Termodinámica Aplicada a la Ingeniería Química

Se trata de comprender y adquirir aquellos conocimientos relativos a la transformación de calor en trabajo y viceversa, basándose en el planteamiento de los sistemas de comportamiento ideal y real y en los balances, y en la evaluación de diferentes propiedades termodinámicas de carácter irreversible que permitan ahondar en los campos de la Termodinámica aplicada a Ingeniería Química, con carácter eminentemente práctico y dirigido al cálculo y diseño de equipos de generación de energía y de refrigeración, ciclos de potencia, etc, con un alto nivel de aplicación a casos prácticos, comunes a las diferentes plantas industriales. Por otra parte, se pretende hacer llegar al alumno a la termodinámica de las disoluciones y a las aplicaciones del equilibrio entre fases, particularmente al equilibrio líquido-vapor. Estos contenidos son fundamentales para diferentes materias de semestres posteriores en el Grado de Ingeniería Química.
Se pretende que el alumno alcance una formación y criterio básicos para el entendimiento de los aspectos de la aplicación de la Termodinámica, destreza en los cálculos de índole termodinámica, y al mismo tiempo que se sensibilice con la complejidad de las operaciones de la relación trabajo-calor. Por otra parte, el alumno debe tener adquiridos los conocimientos propios de las materias de Física correspondientes a semestres anteriores, ya que la materia actual requiere de estos conocimientos para desarrollarlos, a nivel de repaso y a nivel de cálculo, en resolución de problemas en las primeras clases.
Es indispensable, ya desde el principio de curso, la posesión de habilidad y destreza en el manejo de calculadoras programables para desarrollar cálculos en problemas que implican gran extensión y/o ciertas técnicas (cálculos iterativos, por ejemplo). Asimismo, se requiere que el alumno disponga de conocimientos básicos de aplicación de Excel, para que alcance una familiaridad y destreza en esta materia y en su ejercicio académico y profesional futuro.
Es conveniente poseer cierta afinidad por la búsqueda de bibliografía que complemente las explicaciones impartidas en la clase.

1. Conceptos básicos. Sistemas termodinámicos. Principios de la termodinámica.
2. Propiedades termodinámicas de las sustancias puras. Superficies P-V-T. Ecuación de estado para gases ideales y no ideales. Sustancias incompresibles.
3. Análisis energético y volúmenes de control. Termodinámica de procesos de flujo.
4. Segundo principio de la termodinámica. Entropía. Exergía.
5. Ciclos de potencia de gas y vapor. Sistemas de Refrigeración y licuefacción.
6. Termodinámica de mezclas. Potencial químico. Fugacidad. Propiedades de exceso.
7. Sistemas heterogéneos. Equilibrio entre fases líquido-vapor, líquido-líquido, sólido-líguido. Interacción aire-agua..

Básica:
WARK, K. y RICHARDS, D.E. Termodinámica. Madrid: McGraw-Hill, 2003. ISBN: 84-481-2829. Signatura: A040 14 y recurso electrónico
SMITH, J. M., VAN NESS, H. C., y ABBOTT, M. M. Introducción a la termodinámica en ingeniería química. México, Madrid: McGraw-Hill, 2007.ISBN: 9789701061473. Signatura: A041 1


Complementaria:
MORAN, M. J. y SHAPIRO, H. N. Fundamentos de termodinámica técnica. Barcelona, Reverté, 2005, ISBB: 978-84-291-4313-3. Signatura: A040 13
ÇENGEL, Y. A. y BOLES, M. A. Termodinámica. Madrid, McGraw-Hill, 2015. ISBN: 978-607-15-1281-9. Signatura: A041 4
SEGURA, J. Termodinámica Técnica, J.Barcelona, Reverté, 1993. ISBN: 84-291-4352-1. Signatura: A042 12
Se complementará con la aportación de material elaborado por los profesores

Tal como figura en la ficha correspondiente al Grado, con mas detalle, las competencias serían las siguientes:
Competencias específicas
CI.1.1 Conocimientos de termodinámica aplicada. Principios básicos y su aplicación a resolución de problemas de Ingeniería química.
Competencias generales
CG.3. Conocimiento en materias básicas y tecnológicas, que les capacite para el aprendizaje de nuevos métodos y teorías, y les dote da versatilidad para adaptarse a nuevas situaciones.
CG.4. Capacidad de resolver problemas con iniciativa, toma de decisiones, creatividad, razonamiento crítico y de comunicar e transmitir conocimientos, habilidades y destrezas en el campo de la ingeniería química industrial.
Competencias transversales
CT.1. Capacidad de análisis y síntesis
CT.6. Resolución de problemas
CT.7. Toma de decisiones
CT.13. Capacidad de aplicar os conocimientos en la práctica. Exposición de trabajos.
CT.19. Aprendizaje autónomo
Relacionado con las competencias CG3 y CG4 se procurará establecer una cultura relativa a temas de seguridad, para ello, se hará hincapié durante la resolución de problemas y contenidos teóricos de los aspectos relativos a la seguridad y análisis de riesgos desde el punto de vista de la materia.

La metodología relacionada con las sesiones expositivas consistirá en dotar a los estudiantes de la adecuada previsión del material desarrollado por los profesores a través del campus virtual. El alumno necesitará utilizar este material durante el tiempo de trabajo personal para preparar las sesiones expositivas que se desarrollarán más tarde que la que tendrán un carácter eminentemente práctico, intercalando conceptos teóricos y aplicaciones. Esto permite realizar las clases teóricas con una mayor agilidad y dinámica. El profesor explicará (clases expositivas) los conceptos básicos y los desarrollará con explicaciones que sean relevantes. En las clases de problemas (clases interactivas), la cinética y el ritmo de la clase, en vida, serán más detallados explicando con todo rigor los aspectos estructurales, de contenido y de aplicación de cada problema, respondiendo con gran dedicación las preguntas de los alumnos y, en A su vez, establecer una dinámica alumno-docente que enriquezca la adquisición de conocimientos y aspectos formativos. El alumno deberá salir de cada clase con los conocimientos suficientes para abordar con garantía la resolución de otros problemas del mismo tipo sin grandes dificultades en su trabajo personal. Finalmente, algunos de los problemas de la asignatura se resolverán con una hoja de cálculo.
En las sesiones del seminario se realizarán actividades relacionadas con la teoría y problemas trabajados previamente en las sesiones expositivas. De esta forma, las sesiones del seminario estarán separadas por aproximadamente una semana de los contenidos correspondientes impartidos en las sesiones docentes.
Adicionalmente, se realizará una sesión de sala de computación utilizando el simulador Aspen Hysys con el objetivo de familiarizar a los estudiantes con los modelos termodinámicos y la importancia de una elección adecuada utilizando ejemplos relacionados con la asignatura.
Distribución aproximada de la actividad formativa

Semana 1. Exp (4h) correspondientes al Tema 1.
Semana 2. Exp (3h) correspondientes al Tema 2 + Sem (1h)
Semana 3. Exp (3h) correspondientes a los Temas 2 y 3 + Sem (1h)
Semana 4. Exp (2h) correspondientes al Tema 3
Semana 5. Exp (2h) correspondientes a los Temas 3 y 4 + Sem (1h)
Semana 6. Exp (3h) correspondientes al Tema 4 + Sem (1h)
Semana 7. Exp (3h) correspondientes a los Temas 4 y 5 + Sem (1h)
Semana 8. Exp (2h) correspondientes al Tema 5 + Sem (1h)
Semana 9. Exp (3h) correspondientes a los Temas 5 y 6 + Sem (1h)
Semana 10. Exp (3h) correspondientes al Tema 6 + Sem (1h)
Semana 11. Exp (3h) correspondientes a los Temas 6 y 7 + Sem (1h)
Semana 12. Exp (3h) correspondientes al Tema 7 + Sem (1h)
Semana 13. Exp (2h) correspondientes al Tema 7
Semana 14. Sem (2h)

Relación entre Actividad y Competencias CE CG CT
Clases magistrales CI.1.1, CG.3, CT.1, CG.4 CT.6, CT.13
Seminarios Tutorías grupo CI.1.1, CG.3, CT.6, CG.4, CT.7, CT.13, CT.19
Tutorías individualizadas CI.1.1, CG.3, CT.6, CG.4, CT.7, CT.13. CT.19

Como norma general, todas las actividades a desarrollar en la asignatura serán presenciales.

El aprendizaje será monitorizado por los estudiantes a través de actividades, resolución de problemas de manera individual o en equipo, con énfasis en el uso de hojas de cálculo. Habrá un examen final centrado en los aspectos más destacados de la asignatura y principalmente en relación con aspectos de cálculo y aplicación.
La nota se dividirá en actividades relacionadas con la evaluación continua y el examen.
1- Evaluación continua (30%)
1.1- Resolución de ejercicios de corta duración en las sesiones expositivas y seminarios: 25%
1.2- Entrega de un ejercicio usando MS Excel y Aspen Hysys: 5%
2- Examen (70%). Esta prueba final es obligatoria y complementaria a la evaluación continua.
Será necesario alcanzar un mínimo de 3 puntos sobre 10 en la calificación del examen para aprobar la asignatura.
Las calificaciones correspondientes a las actividades de evaluación continua se comunicarán a los alumnos antes de la realización del examen.
En cada convocatoria, en la segunda oportunidad, se mantienen las calificaciones obtenidas en la primera oportunidad, para sumarlas al nuevo examen final.
Las diferentes competencias indicadas anteriormente se logran a través del examen final (CI1, CG3, CT1), en resolución de problemas en clases seminario (CI1, CT6, CG4, CT1, CT7), trabajo con hojas de cálculo (CI1, CT6), trabajo en grupo (CG4 , CT13, CT19).
Convocatoria extraordinaria: Se realizará un examen final con las características indicadas anteriormente. En este caso supondrá el 100% de la calificación.
Para los casos de realización fraudulenta de ejercicios o pruebas, se aplicará lo establecido en el Reglamento para la evaluación del desempeño académico de los estudiantes y la revisión de calificaciones.

El tiempo lectivo (para el alumno) de clases teóricas (expositivas), seminarios y resolución de problemas (interactivas), y tutorías regladas en esta materia es de 37, 12 y 2 horas, respectivamente.
Horas trabajo alumno:
Expositivas: 82 h
Seminarios: 26 h
Tutorías grupo: 10 h
Subtotal 118 h
Tutorías individualizadas: 5 h
Examen y revisión: 27 h
Total: 150 horas (ECTS = 6,0)

Es indispensable, dada la extensión y dificultad de la materia, tener un convencimiento sostenido a lo largo del curso de que la materia es posible de ser comprendida, adquiridos sus contenidos y superarla en primera convocatoria.
Debe recurrirse a la consulta de libros de Termodinámica para tener una visión que vaya más allá de lo que dan de sí las clases, así como la consulta y familiarización con la información que presta la red (internet).

a) Las clases y todo el material didáctico se desarrollarán e impartirán principalmente en español.
b) Se entregará con antelación el material necesario para el desarrollo de las sesiones expositivas y el trabajo en las sesiones del seminario.
c) El campus virtual de la Universidad de Santiago de Compostela se utilizará para la impartición de la asignatura, así como para la realización de actividades como pruebas.