Termodinámica aplicada á enxeñaría química

Trátase da comprensión e a adquisición de coñecementos relativos á transformación da calor en traballo e viceversa, baseándose na aproximación a sistemas con comportamento ideal e real e en balances, e na avaliación de diferentes propiedades termodinámicas irreversibles que permitan unha comprensión máis profunda dos campos da Termodinámica aplicada á Enxeñaría Química, cun carácter eminentemente práctico e orientado á avaliación de propiedades necesarias para o cálculo e deseño de equipos en plantas industriais. Ademais, o obxectivo é introducir o estudante na termodinámica das solucións e as aplicacións do equilibrio de fases, particularmente no equilibrio líquido-vapor e nas mesturas de sistemas reactivos. Estes contidos son esenciais para diferentes materias en semestres posteriores do Grao de Enxeñaría Química.
O obxectivo é que o estudantado adquira unha formación básica e criterios para comprender a aplicación da termodinámica, destreza nos cálculos termodinámicos e, ao mesmo tempo, tome conciencia da complexidade da relación traballo-calor. Ademais, o estudantado debe ter adquirido os coñecementos das materias de Física de semestres anteriores, xa que a materia actual require estes coñecementos para desenvolvelos, a nivel de repaso e a nivel de cálculo, na resolución de problemas nas primeiras clases.
É fundamental, dende o comezo do curso, posuír habilidade e destreza no uso de calculadoras programables para desenvolver cálculos en problemas que impliquen gran lonxitude e/ou certas técnicas (cálculos iterativos, por exemplo). Do mesmo xeito, requírese que o estudantado teña coñecementos básicos das aplicacións de Excel para acadar familiaridade e destreza nesta materia e na súa futura práctica académica e profesional.

1. Conceptos básicos. Sistemas termodinámicos. Principios da termodinámica.
2. Propiedades termodinámicas das substancias puras. Superficies P-V-T. Ecuación de estado para gases ideais e non ideais. Substancias incompresibles.
3. Análise enerxética e volumes de control. Termodinámica dos procesos de fluxo.
4. Segunda lei da termodinámica. Entropía. Exerxía.
5. Termodinámica de mesturas non reactivas. Potencial químico. Transitoriedade. Propiedades en exceso.
6. Sistemas heteroxéneos. Equilibrio entre as fases líquido-vapor, líquido-líquido e sólido-líquido. Interacción aire-auga.
7. Termodinámica de sistemas reactivos. Análise de enerxía, equilibrio e consideracións da segunda lei.
Para explicar estes temas, empregaranse 39 horas de clases maxistrais sobre o contido teórico da materia, xunto con 13 horas de sesións de seminario interactivo centradas na resolución de problemas e 2 horas de sesións interactivas de laboratorio de informática onde o estudantado practicará nun simulador con diferentes modelos termodinámicos para a estimación de equilibrios entre fases.
A titoría en grupo reducido (1 hora) empregarase para resolver e autocorrixir un breve exame conceptual no campus virtual, que estará dispoñible con bastante antelación para a súa realización independente a través do campus virtual.

Básico:
SMITH, J. M., VAN NESS, H. C. e ABBOTT, M. M. Introdución á termodinámica na enxeñaría química. México, Madrid: McGraw-Hill, 2007. ISBN: 9789701061473. Sinatura: A041 1
WARK, K. e RICHARDS, D. E. Termodinámica. Madrid: McGraw-Hill, 2003. ISBN: 84-481-2829. Sinatura: A040 14 e recurso electrónico

Complementario:
MORAN, M. J. e SHAPIRO, H. N. Fundamentos da termodinámica da enxeñaría. Barcelona, Reverté, 2019, ISBB: 978-84-291-4379-9. Sinatura: A040 13
ÇENGEL, Y. A. e BOLES, M. A. Termodinámica. Madrid, McGraw-Hill, 2015. ISBN: 978-607-15-1281-9. Sinatura: A041 4
SEGURA, J. Termodinámica Técnica, J.Barcelona, Reverté, 1993. ISBN: 84-291-4352-1. Sinatura: A042 12
Complementarase coa achega de material elaborado polo profesor/a.

Coñecemento ou contido
Con01: Comprensión e dominio dos conceptos básicos das leis xerais da mecánica, termodinámica, campos e ondas e electromagnetismo e a súa aplicación á resolución de problemas de enxeñaría.
Con05: Coñecementos e principios básicos da termodinámica aplicada ou transferencia de calor e a súa aplicación á resolución de problemas de enxeñaría.
Habilidades ou capacidades
H/D05: Capacidade para aplicar os coñecementos na práctica.
H/D07: Aprendizaxe autónoma.
Competencias
Comp08: Capacidade para resolver problemas con iniciativa, toma de decisións, creatividade, razoamento crítico e para comunicar e transmitir coñecementos, habilidades e aptitudes no campo da Enxeñaría Industrial.

A metodoloxía para as sesións maxistrais consistirá en proporcionarlles aos estudantes a preparación axeitada do material desenvolvido polo profesor a través do campus virtual. O estudantado terá que usar este material durante o seu tempo de traballo persoal para preparar as súas sesións de presentación. Isto permite que as clases teóricas se impartan con maior rapidez. O profesor explicará (clases expositivas) os conceptos básicos e desenvolveraos en aplicacións prácticas, utilizando unha pizarra dixital e/ou unha folla de cálculo, que sexan relevantes para reforzar os conceptos teóricos.
Nas clases de resolución de problemas (clases interactivas), a metodoloxía baséase no traballo independente previo do estudantado para resolver problemas e así expoñer as dificultades coas que se atoparon. Deste xeito, a cinética e o ritmo da clase estarán determinados polo rendemento do estudantado. Se é necesario, o curso será máis ponderado para lograr unha explicación detallada e rigorosa dos aspectos máis complexos para a súa aplicación práctica nos problemas, respondendo detalladamente ás preguntas do estudantado para establecer unha dinámica profesor-estudante que permita a adquisición de coñecementos e aspectos formativos. O estudantado debería rematar cada clase de problemas coas habilidades suficientes para abordar con confianza a resolución independente doutros problemas similares. Para resolver algúns dos problemas da materia, empregarase unha folla de cálculo creando modelos que permitan o seu uso noutros problemas do mesmo tipo. As sesións de seminario celebraranse aproximadamente unha semana despois de que se expliquen os contidos correspondentes nas sesións maxistrais.
Ademais, realizarase unha sesión na aula de informática empregando o simulador Aspen Hysys para familiarizar o estudantado cos modelos termodinámicos e a importancia de tomar decisións axeitadas, empregando exemplos relacionados coa materia. Un estudo de caso individual desta sesión interactiva enviarase a través do campus virtual.
Ao longo do semestre, nas clases expositivas, realizaranse 4 probas curtas (10/15 min) de 4/5 preguntas curtas, que se anunciarán unha semana antes da súa realización, e que servirán para a avaliación continua.
Realizarase unha visita técnica en coordinación con outras materias de segundo ano a unhas instalacións onde se poida observar o funcionamento de equipos termodinámicos.

Distribución aproximada da actividade formativa
Semana 1. Exp. (4h) correspondente ao Tema 1.
Semana 2. Exp. (3 h) correspondente ao Tema 2 + Sem. 1 (1 h)
Semana 3. Exp. (3 h) correspondente aos Temas 2 e 3 + Sem. 2 (1 h)
Semana 4. Exp (3h) correspondente ao Tema 3
Semana 5. Exp. (2 h) correspondente aos temas 3 e 4 + Sem. 3 (1 h)
Semana 6. Exp. (3 h) correspondente ao Tema 4 + Sem. 4 (1 h)
Semana 7. Exp. (3 h) correspondente ao Tema 4 + Sem. 5 (1 h)
Semana 8. Exp. (3 h) correspondente ao Tema 5 + Sem. 6 (1 h)
Semana 9. Exp. (3 h) correspondente ao Tema 5 + Sem. 7 (1 h)
Semana 10. Exp. (3 h) correspondente ao Tema 6 + Sem. 8 (1 h)
Semana 11. Exp. (3 h) correspondente ao Tema 6 + Sem. 9 (1 h)
Semana 12. Exp. (3 h) correspondente ao Tema 7 + Sem. 10 (1 h)
Semana 13. Exp. (3 h) correspondente ao Tema 7 + Sem. 11 (1 h)
Semana 14. Semana 12 e semana 13 (2 h)

Relación entre actividade e competencias
Clases maxistrais Con01, Con05, Comp08.
Seminarios Con05, H/D05; H/D07
Sala de informática: H/D05, Comp08

Todas as actividades do curso serán presenciais e non hai ningunha actividade obrigatoria para aprobar a materia, agás o exame final.

A aprendizaxe do estudantado será monitorizada mediante a avaliación das diferentes actividades indicadas na metodoloxía. Haberá un exame final centrado nos aspectos máis destacados da materia, principalmente relacionados co cálculo e a súa aplicación.
A cualificación final calcularase en función das avaliacións das actividades relacionadas coa avaliación continua, as titorías en grupo e o exame.
1- Avaliación continua (20%)
1.1- Resolución de exercicios curtos nas sesións expositivas e seminarios: 15% (Con01; H/D07; Comp08)
1.2-Prácticas na aula de informática: 5% (Con05; H/D05)
2. Titoría en grupo (10%). Participación e rendemento nas titorías. (Con05; H/D07)
3- Exame (70%). Esta proba final é a única actividade obrigatoria. (Con01; Con05; H/D05; H/D07; Comp08).
As cualificacións da avaliación continua e das actividades de titoría en grupo serán comunicadas ao estudantado antes do exame.
En cada recuperación, as cualificacións obtidas na avaliación continua e nas sesións de titoría da primeira recuperación consérvanse e engádense ao novo exame final.
Para os estudantes repetidores, se as cualificacións da avaliación continua e/ou das titorías en grupo son axeitadas (> 5), manteranse para o curso actual, sempre que o estudante non indique o contrario durante a primeira semana de clase.
Convocatoria extraordinaria: Realizarase un exame final coas características indicadas anteriormente. Neste caso representará o 100 % da cualificación.
Nos casos de realización fraudulenta de exercicios ou probas, aplicarase o disposto no “Normativo para a avaliación do rendemento académico do estudantado e a revisión das cualificacións”.

O tempo de docencia (para o estudante) para clases teóricas (expositivas), seminarios de resolución de problemas (interactivos), aula de informática (interactiva), titorías reguladas e exame nesta materia é de 39, 13, 2, 1 e 4 horas, respectivamente.
Horario de traballo do estudante:
Expositivo: 88 h
Seminarios: 26 h
Aula de informática: 2 horas
Titorías en grupo: 4 horas
Subtotal 120 h
Exame e repaso: 30 h
Total: 150 horas (ECTS = 6,0)

Dada a lonxitude e a dificultade da materia, é fundamental manter ao longo do curso a convicción de que é posible comprender a materia, adquirir os seus contidos e aprobalos na primeira sesión.
Convén consultar os libros de texto de termodinámica para comprender mellor a materia, así como para familiarizarse coa información que se proporciona en Internet.

a) As clases e todos os materiais didácticos serán elaborados e impartidos en castelán.
b) O campus virtual da Universidade de Santiago de Compostela empregarase para a impartición do curso, así como para a realización de actividades como as probas.