Ingeniero Químico Facultad de Ciencias Químicas UCLM Curso 2010/11

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1 DATOS DE LA ASIGNATURA Denominación: Termodinámica Química Aplicada Código: Clase: TRONCAL Curso: 2º Carácter: Cuatrimestral Cuatrimestre: SEGUNDO Créditos LRU: 4,5 Teóricos: 3 Prácticos: 1,5 Créditos ECTS: 4 Horas totales asignatura: 100,5 Descriptores: (BOE) Departamento: QUÍMICA FÍSICA Área de conocimiento: QUÍMICA FÍSICA PROFESORADO Nombre Ubicación Horario tutorías Responsable(s): Dr. ALFONSO ARANDA Facultad de Mar y Mi. de 16 Químicas a 17h Otros: 1. SITUACIÓN DE PARTIDA. PLANIFICACIÓN DOCENTE Los conocimientos previos (primer cuatrimestre) adquiridos en las asignaturas Química Física y Métodos matemáticos y aplicaciones, son de gran utilidad para superar esta asignatura. 1. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA Adquirir habilidades y competencias relacionadas con la resolución de problemas en los que el componente termodinámico se aborde desde un punto de vista cuantitativo sin recurrir a las aproximaciones drásticas de los modelos ideales. Adquirir experiencia en el manejo de programas informáticos profesionales. Analizar, interpretar y discutir los resultados con criterios científicos. Elaborar una memoria técnica relacionada con la realización de trabajos. Fomentar la participación y el trabajo en grupo. Manejar las fuentes bibliográficas, bases de datos, la web, handbooks, etc. Pág. 1/5

2 3. COMPETENCIAS Y DESTREZAS TEÓRICO PRÁCTICAS A ADQUIRIR POR EL ALUMNO 3.1 COMPETENCIAS TRANSVERSALES/GENÉRICAS INSTRUMENTALES PERSONALES SISTÉMICAS Capacidad de análisis y síntesis Capacidad de gestión de la información Capacidad de organizar y planificar Comunicación oral y escrita en lengua propia Conocimiento de informática en el ámbito del estudio Conocimiento de una lengua extranjera Resolución de problemas Toma de decisiones Capacidad para comunicarse con expertos de otras áreas Compromiso ético Habilidades en las relaciones interpersonales Razonamiento crítico Reconocimiento a la diversidad y la multiculturalidad Trabajo en equipo Trabajo en un contexto internacional Trabajo en un equipo de carácter interdisciplinar. Adaptación a nuevas situaciones Aprendizaje autónomo Capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica Conocimientos de otras culturas y costumbres Creatividad Habilidad para trabajar de forma autónoma Iniciativa y espíritu emprendedor Liderazgo Motivación por la calidad Sensibilidad hacia temas medioambientales 3.1 COMPETENCIAS ESPECÍFICAS Cognitivas (Saber): Analizar sistema utilizando balances de materia y energía Analizar, modelizar y calcular sistemas con reacción química Aplicar conocimientos de matemáticas, física, química e ingeniería Aplicar herramientas de planificación y optimización Comparar y seleccionar alternativas técnicas Concebir Construir Cuantificar los componentes ambientales de un proyecto Dimensionar sistemas de intercambio de energía Dirigir Diseñar Diseñar sistemas de manipulación y transporte de materiales Procedimentales/Instrumentales (Saber hacer): Calcular Evaluar Concebir Formar Construir Liderar Dirigir Operar Diseñar Optimizar Actitudinales: Compromiso Conducta ética Confianza Cooperación Coordinación con otros Decisión Disciplina Evaluación Diseño básico de sistemas de automatización y control Especificar equipos e instalaciones Establecer la viabilidad económica de un proyecto Evaluar Evaluar e implementar criterios de calidad Evaluar e implementar criterios de seguridad Evaluar y aplicar sistemas de separación Formar Identificar tecnologías emergentes Integrar diferentes operaciones y procesos Liderar Modelar procesos dinámicos Operar Optimizar Planificar Excelencia Honestidad Iniciativa Mentalidad creativa Participación Respeto a los demás Responsabilidad Sensibilidad social Planificar investigación aplicada Poner en marcha Prever cambios Realizar estudios bibliográficos y sintetizar resultados Realizar estudios y cuantificación de la sostenibilidad Realizar evaluaciones económicas Realizar proyectos de I.Q. Realizar proyectos de mejora e innovación tecnológica Simular procesos y operaciones industriales Otras: Planificar Poner en marcha Sensibilidad medioambiental Pág. 2/5

3 4. TEMARIO TEÓRICO PRÁCTICO TEMA1. Introducción a la termodinámica molecular. Visión microscópica del comportamiento de fluidos reales. Interacciones atractivas de van der Waals. Interacciones repulsivas. Potenciales globales de interacción. Potencial de Lennard Jones. TEMA 2. Comportamiento de gases y líquidos reales puros. Propiedades P V T. Factor de compresibilidad. Coeficientes de Joule Thompson. Ecuación del virial. Soluciones y rangos de aplicación. Ecuaciones de estado cúbicas. Ecuació de van der Waals. Ecuaciones de Redlich Kwong. Ecuaciones de Soave, Ecuaciones de Peng Robinson etc. Ecuaciones de estado más complejas. Ecuaciones de Benedict Web Rubin y Starling. Principio de los estados correspondientes. Temperatura y presión reducidas. Factor acéntrico. Tablas y gráficas generalizadas de Lee Kesler. Ecuaciones de estado generalizadas. Ecuaciones de estado para líquidos. Aplicaciones. Envasado y transporte de fluidos comerciales. TEMA 3. Mezclas de gases reales. Modelo de mezcla ideal de gases reales. Principio de los estados correspondientes. Regla de Kay. Aproximación de Prausnitz. Ecuación del virial y ecuaciones cúbicas. Reglas de mezcla y parámetros de interacción binarios. TEMA 4. Propiedades Termodinámicas de fluidos reales. Relaciones entre las distintas propiedades termodinámicas. Estado de referencia ideal. Magnitudes residuales. Fluidos puros: Obtención de magnitudes termodinámicas a partir de datos P V T experimentales, ecuaciones de estado y ecuaciones generalizadas. Elaboración e interpretación de tablas y diagramas termodinámicos. Mezclas de gases. Modelo de mezcla ideal de gases reales. Ecuaciones de estado. Fugacidad en mezclas. Uso de paquetes informáticos y programación de ecuaciones cúbicas. TEMA 5. Equilibrio de fases en sistemas multicomponentes reales. Potenciales químicos y coeficientes de actividad en mezclas de gases, líquidos y sólidos reales. Funciones de mezcla y de exceso. Relación entre los coeficientes de actividad en las distintas escalas de concentración y según el estado de referencia. Variación de coeficientes de actividad con P y T. Determinación experimental de actividades. Propiedades coligativas. Equilibrio de reparto. Ecuaciones de Gibbs Duhem. Equilibrios L V. Ecuaciones de Margules, van Laar, Wilson. Métodos NRTL, UNIQUAC Y UNIFAC. Predicción de diagrama reales de eq. L V. Destilación en sistemas con azeótropos. Equilibrio L V a altas presiones. Equilibrios L L y L L V. Diagramas de solubilidad. Equilibrios de solubilidad sólido fluido. TEMA 6. Equilibrio químico en sistemas no ideales. Energía libre de reacción. Avance de la reacción. Potenciales químicos y constante de equilibrio en función de actividades. Criterios de referencia para los distintos reactivos. Equilibrio químico entre gases reales. Equilibrio químico en disoluciones reales de no electrolitos. Equlibrio químico en disoluciones de electrolitos. Equilibrio de reacción en sistemas heterogéneos. Equilibrio químico y equilibrio de fases. Variación de la constante de equilibrio con la temperatura. Equilibrio en sistema de reacciones complejas. Uso de paquetes informáticos. Pág. 3/5

4 5. DISTRIBUCIÓN DE ACTIVIDADES H O R A S Tiempo presencial Factor aplicable Tiempo personal TOTAL Clases magistrales 27 1,5 40,5 67,5 Laboratorio Tutoría obligatoria Seminario / talleres Trabajo individual Evaluaciones continuas Exámenes periodos establecidos Tiempos totales 45 55,5 100,5 6. PLANIFICACIÓN TEMPORAL. Según calendario fijado en Junta de Centro 7. TÉCNICAS DOCENTES Señalar con una X las técnicas que va a utilizar en el desarrollo de su asignatura. Puede señalar más de una. Sesiones académicas teóricas Exposición y debate Tutorías especializadas Sesiones académicas prácticas Visitas y excursiones Controles de lecturas obligatorias Prácticas en laboratorios 8. CRITERIOS DE EVALUACIÓN Se establecen dos formas de evaluación: La primera de ellas consistente en la opción oficial de convocatorias de examen final de acuerdo con el calendario establecido en Junta de Facultad. Por otro lado aquellos alumnos que así lo deseen podrán optar por la evaluación continua ECTS. 9. BIBLIOGRAFÍA 9.1. BIBLIOGRAFÍA BÁSICA * Introducción a la Termodinámica en Ingeniería Química. Smith, Van Ness y Abbot. McGraw Hill, (2002) 6ª Ed. * Fundamentos de Termodinámica Técnica Morán y Shapiro. Reverté (1996) *Termodinámica. K. Wark y D.E. Richards. Mc. Graw Hill, BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA * Chemical and engineering thermodynamics Stanley I. Sandler. Wyley and Sons (1999) 3ª Ed. * The properties of gases and liquids, B.E. Poling, J.M. Prausnitz and J. P. O Connel Pág. 4/5

5 McGraw Hill (2001), 5ª Ed. * Termodinámica Química Rodríguez Renuncio, Ruiz Sánchez y Urieta Navarro. Ed. Síntesis (1998) * Principios Elementales de los procesos químicos Felder and Rousseau. Addison Wesley (1991) * Equilibrio químico Kenneth Denbigh. A.C.(1985) * Phase equilibria in chemical engineering S.M. Walas. Butterworth Heinemann (1985) * Termodinámica Química. UNED * Ullmann s encyclopedia of industrial chemistry. Intranet UCLM. *Problem solving in Chemical engineering with numerical methods, M. Cutlip, Mordechai Shacham. Prentice Hall, Introductory Chemical Engineering Thermodynamics. R. Elliott and C. Lira. Prentice Hall, 1999 Pág. 5/5