termodinamica de las sustancias puras_imm_iqi_iqp

INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL (arial 16)

INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL SECRETARA ACADMICA DIRECCIN DE EDUCACIN SUPERIOR

PROGRAMA SINTTICO

UNIDAD ACADMICA:ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA QUMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

PROGRAMA ACADMICO:Ingeniera Qumica Industrial e Ingeniera Qumica Petrolera

UNIDAD DE APRENDIZAJE:Termodinmica de las Sustancias PurasNIVEL: I

PROPSITO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJEAplica las leyes de la Termodinmica a las sustancias puras en sistemas cerrados y abiertos mediante ecuaciones de estado.

CONTENIDOSI. Comportamiento de las Sustancias Puras.II. Balances de Masa, Energa y Entropa en Sistemas con Flujo.III. Las Correlaciones Generalizadas en la Termodinmica de los Procesos.ORIENTACIN DIDCTICAEsta unidad de aprendizaje se abordara a partir de la estrategia aprendizaje basado en problemas, la cual se trabajara de manera colaborativa, auxilindose de las tcnicas de aprendizaje tales como: mapas mentales, mapas conceptuales, cuadros sinpticos, resmenes, diagramas de decisiones, presentaciones multimedia y uso de paquetera computacional. El contenido temtico de la presente unidad se sustentara con los mtodos de enseanza del tipo heurstico, inductivo y deductivo.En las sesiones de prcticas de laboratorio se relaciona y refuerzan los conocimientos tericos a travs de mediciones indirectas en forma experimental y secuencias de clculos.

EVALUACIN Y ACREDITACINEsta unidad de aprendizaje se puede acreditar por competencias demostradas, ante un jurado evaluador formado por tres profesores titulares de la academia, quienes determinarn el tema a desarrollar y acreditar las prcticas de laboratorio selectas.

Se evaluar a partir de evaluacin diagnstica, de evaluacin formativa, sumativa y rbricas de autoevaluacin y coevaluacin, lo cual integrar el portafolio de evidencias. BIBLIOGRAFA1. Cengel, M. A. Boles. Termodinmica Mc Graw Hill. 6. Ed. Mxico 2009, Pgs. 111 164, 221 280, 341 390, ISBN 978 970 10 7286 8.2. Potter, E. P. Scott. Termodinmica, Thompson. 1. Ed. Mxico 2006, Pgs. 27 46, 93 140, 167 242, ISBN 970686565 9.3. Sontag, Borgnakke. Introduccin a la Termodinmica para Ingeniera. Limusa Wiley. 1. Ed. Mxico 2006. Pgs. 32 56, 112 147, 210 246, 269 328. ISBN 13 978 968 18 6380 7.4. Smith, H. C. Van Ness. Introduccin a la Termodinmica en Ingeniera Qumica. Mc Graw Hill. 7 Ed. Mxico 2007, Pgs. 64 124, 176 180, 199 337, ISBN 13 978 970 10 6147 3.5. K. Wark, D. E. Richards. Termodinmica Mc Graw Hill. 6a. Ed. Mxico 2001, Pgs. 87 134, 150 248, 286 288, 339 384. ISBN 84 481 2829 X.

INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL

SECRETARA ACADMICA

DIRECCIN DE EDUCACIN SUPERIOR

UNIDAD ACADMICA: Escuela Superior de Ingeniera Qumica e Industrias Extractivas

PROGRAMA ACADMICO: Ingeniera Qumica Industrial e Ingeniera Qumica Petrolera.SALIDA LATERAL: 1. Anlisis Instrumental

2. En Gestin de la Produccin

3. En Qumica de Polmeros.

4. Calidad, Anlisis del Petrleo y Gas Natural

5. Operacin de Plantas de Proceso

6. Inspeccin y Seguridad en Equipos de Procesos,

7. Transporte, Distribucin y Almacenamiento.

REA DE FORMACIN: Cientfica Bsica.MODALIDAD: Presencial.UNIDAD DE APRENDIZAJE: Termodinmica de las Sustancias Puras

TIPO DE UNIDAD DE APRENDIZAJE:

Terico-prctica/ Obligatoria VIGENCIA: Enero 2011NIVEL: ICRDITOS: 9 TEPIC 6.48 SATCA

INTENCIN EDUCATIVAEsta unidad de aprendizaje contribuye a la formacin cientfica bsica, analtica, crtica y racional del estudiante, necesaria para que transforme, solucione e intrprete problemas bsicos de ingeniera qumica; as como el comportamiento de las propiedades (P, T, v, h y s) de las sustancias puras en la aplicacin de las Leyes de la Termodinmica para el establecimiento de los balances de masa, energa, entropa en dispositivos que constituyen los ciclos de potencia y refrigeracin; usando las tablas y graficas termodinmicas, adems de los modelos de estado.Se fomenta la capacidad de adaptacin e integracin a grupos de trabajo, compromiso sostenible, interaccin social a travs del respeto a las diferentes formas de expresiones intelectuales y sociales.

Esta unidad de aprendizaje se relaciona verticalmente con Equilibrio Fsico, Balance de Materia y Energa, Fundamentos de Fenmenos de Transporte y de forma horizontal con Mecnica Clsica, Qumica General, Fundamentos de Qumica, Matemticas Bsicas, Pre calcul, Clculo Diferencial e Integral, Ecuaciones Diferenciales Aplicadas y Termodinmica Bsica.

PROPSITO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJEAplica las leyes de la Termodinmica a las sustancias puras en sistemas cerrados y abiertos mediante ecuaciones de estado.

TIEMPOS ASIGNADOS

HORAS TEORA/SEMANA: 3

HORAS PRCTICA/SEMANA: 3

HORAS TEORA/SEMESTRE: 54

HORAS PRCTICA/SEMESTRE: 54HORAS DE APRENDIZAJE AUTNOMO: 20HORAS TOTALES/SEMESTRE: 108UNIDAD DE APRENDIZAJE REDISEADA

POR: Academia de Fisicoqumica Bsica.

REVISADA POR: Subdireccin Acadmica

APROBADA POR:

Consejo Tcnico Consultivo Escolar.

(Mayo 2010)Ing. Miguel ngel lvarez GmezPresidente del CTCE.AUTORIZADO POR: Comisin de Programas Acadmicos del Consejo General Consultivo del IPN.

Enero 2011Ing. Rodrigo de Jess Serrano Domnguez.

Secretario Tcnico de la Comisin de Programas Acadmicos


SECRETARA ACADMICA


UNIDAD DE APRENDIZAJE:Termodinmica de las Sustancias Puras.HOJA:3DE 9

N UNIDAD TEMTICA: I NOMBRE: Comportamiento de las Sustancias Puras

UNIDAD DE COMPETENCIARelaciona el comportamiento de las propiedades termodinmicas con los estados de una sustancia pura, por medio de la 1 y 2 leyes en procesos y ciclos en sistemas cerrados.

No.CONTENIDOS HORAS Con

Docente

HORAS

(Aprendizaje Autnomo)CLAVE BIBLIOGRFICA

TP

1.1

1.2

1.3

1.4

1.4.1

1.4.2

Sustancias puras, cambios de fase, calor sensible y calor latente.

Diagrama de fases P-T y P-v.

Diagramas de Mollier, P-h y T-s.

Tablas de propiedades termodinmicas:

Tablas de saturacin y vapor sobrecalentado para el agua y los diferentes refrigerantes.

Aplicacin de tablas y diagramas termodinmicos a procesos en sistemas cerrados.

4.0

4.0

4.0

3.0

4.07.0

8.0

5.0

6.02.0

2.02.01B, 3B, 2C, 4C y 5C.

19.026.06.0

ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJEPor medio de la estrategia de aprendizaje basado en problemas se realizar la solucin de ejercicios y prcticas de laboratorio, trabajo en equipo, revisin documental de conceptos, fichas de trabajo, cuadros sinpticos, mapas conceptuales y mentales aplicados a sustancias puras, sistemas cerrados con la 1. y 2. ley de la termodinmica en sistemas cerrados.

EVALUACIN DE LOS APRENDIZAJES

Diagnstico

Portafolio de evidencias:

Resmenes de los temas investigados 10%

Fichas de trabajo, cuadros sinpticos, mapas conceptuales y mentales. 10%

Ejercicios resueltos en clase 5%

Tareas 5%

Evaluacin de prcticas del laboratorio y reportes aprobados 20%

Autoevaluacin (con rbrica) 5% Coevaluacin (con rbrica) 5% Evaluacin oral y/o escrita 40%


SECRETARA ACADMICA


UNIDAD DE APRENDIZAJE:Termodinmica de las Sustancias PurasHOJA:4DE9

N UNIDAD TEMTICA: II NOMBRE: Balance de Energa y Entropa en Sistemas con Flujo

UNIDAD DE COMPETENCIAElabora los balances de materia, energa y entropa en sistemas abiertos a rgimen transitorio y no transitorio, con sustancias puras en llenado y vaciado de tanques, ciclos de potencia y refrigeracin.


Docente

HORAS

(Aprendizaje Autnomo)CLAVE BIBLIOGRFICA

TP

2.1

2.2

2.3

2.4

2.5

2.6Procesos a rgimen permanente y procesos a rgimen transitorio, Ecuacin de continuidad

Deduccin de la ecuacin del balance general de energa.

Deduccin de la ecuacin del balance de entropa.

Aplicacin de los balances de energa y entropa, en procesos a rgimen permanente a dispositivos de ingeniera.

Ciclos simples de refrigeracin y generacin de potencia.

Anlisis de flujo a rgimen transitorio en tanques.

3.0

2.0

2.0

2.0

5.0

5.02.0

2.0

2.0

2.0

4.02.0

2.05.01B, 3B y 2C.

19.012.09.0

ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE

Por medio de la estrategia de aprendizaje basado en problemas se realizar la solucin de ejercicios y prcticas de laboratorio, trabajo en equipo, revisin documental de conceptos, fichas de trabajo, cuadros sinpticos, mapas conceptuales y mentales, aplicado a sistemas abiertos a rgimen transitorio y no transitorio

EVALUACIN DE LOS APRENDIZAJESPortafolio de evidencias:




Tareas 5%


Autoevaluacin (con rbrica) 5%

Coevaluacin (con rbrica) 5%

Evaluacin oral y/o escrita 40%


SECRETARA ACADMICA



N UNIDAD TEMTICA: III NOMBRE: Correlaciones Generalizada en la Termodinmica de los Procesos

UNIDAD DE COMPETENCIAAplica las ecuaciones cubicas de estado y correlaciones generalizadas en la estimacin de las propiedades termodinmicas de gases reales.


Docente

HORAS

(Aprendizaje Autnomo)

CLAVE BIBLIOGRFICA

TP

3.1

3.1.1

3.1.2

3.1.3

3.2

3.2.1

3.2.2

3.2.3

3.2.4Ecuaciones de estado para gases.

Las ecuaciones cbicas de J. D. Van der Waals, Redlich-Kwong y Soave.Ecuacin virial.

Ecuaciones de estado generalizadas:

Redlich-Kwong.

Mtodo Pitzer.

Carta Generalizada; Zc = 0.27.

Relaciones termodinmicas generalizadas.

Relaciones termodinmicas, incluyendo las. Energas Libres de Gibbs y de Helmholtz.

Propiedades residuales.

Correlaciones generalizadas para gases, Mtodo de Pitzer.

Aplicacin de las correlaciones generalizadas a balances de energa en compresores y turbinas.

5.0

2.0

3.0

2.0

4.03.0

3.0

4.0

6.02.0

2.01.0

1B y 3B.

16.016.05.0

ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE

Por medio de la estrategia de aprendizaje basado en problemas se realizar la solucin de ejercicios y prcticas de laboratorio, trabajo en equipo, revisin documental de conceptos, fichas de trabajo, cuadros sinpticos, mapas conceptuales y mentales, a las ecuaciones de estado para el clculo de las propiedades termodinmicas para gases reales.

EVALUACIN DE LOS APRENDIZAJESPortafolio de evidencias:




Tareas 5%


Autoevaluacin (con rbrica) 5%

Coevaluacin (con rbrica) 5%

Evaluacin oral y/o escrita 40%


SECRETARA ACADMICA



RELACIN DE PRCTICASPRCTICA No.NOMBRE DE LA PRCTICAUNIDADES TEMTICASDURACIN LUGAR DE REALIZACIN

1

2 34 5 6789 10

11 12 131415Diagrama PT de una sustancia pura.

Uso y manejo adecuado de la calculadora cientfica.Diagrama PV de una sustancia pura.

Manejo de una hoja de clculo.Uso de una hoja de clculo en la solucin de problemas en sistemas cerrados con sustancias puras

Capacidad calorfica de un metal.

Determinacin del calor latente de fusin de una sustancia pura.

Elaboracin de un compresor con materiales de reusDeterminacin del calor total en un proceso de fusin de una sustancia pura

Determinacin de la espontaneidad de la fusin de una sustancia pura.Determinacin de la tensin superficial de una sustancia pura a diferentes temperaturas.

Aplicacin de las propiedades crticas de sustancias puras.

Factor de compresibilidad Z a partir de datos PVT.

Factor de compresibilidad Z por correlaciones.

Elaboracin de un software para determinar las propiedades Termodinmicas PVT mediante ecuaciones de estado.I

II

II

I

IIIII

II

III

III

III

III

III

2.0

4.02.0

4.0

10.0

2.0

2.08.02.0

2.0

2.0

2.0

2.0

2.0

8.0

Laboratorio de

termodinmica de las Sustancias Puras.

Saln de Clases

Laboratorio de

termodinmica de las Sustancias Puras.

Saln de ClasesLaboratorio de

termodinmica de las Sustancias Puras.Saln de Clases.

Laboratorio de

termodinmica de las Sustancias Puras.Saln de Clases.

TOTAL DE HORAS54.0

EVALUACIN Y ACREDITACIN

La ponderacin en una sesin de prctica de laboratorio es:

Actividades previas indicadas en el manual (con referencias) 20%

Desempeo en el laboratorio (manejo, disposicin, orden y limpieza) 30%

Reporte de la prctica 50%

Se considera aprobada una sesin de prctica de laboratorio, cuando su evaluacin sea igual o mayor a 80%. Cuando el resultado de dicha evaluacin sea menor a este valor se considerar no aprobada y por lo tanto no se tomar en la ponderacin indicada en la Unidad Temtica. Considerando el carcter terico-prctico, la evaluacin final del laboratorio se reportar mediante un porcentaje de prcticas aprobadas y el concepto de acreditado o no acreditado conforme a:

% actividades aprobadas evaluacin

(80

acreditado

(60 < 80

recuperacin acadmica

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