ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL Facultad de Ciencias Naturales y Matematicas SYLLABUS DEL CURSO Termodinamica Quimica

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1 1. CoDIGO Y NUMERO DE CREDITOS ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL Facultad de Ciencias Naturales y Matematicas SYLLABUS DEL CURSO 1. 05DIGO ICQ NUMERO DE CREDITOS Tearicos: 4 Practicos: 0 2. DESCRIPCIoN DEL CURSO El curso de Termodinamica proporcionara a los alumnos de Ia carrera de Ingenieria Quimica los principios para resolver problemas relacionados con Ia determinacion del calor y trabajo, asociados a procesos de transformacion fisica y quimica, aplicando las expresiones derivadas de las 4 leyes fundamentales de Ia termodinamica, del equilibrio termodinamico y del equilibrio de Eases. Mediante el estudio de los sistemas abiertos y cerrados obtendran las bases para comprender y evaluar el funcionamiento de equipos y procesos termodinamicos en plantas industriales, asi como efectuar balances de materia y energia. El curso introduce al alumno en estos temas y le brinda herramientas para encarar la resolucion de los problemas relacionados con los mismos. 3. PRERREQUISITOS Y CORREQUISITOS PRERREQUISITO CORREQUISITO ICQ00786 BALANCE DE MATERIA Y ENERGlA 4. TETO GUfA Y OTRAS REFERENCIAS REQUERIDAS PAM EL DICTADO DEL CURSO TETO GUfA 1. Introduccian a la Termodinamica en Ingenieria Quimica (2003). Autor : 1.M.Smith-H.C. Van Ness-M.M. Abbott, Sexta Edicion Mc Graw Hill/Interamericana Editores REFERENCIAS 1. Termodinamica ( 2006) Autor: Yunus A. Cengel-Michael A. Boles, Quinta Edicion Mc Graw Hill/Interamericana Editores 5. RESULTADOS DE APRENDIZAJE DEL CURSO El estudiante al finalizar el curso estara en capacidad de: 1. Utilizar, analizar y valorar las tablas y diagramas termodinamicos, aplicandolas a la solucion correcta de problemas. 2. Aplicar los principios de la conservacion de masa y energia en volumenes de control caracterizados en toberas, turbinas, valvulas de estrangulacion, compresores y otros. 3. Interpretar y Aplicar las leyes de la termodinamica a los sistemas cerrados y/o abiertos, ideales y/o reales en el estudio de ciclos de potencias, maquinas termicas y ciclos de refrigeracion. 4. Utilizar y aplicar el balance de energia para determinar la cantidad maxima de energia que puede ser transformada en trabajo mecanico. IG Pagina 1 de 6 SYLLABUS DEL CURSO

2 6. PROGRAMA DEL CURSO TEMATICA NUMERO DE HORAS I. Introduccien, Conceptos y Definiciones 4 Objeto de Ia Termodinamica. Conceptos y definiciones: sistema, propiedad, estado, proceso, Fase, sustancia pura, equilibrio. Analisis dimensional de las unidades energeticas. Trabajo Mecanico, trabajo termodinamico, Energia Potencial, Energia Onetica, Energia Intema. El Balance de Materia y Energia en un sistema cerrado Temperatura y La Ley Cero La Primera Ley de Ia Termodinamica en Sistemas Cerrados Estados y Sistemas Fisico Quimico de Sistemas Reales El Postulado de Estado. Sistemas simples. La Relac& PVT, Diagramas de Fase P-T, P-v, v-t La Regla de las Fases Caracteristicas de diagramas termodinamicos por sustancias puras y mezclas H S, S T, P H. Valores de las propiedades terrnodinamicas: tablas y graficas de propiedades de fluidos reales puros y de mezclas. Modelo de sustancia incompresible. Ejemplos de aplicacion del Primer Principio a Sistemas Simples Compresibles empleando tablas y graficos de sustancias reales. III. Definicien de Gas Ideal Ecuacion de estado termica EcuaciOn de estado energetica Experiencia de Joule Energia intema y entalpfa de un gas ideal El Gas Perfecto Procesos Cuasi estaticos en gases ideales Proceso Isecoro Proceso Isobar Proceso Isotermo Proceso Adiabatic El Proceso Politropico Aplicadon del Primer Principio a Gases Ideales IV. Analisis Energetic de Sistemas Abiertos Conservation de la masa en un volumen de control. Primer principio para un volumen de control. Analisis de volomenes de control en estado estacionario: Toberas y Difusores, Dispositivos de EstrangulaciOn, Turbinas, compresores y bombas, intercambiadores de calor. Analisis de transitorios: Ilenado y vaciado de depositos. Ejemplos de sistemas abiertos. V. El Segundo Principio Introduccion Procesos Reversibles E Irreversibles Caracteristicas de un proceso reversible Tipos de reversibilidades Maquinas Tarmicas Cidos de Potencia Ciclos inversos Forrnulaciones Del Segundo Principio Enundado de Clausius IG Pagina 2 de 6 SYLLABUS DEL CURSO

3 Enunciado de Kelvin Planck Consecuencias Del Segundo Principio Corolarios del Segundo Principio para dclos La escala Kelvin de Temperatura Rendimiento maxim de maquinas *micas El Odo De Camot Ciclos de Camot con Gas Ideal sistema cerrado Ciclo de Carnot con Gas Ideal sistema abierto Ejemplos Desarrollados Problemas Propuestos VI. Entropia 4 La Desigualdad de Clausius Definicion de la Variacion de Entropia Variacion de la entropia en procesos irreversibles Principio de aumentos de entropia Valores Numericos de la Entropia (Sustancia Pura, Simple y Compresible) Tablas Diagramas Ecuaciones TDS Gas ideal Sustancia incompresible Balance de Entropia en Sistemas Cerrados Balance de Entropia en VolOmenes de Control Aplicaciones de la Segunda Ley Ejemplos Desarrollados Problemas Propuestos VII. Tercer Principio De Termodinamica 4 Calculo de la variacion de entropia en film& de las variables termodinamicas. Variacion de entropia en un proceso isotermico. Variacion de entropia en un cambio de fase. Ecuacion fundamental de la Termodinamica. Entropia en fund& de T y V. Entropia en fund& de T y P. Variacion de la entropia de un gas ideal. Diagramas T-S. Tercer Principio de la Termodinamica. Enunciado de Nemst. Enunciado de Planck. Consecuendas del Tercer Prindpio. Capacidades calorificas. Coeficientes a y kt. Calculo de entropias absolutas. Ejemplos Desarrollados VIII. Mezclas Reactivas. Combusti6n 4 El proceso de combustion. Generadores de vapor. Estequiometria de procesos de combustion. Balances de masa y energia. Combustion en regimen estacionario. Combustion a volumen constante I. Ciclos Con Vapor 4 Ciclos de Rankine. Variables que afectan al rendimiento: presion en caldera, sobrecalentamiento del vapor, presion en condensador. Modificaciones para mejorar el rendimiento: ciclos con recalentamiento, ciclos regenerativos. Cogeneracion Pagina 3 de 6 SYLLABUS DEL CURSO

4 . Ciclos con Gas. Otros Ciclos 6 Ciclo Brayton. Cogeneracion por turbina de vapor. Pila de combustible. Otros sistemas de conversion de energia. Ciclo de absorcion. Ciclos criogenicos. Ciclo Stirling. Cido Ericsson. Ciclos para maquinas de combustion intema: ciclo Otto; ciclo Diesel; cido dual. Plantas combinadas de generacion de potencia. Aspectos generales del analisis quimico cualitativo y cuantitativo I. Ciclos De Refrigeracion 4 Ciclos de Rankine inversos: Cidos frigorificos y bomba de calor. Caracteristicas generales de los equipos que lo integran. Balances de masa y energia. Formas de incrementar la eficiencia. Trigeneracion. 7. CARGA HORARIA: TEORIA/PRACTICA 1. Milner de sesiones de clases por semana: 2 sesiones de clases teoricas 2. DuraciOn de cada sesion: 2 horas 8. CONTRIBUCIoN DEL CURSO EN LA FORMACI6N DEL ESTUDIANTE Al finalizar el curso, los estudiantes habran comprendido de manera integral la importancia que tiene el estudio de la Termodinamica en la formacion del ingeniero quimico y su contribucion al desarrollo industrial del pais. Los ingenieros Quimicos aplican los conceptos y metodos de la Termodinamica para obtener, transformar, transmitir y utilizar el calor, asi como para el estudio de los principios de funcionamiento y las singularidades constructivas de los generadores de calor y de vapor, de las maquinas, aparatos y dispositivos termicos y su optimizackin energetica en los procesos industriales. El ingeniero quimico tambien toma decisiones respecto a la optimizacion de equipos y procesos industriales desde el punto de vista energetic y de la mejora de su eficiencia. El estudio de las fases en equilibrio le serviran de base en el disefio de equipos de transferencia de masa y calor, facilitando su aplicacion en las operadones unitarias de destilacion, extraccion liquido-liquido, secado de materiales, entre otras. Razones suficientes para afirmar que la Termodinamica constituye una materia basica en la formacion del ingeniero quimico. FORMACION BASICA FORMACION PROFESIONAL FORMACION HUMANA 9. RELACION DE LOS OBJETIVOS DE APRENDIZAJE DEL CURSO CON LOS RESULTADOS DE APRENDIZAJE DE LA CARRERA RESULTADOS DE APRENDIZAJE DE LA CARRERA a) Habilidad para aplicar matematicas para modelar y resolver procesos de la ingenieria quimica. CONTRIBUCIoN (ALTA, MEDIA, BAIA) RESULTADOS DE APRENDIZAJE DEL CURSO EL ESTUDIANTE DERE: IG Pagina 4 de 6 SYLLABUS DEL CURSO

5 b) Destreza para diseriar y conducir experimentos en las aereas de formacion de ingenieria quimica. c) Capacidad para innovar y mejorar procesos de transformacion de Ia materia. d) Capacidad para trabajar de manera efectiva en equipos especializados y/o multidisciplina rios, en diversos entornos culturales. e) Capacidad para resolver problemas de ingenieria quimica utilizando herramientas disponibles de ingenieria. f) Comportamiento responsable en los ambitos socio-etico-ambiental y profesional. g) Habilidad para comunicarse de manera efectiva y flexible tanto en la lengua nativa y en al menos una lengua forinea. h) Entendimiento y sensibilidad de los posibles impactos de las soluciones generadas por la ingenieria quimica sobre Ia sociedad, economia y ambiente. i) Compromiso y capacidad para mantenerse actualizados a lo largo de su ejerciclo profesional. j) Entendimiento de asuntos sociales, culturales, economicos, ambientales y politicos contemporaneos. k) Usar tecnicas y herramientas para la practica de ingenieria quimica. I) Identifica r las oportunidades de emprendimiento en el piano socio-etico y ambiental. ALTA ALTA ALTA y 4 Aplicar los principios termodinamicos en el disefio basic de sistemas de generacion y transformacion de energia Resolver problemas de transformacion y generacion de energia en ciclos de potencia y de refrigeracion Mediante la aplicacion de conceptos de calidad de la energia y eficiencia de las maquinas, debera ser capaz de predecir el impacto hacia el medio ambiente por generacion de gases de invernadero IG Pagina 5 de 6 SYLLABUS DEL CURSO

6 10. EVALUACION DEL CURSO Actividades de Evaluacidn Examenes Lecciones Tareas Proyectos Laboratorio/Experimental - Participacion en Clase Visitas - Otras 11. RESPONSABLE DE LA ELABORACION DEL SYLLABUS Y FECHA DE ELABORACION Elaborado por Guillermo Cardenas Murillo Fecha Junio VISADO SECRETARIA ACADEMICA DE LA UNIDAD ACADEMICA NOMBRE: FIRMIL _ Sonia Roman Valdez Resolucion y Fecha de aprobacion en el Consejo Directivo: CD FCNM de junio de 2013 DIRECTOR DE LA SECRETARIA TECNICA ACADEMICA NOMBRE: Ing. Marcos Mendoza V I FIRMA: ESCLIELASIIP' 4 Ilf ' " 4" / -0)' AC arcos Mend EHREcluk DE i..a SECRETA -rtgnicp. Al CAM (7 IV] I r:q., i EL L1TORAL V 13. VIGENCIA DEL SYLLABUS RESOLUCION DEL CONSEJO POLITECNIC O: 13- '1'1-307 FECHA: " ir NOV 2013 IG Pagina 6 de 6 SYLLABUS DEL CURSO