LOS CONCEPTOS QUÍMICOS COMO BASE CIENTÍFICA DE APLICACIONES TECNOLÓGICAS

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1 LOS CONCEPTOS QUÍMICOS COMO BASE CIENTÍFICA DE APLICACIONES TECNOLÓGICAS Julia Pérez, José M. Fernández, J. Manuel Castro, Elia Alonso, Victoria González, Elena González, Gloria Hermida Departamento Analítica. Escuela Universitaria Poli. Campus de Ferrol. Universidad de A Coruña. labqaeup@cdf.udc.es Resumen Las enseñanzas conducentes a la obtención de los títulos oficiales de Ingeniería Técnica que se imparten en la Escuela Universitaria Poli (EUP) de Ferrol (Ingeniería Técnica Industrial Especialidades en Electrónica Industrial y en Electricidad) deberán proporcionar una formación adecuada en las bases teóricas y en la tecnología específica de estas Ingenierías Técnicas para alcanzar el máximo grado de capacitación profesional, compaginando, en la medida de lo posible, los niveles de formación científica con la profundización en las materias propias de cada especialidad. En la presente comunicación se estudian aquellos conocimientos científicos básicos que aporta la Química y que posteriormente se utilizan en las asignaturas s, como fundamento de las aplicaciones tecnológicas que permiten resolver los problemas que se plantean en la sociedad actual, contribuyendo a su desarrollo y bienestar. 1. RELACIÓN DE ASIGNATURAS EN CADA TITULACIÓN La estructura de los planes de estudio incluye, por ley, una serie de materias troncales y obligatorias, que engloban contenidos considerados fundamentales y s para la formación del alumno dentro del perfil curricular de la titulación. En segundo lugar, incluye materias optativas, libremente establecidas por cada Universidad en el plan de estudios, orientadas a completar e intensificar la formación del alumno en ciertos perfiles dentro del título, y, por último, asignaturas de libre configuración, pensadas para que el alumno pueda elegir libremente entre las asignaturas impartidas por la Universidad con tal finalidad. Los planes de estudios de los tres cursos académicos de las titulaciones que se imparten actualmente en la EUP engloban asignaturas de carácter científicobásico (23%) y técnico-ingenieril (55%). A continuación (Tabla 1) se presentan las asignaturas troncales y obligatorias de las dos titulaciones divididas en los bloques temáticos de ciencia y e ingeniería.

2 Titulación Ingeniería Técnica Industrial Especialidad en Electricidad Ingeniería Técnica Industrial Especialidad en Electrónica Industrial Asignaturas Científico-básicas o Física o Matemáticas o Fundamentos de informática o Expresión gráfica o Estadística o Química o Física o Matemáticas o Fundamentos de informática o Expresión gráfica o Estadística o Química Asignaturas Técnico-ingenieriles o Teoría de circuitos o Materiales eléctricos y magnéticos o Teoría de mecanismos y estructuras o Regulación automática o ción industrial o Mecánica de fluidos y termodinámica o Oficina o Administración de empresas y organización industrial o Electrometría o Electrónica industrial o Instalaciones eléctricas o Máquinas eléctricas o Circuitos eléctricos o Transporte de energía eléctrica o Centrales eléctricas y Construcción industrial o Teoría de circuitos o Tecnología electrónica o Sistemas mecánicos o Regulación automática o ción industrial o Oficina o Administración de empresas y organización industrial o Tecnología energética o Electrónica analógica o Electrónica digital o Diseño de sistemas electrónicos digitales o Sistemas eléctricos o Sistemas oleoneumáticos o Informática industrial o Automatización industrial o Instrumentación electrónica o Electrónica de potencia Tabla 1. Ingeniería Técnica Industrial. 2. INCIDENCIA DE LA QUÍMICA EN OTRAS ASIGNATURAS Mediante el análisis de los programas de las distintas asignaturas de carácter técnico e ingenieril que definen cada titulación, se pretende constatar: - qué conceptos s son s para la comprensión de aplicaciones s concretas, y

3 - verificar la presencia de estos conceptos s en los programas de la asignatura obligatoria Química así como de la optativa de Química. La asignatura Química se imparte en primer curso durante el primer cuatrimestre, con un total de 6 créditos (3 teóricos y 3 prácticos) y la asignatura que se recomienda para los alumnos que hayan superado la materia Química se imparte en el segundo cuatrimestre, con 4,5 créditos (3 teóricos y 1,5 prácticos) Electricidad Asignatura Materiales Eléctricos y Magnéticos - Relación entre las propiedades de los diferentes materiales metálicos, no metálicos, plásticos, cerámicos, etc y su comportamiento frente a la tracción, compresión, flexión, ductilidad y fragilidad con la temperatura, con el fin de optimizar el funcionamiento de dispositivos o mecanismos, basándose en la estructura y composición química de los componentes del mismo. - Aplicaciones de materiales aislantes y estructurales. - Estructura de los átomos. - Números atómicos y masas atómicas. - Estructura electrónica de los átomos. - Enlace atómico: Enlace iónico. Enlace covalente. Enlace metálico. - Fuerzas intermoleculares. - Conductividad eléctrica en los metales. - Modelo de bandas de energía y conductividad eléctrica. - Corrosión electroquímica de los metales. - Pilas galvánicas. - Cinética de la corrosión. - Tipos de corrosión. - Oxidación de metales. - Ley de Gibss o de las fases. - Principio de Le Chatelier. - Semiconductores intrínsecos y extrínsecos. - Propiedades de materiales plásticos y cerámicos. Tema 3: Enlace. Tema 5: Equilibrios de fases. Tema 6: Equilibrio I. Tema 7: Equilibrio II (oxidación reducción). Tema 8: Aplicaciones tecnológicas de la electroquímica. Tema 9: Corrosión y protección de metales. Tema 12: Química orgánica.

4 Asignatura Mecánica de Fluidos y Termodinámica - Rendimiento de los procesos. - Intercambiadores de calor. - Reacción endotérmica. - Reacción exotérmica. - Entalpía. - Ley de Hess. - Sistema. - Sistema cerrado. - Sistema abierto. - Fase. - Equilibrio Químico. - Estado de Equilibrio. - Determinación del calor transferido en un cambio de estado. - Cálculo del calor de reacción para distintos procesos: evaporación, condensación, combustión, síntesis. - Principio de Le Chatelier. Definición y aplicaciones a un proceso para favorecer su rendimiento. - Energía interna. - Entropía. - Energía libre de Gibbs. - Leyes de los gases ideales. - Teoría cinética de los gases, Maxwell Boltzmann. - Gases reales: ecuación de Van der Waals. - Leyes de Raoult. - Catálisis. - Velocidad de reacción y su variabilidad con otras magnitudes. Tema 1: s s fundamentales Tema 5: Equilibrios de fase Tema 6: Equilibrio I Tema 1: Propiedades físicas de los gases Tema 3: Espontaneidad de los cambios físicos y s Tema 4: Cinética química Asignatura Electrónica - Diodos LED (Diodo de emisión de luz) y optoacopladores (diodo LED + fototransistor) - Modelos de la estructura del átomo con el cálculo de la energía y cuantos de luz liberados al pasar los electrones de un nivel energético a otro - Estudio de las magnitudes que varían de forma regular en la Tabla Periódica (tamaño, electronegatividad, afinidad electrónica, ) y que justifican la valencia y el comportamiento de elementos como el Si y el Ge Tema 3: Enlace.

5 Asignatura Instalaciones Eléctricas - Redes con bajas pérdidas por efecto Joule - Selección de metales que tengan un buen comportamiento eléctrico, térmico o mecánico y, además, un bajo coste económico - Enlace metálico. Teoría de los orbitales moleculares deslocalizados. Justificación de la conductividad eléctrica de los metales y su alta capacidad de liberar, por conducción térmica, el calor acumulado por efecto Joule. Estas propiedades permiten valorar los distintos elementos - Procesos de obtención de los distintos metales. - Efecto de la contaminación en las pérdidas de línea (Efecto Kelvin). Tema 3: Enlace. Tema 7: Equilibrio II(oxidación reducción). Tema 10: Metalurgia y química de los metales. Tema 6: Química ambiental. Asignatura Máquinas Eléctricas - Núcleos férricos para transformadores y máquinas eléctricas - Acumuladores de energía eléctrica en máquinas eléctricas - Teoría de los orbitales moleculares que justifican el comportamiento de los materiales paramagnéticos y diamagnéticos - Pilas y baterías, funcionamiento, ventajas, seguridad. Tema 3: Enlace. Tema 7: Equilibrio II (oxidación reducción). Tema 8: Aplicaciones tecnológicas de la electroquímica Asignatura Máquinas Térmicas (optativa) Valoración del poder calorífico de un combustible Cálculo de los calores de reacción. Tema 1: s s fundamentales

6 Asignatura Tecnología de los Materiales Compuestos (optativa) - Síntesis y propiedades de plásticos - Propiedades de hidrocarburos lineales, ramificados, saturados e insaturados. - Cinética y estequiometría de las reacciones orgánicas de síntesis. - Catalizadores inorgánicos en las reacciones de síntesis de compuestos orgánicos. - Propiedades de las resinas epoxi. - Estudio de la viscosidad de compuestos orgánicos. - Fibra óptica: propiedades, composición y estructura. - Polímeros: clasificación, obtención, propiedades y aplicaciones. Tema 1: s s fundamentales. Tema 12: Química orgánica Electrónica Asignatura Tecnología Energética - Pilas fotovoltaicas - Optimización de la combustión - Transporte de energía mediante fotones. - El silicio en la transmisión de energía. - Poder calorífico de una sustancia. Bombas calorimétricas. - Propiedades de hidrocarburos alifáticos y aromáticos. - Destilación del petróleo. - Estequiometría y rendimiento de la combustión. Tema 1: s s fundamentales. Tema 3: Enlace. Tema 12: Química orgánica. Conclusiones Del análisis de los programas de las asignaturas de las titulaciones de Ingeniería Técnica Industrial Especialidades en Electrónica Industrial y en Electricidad se concluye que los conceptos s fundamentales en los que se basan otras asignaturas de las titulaciones son:

7 1.- Los sistemas definidos por las reacciones químicas, haciendo especial énfasis en el intercambio energético asociado al proceso. 2.- La estructura del átomo según el modelo mecanocuántico. 3.- El comportamiento de los distintos metales, deduciendo sus propiedades en función de su posición en la Tabla Periódica, mediante el estudio y comprensión del enlace metálico y del fundamento de los equilibrios de oxidación reducción. Asimismo se constata que estos conceptos se explican en profundidad en los programas de las asignaturas Química y. Referencias [1] B.O.E. de 7 de Julio de Plan de Estudios conducente al Título Oficial de Ingeniero Técnico Industrial especialidad en Electricidad. [2] B.O.E. de 7 de Julio de Plan de Estudios conducente al Título Oficial de Ingeniero Técnico Industrial especialidad en Electrónica Industrial.