PLAN DOCENTE DE LA ASIGNATURA. Curso académico: Identificación y características de la asignatura

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PLAN DOCENTE DE LA ASIGNATURA Curso académico: 2012-13

Identificación y características de la asignatura

Denominación TERMODINÁMICA QUIMICA APLICADA Créditos ECTS 6

Titulación/es GRADO EN INGENIERIA QUIMICA

Centro FACULTAD DE CIENCIAS

Semestre 3 Carácter OBLIGATORIA

Módulo Ingeniería química

Materia Operaciones Básicas de la Ingeniería Química

Profesor/es

Nombre Despacho Correo-e Página web

Fco JAVIER RIVAS TOLEDO fjrivas@unex.es http://fjrivas.orgfree.com

Área de conocimiento INGENIERIA QUIMICA

Departamento INGENIERIA QUIMICA Y QUIMICA FISICA

Profesor coordinador  

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Competencias

C1: Demostrar capacidad de organizar, planificar, de análisis y síntesis

C2: Demostrar habilidades en el uso de aplicaciones informáticas y empleo de nuevas tecnologías para el aprendizaje, divulgación de conocimiento y recopilación de información relevante para emitir juicios

C4: Saber transmitir información, ideas, problemas y soluciones en un entorno profesional C6: Reunir e interpretar datos relevantes para emitir juicios

C8: Desarrollar habilidades de estudio en la formación continua y para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía

C19: Aplicar conocimientos de matemáticas, física, química e ingeniería a problemas de la Ingeniería Química

C21: Analizar sistemas utilizando balances de materia, energía y cantidad de movimiento C22: Analizar, modelizar y calcular sistemas con reacción química, procesos de separación e intercambio de energía

C28: Aplicar los conocimientos de Ingeniería Química al trabajo y a la resolución de problemas

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Temas y contenidos Breve descripción del contenido

La termodinámica es la parte de la física que estudia los estados de los sistemas materiales macroscópicos y los cambios que pueden darse entre esos estados, en particular, en lo que respecta a temperatura, calor y energía. La termodinámica abarca un amplio espectro de aplicaciones (climatización, transporte, plantas eléctricas, etc.).

Los objetivos del temario propuesto son: *Cubrir los principios básicos de termodinámica.

* Resolver problemas ingenieriles del mundo real de modo que el estudiante se acerque lo más posible a las aplicaciones prácticas de la termodinámica.

* Desarrollar en el estudiante el conocimiento intuitivo necesario para utilizar las herramientas termodinámicas a partir de argumentos químico-físicos.

Temario de la asignatura 1. CONCEPTOS BÁSICOS EN TERMODINÁMICA  1.1. SISTEMAS Y VOLUMENES DE CONTROL   1.2. PROPIEDADES DE UN SISTEMA  1.3. ESTADOS Y EQUILIBRIO  1.4. EL POSTULADO DE ESTADO  1.5. PROCESOS Y CICLOS  1.6. PROCESOS DE ESTADO ESTACIONARIO  2. ENERGÍA: ANÁLISIS GENERAL. PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA  2.1. FORMAS DE ENERGÍA  2.2. ENERGÍA INTERNA  2.3. PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA  3. PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS PURAS  3.1. SUSTANCIA PURA  3.2. CAMBIO DE FASE DE SUSTANCIAS PURAS  3.2.1. Líquidos comprimidos y saturados  3.2.2. Vapores saturados y sobrecalentados.  3.3. DIAGRAMAS DE PROPIEDAD EN CAMBIOS DE FASE DE SUSTANCIAS PURAS  3.3.1. Diagrama T‐v  3.3.2. Diagrama P‐v 

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3.4.1. Líquido y vapor saturado  3.4.2. Mezcla líquido y vapor saturado  3.4.3. Vapor sobrecalentado  3.4.4. Líquido comprimido  3.5. ESTADOS DE REFERENCIA  3.6. ECUACION DE ESTADO PARA EL GAS IDEAL  3.7. DESVIACIÓN DEL COMPORTAMIENTO IDEAL  3.7.1. Factor de compresibilidad y factor acéntrico  3.7.2. Ecuaciones de estado y relaciones generalizadas  3.8. MEZCLAS GASEOSAS. EVALUACIÓN DE PROPIEDADES  3.8.1.  Reglas de mezclado para ecuaciones de estado  3.8.2. Reglas de mezclado mediante correlaciones generalizadas  4. SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA. CONCEPTO DE ENTROPÍA  4.1. MÁQUINAS TÉRMICAS  4.1.1. Eficiencia térmica  4.1.2. Postulado de kelvin Planck  4.1.3. Postulado de Clausius  4.2. PROCESOS REVERSIBLES E IRREVERSIBLES  4.3. EL CICLO DE CARNOT DIRECTO Y REVERSO  4.4. LOS PRINCIPIOS DE CARNOT  4.5. ENTROPÍA.  4.5.1. El principio de aumento de entropía  4.5.2. Diagramas termodinámicos que contienen entropía  5. RELACIONES TERMODINÁMICAS.  5.1. LAS RELACIONES DE GIBBS  5.2. LAS RELACIONES DE MAXWELL  5.3. CALORES ESPECÍFICOS A PRESION Y VOLUMEN CONSTANTE. RELACIONES GENERALES PARA  u, h, s, Cp y Cv  5.3.1. Calores específicos a presión constante  5.3.2. Cambios de energía interna  5.3.3. Cambios de entalpía  5.3.4. Cambios de entropía  5.3.5. Calores específicos Cv y Cp  5.4. EL COEFICIENTE DE JOULE THOMSON  5.5. LA ECUACION DE CLAPEYRON  6. ANÁLISIS ENERGÉTICO: SISTEMAS CERRADOS Y ABIERTOS  6.1. TRABAJO EN SISTEMAS CERRADOS CON LIMITES VARIABLES  6.1.1. Procesos politrópicos, isobaros, isotermos e isocoros 

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6.2. SISTEMAS ABIERTOS. TRABAJO DE FLUJO Y ENERGÍA DE UN FLUIDO EN TRÁNSITO  6.2.1. Toberas y difusores  6.2.2. Válvulas reguladoras  6.2.3. Cámaras de mezclado  6.2.4. Turbinas, compresores, soplantes, ventiladores y bombas  6.2.5. Optimización del trabajo de compresión o expansión  6.2.6. Eficiencia isentrópica en sistemas de flujo estacionario  7. CICLOS DE POTENCIA EN FASE GAS  7.1. CONSIDERACIONES DE AIRE ESTANDAR  7.2. GENERALIDADES EN SISTEMAS DE EMBOLO PISTON  7.3. EL CICLO DE OTTO. MODELO DE MOTORES DE IGNICIÓN POR CHISPA  7.4. CICLO DIESEL. MODELO PARA MOTORES DE AUTOIGNICIÓN  7.5. CICLO BRAYTON. MODELO DE PLANTAS DE TURBINA DE GAS  7.5.1. El ciclo de Brayton con regeneración  7.5.2. El ciclo de Brayton con interenfriamiento, intercalentamiento y regeneración.  8. VAPOR Y CICLOS DE POTENCIA COMBINADOS  8.1. DESVENTAJAS DEL CICLO DE CARNOT APLICADO A VAPORES.  8.2. EL CICLO RANKINE PARA PLANTAS DE VAPOR  8.3. DESVIACION DE LA IDEALIDAD EN EL CICLO RANKINE  8.4. INCREMENTANDO LA EFICACIA DEL CICLO RANKINE  8.4.1.  Bajar la presión del condensador  8.4.2. Calentamiento de vapor a altas temperaturas  8.4.3. Incremento de la presión de caldera  8.5. CICLO RANKINE CON RECALENTAMIENTO  8.6. CICLO RANKINE CON REGENERACION  8.6.1. Regeneradores abiertos  8.6.2. Regeneradores cerrados  8.7. COGENERATION  8.8. CICLOS COMBINADOS GAS‐VAPOR  9. REFRIGERACION y BOMBAS DE CALOR  9.1. CICLO DE COMPRESION VAPOR IDEAL PARA PROCESOS DE REFRIGERACION  9.2. CICLOS DE REFRIGERACION REALES  9.3. CICLOS DE REFRIGERACION INNOVADORES  9.3.1. Sistemas de refrigeración en cascada  9.3.2. Sistemas de refrigeración multietapa  9.4. CICLOS DE REFRIGERACIÓN POR GAS  10. TERMODINÁMICA DE SOLUCIONES 

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10.3. FUGACIDAD Y COEFICIENTE DE FUGACIDAD  10.4. FUGACIDAD Y COEFICIENTE DE FUGACIDAD PARA ESPECIES EN DISOLUCIÓN  10.5. CORRELACIONES GENERALIZADAS PARA EL COEFICIENTE DE FUGACIDAD  10.6. LA SOLUCIÓN IDEAL  11. TERMODINÁMICA DE SOLUCIONES: EQUILIBRIO LIQUIDO VAPOR  11.1. EQUILIBRIO LÍQUIDO VAPOR EN SISTEMAS MULTICOMPONENTES  11.1.1. Datos de equilibrio en sistemas binarios L‐V ideales  11.1.2.  Datos de equilibrio en sistemas binarios con comportamiento ideal de la fase  vapor y comportamiento real de la fase líquida.  11.1.3. Datos de equilibrio en sistemas binarios con comportamiento real de ambas fases.   

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Actividades formativas

Horas de trabajo del

alumno por tema Presencial

Actividad de seguimiento No presencial Tema Total GG SL TP EP 1 3  1 0 0 2 2 3  1 0 0 2 3 21  5 3 0 13 4 17  5 1 0 11 5 18  5 0 0 13 6 11  3 2 0 6 7 12  3 3 0 6 8 12  3 3 0 6 9 13  3 3 0 7 10 16  5 0 0 11 11 21  5 3 0 13 Evaluación 3 3 Total 150 42 18 90

GG: Grupo Grande (100 estudiantes).

SL: Seminario/Laboratorio (prácticas clínicas hospitalarias = 7 estudiantes; prácticas laboratorio o campo = 15; prácticas sala ordenador o laboratorio de idiomas = 30, clases problemas o seminarios o casos prácticos = 40).

TP: Tutorías Programadas (seguimiento docente, tipo tutorías ECTS).

EP: Estudio personal, trabajos individuales o en grupo, y lectura de bibliografía.  

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Sistemas de evaluación

De conformidad con lo dispuesto en el artículo 2, apartado 2 de la normativa sobre reclamación de exámenes de la Universidad de Extremadura, seguidamente se indican los criterios generales de evaluación en los distintos exámenes de la asignatura: Termodinámica química aplicada.

1- El examen correspondiente a cualquier convocatoria de la asignatura Termodinámica química aplicada constará de una serie de cuestiones teórico – prácticas sobre la materia impartida durante el cuatrimestre.

2- Dichas cuestiones se desarrollarán detallando en el examen los pasos que se siguen para llegar a los resultados que se reflejen. El no incluir dicha información puede dar lugar, a criterio del profesor, a invalidar la cuestión/problema evaluada.

3- El día del examen el alumno deberá estar provisto del material adecuado para la realización de cálculos, gráficos, así como de tablas y figuras necesarias para la resolución de las cuestiones teórico-prácticas.

4- La asignatura será superada cuando el alumno alcance el 50% de la nota máxima. A criterio del profesor, las actividades realizadas a lo largo del curso por parte del alumno podrán ser valoradas hasta un máximo del 10% de la nota final.

4- Los alumnos que se presenten a examen deberán mostrar el DNI en el día del examen  

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Bibliografía y otros recursos

Autor Smith, J. M.

Titulo Introducción a la termodinámica en ingeniería química / J.M. Smith, H.C. Van Ness, M.M. Abbott ; traducción, Edmundo G. Urbina Medal ; revisión técnica, José Clemente Reza García

Publicac México,[etc.] : McGraw-Hill, cop. 1997

Edicion 5ª ed.

Autor Morán, Michael J.

Titulo Fundamentos de termodinámica técnica / M. J. Morán, H. N. Shapiro Ness ; [equipo de traducción. Jesús Guallar... (et al.) ; coordinador, José Antonio Turégano]

Publicac Barcelona [etc.] : Reverté, 1996

Autor Cengel, Yunus A.

Titulo Termodinámica / Yunus A.Cengel, Michael A.Boles ; traducción, Gabriel Nagore Cázares

Publicac México [etc.] : McGraw-Hill, cop.1996

Edicion 5a.ed.

Autor Howell, John R.

Titulo Principios de Termodinámica para ingerniería / John R. Howell,Richard O. Buckius Publicac México : McGraw-Hill, 1990

Autor Balzhiser, Richard E.

Titulo Termodinámica para ingenieros / Richard E. Balzhiser, Michael R. Samuels ; traducción de Jesús M. Castaño

Publicac Englewood Cliffs : Prentice-Hall ; [Madrid : Dossat], cop. 1979

Autor Rolle, Kurt C.

Titulo Termodinámica / Kurt C. Rolle ; traducción Virgilio González y Pozo ; revisión técnica Armando Bravo Ortega...[et al.]

Publicac Mexico: Pearson Educación , 2006

Edicion 6ª ed

Autor Wark, Kenneth

Titulo Termodinámica / Kenneth Wark, jr. Publicac Mexico [etc.] : McGraw-Hill, 2003

Edicion 6ª ed.

. Página web AVUEX. http://campusvirtual.unex.es/zonauex/avuex/

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Horario de tutorías

Tutorías de libre acceso:

Hora Día Lugar .

16.00-18.00 Martes Despacho del profesor. Edif. Jose Luis Sotelo 16.00-18.00 Jueves Despacho del profesor. Edif. Jose Luis Sotelo 10.00-12.00 Viernes Despacho del profesor. Edif. Jose Luis Sotelo

 

Recomendaciones

*La asistencia a clase es indispensable en materias con gran contenido físico-matemático como es el caso de la termodinámica. El trabajo de comprensión de la asignatura se realiza en gran medida en las clases. La no asistencia a dichas clases hace que el esfuerzo del alumno en el estudio personal se duplique. La tasa de éxito en asignaturas de esta índole está indudablemente ligada a las clases presenciales y la resolución de problemas propuestos.

*A lo largo de la signatura el profesor resolverá varios ejemplos típicos de cada tema. Se propondrán más problemas con la solución para que el alumno pueda trabajar en casa, bien de forma individual o en grupo. Es conveniente realizar el máximo número de problemas con objeto de abarcar el mayor número posible de casos.

*En la página web de la asignatura http://fjrivas.orgfree.com/ se ofrecen numerosos recursos didácticos (java applets, links de termodinámica, etc.) que pueden ser usados por el alumno para una mayor comprensión de la asignatura.

*Las tutorías son una herramienta adicional para consultar dudas a lo largo del curso, el alumno no debería ceñirse a usarlas únicamente en las proximidades del examen.

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Referencias

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