Download Programa Termodinámica

Nombre del (la) Docente Responsable: Ing. Elton F. Morales Blancas, M.Sc.
Nombre del (la) Docente Colaborador:----------------------------------------
TERMODINÁMICA
Carrera / Programa
Código
Tipo de curso (obligatorio, optativo u otro)
Nivel o ciclo del curso
Créditos /SCT
Semestre en que se dicta
Requisitos
Horas Teóricas 2
Ingeniería Civil Industrial
ICIV 120 - 13
Obligatorio
Licenciatura
4
Quinto Semestre
QUÍMICA GENERAL (BAIN 032 – 13)
Horas Prácticas 2
DOMINIO DEL PERFIL DE EGRESO RELACIONADO CON LA ASIGNATURA:
Modelamiento de Procesos Decisionales
COMPETENCIAS DEL PERFIL DE EGRESO QUE DESARROLLA LA ASIGNATURA:

Diseña soluciones a problemas específicos de los sistemas operacionales de la organización, a partir de la formulación y uso de modelos
analíticos avanzados, que incluyen diversos recursos organizacionales.

Responsabilidad social: Actuar con autonomía moral e intelectual, comprometiéndose con su propio desarrollo y el de la sociedad, para una
adecuada inserción social, respondiendo a las necesidades del medio.
Compromiso con su medio Socio-Cultural: Demostrar compromiso intelectual con el medio en que está inserto, promoviendo una cultura
evaluativa y desarrollado propuestas de acción personal y profesional a fin de preservar, generar y transmitir conocimiento
Compromiso con la calidad y excelencia: Evidenciar seguridad, dominio, rigurosidad y proactividad en su desempeño personal y profesional,
optimizando de manera creativa e innovadora los procesos y productos involucrados, con equidad y en beneficio de la sociedad.
COMPETENCIAS SELLO:


Departamento de Aseguramiento de la Calidad e Innovación Curricular
UNIDAD DE APRENDIZAJE I : PRINCIPIOS TERMODINÁMICOS Y GASES
Inicio: Semana 1 – Término: Semana 4
RESULTADOS DE APRENDIZAJE




Comprender conceptos
fundamentales sobre sistemas
termodinámicos y equilibrio
termodinámico.
Operar con escalas de
temperatura, magnitudes físicas
y sistemas de unidades
vinculadas con la
termodinámica.
Comprender las propiedades y
comportamiento de gases
ideales, reales y mezclas.
Interpretar correctamente
diagramas termodinámicos.
ACTIVIDADES PARA EL APRENDIZAJE
EVALUACIÓN
 Clases expositivas donde se analizan los conceptos
de sistemas termodinámicos y equilibrio térmico.
Descripción de las escalas de temperatura.
 Taller de resolución ejercicios operando con
escalas termométricas.
 Clases expositivas sobre gases ideales, reales y
mezclas donde se analizan sus propiedades
conjuntamente con las ecuaciones y diagramas de
estado.
1. Evaluación Formativa:
Preguntas sobre temáticas tratadas en
clases.
Observación de desempeños en las
actividades programadas (Talleres).
TIEMPO
Presenciales Autónomas
(T y P)
16
21
16
21
2. Evaluación de producto:
Trabajo de aplicación desarrollado en
EXCEL. Primer Avance (Taller).
 Taller de resolución de ejercicios con gases
ideales, reales y mezclas utilizando formato EXCEL.
Totales en Horas Consideradas en la Unidad
CONTENIDOS
 Conceptos fundamentales.
 Sistemas termodinámicos.
 Equilibrio termodinámico.
 Escalas de temperaturas, magnitudes físicas y sistemas de unidades.
 Propiedades de los gases.
 Modelo ideal.
 Ecuación de Estado de gas ideal.
 Diagramas.
 Mezcla de gases ideales.
 Desviación modelo ideal.
 Ecuación de Van der Waals.
 Estado crítico.
 Factor de compresibilidad.
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UNIDAD DE APRENDIZAJE II : PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA
Inicio: Semana 5 - Término: Semana 8
RESULTADOS DE APRENDIZAJE
 Aplicar la Primera Ley de
Termodinámica a sistemas
(procesos) abiertos y cerrados.
 Aplicar las relaciones que rigen los
diversos procesos de
transformación en el cálculo del
valor de magnitudes
termodinámicas
ACTIVIDADES PARA EL APRENDIZAJE
EVALUACIÓN
 Clases expositivas donde se analizan el principio
cero, la primera ley de la termodinámica, l
concepto de entalpía y transformaciones
termodinámicas isobáricas, isocóricas, isotérmicas
y adiabáticas.
1. Evaluación Formativa:
Preguntas sobre temáticas tratadas en
clases.
Observación de desempeños en las
actividades programadas (Talleres).
 Talleres de resolución ejercicios donde se apliquen
la primera ley y las relaciones que permiten
describir los diversos procesos de transformación
termodinámica.
2. Evaluación de producto:
Trabajo de aplicación desarrollado en
EXCEL. Segundo Avance (Taller).
TIEMPO
Presenciales Autónomas
(T y P)
16
21
16
21
3. Evaluación Sumativa parcial (PS1):
Prueba escrita (Unidades 1 y 2).
Totales en Horas Consideradas en la Unidad
CONTENIDOS
 Principio Cero de la Termodinámica.
 Trabajo, calor, energía interna.
 Capacidades caloríficas.
 Cálculos termodinámicos.
 Entalpía.
 Cambios a presión, volumen y temperatura constante
 Procesos adiabáticos
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UNIDAD DE APRENDIZAJE III: TERMOQUÍMICA Y COMBUSTIÓN
Inicio: Semana 9 – Término: Semana 12
RESULTADOS DE APRENDIZAJE

Comprender y aplicar el principio y uso
de diferentes combustibles.

Analizar las consecuencias económicas
del uso de diferentes combustibles.

Reconocer los parámetros críticos en
los procesos industriales de
combustión.
ACTIVIDADES PARA EL APRENDIZAJE
 Clases expositivas con diagramas y datas técnicas
que ilustran los procesos de combustión con
alcances en la eficiencia energética y aspectos
ambientales.
 Talleres de resolución de ejercicios en aplicaciones
reales. Se simulan escenarios.
EVALUACIÓN
1.Evaluación Formativa:
Preguntas sobre temáticas
tratadas en clases.
Observación de desempeños
en las actividades
programadas (Talleres).
TIEMPO
Presenciales Autónomas
(T y P)
16
21
16
21
2. Evaluación de producto:
Trabajo
de
aplicación
desarrollado en
EXCEL.
Tercer Avance (Taller).
3. Evaluación Sumativa
parcial (PS2):
Prueba escrita (Unidad 3).
Totales en Horas Consideradas en la Unidad
CONTENIDOS





Leyes de la Termoquímica
Calor de formación, reacción y combustión
Variación del calor de reacción con la temperatura.
Combustión: Combustibles, productos de la combustión.
Poder calorífico superior e inferior de los combustibles.
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UNIDAD DE APRENDIZAJE IV : SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA
Inicio: Semana 13 - Término: Semana 17
RESULTADOS DE APRENDIZAJE
 Aplicar la Segunda Ley de la
termodinámica para explicar la
degradación de la energía asociados a
procesos o ciclos reversibles e
irreversibles.
ACTIVIDADES PARA EL APRENDIZAJE


 Aplicar el Ciclo de Carnot en diversas
instalaciones térmicas e identificar las
diferencias.
 Aplicar el ciclo invertido de Carnot en
instalaciones frigoríficas.

 Analizar los ciclos como medios para
producir energía o potencia.
 Calcular los rendimientos de las
máquinas térmicas y máquinas
frigoríficas.
Clases expositivas de la entropía a base de la
segunda ley. Energía disponible, producción de
entropía, y transmisión irreversible de calor.
Clases expositivas de las aplicaciones con el empleo
de vapor de agua y gases para la generación de
trabajo mecánico a partir de energía térmica. Se
asocian los conceptos de eficiencia a través del
análisis de ciclos típicos.
Clases
expositivas de la aplicación del ciclo
termodinámico invertido en la refrigeración y
calefacción de ambientes. Refrigeración mecánica
por compresión de vapor. Se asocian los conceptos
de coeficientes de rendimiento para la producción
de los ciclos de refrigeración y calefacción.

Taller de resolución de problemas termodinámicos
enfatizando las semejanzas de las ecuaciones
básicas de energía para cualquier tipo de sustancia.

Talleres de resolución de problemas de aplicación
de los ciclos típicos. Cálculo de trabajo producido,
rendimiento térmico, rendimientos de máquinas o
motores, rendimiento térmico en función del
consumo de combustibles.
EVALUACIÓN
1.Evaluación Formativa:
Preguntas sobre temáticas
tratadas en clases.
Observación de desempeños en
las actividades programadas
(Talleres)
20
26
20
26
2. Evaluación de producto:
Trabajo
de
aplicación
desarrollado en
EXCEL.
Versión Final (Taller).
3. Evaluación sumativa parcial
(PS3):
Prueba escrita (Unidad 4).
Totales en Horas Consideradas en la Unidad
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TIEMPO
Presenciales Autónomas
(T y P)
CONTENIDOS (UNIDAD DE APRENDIZAJE IV).



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







Máquinas térmicas
Eficiencia térmica, trabajo reversible e irreversibilidad
Máquina de Carnot
Ciclo de: Carnot, Otto, Diesel, Stirling Ericson, Brayton, Propulsión por reacción, Rankine
Análisis de la Segunda Ley de Termodinámica a los Ciclos anteriores.
Enunciado de Clausius
Ciclo invertido de Carnot. Bomba de Calor. Máquina frigorífica de compresión de vapor.
Enunciado de Kelvin Planck
Procesos reversibles e irreversibles su interpretación orientados a procesos industriales
Calidad de la energía
Desigualdad de Clausius
Entropía su interpretación orientados a procesos industriales
Enunciado de la Segunda Ley TMD
Variación de entropía (sólidos, líquidos y gases)
Variación de entropía en reacciones químicas y cambios de fase
Cambio de entropía en los alrededores
Entropía absoluta
Exergía y su interpretación orientada a procesos industriales.
Departamento de Aseguramiento de la Calidad e Innovación Curricular
La asistencia a clases teóricas y talleres de resolución de ejercicios será controlada,
Requisitos de Asistencia
Clases teóricas: mínimo de asistencia 70%.
Talleres: mínimo de asistencia 80%
El sistema de evaluación de la asignatura considera pruebas y trabajos de aplicación por cada unidad de aprendizaje.
Promedio Pruebas Sumativas parciales (PPS): 60%
PPS = 0.4 PS1 + 0.2 PS2 + 0.4PS3
Promedio Avances Trabajos de Aplicación (PTA): 40%
Normas de Evaluación
Examen: NO SE CONTEMPLA.
Prueba Recuperativa: Para aquellos que NO hayan rendido alguna de las Pruebas escritas.
La Nota Final (NF) se obtendrá de la siguiente forma:
NF = 0,6(PPS) + 0,4 (PTA)
Estudiantes aprobados: Aquellos que hayan obtenido una NF mayor o igual a 4,0 puntos
Perry, 2001. “Manual del Ingeniero Químico”. Séptima edición. Editorial McGraw Hill.
Blundell, S.J.; Blundell, K.M. 2010.Concepts in Thermal Physics. Ed.Oxford University Press. UK.
Bibliografía Obligatoria
Cengel, Y. y Boles, M. 2004. “Termodinámica”. Cuarta edición. Editorial McGraw Hill.
Russell, L. y Adebiyi, G. 1997. “Termodinámica Clásica”. Editorial Addison - Wesley Iberoamericana.
Faires, V. 1980. “Termodinámica”. Unión Tipográfica Editorial Hispanoaméricana S.A. de C.V. México D.F.
Smith, H. y Harris, J. 1970. “Termodinámica para Ingenieros”. Ediciones URMO. Bilbao, España.
Departamento de Aseguramiento de la Calidad e Innovación Curricular
Maron, S. y Prutton, C. 1996. “Fundamentos de Fisicoquímica”. Editorial Limusa. Noriega Editores.
Levine, I. 2004. “Físico – Química”. Quinta edición. Editorial McGraw Hill.
Metz, C. 1992. “Fisicoquímica”. Segunda edición. Editorial McGraw Hill. Serie Schaum.
Bibliografía Optativa
Atkins, P. 1991. “Fisicoquímica”. Tercera edición. Editorial Addison Wesley Iberoamericana.
Russell, L. y Adebiyi, G. 1997. “Termodinámica Clásica”. Editorial Addison - Wesley Iberoamericana
Cengel, A. Yunus. 2004. “Transferencia de Calor”. Segunda Edición. Editorial McGRAWHILL.
Simpson, R. y Sastry, S. 2013. Chemical and Bioprocess Engineering. Springer Science Business Media. New York, USA.
Anexos
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