
Indicaciones para determinar el régimen cinético a partir de los datos experimentales 461
Cinética de reacción con sólidos en suspensión 463
Fermentaciones aerobias 464
Observaciones sobre las velocidades 465
Aplicación al diseño 466
Torres para reacciones rápidas; casos A, B, C o D 468
Torres para reacciones lentas 480
Mezcladores-sedimentadores (flujo en mezcla completa en las dos fases) 483
Modelos de contacto semicontinuo 491
Destilación reactiva y reacciones extractivas 492
Problemas 495
14 REACCIONES CATALIZADAS POR SOLIDOS 505
Ecuación de velocidad 507
La película gaseosa como etapa controlante 510
El fenómeno de la superficie como etapa controlante 510
Caso en que la resistencia a la difusión en los poros sea importante 515
Efectos caloríficos durante la reacción 525
Combinación de resistencias para partículas en condiciones isotérmicas 529
Métodos experimentales para la determinación de velocidades 531
Comparación entre los reactores experimentales 536
Determinación de las resistencias controlantes y de la ecuación de velocidad 537
Distribución del producto en las reacciones múltiples 541
Descomposición de un solo reactante por dos caminos 542
Descomposición conjunta de dos reactantes 543
Reacciones en serie 544
Extensión a los catalizadores reales 546
Aplicación al diseño 557
Reactores adiabáticos de lecho relleno por etapas 561
Reactor de lecho fluidizado 568
Problemas 577
15 DESACTIVACIÓN DE LOS CATALIZADORES 591
Mecanismo de la desactivación del catalizador 592
Ecuación cinétíca 595
Determinación experimental de la ecuación cinética 597
Una carga de sólidos: determinación de la velocidad cuando la desactivación es independiente de la concentración 598
Una carga de sólidos: determinación de la velocidad para la desactivación en paralelo, en serie y lateral 604
Reactores experimentales con flujo de sólidos 606
Determinación experimental del mecanismo de desactivación 606
Diseño 608
Problemas 619

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Espero lo disfruten.

Si gustan visitarlo tengan la libertad de solicitar algun album de su preferencia.

Gracias,

David C.

Contenido:

Formulas
Constantes notables
Productos y factores notables
Fórmula del binomio de Newton y coeficientes binomiales
Fórmulas geométricas
Funciones trigonométricas
Números complejos
Funciones exponenciales y logarítmicas
Funciones hiperbólicas
Soluciones de las ecuaciones algebraicas
Fórmulas de geometria analítica plana
Curvas planas notables
Fórmulas de geometría analítica del espacio
Derivadas
Integrales indefinidas
Integrales definidas
La función Gamma
La función Beta
Ecuaciones diferenciales básicas y sus soluciones
Series de constantes
Series de Taylor
Números de Bernoulli y de Euler
Fórmulas de análisis vectorial
Series de Fourier
Funciones de Bessel
Funciones de Legendre
Funciones asociadas de Legendre
Polinomios de Hermite
Polinomios de Laguerre
Polinomios asociados de Laguerre
Polinomios de Chebyshev
Funciones hipergeometricas
Transformadas de Laplace
Transformadas de Fourier
Funciones elípticas
Funciones notables diversas
Desigualdades
Desarrollos en fracciones parciales
Productos infinitos
Distribuciones de probabilidad
Momentos de inercia importantes
Factores de conversión
Tablas
Ejemplos de problemas para ilustrar el uso de las tablas
Logaritmos comunes de cuatro cifras
Antilogaritmos comunes de cuatro cifras
Sen x (x en grados y minutos)
Cosx (x en grados y minutos)
Tanx (x en grados y minutos)
Cotx (x en grados y minutos)
Secx (x en grados y minutos)
Cscx (x en grados y minutos)
Funciones trigonométricas naturales (en radianes)
logsenx (x en grados y minutos)
logcosx (x en grados y minutos)
logtanx (x en grados y minutos)
Conversión de radianes en grados,minutos y segundos o fracciones de grado
Conversión de grados, minutos y segundos en radianes
Logaritmos naturales o neperianos lnx
Funciones exponenciales e^x
Funciones exponenciales e^-x.
Funciones hiperbólicas senhx
Funciones hiperbólicas coshx
Funciones hiperbólicas tanhx
Factorial de n
Función Gamma
Coeficientes binomiales
Cuadrados, cubos, raíces y recíprocos
Funciones de Bessel J,(x)
Funciones de Bessel J1 (x)
Funciones de Bessel Y, (x)
Funciones de Bessel Z,(x)
Funciones de Bessel K,(x)
Funciones de Bessel Ber (x)
Funciones de Bessel Bei (x)
Funciones de Bessel Ker (x)
Funciones de Bessel Kei (x)
Valores aproximados de las funciones de Bessel por igualación a cero
Integrales exponencial, de seno y de coseno
Polinomios de Legendre
Integrales elípticas completas de primera y segunda especies
Integral elíptica incompleta de primera especie
Integral elíptica incompleta de segunda especie
Ordenadas de la curva normal
Areas bajo la curva normal
Valores percentiles de la distribución t de Student
Valores percentiles de la distribución Ji-cuadrado
Valores percentiles 95° de la distribución F
Valores percentiles 99 ° de la distribución F
Números aleatorios
Indice de símbolos y notaciones especiales

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Contenido / Contents

Preface xiii
Acknowledgements xv
Nomenclature xvii
Chapter 1 The Nature of Chemical Process Design and Integration 1
1.1 Chemical Products 1
1.2 Formulation of the Design Problem 3
1.3 Chemical Process Design and Integration 4
1.4 The Hierarchy of Chemical Process Design and Integration 5
1.5 Continuous and Batch Processes 9
1.6 New Design and Retrofit 10
1.7 Approaches to Chemical Process Design and Integration 11
1.8 Process Control 13
1.9 The Nature of Chemical Process Design and Integration – Summary 14
References 14
Chapter 2 Process Economics 17
2.1 The Role of Process Economics 17
2.2 Capital Cost for New Design 17
2.3 Capital Cost for Retrofit 23
2.4 Annualized Capital Cost 24
2.5 Operating Cost 25
2.6 Simple Economic Criteria 28
2.7 Project Cash Flow and Economic Evaluation 29
2.8 Investment Criteria 30
2.9 Process Economics – Summary 31
2.10 Exercises 32
References 33
Chapter 3 Optimization 35
3.1 Objective Functions 35
3.2 Single-variable Optimization 37
3.3 Multivariable Optimization 38
3.4 Constrained Optimization 42
3.5 Linear Programming 43
3.6 Nonlinear Programming 45
3.7 Profile Optimization 46
3.8 Structural Optimization 48
3.9 Solution of Equations using Optimization 52
3.10 The Search for Global Optimality 53
3.11 Summary – Optimization 54
3.12 Exercises 54
References 56
Chapter 4 Thermodynamic Properties and Phase Equilibrium 57
4.1 Equations of State 57
4.2 Phase Equilibrium for Single Components 59
4.3 Fugacity and Phase Equilibrium 60
4.4 Vapor–Liquid Equilibrium 60
4.5 Vapor–Liquid Equilibrium Based on Activity Coefficient Models 62
4.6 Vapor–Liquid Equilibrium Based on Equations of State 64
4.7 Calculation of Vapor–Liquid Equilibrium 64
4.8 Liquid–Liquid Equilibrium 70
4.9 Liquid–Liquid Equilibrium Activity Coefficient Models 71
4.10 Calculation of Liquid–Liquid Equilibrium 71
4.11 Calculation of Enthalpy 72
4.12 Calculation of Entropy 74
4.13 Phase Equilibrium and Thermodynamic Properties – Summary 74
4.14 Exercises 74
References 76
Chapter 5 Choice of Reactor I – Reactor Performance 77
5.1 Reaction Path 77
5.2 Types of Reaction Systems 78
5.3 Reactor Performance 81
5.4 Rate of Reaction 82
5.5 Idealized Reactor Models 83
5.6 Choice of Idealized Reactor Model 90
5.7 Choice of Reactor Performance 94
5.8 Choice of Reactor Performance – Summary 94
5.9 Exercises 95
References 96
Chapter 6 Choice of Reactor II - Reactor Conditions 97
6.1 Reaction Equilibrium 97
6.2 Reactor Temperature 100
6.3 Reactor Pressure 107
6.4 Reactor Phase 108
6.5 Reactor Concentration 109
6.6 Biochemical Reactions 114
6.7 Catalysts 114
6.8 Choice of Reactor Conditions – Summary 117
6.9 Exercises 118
References 120
Chapter 7 Choice of Reactor III – Reactor Configuration 121
7.1 Temperature Control 121
7.2 Catalyst Degradation 123
7.3 Gas–Liquid and Liquid–Liquid Reactors 124
7.4 Reactor Configuration 127
7.5 Reactor Configuration for Heterogeneous Solid-Catalyzed Reactions 133
7.6 Reactor Configuration from Optimization of a Superstructure 133
7.7 Choice of Reactor Configuration – Summary 139
7.8 Exercises 139
References 140
Chapter 8 Choice of Separator for Heterogeneous Mixtures 143
8.1 Homogeneous and Heterogeneous Separation 143
8.2 Settling and Sedimentation 143
8.3 Inertial and Centrifugal Separation 147
8.4 Electrostatic Precipitation 149
8.5 Filtration 150
8.6 Scrubbing 151
8.7 Flotation 152
8.8 Drying 153
8.9 Separation of Heterogeneous Mixtures – Summary 154
8.10 Exercises 154
References 155
Chapter 9 Choice of Separator for Homogeneous Fluid Mixtures I – Distillation 157
9.1 Single-Stage Separation 157
9.2 Distillation 157
9.3 Binary Distillation 160
9.4 Total and Minimum Reflux Conditions for Multicomponent Mixtures 163
9.5 Finite Reflux Conditions for Multicomponent Mixtures 170
9.6 Choice of Operating Conditions 175
9.7 Limitations of Distillation 176
9.8 Separation of Homogeneous Fluid Mixtures by Distillation – Summary 177
9.9 Exercises 178
References 179
Chapter 10 Choice of Separator for Homogeneous Fluid Mixtures II – Other Methods 181
10.1 Absorption and Stripping 181
10.2 Liquid–Liquid Extraction 184
10.3 Adsorption 189
10.4 Membranes 193
10.5 Crystallization 203
10.6 Evaporation 206
10.7 Separation of Homogeneous Fluid Mixtures by Other Methods – Summary 208
10.8 Exercises 209
References 209
Chapter 11 Distillation Sequencing 211
11.1 Distillation Sequencing Using Simple Columns 211
11.2 Practical Constraints Restricting Options 211
11.3 Choice of Sequence for Simple Nonintegrated Distillation Columns 212
11.4 Distillation Sequencing Using
Columns With More Than Two
Products 217
11.5 Distillation Sequencing Using
Thermal Coupling 220
11.6 Retrofit of Distillation Sequences 224
11.7 Crude Oil Distillation 225
11.8 Distillation Sequencing Using
Optimization of a Superstructure 228
11.9 Distillation Sequencing – Summary 230
11.10 Exercises 231
References 232
Chapter 12 Distillation Sequencing for Azeotropic Distillation 235
12.1 Azeotropic Systems 235
12.2 Change in Pressure 235
12.3 Representation of Azeotropic Distillation 236
12.4 Distillation at Total Reflux Conditions 238
12.5 Distillation at Minimum Reflux Conditions 242
12.6 Distillation at Finite Reflux Conditions 243
12.7 Distillation Sequencing Using an Entrainer 246
12.8 Heterogeneous Azeotropic Distillation 251
12.9 Entrainer Selection 253
12.10 Trade-offs in Azeotropic Distillation 255
12.11 Multicomponent Systems 255
12.12 Membrane Separation 255
12.13 Distillation Sequencing for Azeotropic Distillation – Summary 256
12.14 Exercises 257
References 258
Chapter 13 Reaction, Separation and Recycle Systems for Continuous Processes 259
13.1 The Function of Process Recycles 259
13.2 Recycles with Purges 264
13.3 Pumping and Compression 267
13.4 Simulation of Recycles 276
13.5 The Process Yield 280
13.6 Optimization of Reactor Conversion 281
13.7 Optimization of Processes Involving a Purge 283
13.8 Hybrid Reaction and Separation 284
13.9 Feed, Product and Intermediate Storage 286
13.10 Reaction, Separation and Recycle Systems for Continuous Processes – Summary 288
13.11 Exercises 289
References 290
Chapter 14 Reaction, Separation and Recycle Systems for Batch Processes 291
14.1 Batch Processes 291
14.2 Batch Reactors 291
14.3 Batch Separation Processes 297
14.4 Gantt Charts 303
14.5 Production Schedules for Single Products 304
14.6 Production Schedules for Multiple Products 305
14.7 Equipment Cleaning and Material Transfer 306
14.8 Synthesis of Reaction and Separation Systems for Batch Processes 307
14.9 Optimization of Batch Processes 311
14.10 Storage in Batch Processes 312
14.11 Reaction and Separation Systems for Batch Processes – Summary 313
14.12 Exercises 313
References 315
Chapter 15 Heat Exchanger Networks I – Heat Transfer Equipment 317
15.1 Overall Heat Transfer Coefficients 317
15.2 Heat Transfer Coefficients and Pressure Drops for Shell-and-Tube Heat Exchangers 319
15.3 Temperature Differences in Shell-and-Tube Heat Exchangers 324
15.4 Allocation of Fluids in Shell-and-Tube Heat Exchangers 329
15.5 Extended Surface Tubes 332
15.6 Retrofit of Heat Exchangers 333
15.7 Condensers 337
15.8 Reboilers and Vaporizers 342
15.9 Other Types of Heat Exchange Equipment 346
15.10 Fired Heaters 348
15.11 Heat Transfer Equipment – Summary 354
15.12 Exercises 354
References 356
Chapter 16 Heat Exchanger Networks II – Energy Targets 357
16.1 Composite Curves 357
16.2 The Heat Recovery Pinch 361
16.3 Threshold Problems 364
16.4 The Problem Table Algorithm 365
16.5 Nonglobal Minimum Temperature Differences 370
16.6 Process Constraints 370
16.7 Utility Selection 372
16.8 Furnaces 374
16.9 Cogeneration (Combined Heat and Power Generation) 376
16.10 Integration Of Heat Pumps 381
16.11 Heat Exchanger Network Energy Targets – Summary 383
16.12 Exercises 383
References 385
Chapter 17 Heat Exchanger Networks III – Capital and Total Cost Targets 387
17.1 Number of Heat Exchange Units 387
17.2 Heat Exchange Area Targets 388
17.3 Number-of-shells Target 392
17.4 Capital Cost Targets 393
17.5 Total Cost Targets 395
17.6 Heat Exchanger Network and Utilities Capital and Total Costs – Summary 395
17.7 Exercises 396
References 397
Chapter 18 Heat Exchanger Networks IV – Network Design 399
18.1 The Pinch Design Method 399
18.2 Design for Threshold Problems 404
18.3 Stream Splitting 405
18.4 Design for Multiple Pinches 408
18.5 Remaining Problem Analysis 411
18.6 Network Optimization 413
18.7 The Superstructure Approach to Heat Exchanger Network Design 416
18.8 Retrofit of Heat Exchanger Networks 419
18.9 Addition of New Heat Transfer Area in Retrofit 424
18.10 Heat Exchanger Network Design – Summary 425
18.11 Exercises 425
References 428
Chapter 19 Heat Exchanger Networks V – Stream Data 429
19.1 Process Changes for Heat Integration 429
19.2 The Trade-Offs Between Process Changes, Utility Selection, Energy Cost and Capital Cost 429
19.3 Data Extraction 430
19.4 Heat Exchanger Network Stream Data – Summary 437
19.5 Exercises 437
References 438
Chapter 20 Heat Integration of Reactors 439
20.1 The Heat Integration Characteristics of Reactors 439
20.2 Appropriate Placement of Reactors 441
20.3 Use of the Grand Composite Curve for Heat Integration of Reactors 442
20.4 Evolving Reactor Design to Improve Heat Integration 443
20.5 Heat Integration of Reactors – Summary 444
Reference 444
Chapter 21 Heat Integration of Distillation Columns 445
21.1 The Heat Integration Characteristics of Distillation 445
21.2 The Appropriate Placement of Distillation 445
21.3 Use of the Grand Composite Curve for Heat Integration of Distillation 446
21.4 Evolving the Design of Simple Distillation Columns to Improve Heat Integration 447
21.5 Heat Pumping in Distillation 449
21.6 Capital Cost Considerations 449
21.7 Heat Integration Characteristics of Distillation Sequences 450
21.8 Heat-integrated Distillation Sequences Based on the Optimization of a Superstructure 454
21.9 Heat Integration of Distillation Columns – Summary 455
21.10 Exercises 456
References 457
Chapter 22 Heat Integration of Evaporators and Dryers 459
22.1 The Heat Integration Characteristics of Evaporators 459
22.2 Appropriate Placement of Evaporators 459
22.3 Evolving Evaporator Design to Improve Heat Integration 459
22.4 The Heat Integration Characteristics of Dryers 459
22.5 Evolving Dryer Design to Improve Heat Integration 460
22.6 Heat Integration of Evaporators and Dryers – Summary 461
22.7 Exercises 462
References 463
Chapter 23 Steam Systems and Cogeneration 465
23.1 Boiler Feedwater Treatment 466
23.2 Steam Boilers 468
23.3 Steam Turbines 471
23.4 Gas Turbines 477
23.5 Steam System Configuration 482
23.6 Steam and Power Balances 484
23.7 Site Composite Curves 487
23.8 Cogeneration Targets 490
23.9 Optimization of Steam Levels 493
23.10 Site Power-to-heat Ratio 496
23.11 Optimizing Steam Systems 498
23.12 Steam Costs 502
23.13 Choice of Driver 506
23.14 Steam Systems and Cogeneration – Summary 507
23.15 Exercises 508
References 510
Chapter 24 Cooling and Refrigeration Systems 513
24.1 Cooling Systems 513
24.2 Recirculating Cooling Water Systems 513
24.3 Targeting Minimum Cooling Water Flowrate 516
24.4 Design of Cooling Water Networks 518
24.5 Retrofit of Cooling Water Systems 524
24.6 Refrigeration Cycles 526
24.7 Process Expanders 530
24.8 Choice of Refrigerant for Compression Refrigeration 532
24.9 Targeting Refrigeration Power for Compression Refrigeration 535
24.10 Heat Integration of Compression Refrigeration Processes 539
24.11 Mixed Refrigerants for Compression Refrigeration 542
24.12 Absorption Refrigeration 544
24.13 Indirect Refrigeration 546
24.14 Cooling Water and Refrigeration Systems – Summary 546
24.15 Exercises 547
References 549
Chapter 25 Environmental Design for Atmospheric Emissions 551
25.1 Atmospheric Pollution 551
25.2 Sources of Atmospheric Pollution 552
25.3 Control of Solid Particulate Emissions to Atmosphere 553
25.4 Control of VOC Emissions to Atmosphere 554
25.5 Control of Sulfur Emissions 565
25.6 Control of Oxides of Nitrogen Emissions 569
25.7 Control of Combustion Emissions 573
25.8 Atmospheric Dispersion 574
25.9 Environmental Design for Atmospheric Emissions – Summary 575
25.10 Exercises 576
References 579
Chapter 26 Water System Design 581
26.1 Aqueous Contamination 583
26.2 Primary Treatment Processes 585
26.3 Biological Treatment Processes 588
26.4 Tertiary Treatment Processes 591
26.5 Water Use 593
26.6 Targeting Maximum Water Reuse for Single Contaminants 594
26.7 Design for Maximum Water Reuse for Single Contaminants 596
26.8 Targeting and Design for Maximum Water Reuse Based on Optimization of a Superstructure 604
26.9 Process Changes for Reduced Water Consumption 606
26.10 Targeting Minimum Wastewater Treatment Flowrate for Single Contaminants 607
26.11 Design for Minimum Wastewater Treatment Flowrate for Single Contaminants 610
26.12 Regeneration of Wastewater 613
26.13 Targeting and Design for Effluent Treatment and Regeneration Based on Optimization of a Superstructure 616
26.14 Data Extraction 617
26.15 Water System Design – Summary 620
26.16 Exercises 620
References 623
Chapter 27 Inherent Safety 625
27.1 Fire 625
27.2 Explosion 626
27.3 Toxic Release 627
27.4 Intensification of Hazardous Materials 628
27.5 Attenuation of Hazardous Materials 630
27.6 Quantitative Measures of Inherent Safety 631
27.7 Inherent Safety – Summary 632
27.8 Exercises 632
References 633
Chapter 28 Clean Process Technology 635
28.1 Sources of Waste from Chemical Production 635
28.2 Clean Process Technology for Chemical Reactors 636
28.3 Clean Process Technology for Separation and Recycle Systems 637
28.4 Clean Process Technology for Process Operations 642
28.5 Clean Process Technology for Utility Systems 643
28.6 Trading off Clean Process Technology Options 644
28.7 Life Cycle Analysis 645
28.8 Clean Process Technology – Summary 646
28.9 Exercises 646
References 647
Chapter 29 Overall Strategy for Chemical Process Design and Integration
29.1 Objectives 649
29.2 The Hierarchy 649
29.3 The Final Design 651
Appendix A Annualization of Capital Cost 653
Appendix B Gas Compression 655
B.1 Reciprocating Compressors 655
B.2 Centrifugal Compressors 658
B.3 Staged Compression 659
Appendix C Heat Transfer Coefficients and Pressure Drop in Shell-and-tube Heat Exchangers 661
C.1 Pressure Drop and Heat Transfer Correlations for the Tube-Side 661
C.2 Pressure Drop and Heat Transfer Correlations for the Shell-Side 662
References 666
Appendix D The Maximum Thermal Effectiveness for 1–2 Shell-and-tube Heat Exchangers 667
Appendix E Expression for the Minimum Number of 1–2 Shell-and-tube Heat Exchangers for a Given Unit 669
Appendix F Algorithm for the Heat Exchanger Network Area Target 671
Appendix G Algorithm for the Heat Exchanger Network Number of Shells Target 673
G.1 Minimum Area Target for Networks of 1–2 Shells 674
References 677
Appendix H Algorithm for Heat Exchanger Network Capital Cost Targets 677

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1 . INTRODUCTION 1
1.1 Nature and Scope of Chemical Kinetics 1
1.2 Nature and Scope of Chemical Reaction Engineering
1.3 Kinetics and Chemical Reaction Engineering 2
1.4 Aspects of Kinetics 3
1.4.1 Rate of Reaction-Definition 3
1.4.2 Parameters Affecting Rate of Reaction: The Rate Law
1.4.3 Measurement of Rate of Reaction-Preliminary 5
1.4.4 Kinetics and Chemical Reaction Stoichiometry 6
1.4.5 Kinetics and Thermodynamics/Equilibrium 14
1.4.6 Kinetics and Transport Processes 15
1.5 Aspects of Chemical Reaction Engineering 15
1.5.1 Reactor Design and Analysis of Performance 15
1.5.2 Parameters Affecting Reactor Performance 16
1.5.3 Balance Equations 16
1.5.4 An Example of an Industrial Reactor 18
1.6 Dimensions and Units 19
1.7 Plan of Treatment in Following Chapters 21
1.7.1 Organization of Topics 21
1.7.2 Use of Computer Software for Problem Solving 21
1.8 Problems for Chapter 1 22
2 . KINETICS AND IDEAL REACTOR MODELS 25
2.1 Time Quantities 25
2.2 Batch Reactor (BR) 26
2.2.1 General Features 26
2.2.2 Material Balance; Interpretation ri of 27
2.3 Continuous Stirred-Tank Reactor (CSTR) 29
2.3.1 General Features 29
2.3.2 Material Balance; Interpretation of ri 31
2.4 Plug-Flow Reactor (PFR) 33
2.4.1 General Features 33
2.4.2 Material Balance; Interpretation ri of 34
2.5 Laminar-FIow Reactor (LFR) 36
2.6 Smnmary of Results for Ideal Reactor Models 38
2.7 Stoichiometric Table 39
2.8 Problems for Chapter 2 40
3 l EXPERIMENTAL METHODS IN KINETICS: MEASUREMENT OF RATE OF REACTION
3.1 Features of a Rate Law: Introduction 42
3.1.1 Separation of Effects 42
3.1.2 Effect of Concentration: Order of Reaction 42
3.1.3 Effect of Temperature: Arrhenius Equation; Activation Energy 44
3.2 Experimental Measurements: General Considerations 4 5
3.3 Experimental Methods to Follow the Extent of Reaction 46
3.3.1 Ex-situ and In-situ Measurement Techniques 46
3.3.2 Chemical Methods 46
3.3.3 Physical Methods 47
3.3.4 Other Measured Quantities 48
3.4 Experimental Strategies for Determining Rate Parameters 48
3.4.1 Concentration-Related Parameters: Order of Reaction 49
3.4.2 Experimental Aspects of Measurement of Arrhenius Parameters A and EA
3.5 Notes on Methodology for Parameter Estimation 57
3.6 Problems for Chapter 3 6 1
4 . DEVELOPMENT OF THE RATE LAW FOR A SIMPLE SYSTEM 64
4.1 The Rate Law 6 4
4.1.1 Form of Rate Law Used 64
4.1.2 Empirical versus Fundamental Rate Laws 65
4.1.3 Separability versus Nonseparability of Effects 66
4.2 Gas-Phase Reactions: Choice of Concentration Units 66
4.2.1 Use of Partial Pressure 66
4.2.2 Rate and Rate Constant in Terms of Partial Pressure 67
4.2.3 Arrhenius Parameters in Terms of Partial Pressure 68
4.3 Dependence of Rate on Concentration 6 9
4.3.1 First-Order Reactions 69
4.3.2 Second-Order Reactions 71
4.3.3 Third-Order Reactions 72
4.3.4 Other Orders of Reaction 75
4.35 Comparison of Orders of Reaction 75
4.3.6 Product Species in the Rate Law 78
4.4 Dependence of Rate on Temperature 7 9
4.4.1 Determination of Arrhenius Parameters 79
4.4.2 Arrhenius Parameters and Choice of Concentration Units for Gas-Phase
Reactions 80
4.5 Problems for Chapter 4 80
5 . COMPLEX SYSTEMS 87
5.1 Types and Examples of Complex Systems 8 7
51.1 Reversible (Opposing) Reactions 87
5.1.2 Reactions in Parallel 88
5.1.3 Reactions in Series 88
5.1.4 Combinations of Complexities 88
5.1.5 Compartmental or Box Representation of Reaction Network 89
5.2 Measures of Reaction Extent aud Selectivity 90
5.2.1 Reaction Stoichiometry and Its Significance 90
5.2.2 Fractional Conversion of a Reactant 91
5.2.3 Yield of a Product 91
5.2.4 Overall and Instantaneous Fractional Yield 92
5.2.5 Extent of Reaction 93
5.2.6 Stoichiometric Table for Complex System 93
5.3 Reversible Reactions 9 4
5.3.1 Net Rate and Forms of Rate Law 94
5.3.2 Thermodynamic Restrictions on Rate and on Rate Laws 95
5.3.3 Determination of Rate Constants 97
5.3.4 Optimal T for Exothermic Reversible Reaction 99
5.4 Parallel Reactions 100
5.5 Series Reactions 103
5.6 Complexities Combined 106
56.1 Concept of Rate-Determining Step (rds) 106
56.2 Determination of Reaction Network 106
5.7 Problems for Chapter 5 108
6 . FUNDAMENTALS OF REACTION RATES 115
6.1 Prelhninary Considerations 115
6.1.1 Relating to Reaction-Rate Theories 115
6.1.2 Relating to Reaction Mechanisms and Elementary Reactions 116
6.2 Description of Elementary Chemical Reactions 117
6.2.1 Types of Elementary Reactions 117
6.2.2 General Requirements for Elementary Chemical Reactions 120
6.3 Energy in Molecules 120
6.3.1 Potential Energy in Molecules-Requirements for Reaction 120
6.3.2 Kinetic Energy in Molecules 126
6.4 Simple Collision Theory of Reaction Rates 128
6.4.1 Simple Collision Theory (XT) of Bimolecular Gas-Phase Reactions 129
6.4.2 Collision Theory of Unimolecular Reactions 134
6.4.3 Collision Theory of Bimolecular Combination Reactions; Termolecular Reactions 137
6.5 Transition State Theory (TST) 139
6.5.1 General Features of the TST 139
6.5.2 Thermodynamic Formulation 141
6.5.3 Quantitative Estimates of Rate Constants Using TST with Statistical Mechanics 143
6.5.4 Comparison of TST with SCT 145
6.6 Elementary Reactions Involving Other Than Gas-Phase Neutral Species 146
6.6.1 Reactions in Condensed Phases 146
6.6.2 Surface Phenomena 147
6.6.3 Photochemical Elementary Reactions 149
6.6.4 Reactions in Plasmas 150
6.7 Summary 151
6.8 Problems for Chapter 6 152
7 . HOMOGENEOUS REACTION MECHANISMS AND RATE LAWS 154
7.1 Simple Homogeneous Reactions 155
7.1.1 Types of Mechanisms 155
7.1.2 Open-Sequence Mechanisms: Derivation of Rate Law from Mechanism 155
7.1.3 Closed-Sequence Mechanisms; Chain Reactions 157
7.1.4 Photochemical Reactions 163
7.2 Complex Reactions 164
7.2.1 Derivation of Rate Laws 164
7.2.2 Computer Modeling of Complex Reaction Kinetics 165
7.3 Polymerization Reactions 165
7.3.1 Chain-Reaction Polymerization 166
7.3.2 Step-Change Polymerization 168
7.4 Problems for Chapter 7 170
8 . CATALYSIS AND CATALYTIC REACTIONS 176
8.1 Catalysis and Catalysts 176
81.1 Nature and Concept 176
81.2 Types of Catalysis 178
81.3 General Aspects of Catalysis 179
8.2 Molecular Catalysis 182
8.2.1 Gas-Phase Reactions 182
8.2.2 Acid-Base Catalysis 183
8.2.3 Other Liquid-Phase Reactions 186
8.2.4 Organometallic Catalysis 186
8.3 Autocatalysis 187
8.4 Surface Catalysis: Intrinsic Kinetics 191
8.4.1 Surface-Reaction Steps 191
8.4.2 Adsorption Without Reaction: Langmuir Adsorption Isotherm 192
8.4.3 Langmuir-Hinshelwood (LH) Kinetics 195
8.4.4 Beyond Langmuir-Hinshelwood Kinetics 197
8.5 Heterogeneous Catalysis: Kinetics in Porous Catalyst Particles 198
8.5.1 General Considerations 198
8.5.2 Particle Density and Voidage (Porosity) 199
8.5.3 Modes of Diffusion; Effective Diffusivity 199
8.5.4 Particle Effectiveness Factor 77 201
8.5.5 Dependence of n on Temperature 210
8.5.6 Overall Effectiveness Factor Q 212
8.6 Catalyst Deactivation and Regeneration 214
8.6.1 Fouling 214
8.6.2 Poisoning 215
8.6.3 Sintering 215
8.6.4 How Deactivation Affects Performance 216
8.6.5 Methods for Catalyst Regeneration 216
8.7 Problems for Chapter 8 218
9 MULTIPHASE REACTING SYSTEMS 224
9.1 Gas-Solid (Reactant) Systems 224
9.1.1 Examples of Systems 224
9.1.2 Constant-Size Particle 225
9.1.3 Shrinking Particle 237
9.2 Gas-Liquid Systems 239
9.2.1 Examples of Systems 239
9.2.2 Two-Film Mass-Transfer Model for Gas-Liquid Systems 240
9.2.3 Kinetics Regimes for Two-Film Model 242
9.3 Intrinsic Kinetics of Heterogeneous Reactions Involving Solids 255
9.4 Problems for Chapter 9 257
10  BIOCHEMICAL REACTIONS: ENZYME KINETICS 261
10.1 Enzyme Catalysis 261
10.1.1 Nature and Examples of Enzyme Catalysis 261
10.1.2 Experimental Aspects 263
10.2 Models of Enzyme Kinetics 264
10.2.1 Michaelis-Menten Model 264
10.2.2 Briggs-Haldane Model 266
10.3 Estimation of K,,, and V,, 267
10.3.1 Linearized Form of the Michaelis-Menten Equation 267
10.3.2 Linearized Form of the Integrated Michaelis-Menten Equation 269
10.3.3 Nonlinear Treatment 269
10.4 Inhibition and Activation in Enzyme Reactions 269
10.4.1 Substrate Effects 270
10.4.2 External Inhibitors and Activators 272
10.5 Problems for Chapter 10 276
11 . PRELIMINARY CONSIDERATIONS IN CHEMICAL REACTION ENGINEERING 279
11.1 Process Design and Mechanical Design 279
11.1.1 Process Design 279
11.1.2 Mechanical Design 283
11.2 Examples of Reactors for Illustration of Process Design Considerations 283
11.2.1 Batch Reactors 283
11.2.2 Stirred-Tank Flow Reactors 284
11.2.3 Tubular Flow Reactors 284
11.2.4 Fluidized-Bed Reactors 290
11.2.5 Other Types of Reactors 291
11.3 Problems for Chapter 11 292
12 BATCH REACTORS (BR) 294
12.1 Uses of Batch Reactors 294
12.2 Batch Versus Continuous Operation 295
12.3 Design Equations for a Batch Reactor 296
12.3.1 General Considerations 296
12.3.2 Isothermal Operation 300
12.3.3 Nonisothermal Operation 304
12.3.4 Optimal Performance for Maximum Production Rate 307
12.4 Semibatch and Semicontinuous Reactors 309
12.4.1 Modes of Operation: Semibatch and Semicontinuous Reactors 309
12.4.2 Advantages and Disadvantages (Semibatch Reactor) 310
12.4.3 Design Aspects 311
12.5 Problems for Chapter 12 313
13 . IDEALFLOW 317
13.1 Terminology 317
13.2 Types of Ideal Flow; Closed and Open Vessels 318
13.2.1 Backmix Flow (BMF) 318
13.2.2 Plug Flow (PF) 318
13.2.3 Laminar Flow (LF) 318
13.2.4 Closed and Open Vessels 318
13.3 Characterization of Fiow By Age-Distribution Functions 319
13.3.1 Exit-Age Distribution Function E 319
13.3.2 Cumulative Residence-Time Distribution Function F 321
13.3.3 Washout Residence-Time Distribution Function W 322
13.3.4 Internal-Age Distribution Function I 322
13.3.5 Holdback H 322
13.3.6 Summary of Relationships Among Age-Distribution Functions
13.3.7 Moments of Distribution Functions 323
13.4 Age-Distribution Functions for Ideai Fiow 325
13.4.1 Backmix Flow (BMF) 325
13.4.2 Plug Flow (PF) 327
13.4.3 Laminar Flow (LF) 330
13.4.4 Summary of Results for Ideal Flow 332
13.5 Segregated Fiow 332
13.6 Problems for Chapter 13 333
14 . CONTINUOUS STIRRED-TANK REACTORS (CSTR) 335
14.1 Uses of a CSTR 336
14.2 Advantages and Disadvantages of a CSTR 336
14.3 Design Equations for a Single-Stage CSTR 336
14.3.1 General Considerations; Material and Energy Balances 336
14.3.2 Constant-Density System 339
14.3.3 Variable-Density System 344
14.3.4 Existence of Multiple Stationary States 347
14.4 Multistage CSTR 355
14.4.1 Constant-Density System; Isothermal Operation 351
14.4.2 Optimal Operation 358
14.5 Problems for Chapter 14 361
15 . PLUG FLOW REACTORS (PFR) 365
15.1 Uses of a PFR 365
15.2 Design Equations for a PFR 366
15.2.1 General Considerations; Material, Energy and Momentum Balances 366
15.2.2 Constant-Density System 370
152.3 Variable-Density System 376
15.3 Recycle Operation of a PFR 380
15.3.1 Constant-Density System 381
153.2 Variable-Density System 386
15.5 Problems for Chapter 15 389
16 . LAMINAR FLOW REACTORS (LFR) 393
16.1 Uses of an LFR 393
16.2 Design Equations for an LFR 394
16.2.1 General Considerations and Material Balance 394
16.2.2 Fractional Conversion and Concentration (Profiles) 395
16.2.3 Size of Reactor 397
16.2.4 Results for Specific Rate Laws 397
16.2.5 Summary of Results for LFR 399
16.2.6 LFR Performance in Relation to SFM 400
16.3 Problems for Chapter 16 400
17 . COMPARISONS AND COMBINATIONS OFIDEAL REACTORS 402
17.1 Single-Vessel Comparisons 402
17.1.1 BR and CSTR 402
17.1.2 BR and PFR 404
17.1.3 CSTR and PFR 405
17.1.4 PFR, LFR, and CSTR 406
17.2 Multiple-Vessel Contigurations 408
17.2.1 CSTRs in Parallel 409
17.2.2 CSTRs in Series: RTD 410
17.2.3 PFR and CSTR Combinations in Series 413
17.3 Problems for Chapter 17 418
18 . COMPLEX REACTIONS IN IDEAL REACTORS
18.1 Reversible Reactions 422
18.2 Parallel Reactions 426
18.3 Series Reactions 429
18.3.1 Series Reactions in a BR or PFR 429
18.3.2 Series Reactions in a CSTR 430
18.4 Choice of Reactor and Design Considerations 432
18.4.1 Reactors for Reversible Reactions 433
18.4.2 Reactors for Parallel-Reaction Networks 435
18.4.3 Reactors for Series-Reaction Networks 437
18.4.4 Reactors for Series-Parallel Reaction Networks 441
18.5 Problems for Chapter 18 445
19 . NONIDEAL FLOW 453
19.1 General Features of Nonideal Flow 453
19.2 Miig: Macromixing and Micromixing 454
19.3 Characterization of Nonideal Flow in Terms of RTD 455
19.3.1 Applications of RTD Measurements 455
19.3.2 Experimental Measurement of RTD 455
19.4 One-Parameter Models for Nonideal Plow 471
19.4.1 Tanks-in-Series (TIS) Model 471
19.4.2 Axial Dispersion or Dispersed Plug Flow (DPF) Model
19.4.3 Comparison of DPF and TIS Models 490
19.5 Problems for Chapter 19 490
20 . REACTOR PERFORMANCE WITH NONIDEAL FLOW 495
20.1 Tanks-in-Series (TIS) Reactor Model 495
20.2 Axial Dispersion Reactor Model 499
20.3 Segregated-Plow Reactor Model (SPM) 501
20.4 Maximum-Mixedness Reactor Model (MMM) 502
20.5 Performance Characteristics for Micromixing Models 504
20.6 Problems for Chapter 20 508
21 . FIXED-BED CATALYTIC REACTORS FOR FLUID-SOLID REACTIONS 512
21.1 Examples of Reactions 512
21.2 Types of Reactors and Modes of Operation 514
21.2.1 Reactors for Two-Phase Reactions 514
21.2.2 Flow Arrangement 514
21.2.3 Thermal and Bed Arrangement 514
21.3 Design Considerations 516
21.3.1 Considerations of Particle and Bed Characteristics 516
21.3.2 Fluid-Particle Interaction; Pressure Drop (-AP) 517
21.3.3 Considerations Relating to a Reversible Reaction 519
21.4 A Classification of Reactor Models 523
21.5 Pseudohomogeneous, One-Dimensional, Plug-Plow Model 527
21.51 Continuity Equation 527
21.5.2 Optimal Single-Stage Operation 528
21.5.3 Adiabatic Operation 529
21.5.4 Nonadiabatic Operation 542
21.6 Heterogeneous, One-Dimensional, Plug-Plow Model 544
21.7 One-Dimensional Versus ‘Dvo-Dimensional Models 546
21.8 Problems for Chapter 21 546
22 . REACTORS FOR FLUID-SOLID (NONCATALYTIC) REACTIONS
22.1 Reactions and Reaction Kinetics Models 552
22.2 Reactor Models 553
22.2.1 Factors Affecting Reactor Performance 553
22.2.2 Semicontinuous Reactors 553
22.2.3 Continuous Reactors 554
22.2.4 Examples of Continuous Reactor Models 556
22.2.5 Extension to More Complex Cases 563
22.3 Problems for Chapter 22 566
23 . FLUIDIZED-BED AND OTHER MOVING-PARTICLE REACTORS FOR FLUID-SOLID REACTIONS 23.1 Moving-Particle Reactors 570
23.1.1 Some Types 570
23.1.2 Examples of Reactions 572
23.1.3 Advantages and Disadvantages 573
23.1.4 Design Considerations 574
23.2 Pluid-Particle Interactions 574
23.2.1 Upward Flow of Fluid Through Solid Particles: (-AP) Regimes 575
23.2.2 Minimum Fluidization Velocity ( umf) 575
23.2.3 Elutriation and Terminal Velocity (u,) 577
23.2.4 Comparison umoff and u, 578
23.3 Hydrodynamic Models of Fluidization 579
23.3.1 Two-Region Model (Class (1)) 579
23.3.2 Kunii-Levenspiel (KL) Bubbling-Bed Model (Class (2))
23.4 Fluidized-Bed Reactor Models 584
23.4.1 KL Model for Fine Particles 584
23.4.2 KL Model for Intermediate-Size Particles 592
23.4.3 Model for Large Particles 595
23.4.4 Reaction in Freeboard and Distributor Regions 595
23.5 Problems for CChapter 23 596
24 REACTORS FOR FLUID-FLUID REACTIONS 599
24.1 Types of Reactions 599
24.1.1 Separation-Process Point of View 599
24.1.2 Reaction-Process Point of View 599
24.2 Types of Reactors 600
24.2.1 Tower or Column Reactors 600
24.2.2 Tank Reactors 602
24.3 Choice of Tower or Tank Reactor 602
24.4 Tower Reactors 603
24.4.1 Packed-Tower Reactors 603
24.4.2 Bubble-Column Reactors 608
24.5 Tank Reactors 614
24.5.1 Continuity Equations for Tank Reactors 614
24.5.2 Correlations for Design Parameters for Tank Reactors 615
24.6 Trickle-Bed Reactor: Three-Phase Reactions 618
24.7 Problems for Chapter 24 619
APPENDIX A 623
A.1 Common Conversion Factors for Non-S1 Units to SI Units
A.2 Values of Physicochemical Constants 623
A.3 Standard SI Prefixes 624
APPENDIX B: BIBLIOGRAPHY 625
B.l Books on Chemical Reactors 625
B.2 Books on Chemical Kinetics and Catalysis 626
APPENDIX C: ANSWERS TO SELECTED PROBLEMS 627
APPENDIX D: USE OF E-Z SOLVE FOR EQUATION SOLVING AND
PARAMETER ESTIMATION 635

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Contenido:

1 Introducción
1.1 El ámbito de la termodinámica
1.2 Dimensiones y unidades
1.3 Fuerza
1.4 Temperatura
1.5 Cantidades definidas; volumen
1.6 Presión
1.7 Trabajo
1.8 Energía
1.9 Calor

2 Primera ley y otros conceptos básicos
2.1 Experimentos de Joule
2.2 Energía interna
2.3 Primera ley de la termodinámica
2.4 Estado termodinámico y funciones de estado
2.5 Entalpía
2.6 Proceso de flujo continuo en estado estable
2.7 Equilibrio
2.8 Regla de las fases
2.9 El proceso reversible
2.10 Procesos con V y P constantes
2.11 Capacidad calorífica

3 Propiedades volumétricas de los fluidos puros
3.1 Comportamiento PVT de sustancias puras
3.2 Ecuaciones del virial
3.3 El gas ideal
3.4 Aplicación de las ecuaciones del virial
3.5 Ecuaciones cúbicas de estado
3.6 Correlaciones generalizadas para gases
3.7 Correlaciones generalizadas para líquidos
3.8 Teoría molecular de fluidos
3.9 Segundo coeficiente virial a partir de funciones de potencial

4 Efectos caloríficos
4.1 Efectos del calor sensible
4.2 Energía interna de los gases ideales: punto de vista microscópico
4.3 Calores latentes de sustancias puras
4.4 Calor estándar de reacción
4.5 Calor estándar de formación
4.6 Calor estándar de combustión
4.7 Dependencia de AiT con respecto A la temperatura
4.8 Efectos caloríficos de las reacciones industriales

5 Segunda ley de la termodinámica
5.1 Enunciados de la segunda ley
5.2 Máquinas térmicas
5.3 Escalas de temperatura termodinámica
5.4 Temperatura termodinámica y la escala de gas ideal
5.5 Entropía
5.6 Cambios de entropía de un gas ideal
5.7 Enunciado matemático de la segunda ley
5.8 Tercera ley de la termodinámica
5.9 Entropía desde el punto de vista microscópico

6 Propiedades termodinámicas de los fluidos
6.1 Relaciones entre propiedades para fases homogéneas
6.2 Propiedades residuales
6.3 Sistemas de dos fases
6.4 Diagramas termodinámicos
6.5 Tablas de propiedades termodinámicas
6.6 Correlaciones generalizadas de propiedades para gases

7 Termodinámica de procesos de flujo
7.1 Ecuaciones de balance
7.2 Flujo en conductos de fluidos compresibles
7.3 Turbinas (expansores)
7.4 Procesos de compresión

8 Producción de energía a partir de calor
8.1 La planta de energía de vapor
8.2 Motores de combustión interna
8.3 El motor de Otto
8.4 El motor Diesel
8.5 La planta de energía de turbina de gas
8.6 Motores a chorro; motores de cohete

9 Refrigeración y licuefacción
9.1 El refrigerador de Carnot
9.2 Ciclo de compresión de vapor
9.3 Comparación de ciclos de refrigeración
9.4 Selección del refrigerante
9.5 Refrigeración por absorción
9.6 Bomba de calor
9.7 Procesos de licuefacción

10 Termodinámica de soluciones: teoría
10.1 Relación de propiedades fundamentales
10.2 Potencial químico como criterio para el equilibrio de fases
10.3 Propiedades parciales
10.4 Mezclas de gases ideales
10.5 Fugacidad y coeficiente de fugacidad para una especie pura
10.6 Fugacidad y coeficiente de fugacidad para especies en solución
10.7 Correlaciones generalizadas para el coeficiente de fugacidad
10.8 La solución ideal
10.9 Propiedades en exceso
10.10 Enlace de hidrógeno y complejación por transferencia de carga
10.11 Comportamiento de las propiedades en exceso de mezclas líquidas

11 Termodinámica de soluciones: aplicaciones
11.1 Propiedades de fase líquida a partir de datos EVL
ll .2 Modelos para la energía de Gibbs en exceso
11.3 Cambios de propiedades en el mezclado
11.4 Efectos caloríficos en los procesos de mezclado
ll .5 Bases moleculares para el comportamiento de mezclas

12 Equilibrio Vapor Liquido a presiones bajas y moderadas
12.1 Naturaleza del equilibrio
12.2 Regla de las fases. Teorema de Duhem
12.3 EVL: comportamiento cualitativo
12.4 Formulación gama/fi de EVL
12.5 Cálculos de punto de rocío y de punto de burbuja
12.6 Cálculos de evaporación instantánea
12.7 Sistemas soluto( l)/disolvente( 2)

13 Propiedades termodinámicas y EVL a partir de las ecuaciones de estado
13.1 Propiedades de los fluidos a partir de las ecuaciones viriales de estado
13.2 Propiedades de los fluidos a partir de las ecuaciones cúbicas de estado
13.3 Propiedades de los fluidos a partir de las correlaciones del tipo Pitzer
13.4 EVL a partir de ecuaciones cúbicas de estado

14 Tomas en equilibrio de fases
14.1 Equilibrio y estabilidad
14.2 Equilibrio líquido/líquido (ELL)
14.3 Equilibrio vapor/líquido/líquido (EVLL)
14.4 Equilibrio sólido/líquido (ESL)
14.5 Equilibrio sólido/vapor (ESV)
14.6 Adsorción en equilibrio de gases en sólidos
14.7 EVL mediante simulación molecular

15 Equilibrio en las reacciones químicas
15.1 Coordenada de reacción
15.2 Aplicación de los criterios de equilibrio a las reacciones químicas
15.3 Cambio de la energía estándar de Gibbs y la constante de equilibrio
15.4 Efecto de la temperatura sobre la constante de equilibrio
15.5 Evaluación de las constantes de equilibrio
15.6 Relación de las constantes de equilibrio con la composición
15.7 Conversiones de equilibrio para reacciones individuales
15.8 Regla de las fases y teorema de Duhem para los sistemas reactivos .
15.9 Equilibrio en reacciones múltiples

16 Análisis termodinámico de procesos
16.1 Cálculo del trabajo ideal
16.2 Trabajo perdido
16.3 Análisis termodinámico de procesos de flujo en estado uniforme

A Factores de conversión y valores de la constante de los gases
B Propiedades de las especies puras
C Capacidades caloríficas y cambios de propiedades de formación
D Programas de computadora representativos
D. 1 Funciones definidas
D.2 Resolución de problemas: ejemplo con MathCad@
E Tablas de correlación generalizada de Lee/Kesler
F Tablas de vapor
G Método UNIFAC
H Método de Newton
Índices