Que el alumno conozca y maneje los p

PROGRAMA DE LA ASIGNATURA
I.
IDENTIFICACIÓN DE LA ASIGNATURA:
CARRERA :
Ingeniería de Alimentos
RESOLUCION:
1023 del 12 de marzo del 2007
ASIGNATURA:
TERMODINAMICA
CREDITOS (T-E-L):
420
AÑO / SEMESTRE:
2009/ 1er Semestre
REGIMEN DE
ASISTENCIA:
PRE-REQUISITOS:
CODIGO:
7311
CODIGO:
54211
100% Ejercicio
Física
AUTORES:
INTRODUCCIÓN:
Propósito:
-
Que el alumno conozca y maneje los principios fundamentales de la Termodinámica, aplicados a la industria procesadora de
alimentos.
-
Que el alumno adquiera una comprensión física de los conceptos de trabajo y calor, energía, capacidades caloríficas,
entalpía, procesos adiabáticos, entropía.
-
Que el alumno conozca los campos de aplicación y adquiera una comprensión física de los conceptos de calores de
formación, calor de combustión, calor de solución, calor sensible y latente.
-
Que el alumno adquiera herramientas para el manejo cuantitativo de los procesos termoquímicos, temperatura de llama y
sus ecuaciones fundamentales.
UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE
FACULTAD TECNOLOGICA
DPTO. DE CIENCIA Y TECNOLOGIA DE LOS ALIMENTOS
Av. Ecuador 3769 Estación Central Santiago – Chile
Teléfono 7180500 - 7180537
Descripción de la Asignatura:
Es una asignatura donde se describen y aplican los fundamentos teóricos y prácticos de la Termodinámica que son la base
de los procesos de transferencia de calor y de masa.
Durante el desarrollo de esta asignatura, los estudiantes adquieren capacidades como: Criterios de decisión, frente a una
situación problemática, destrezas y habilidades necesarias para la realización de cálculos teóricos
de
procesos
de
transferencia de calor y de masa.
OBJETIVOS EDUCACIONALES:
Objetivo General: Al finalizar este curso los alumnos conocerán los principios básicos de la Termodinámica que sustentan
las operaciones de transferencia de calor y materia y conocerán su correspondiente aplicación en los procesos de la
industria de alimentos. Además, los alumnos estarán capacitados en forma teórica para el cálculo de balances de masa en
estado estacionario y no estacionario, balances de energía y procesos de humidificación y secado de alimentos.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
CONTENIDOS
Al término de la unidad el alumno podrá:
1.- INTRODUCCION A LA TERMODINÁMICA
Actualizar los conceptos básicos involucrados
en la generación de energía.
• Termodinámica y energía
Conocer las diversas formas de energía y sus
• Sistemas abiertos y cerrados
aplicaciones.
• Propiedades de un sistema
El alumno conocerá los métodos de producción
• Formas de energía
de calor utilizados a nivel industrial.
(2 HORAS)
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Al término de la unidad el alumno podrá:
Diferenciar los distintos cambios de fase para
sustancias puras y sus mecanismos.
Conocer el concepto de entalpía y los calores
específicos para los distintos estados.
2.- PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS PURAS
•
•
•
•
•
Cambios de fase de sustancias puras
Concepto de entalpía
Ecuación de estado del gas ideal
Calores específicos para gases ideales
Calores específicos para sólidos y líquidos
(4 HORAS)
Al término de la unidad el alumno será capaz 3.- BALANCE DE MASA
de:
• Principio de conservación de la masa
Calcular los balances de masa en estado
• Balances de masa en estado estacionario
estacionario y no estacionario.
• Balances de masa en estado no estacionario
Conocer y comprender el trabajo de flujo y las
• Trabajo de flujo
propiedades involucradas.
Desarrollar y calcular ejercicios de aplicación.
(16 HORAS)
Al término de la unidad el alumno podrá:
4.- PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA
Conocer y comprender el principio de
• Principio de conservación de la energía
conservación de la energía.
• Balance de energía
Comprender los cambios de energía de un
• Cambio de energía de un sistema
sistema
• Balance de energía para sistemas cerrados
Plantear y calcular los balances de energía
• Balance de energía para sistemas de
para sistemas cerrados.
flujo estable.
Calcular los balances de energía para sistemas
de flujo estable.
Desarrollar ejercicios de aplicación.
(12 HORAS)
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Al término de la unidad el alumno podrá:
Conocer y diferenciar las diferentes fuentes de
energía térmica.
Comprender la conversión de trabajo en
energía.
Diferenciar
los
procesos
reversibles
e
irreversibles.
Comprender el ciclo de Carnot en los procesos
reversibles.
Al término de la unidad el alumno podrá:
Conocer y comprender el principio de
incremento de entropía.
Comprender los cambios de entropía en las
sustancias puras.
Conocer los procesos adiabáticos reversibles
como isoentrópicos.
Conocer y comprender los cambios de
entropía en sólidos, líquidos y gases ideales.
5.- SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA.
•
•
•
•
•
•
•
Depósitos de energía térmica
Máquinas térmicas
Procesos reversibles e irreversibles
El ciclo de Carnot
Escala termodinámica de temperatura
La máquina térmica de Carnot
Ciclo de refrigeración (ciclo inverso de Carnot)
(6 HORAS)
6.- ENTROPÍA
•
•
•
•
•
Principio del incremento de entropía
Cambio de entropía de sustancias puras
Procesos isoentrópicos
Cambio de entropía en sólidos y líquidos
Cambio de entropía en gases ideales
(4 HORAS)
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Al término de la unidad el alumno podrá:
Conocer y diferenciar los diferentes diagramas
de un sistema, con
sus propiedades
termodinámicas y utilizarlos en la resolución
de ejercicios de aplicación.
7.- DIAGRAMAS TERMODINÁMICOS.
•
•
•
•
•
Fases y cambios de fases
Diagrama presión – entalpía
Diagrama presión – volumen
Diagrama presión – entropía
Tabla de propiedades termodinámicas
(6 HORAS)
Al término de la unidad el alumno podrá:
Conocer y aplicar la carta psicrométrica en los
sistemas aire – agua.
Calcular ejercicios de aplicación, para sistemas
de humidificación y secado de alimentos.
Aplicar estos conocimientos a los sistemas de
acondicionamientos de aire.
8.- CARTA PSICROMETRICA
• Mezcla de gases ideales y vapores
• Aire seco y húmedo
• Aire atmosférico
• Humedades molares, absolutas y relativas
• Temperaturas de bulbo seco, húmedo, rocío
• Volumen húmedo, calor húmedo, entalpía.
• Humidificación y secado.
• Acondicionamiento de aire
(6 HORAS)
Metodología: El proceso de enseñanza se realizará a través de clases expositivas, ejercicios y seminarios. Como elementos de apoyo docente se
usarán transparencias, Data show, video y material didáctico online e intranet de la universidad.
Evaluaciones y Ponderaciones: El logro de los objetivos de la asignatura se evaluará a través de 3 pruebas escritas programadas (PEP) u otra
modalidad según corresponda, para evaluar conocimientos y habilidades de los alumnos, más un seminario final.
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Ponderación:
Teoría:
Ponderación (%)
3 Pruebas - PEP
30 % cada una
1 seminario de un tema relacionado.
10 %
BIBLIOGRAFÍA :
Abuin, E, Lissi, E, Páez,M.S. Ureta . Físico química I, 1ª Edic. Editorial Universidad de Santiago de Chile, 2003
Correa, Horacio. Balances de masa y energía. 1ª Edic. Editorial Universidad de Santiago de Chile, 2005
Foust, Alan. S. “Principios de Operaciones Unitarias”. México: CECSA, 1990.
McCabe, W.L. ; Smith.. “Operaciones Básicas de Ingeniería Química”. Madrid: McGraw-Hill, 1994.
Yunus A. Cengel; Michael A. Boles. Termodinámica. Cuarta edición. McGraw-Hill, 2003
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