UNIVERSIDAD DEL CAUCA FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS PROGRAMA INGENIERIA AGROINDUSTRIAL

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1 ASIGNATURA: TERMODINAMICA CÓDIGO: IAI 416 CRÉDITOS: 3 MODALIDAD: TEÓRICA INTENSIDAD: 4 HORAS SEMANALES REQUISITOS: FISICA DE FLUIDOS, CALCULO II, BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA DIMENSION: CAMPO DE FORMACIÓN INTRODUCCIÓN: (máximo 200 palabras) La termodinámica como la ciencia de la energía, trata de sus formas y transformaciones e interacciones con la materia. Esta disciplina es pertinente en la formación del ingeniero y científico y su aplicación se visibiliza en la sociedad. La disponibilidad de la energía y la capacidad de aprovecharla en forma útil ha jugado un papel importante en la transformación de la sociedad. Como resultado del desarrollo de la ciencia y aplicaciones termodinámicas es posible hoy en día obtener energía, transformarla y emplearla para satisfacer las necesidades de nuestra sociedad. Para el ingeniero agroindustrial es punto de partida para el estudio de temas ingenieriles y diversos campos de aplicación como la transferencia de calor y de masa, plantas de potencia, tipos de combustibles renovables y no renovables, máquinas de vapor y gas, acondicionamiento de aire, sistemas de refrigeración, hornos y calentadores, diseño de equipos y procesos de manufactura. OBJETIVO GENERAL Establecer los fundamentos teóricos que gobiernan la transformación de la energía y su utilización en los procesos Agroindustriales OBJETIVOS ESPECIFICOS: (máximo cinco) 1. Reconocer los tipos de energía, su fuente y equipos para producirla. 2. Identificar el tipo de materia prima que manipula y reconocer sus propiedades. 3. Reconocer el estado de agregación de la materia prima y los cambios que puede sufrir en el proceso de transformación. 4. Realizar análisis termodinámico y su balance energético.

2 5. Identificar y seleccionar el ciclo más conveniente para aprovechar la energía en forma integral METODOLOGÍA: (indicar los procesos y métodos pedagógicos aplicados para el desarrollo del curso; de igual manera, se debe incluir el sistema o método de evaluación utilizado 1. Clase magistral: Desarrollo de los temas por parte del profesor, resolución y análisis de ejercicios de los temas vistos 2. Trabajo independiente por el estudiante: Talleres, Trabajos de investigación, Ejercicios propuestos en clase, Lecturas complementarias de las temáticas 3. Ttrabajo dirigido Acompañamiento en resolución y análisis de evaluaciones. Proyecto de curso de prototipos de aplicación termodinámica, sustentado y expuesto al final del semestre. 4. Evaluación de las unidades vistas mediante cuis, tareas, exposiciones de temas asignados, Evaluación: CONTENIDO PROGRAMATICO UNIDAD I. GENERALIDADES 1.1 Definición termodinámica y aplicaciones, 1.2 Sistemas productores de energía, eficiencia de convertidores de energía. 1.3 Sistema de unidades inglés e internacional, relación de escalas de T y P. 1.4 Unidades térmicas y contenidos energéticos UNIDAD II. CONCEPTOS Y DEFINICIONES 2.1 Ley cero y Equilibrio termodinámico 2.2 Sistemas termodinámicos, características, alrededores, estados de equilibrio, Fases 2.3 Propiedades termodinámicas, Propiedades Intensivas y Extensivas. Página 2

3 2.4 Procesos y Ciclos UNIDAD III. P PROPIEDADES DE SUSTANCIAS PURAS 3.1 Sustancias simples compresibles y sus propiedades 3.2 Estados saturados e insaturados, Saturación y Calidad, 3.3 Propiedades críticas y punto triple, diagramas PT, TV, VT, superficie termodinámica 3.4 Diagramas p-h, superficie termodinámica. 3.5 Manejo de Tabla de propiedades de sustancias puras UNIDAD IV. E ECUACIONES DE ESTADO 4.1 Concepto de Gas ideal y real, ecuaciones de comportamiento PVT, 4.2 Factor de comprensibilidad, diagramas generalizados. 4.3 Mezcla y soluciones ideales y no ideales, ley de Raoult, ley Henry, 4.5 Diagramas de equilibrio y análisis de fases (Ej: sistema Etanol agua) UNIDAD V. PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA 5.1 Transferencia de energía y Conceptos de primera ley. 5.2 Trabajo, transferencia de calor y potencia. 5.3 Energía interna y entalpía, cálculo de cambio de entalpía, 5.4 Calores específicos, calor sensible y latente. 5.5 Primera ley de la termodinámica Sistemas Cerrados: principios de conservación de la masa y energía para sistemas cerrados. 5.6 Primera ley de la termodinámica Sistemas Abiertos: Formulación y Análisis del volumen de control de una turbina, Compresores UNIDAD VI. SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA 6.1 Entropía y segunda ley. La entropía como una propiedad, 6.2 Relaciones de la entropía para un gas ideal fluidos incompresibles y sólidos. 6.3 Procesos isentrópicos con un gas ideal, con un fluido incompresible o un sólido 6.4 Máquina térmica Procesos reversibles e irreversibles. Ciclo de Carnot 6.5 Trabajo reversible, Disponibilidad, Irreversibilidad, Exergía Página 3

4 UNIDAD VII. CICLOS TERMODINAMICOS Y SISTEMAS ENERGETICOS: 7.1 Ciclos de potencia y de transferencia externa de calor. 7.2 Ciclo de Rankine, Ciclos de combustión interna, ciclos de refrigeración, 7.3 Otros sistemas energéticos BIBLIOGRAFÍA: contendrá como mínimo 10 referentes bibliográficos (libros) como fuentes de consulta; además se indicaran sitios de búsqueda electrónica, para bibliografía relacionada con el contenido del curso. Para su presentación se aplicara la respectiva norma ICONTEC vigente. AGUILAR R. N., Efecto del almacenamiento de bagazo de caña en las propiedades físicas de celulosa grado papel, Ingeniería Investigación y Tecnología, Vol. XII, Núm. I, 2011 ATLAS del Potencial Energético de la Biomasa Residual en Colombia. Contenido energético de la biomasa. UPME, IDEAM, COLCIENCIAS, UIS, 2010 BASTIDAS, C. Tipos de energía. [En línea] [Citado el 24 de abril de 2010]. Disponible en internet URL: CABRERA, V. A. El efecto de la temperatura de operación sobre el proceso de secado en un lecho fluidizado a vacío empleando vapor sobrecalentado para diferentes tipos de partículas. Trabajo de grado Ingeniería Mecánica. Cholula, Puebla, México.: Universidad de las Américas Puebla. Escuela de Ingeniería. [En línea]. Junio, [Citado el 25 de abril de 2010]. Disponible en internet URL: CONSORCIO ENERGÉTICO CORPOEMA. Formulación de un Plan de Desarrollo para las Fuentes no Convencionales de Energía en Colombia (PDFNCE). Volumen 2 - Diagnóstico de las FNCE en Colombia. Bogotá, Colombia. Diciembre 30 de FEDEBIOCOMBUSTIBLES. Federación Nacional de Biocombustibles de Colombia, Cifras Informativas del Sector Biocombustibles. Septiembre, GEORGE J de M R y otros. Dilute mixed-acid pretreatment of sugarcane bagasse for ethanol production biomass and bioenergy 35 [2011]. Disponible en internet URL: Página 4

5 HOWELL, BUCKIUS. Principios de termodinámica para ingenieros. Editorial Mc Graw Hill HUGOT, E. Manual para ingenieros azucareros. Traducido por Carlos Ruiz Coutiño. 2 ed. Compañía Editorial Continental S.A. México D.F p. JEEWON L, JEONMIN D, YUSONG K., Biological conversion of lignocellulosic biomass to ethanol, Journal of Biotechnology 56 (1997) 1 24 Material de Apoyo: CD-libros electrónicos de termodinámica en medio magnético MUÑOZ, D. Fundamentos en química de los materiales, Capitulo 5.Diagrama de Fases de Sustancias Puras. Univalle 1997 MUÑOZ, D y Otros. Termodinámica en la agroindustria, 2002 MUÑOZ D., Carpeta de documentos, recopilación de material de clase en fotocopiadora NAVARRO, RUIZ, V., LÓPEZ V. Tipos de energías y contaminación. [En línea]. Mayo de [Citado el 14 de febrero de 2011]. Disponible en internet PEÑARANDA, J. Introducción a la tecnología de producción de azúcar. Informe técnico Ingenio Carmelita S.A. Cali, Tablas de conversión. [En línea]. [Citado el 09 de marzo de 2011]. Disponible en internet URL: VAN WYLEN, SONNTANG R. Introducción a la termodinámica. Editorial Limusa WARK, K., Termodinámica. Editorial Mc Graw Hill, 1983 YUNUS, A. CENGEL, BOLES, Termodinámica. Editorial Mc Graw Hill Página 5