Descripción

Este libro ha sido escrito usando notas desarrolladas para el curso Métodos Numéricos para Ingenieros Químicos en la Universidad de Tulane. El autor ha escrito dos libros de texto anteriores: uno sobre programación FORTRAN® y otro usando el lenguaje Pascal. En una nota personal, cuando terminé el libro de Pascal, ¡le pedí a mi esposa que me rompiera los dedos si alguna vez decidía escribir otro libro! Bueno, eso fue hace mucho tiempo, y después de haber obtenido una licencia sabática para escribir este libro, mi esposa decidió que miraría hacia otro lado. Si bien hay muchos libros de texto cuyo título indicaría que son adecuados para el curso de Métodos Numéricos para Ingenieros Químicos, todos los que se han probado han sido un fracaso de una forma u otra.

O eran demasiado elementales y las aplicaciones y los problemas no eran los ideales o no ofrecían instrucción en Excel® y Visual Basic® for Applications (VBA). Esto condujo al desarrollo, durante un período de 6 años, de notas detalladas para ser utilizadas en lugar de un libro de texto. Estas notas se han mejorado y puesto en forma de libro de texto para producir el presente libro. La razón principal para usar Excel es que es un software generalmente disponible y viene con todos los sistemas informáticos (tanto PC como Mac) con Microsoft Office® instalado. VBA es un entorno de programación que viene con Excel y mejora enormemente las capacidades de las hojas de cálculo básicas de Excel. Está disponible en los sistemas que ejecutan los sistemas operativos de Microsoft y Mac OS. Sin embargo, tenga en cuenta que VBA solo está disponible en la versión más reciente (2011) de Microsoft Office para Mac. Otros sistemas de software de programación que se utilizan a menudo en los cursos de métodos numéricos de ingeniería química y biomolecular son los siguientes: MATLAB® Mathematica®
MathCad®
C/C++
FORTRAN
PolyMath C/C++ y FORTRAN son lenguajes de programación basados en compiladores.

Los cursos que tratan con ellos deben dedicar una gran cantidad de tiempo a aprender el idioma en sí en lugar de enfatizar la resolución de problemas. Los tres primeros ejemplos son entornos de programación con interfaces relativamente fáciles de usar. Mathematica y MathCad ofrecen poderosos métodos incorporados para resolver muchos tipos de problemas comunes, y ambos son particularmente adecuados para la resolución de problemas simbólicos (como realizar diferenciación analítica o integración y resolver ecuaciones diferenciales). MATLAB es, con mucho, el más popular de los paquetes “propietarios”, y se han escrito al menos dos libros de texto que combinan la resolución de problemas de ingeniería química con el sistema MATLAB. Una dificultad significativa con el uso de MATLAB es que requiere licencias bastante caras. Con toda probabilidad, MATLAB no estará disponible para los ingenieros en ejercicio en la industria.

Esto se suma al atractivo de usar Excel con VBA. PolyMath es un paquete de software especializado y tiene sus raíces en la academia. Es especialmente adecuado para una serie de aplicaciones de ingeniería química, y se ha escrito al menos un libro de texto utilizando PolyMath como herramienta de programación básica. Obviamente, no existe una panacea a la hora de elegir qué sistema de programación utilizar, y cualquier elección tendrá tanto partidarios como detractores. Como compromiso, MATLAB se presenta en el último capítulo de este texto. Esta introducción es suficiente para que los estudiantes comprendan los conceptos básicos de MATLAB y en qué se diferencia del uso de Excel y VBA. Además, los que conocen VBA dominan fácilmente la programación de MATLAB. La gran mayoría de los problemas presentados en este texto, incluidos los ejemplos en clase, los problemas de tarea y los problemas de examen, están relacionados con la ingeniería química y biomolecular. Las áreas de aplicación incluyen (pero no se limitan a) Balances de materia y energía Termodinámica

Flujo de fluidos Transferencia de calor Transferencia de masa Cinética de reacción (incluida la biocinética) Diseño de reactores e ingeniería de reacciones Diseño de procesos Control de procesos En el curso impartido por Según el autor, los exámenes (que incluyen la mayor parte del examen final) son de la variedad “para llevar a casa”. No es práctico dar un examen cronometrado en clase cuando se involucran métodos numéricos y el uso de una computadora. Para fomentar el trabajo individual, a cada estudiante se le da un conjunto único de datos de entrada para que no se espere que dos estudiantes obtengan las mismas “respuestas”. En el texto, al mencionar un tema para el cual no hay tiempo ni espacio para elaborar, aparece la afirmación Google it. Este no es un complemento para ningún motor de búsqueda específico, sino una manera fácil para que el autor sugiera obtener más información si se despierta el interés del lector. Otra característica es el uso de casillas “Sabías que”. Se utilizan para recordar características de Excel que se suponen conocidas..