PROCESO FORMACIÓN
Código:FFO.06
DISEÑO DEL PROGRAMA DE UNIDADES DE APRENDIZAJE
Versión: 01
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIERÌA DE PETRÒLEOS PETRÒLEOS INGENIERÌA DE PETRÒLEOS TERMODINÀMICA DE HIDROCARBUROS CÓDIGO 23170 23170
NÚMERO DE CRÉDITOS 4
REQUISITOS BALANCE DE MASA Y ENERGÌA EN PROCESOS HIDROCARBUROS (24230) INTENSIDAD HORARIA SEMANAL
TAD: 4 horas TI: 8 horas TALLERES:___ :___ LABORATORIO:___ :_4 :___ TEÓRICO-PRÁCTICA:_ :_4 horas__ horas__ JUSTIFICACIÓN
La termodinámica de hidrocarburos ofrece al ingeniero de petróleos las bases para el mejorar el rendimientos térmico de los sistemas de producción y procesamiento de hidrocarburos, el uso racional de los recursos energéticos y aplicar de una forma acertada la tecnología disponible para su explotación racional, económica y compatible con el medio ambiente. PROPÓSITO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE
Generar competencias en el alumno que le permitan aplicar los fundamentos de la termodinámica, al estudio de los procesos propios de la industria de los hidrocarburos. OBJETIVOS DE APRENDIZAJE Ó COMPETENCIAS
Competencias cognitivas cognitivas:: Comprende y aplica los conceptos teóricos de la termodinámica de hidrocarburos. Niveles de logro Aplica adecuadamente los sistemas de unidades. Interpreta los diagramas termodinámicos para sustancias puras y mezclas de hidrocarburos. Resuelve problemas de formación e inhibición de hidratos. Define el concepto de calor, trabajo, energía interna, entalpía y entropía. Explica la primera, segunda y tercera ley de la termodinámica. Resuelve problemas de balances energéticos asociados a los procesos de la industria petrolera.
PROCESO FORMACIÓN
Código:FFO.05
DISEÑO DEL PROGRAMA DE UNIDADES DE APRENDIZAJE
Versión: 01
Contribuye al mejoramiento del medio ambiente y de la calidad de vida utilizando en forma adecuada las fuentes de energía y seleccionando las transformaciones energéticas más eficientes dentro de un proceso.
Competencias actitudinales actitudinales:: Asume la responsabilidad en el aprendizaje de los conceptos fundamentales asociados a la termodinámica de hidrocarburos. Niveles de logro
Consulta fuentes bibliográficas en inglés (libros especializados y artículos técnicos). Se da cuenta de la importancia que puede tener su actitud proactiva para el éxito profesional. Cumple con los compromisos con la calidad esperada. Comprende el sentido del trabajo en equipo. CONTENIDOS
1) MODULO 1: CONCEPTOS FUNDAMENTALES
Definición y aplicación de la termodinámica de hidrocarburos. Terminología básica (elementos y átomos, Moléculas y compuestos químicos, compuestos físicos, masa atómica relativa, peso atómico relativo, masa molecular relativa, mol, valencia y mezcla). Unidades básicas de medida (masa, fuerza, peso, longitud, área, volumen, densidad, presión, temperatura, trabajo, potencia, energía en forma de calor, viscosidad). Conversiones masa-volumen.
2) MODULO 2: PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS HIDROCARBUROS
Gas ideal. Mezcla de gases ideales. Factor de compresibilidad. Concepto de los estados correspondientes. Correlación de Katz y regla de Kay. Ecuaciones de estado. Ecuaciones cúbicas de estado. Ecuación de Van der Waals. Ecuación de Redlich– Kwong. Ecuación de Soave-Redlich–Kwong. Peng–Robinson. Factor Acéntrico de Pitzer. Ley de los estados correspondientes (tres parámetros). Leyes de mezcla. Coeficientes de interacción binarios. Densidad de gas. Propiedades físicas del líquido (Características de destilación, Factor de caracterización de Watson). Densidad del líquido (Gravedad API, Barril API, correlaciones generales, Densidad relativa vs peso molecular).
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Versión: 01
3) MODULO 3: COMPORTAMIENTO DE FASES
Sustancias puras: Diagrama de fases de una sustancia pura, presión de vapor, diagrama P-V, diagrama T-V para una sustancia pura. Manejo de las tablas de vapor. Mezclas de dos componentes: Diagramas de fases de mezclas de dos componentes, diagramas P-V de dos componentes, diagramas de composición. Mezclas de tres componentes (diagramas ternarios, diagramas de fase para tres componentes, uso de los diagramas ternarios). Sistemas multi-componente: Efecto de la composición; Efecto de la fracción pesada C7+; efecto de las impurezas. Aplicación de los envolventes de fase: Comportamiento del yacimiento, bombeo de líquidos, transporte de hidrocarburos por tuberías, procesos de refrigeración, operación cerca al punto crítico. Regla de las fases de Gibbs. Predicción del comportamiento de fases: Cricondenbárico, cridondentermico, Presión y temperatura crítica. Comportamiento de fase agua –hidrocarburo: Contenido de agua de gases, contenido de agua en gases ácidos, aplicaciones del contenido de agua, hidratos del gas, equilibrio de hidratos, correlaciones para la predicción de las condiciones de formación de hidratos.
4) MODULO 4: PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA
Concepto de energía. Concepto de trabajo. Concepto de calor. Ley cero de la Termodinámica. Procesos y ciclos. Sistema y alrededores. Escogencia del sistema. Primera Ley aplicada a sistemas cerrados y abiertos. Energía interna. Entalpía. Calor específico. Valor calorífico. Efecto de la condición de la fase. Alternativas para el cálculo de entalpía. Calor sensible. Correlaciones de capacidad calorífica. Calor latente (sustancias puras y mezclas). Diagramas Presión-Entalpía. Cálculos de entalpía para sustancias puras. Calculo de entalpía para mezclas.
5) MODULO 5: SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA
Depósitos de energía térmica. Maquinas térmicas. Eficiencia térmica. Enunciado de Kelvin-Planck. Refrigeradores y bombas de Calor. Coeficiente de operación. Enunciado de Clausius. Máquinas de movimiento perpetuo. Procesos reversibles e irreversibles. Irreversibilidades. Ciclo de Carnot. Los principios de Carnot. La máquina térmica de Carnot. El refrigerador y la bomba de calor de Carnot.
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Desigualdad de Clausius. Entropía. Diagrama de Mollier. Las relaciones T-ds.
6) MODULO 6: TERMODINÁMICA APLICADA A PROCESOS HIDROCARBUROS •
Relaciones de Maxwell. Coeficiente Joule-Thomson. Refrigeración. Compresión. ESTRATEGIAS ESTRATEGIAS DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE
La asignatura se imparte básicamente utilizando la metodología de las clases magistrales. Las clases prácticas están orientadas a la solución de problemas numéricos. El profesor resolverá en clase dos o más problemas por tema, con diferente grado de complejidad, comentando las bases de la resolución y las diferentes alternativas, si existe más de una. Talleres. Revisiones bibliográficas. Expresión, discusión y confrontación del conocimiento y conceptos previos. Estudio y análisis de casos. Se busca la aproximación de la asignatura a procesos propios de la industria de hidrocarburos. Lectura de textos y artículos técnicos en inglés. Las herramientas, bibliografía y documentos requeridos para realizar los talleres serán entregados por el profesor vía email a cada estudiante. ESTRATEGIAS DE EVALUACIÓN
Número de evaluaciones: 3 evaluaciones parciales: Dominio Conceptual y solución de Problemas (pruebas escritas). 2 talleres de evaluación formativa Evaluación continua del desenvolvimiento del alumno en la clase. Ponderaciones: Primer parcial = 25 % (15 de junio de 2010) Segundo parcial = 25 % (30 de Julio de 2010) Tercer parcial = 25 % (Agosto 30 – Septiembre 8 de 2010) Talleres de evaluación formativa = 15 % Quices y participación en el aula = 10%
BIBLIOGRAFÍA
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Versión: 01
McCain, William. D., ”The Properties of Petroleum Fluids”. Second Edition, PennWell, Tulsa, 1990. Campbell, John. M, “Gas Conditioning and Processing. Volumen 1: The Basic Principles”, Seventh Edition, Campbell Petroleum Series, Norman (Oklahoma), 1992. Sloan E. Dendy. “ Hydrate Engineering”. SPE Monograph Series. Texas, 2000. Carroll, John. “Natural Gas Hydrates: A Guide for Engineers”. Gulf Professional Publishing. 2003. R. C. Reid, J. M. Prausnitz and B. E. Poling; "The Properties of Gases and Liquids"; 4ª ed., McGraw-Hill, New York 1987. Engelman C.E. and Cummings C.B., “The Theory and Economics of Electrostatic Treaters”. SPE 18850. Prats, Michael. “Thermal Recovery”. SPE Monograph Series. 1986. Edmister, Wayne C. and Lee, Byung Ik. “Applied hydrocarbon thermodynamics”. Vol. 1. Second ed. Gulf Publishing, Houston, 1984. GPSA. Engineering Data Book. 12 th Edition (Electronic).
