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UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA TERMODINÁMICA 3 NOMBRE DEL CURSO: CÓDIGO: ESCUELA: 394 INGENIERÍA QUÍMICA PRE-RREQUISITOS: ÁREA: CUATRO (4) FISICOQUÍMICA POST-RREQUISITOS: 386 FÍSICOQUÍMICA 2 CATEGORÍA: CRÉDITOS: NUEVE CURSOS OBLIGATORIOS SIETE CURSOS OPTATIVOS OBLIGATORIO NIVEL: QUINTO SEMESTRE (TERCER AÑO) PROFESOR: Ing. FEDERICO G. SALAZAR AUXILIAR: Br. Adolfo Waldemar de la Cruz Ingeniero Químico del ÍTEMS México con estudios de Maestría de la Universidad Central de Venezuela, Caracas. termo3@fsalazar.bizland.com www.fsalazar.bizland.com EDIFICIO: EDIFICIO T-5 Estudiante de la Carrera de Ingeniería Química de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de San Carlos waldemardelacruz_gt@hotmail.com SALÓN: SALÓN DE LABORATORIO: 304 SECCIÓN: N NO HAY HORAS POR SEMANA DEL CURSO: TRES (3) HORAS POR SEMANA DEL LABORATORIO: NINGUNA DÍAS QUE SE IMPARTE EL CURSO: LUNES, MIÉRCOLES Y VIERNES DÍAS QUE SE IMPARTE EL LABORATORIO: HORARIO DEL CURSO: INICIO: 19 h 00 minutos FINALIZA: 19 h 50 minutos HORARIO DEL LABORATORIO: NO HAY INICIO DEL CURSO: FINALIZACIÓN CURSO: DURACIÓN DEL CURSO: UN SEMESTRE ACADÉMICO 2010-01-18 2010-05-19 1 2. DESCRIPCION DEL CURSO La Termodinámica estudia la energía. Plantea postulados universales conocidos como las Leyes Termodinámicas, que describen la transformación de la energía en los procesos naturales e industriales. Analiza la aplicación de estas leyes al estudio de los fluidos puros y homogéneos, los diversos equipos de transformación del calor en trabajo y la utilización de los ciclos ideales de potencia. Además, estudia las correlaciones matemáticas que se aplican para evaluar las funciones de estado de los fluidos. 3. OBJETIVOS GENERALES DEL CURSO Que el estudiante pueda comprender, interpretar y aplicar los conceptos fundamentales de la termodinámica. Específicamente deberá poder: - reconocer los diferentes tipos de sistemas, estados y procesos termodinámicos - interpretar y resolver los procesos termodinámicos a los que se somete un sistema - interpretar y aplicar las leyes termodinámicas a las diferentes condiciones de un sistema - describir termodinámicamente el comportamiento de los diferentes equipos industriales y de operaciones - interpretar y resolver los ciclos termodinámicos positivos y de refrigeración 4. METODOLOGÍA Se utiliza la exposición magistral, el trabajo integrado de grupos en el aula, la resolución de problemas mediante ejercicios y tareas, investigaciones temáticas, resolución de exámenes cortos de temas puntuales y exámenes de modulo. 5. EVALUACION DEL RENDIMIENTO ACADÉMICO: De acuerdo con el Normativo de Evaluación y Promoción del estudiante de pregrado de la Facultad de Ingeniería, se procederá así: PROCEDIMIENTO EXAMENES PARCIALES TRABAJOS DEL SEMESTRE Total de la Zona Evaluación Final Nota de Promoción INSTRUMENTO DE EVALUACIÓN PONDERACIÓN 67.5% 7.5% _____________ 75% 25% _____________ 100% 2 6. CONTENIDOS PROGRAMÁTICOS: UNIDAD 1: Conceptos Básicos Termodinámica y energía. Formas de energía. Sistema, entorno, paredes y universo. Sistemas cerrados, abiertos y aislados. Presión y Volumen. Funciones de Estado y Estado termodinámico. Diagramas PV, TS, PS y HS. Procesos isométricos, isotérmicos, isobáricos, adiabáticos y politrópicos para un fluido puro. Calor y Transferencia de calor. Trabajo y formas mecánicas de trabajo. UNIDAD 2: Leyes Termodinámicas. Primera Ley: Aplicaciones. Calor Específico, Energía Interna, Entalpía, Calor sensible para fluidos puros. Enunciado matemático de la Segunda Ley. Enunciados entrópico, de Clausius y de KelvinPlanck. Máquina térmica, escala termodinámica de temperatura, entropía, cambios de entropía de un gas ideal. Ciclo de Carnot. Efectividad y eficiencia de equipos y ciclos térmicos. UNIDAD 3: Termodinámica de los Procesos de Flujo Volumen de Control. Ecuaciones de balance. Balance de masa y de energía. Sistemas en estado estable. Balance de entropía. Flujo compresible en conductos, flujo en tuberías, procesos de estrangulamiento y de compresión: turbinas, compresores, bombas y eyectores. UNIDAD 4: Ciclos de Potencia y de Refrigeración Procesos con Generación de Potencia. Ciclos: Otto, Diesel, Brayton. Ciclo de Rankine Ideal, Rankine no Ideal, Rankine con Recalentamiento, Rankine con Regeneración. Ciclo de Refrigeración Ideal y Ciclo de Refrigeración con Irreversibilidades. Bomba de Calor 7. BIBLIOGRAFIA UTILIZADA EN CADA UNIDAD UNIDAD 1: Conceptos Básicos CENGEL, YUNUS & BOLES, MICHAEL. (2006). Termodinámica. Editorial. 5ª. Edition. México. McGraw Hill SMITH, J.M., H.C. VAN NES & M.M. ABBOTT. (2005). Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics. Seventh Edition. McGraw Hill. New York. UNIDAD 2: Leyes Termodinámicas CENGEL, YUNUS & BOLES, MICHAEL. (2006). Termodinámica. Editorial. 5ª. Edition. México. McGraw Hill MORAN, MICHAEL & SHAPIRO, HOWARD. (2000). Fundamentals of Engineering Thermodynamics. John Wiley & Sons. 4ª. Edition. New York. LEVENSPIEL, OCTAVE. (1996). Fundamentos de Termodinámica. Prentice Hall Hispanoamericana S.A. 1ª. Edición. México. UNIDAD 3: Termodinámica de los Procesos de Flujo CENGEL, YUNUS & BOLES, MICHAEL. (2006). Termodinámica. Editorial. 5ª. Edition. México. McGraw Hill SMITH, J.M., H.C. VAN NES & M.M. ABBOTT. (2005). Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics. Seventh Edition. McGraw Hill. New York. MORAN, MICHAEL & SHAPIRO, HOWARD. (2000). Fundamentals of Engineering Thermodynamics. John Wiley & Sons. 4ª. Edition. New York. 3 UNIDAD 4: Ciclos de Potencia y de Refrigeración CENGEL, YUNUS & BOLES, MICHAEL. (2006). Termodinámica. Editorial. 5ª. Edition. México. 8. McGraw Hill SMITH, J.M., H.C. VAN NES & M.M. ABBOTT. (2005). Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics. Seventh Edition. McGraw Hill. New York. MORAN, MICHAEL & SHAPIRO, HOWARD. (2000). Fundamentals of Engineering Thermodynamics. John Wiley & Sons. 4ª. Edition. New York. MANRIQUE, JOSÉ A. & CÁRDENAS, RAFAEL S. (1981). Termodinámica. Primera Edición. Editorial HARLA S.A. México CALENDARIZACIÓN: MODULO CONTENIDO CALENDARIO ACTIVIDAD DE ACTIVIDADES PROGRAMADA Termodinámica, propiedades: presión, 18 al 27 de enero Clase Magistral + temperatura, volumen, trabajo, calor. ejercicios Energía. I. Diagramas termodinámicos PV y TS. Introducción Calidad del vapor. Sistemas, estados, procesos, equilibrio. Tipos de procesos 10 febrero Primer parcial Energía interna, la primera ley de la 29 de enero al 26 de Clase Magistral + termodinámica, balance de energía para febrero ejercicios sistemas cerrados, funciones de estado, entalpía, capacidad calorífica, balances de II masa y energía para sistemas abiertos. Leyes Segunda ley, máquinas térmicas, Termodinámicas entropía, balance de entropía para sistemas abiertos, cálculo del trabajo ideal, trabajo perdido y exergía, la tercera ley de la termodinámica, entropía desde el punto de vista microscópico 1 de marzo Segundo parcial Análisis termodinámico de equipos 3 al 19 de marzo Clase Magistral + III industriales: bombas, compresores, ejercicios Análisis turbinas, difusores y toberas, tubería y termodinámico accesorios, calderas, intercambiadores de de equipos calor y cámaras de mezclado 9 abril Tercer parcial El refrigerador de Carnot, ciclo de 5 al 26 de abril Clase Magistral + IV Ciclos compresión de vapor, selección del ejercicios termodinámicos refrigerante, la bomba de calor procesos positivos y de licuefacción negativos Ciclos gaseosos: Otto y Diesel. Planta de energía de vapor 28 de abril Cuarto parcial 8 al 19 de mayo Examen final Guía/UPA-CA-02-07 4