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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS

ESCUELA : UPIICSA CARRERA : INGENIERÍA EN TRANSPORTE ESPECIALIDAD : COORDINACIÓN : ACAD. DE QUÍMICA ENERGÉTICA Y AMBIENTAL DEPARTAMENTO : CIENCIAS BÁSICAS

ASIGNATURA : QUÍMICA ENERGÉTICA Y AMBIENTAL CLAVE: TTLQ SEMESTRE: 3o. CRÉDITOS : 6 VIGENTE: JULIO 1999 TIPO DE ASIGNATURA: TEÓRICA MODALIDAD : Escolarizada X Abierta _________

FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA Todas las empresas requieren energía para sus procesos de transporte, sin embargo la utilización de dicha energía requiere de una generación y manejo óptimo en relación con su entorno externo. Por lo que son necesarios los conceptos de química en la utilización, transformación, manejo desecho y reutilización de la misma. La asignatura va dirigida a la disciplina de la ingeniería en transporte en el área energética, impacto y preservación del medio ambiente y recursos en los campos: aéreo, marítimo, ferroviario y principalmente al terrestre.

OBJETIVO DE LA ASIGNATURA Aplicará los conceptos y las leyes de la química y fisicoquímica, que le permitan entender las relaciones entre recursos, energía y el impacto en el medio ambiente en el contexto de la ingeniería en transporte. TIEMPOS TOTALES ASIGNADOS: H/SEMESTRE : 54 HR/SEMANA: 3 H/TEORÍA/SEMESTRE : 54 H/PRÁCTICA/SEMESTRE : O

PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO POR: ACADS. DE QUÍMICA, ENERGÉTICA Y AMBIENTAL REVISADO:JEFATURA DE LAS ACADS. DE QUÍMICA/JEFATURA DE CARRERA DE INGENIERIA EN TRANSPORTE. APROBADO POR:

ING. FRANCISCO BOJÓRQUEZ HERNÁNDEZ PRESIDENTE DEL H.C.T.C.E.

AUTORIZADO POR: COMISION DE PLANES Y PROGRAMAS DE ESTUDIO DEL CONSEJO GENERAL CONSULTIVO DEL IPN





ASIGNATURA : QUIMICA ENERGÉTICA Y AMBIENTAL CLAVE: TTLQ . _____________________________________________________________________________________________ HOJA: __2___ DE __14___

FUNDAMENTACIÓN Dado que el ingeniero en transporte debe ser un profesional que en forma multidisciplinaria e interdisciplinaria contribuya a la solución de problemas inherentes a los diferentes medios de transporte, los cuales se relacionan en forma directa con el uso de combustibles, la generación eficiente de energía y la emisión de contaminantes al aire, agua y suelo. Es fundamental en su formación el comprender, que a partir de diferentes tipos de combustibles se puede generar y utilizar la energía en sus diferentes formas; y cómo el trinomio recursos, energía y contaminación del medio ambiente está íntimamente ligado al transporte. Es indispensable que el ingeniero en transporte, conozca el lenguaje técnico y relacione las actividades del transporte como una de las principales fuentes de contaminación al medio ambiente y contribuya en forma preventiva y correctiva a atenuar el impacto a través del uso de combustibles más eficientes, así como el uso racional de la energía, tratando que el impacto en el medio ambiente, sea mínimo, logrando con ello que las compañías de transporte tengan una ética de preservación del medio ambiente y como consecuencia se cumpla con la normatividad vigente en cuanto a las emisiones de contaminantes y al impacto ambiental. Por lo anterior es necesario que en la formación del ingeniero en transportes; se conozca las propiedades de la materia en sus diferentes estados así como la interrelación con los sistemas. Así también se considera importante el conocimiento y aplicación de las leyes de comportamiento de los gases y también de las leyes que rigen el comportamiento de las distintas formas de energía, así como de la interrelación existente entre ellas. También es fundamental el conocimiento sobre la determinación de la energía térmica generada por los diferentes tipos de combustibles, adicionalmente a los principios que permitan conocer la energía electromotriz involucrada en celdas electroquímicas por distintos materiales que funcionan como electrodos. También se ha considerado la necesidad de conocer las fuentes contaminantes y el control de la contaminación a la atmósfera así como lo relacionado con la generación, manejo y disposición final de residuos peligrosos. En forma adicional a lo expuesto, esta asignatura sirve de apoyo básico a la de “Máquinas térmicas y transporte de Energía” y proporciona elementos de criterio para la asignatura de “Evaluación ambiental de procesos del transporte”.





ASIGNATURA : QUÍMICA ENERGÉTICA Y AMBIENTAL CLAVE: TTLQ . _______________________________________________________________________________________________ HOJA: __3___ DE _14_ No. UNIDAD NOMBRE

I FUNDAMENTOS

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno: •• Explicará la importancia de la relación de la química con el medio ambiente los recursos y la energía. •• Manejará los sistemas, unidades y terminología química más comunes en los procesos energéticos y de contaminación. •• Realizará cálculos que involucren las leyes de los gases en sistemas cerrados y abiertos.

No.

TEMA

TEMAS

INSTRUMENTACION DIDACTICA

T

P

EC

CLAVE BIBLIOGRÁ FICA

1. 1.1

1.2

1.2.1

Introducción : • La ciencia química y el medio ambiente. • Sistemas de unidades y factores de conversión . • Sistemas de unidades cgs, mks, S.I. e inglés.

- Exposición del tema por el profesor. - Discusión y solución de ejemplos demostrativos - Exposición por parte de los alumnos - Solución de ejercicios por los alumnos - investigación de campo - Dinámicas grupales Material didáctico - Pizarrón acetatos y rotafolio

1

3

1C, 7C

1C, 17C



ASIGNATURA : QUÍMICA ENERGÉTICA Y AMBIENTAL CLAVE: _TTLQ _____ ______________________________________________________________________________________________ HOJA: __4___ DE _14____

No.

TEMA

TEMAS

INSTRUMENTACION DIDÁCTICA

T

P

EC

CLAVE BIBLIO-

GRÁFICA

1.2.2

1.2.3

1.3 1.3.1

1.4 1.4.1

1.4.2

• Dimensiones, cantidades primarias y secundarias. • Factores de conversión Fuerza, masa, longitud, tiempo, temperatura volumen, presión, densidad •Definición de: Elemento, compuesto, peso molecular, mol, densidad, concentración, mezcla, fenómeno físico y químico Grupos funcionales de la química: • inorgánica metales ( Pb) , óxidos, hidróxidos, no metales ( N2 , O2, Cl2,,S2 ), anhídridos ( CO2 , NO2 ), ácidos ( H2S, H2SO4 ) sales ( CS2) , hidruros , radicales libres ( O y NOx ) • orgánica. alcanos (metano, propano, butano) alcoholes, aldehídos, acetonas, ácidos carboxilicos, compuestos bencénicos, radicales libres, organosfosforados, organonitrogenados.

2

3

17C

17C

1C, 9B

16 C

16C



ASIGNATURA : QUÍMICA ENERGÉTICA Y AMBIENTAL __________ CLAVE: TTLQ . ______________________________________________________________________________________________ HOJA: __5___ DE __14___

No.

TEMA

TEMAS

INSTRUMENTACIÓN DIDÁCTICA

T

P

EC

CLAVE BIBLIOGRÁ

FICA 1.5

1.5.1

1.5.2

1.6

1.6.1

1.6.2

1.6.3

Fenómenos físicos y químicos: • Físicos Evaporación, condensación, intercambio de calor, aglutinación, sedimentación, adsorción, absorción. • Químicos Combustión, fotoquímica, electrólisis. Combustibles y sus propiedades: • combustibles sólidos Carbón y sus derivados • combustibles líquidos Gasolina, diesel, combustóleo, alcohol • combustibles gaseosos Gas natural y gas licuado de petróleo

2

2

1C, 16 C

9b, 3C

5C. 7C



ASIGNATURA : QUÍMICA ENERGÉTICA Y AMBIENTAL CLAVE: TTLQ : _______________________________________________________________________________________________ HOJA: __6___ DE __14__

No.

TEMA

TEMAS


T

P

EC

CLAVE BIBLIOGRÁFICA

1.7 1.7.1

1.7.2

1.7.3

1.8

1.8.1

1.8.2

1.8.3

1.8.4

Gases ideales: • Leyes de los gases ideales •Mezcla de gases • Problemas de aplicación: Estequiometría : • Ley de la conservación de la materia. • Pureza de los reactivos • Rendimiento • Cálculos estequiométricos en reacciones de combustión

3

3

15c, 9 B

17 C, 15C

16 C, 9 B

6C



ASIGNATURA : QUÍMICA ENERGÉTICA Y AMBIENTAL CLAVE: TTLQ . ________________________________________________________________________________________________ HOJA: __7___ DE _14__ No. UNIDAD II NOMBRE: ENERGÍA

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno: •• Empleará los principios y leyes de la termodinámica, termoquímica y electroquímica en los procesos energéticos del transporte. •• Diferenciará los tipos de energía, y sus transformaciones empleados en el transporte •• Calculará las energías empleadas en diferentes procesos del transporte · Utilizará las ecuaciones de Faraday y Nernst en las transformaciones de energía química y eléctrica

No. TEMA

TEMAS


T

P

EC

CLAVE BIBLIOGRÁ-

FICA

2.1

2.1.1

2.2

2.2.1 2.2.2

• Formas de energía. • Definición de: energía potencial, cinética, mecánica o trabajo, térmica o calor, química, eléctrica, solar, interna Recursos y energía: •fuentes de energía convencionales. • fuentes de energía no convencionales.

-Exposición del tema por el profesor. - Discusión y solución de ejemplos demostrativos - Exposición por parte de los alumnos - Solución de ejercicios por los alumnos - Investigación de campo -Dinámicas grupales Material didáctico - Pizarrón acetatos y rotafolio

1

1

15 C, 9 B



ASIGNATURA : QUÍMICA ENERGÉTICA Y AMBIENTAL CLAVE: TTLQ .

_________________________________________________________________________________________ HOJA: __8___ DE __14___

No.

TEMA

TEMAS


T

P

EC

CLAVE BOLIO-GRAFICA

2.3

2.3.1

2.3.2

2.3.3

2.3.4 2.3.5 2.3.6 2.3.7 2.3.8

2.4 2.4.1 2.4.2 2.5

2.5.1

2.5.2 2.5.3

Termodinámica : • Sistemas y procesos termodinámicos Sistemas: abierto, cerrado, aislado Procesos: isotérmico,isobárico,isométrico, adiabático,politrópico • Capacidad calorífica, capacidad calorìfica molar y calor especìfico • Ley cero de la termodinámica • Ley de la conservación de la energía. · Entalpia •Calores sensibles y latentes. •Cálculos de calor, trabajo, cambio de energía interna, entalpía y ciclos de potencia. Termoquímica : • Calores de reacción a condiciones estándar • Cálculos en reacciones de combustión Electroquímica : • Generalidades • Reacciones de disociación y pH. • Serie electromotriz y reacciones redox. • Primera Ley de Faraday • Ecuación de Nernst

9

3

9

15 C, 16 C

7C

15 C

9B

7C, 16C



ASIGNATURA : QUÍMICA ENERGÉTICA Y AMBIENTAL CLAVE: ___ITTLQ___ _________________________________________________________________________________________________ HOJA: _9___ DE _14__

No.

TEMA

TEMAS


T

P

EC

CLAVE BIBLIO- GRÁFICA

2.5.4

2.5.4.1

2.5.4.2

2.5.4.3

2.5.5 2.5.5.1 2.5.5.2

Celdas voltaicas: • Componentes, funcionamiento y rendimiento · Celdas primarias : Cobre - zinc, carbón-zinc, dióxido de manganeso ( alcalina), óxido de mercurio, óxido de plata. · Celdas secundarias : Plomo - ácido, níquel - cadmio, níquel - zinc, dióxido de manganeso (alcalina), plata - zinc, plata - cadmio, hierro níquel y celdas solares. Corrosión : • Tipos de corrosión en celdas · Formas de prevención.

17C

2C,7C



ASIGNATURA : QUÍMICA ENERGÉTICA Y AMBIENTAL CLAVE: __TTLQ_____. ________________________________________________________________________________________________ HOJA: _10__ DE _14__ No. UNIDAD III NOMBRE: CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno: •• Identificará la estructura y composición de la atmósfera así como su afectación por la presencia de contaminantes. •• Estimará los métodos de prevención y control para mitigar los efectos de las emisiones de contaminantes al medio ambiente .

No.

TEMA

TEMAS


T

P

EC

CLAVE BIBLIOGRÁ-

FICA 3.1

3.1.1 3.1.2 3.2

3.2.1 3.2.2 3.3

3.3.1

3.2

3.4 3.4.1 3.4.2

Introducción · Contaminación · Tipos de contaminación Características de la atmósfera · Estructura · Composición Contaminantes del aire: • Contaminantes primarios •Contaminantes secundarios Smog fotoquímico, lluvia ácida. Fuentes Contaminantes: • Naturales • Antropogénicas

-Exposición del tema por el profesor. - Discusión y solución de ejemplos demostrativos - Exposición por parte de los alumnos - Solución de ejercicios por los alumnos - Investigación de campo -Dinámicas grupales Material didáctico - Pizarrón acetatos y rotafolio

4

4C,5C,6C

4C.5C,6C



ASIGNATURA : QUÍMICA ENERGÉTICA Y AMBIENTAL CLAVE: ___TTLQ_____. _______________________________________________________________________________________________ HOJA: __11_ DE __14_

No.

TEMA

TEMAS


T

P

EC

CLAVE BIBLIO-

GRÁFICA

3.5 3.5.1

3.5.2 3.5.2.1

3.5.2.2

3.5.3

3.5.4.

Métodos de control de emisiones a la atmósfera. • Métodos preventivos • Métodos correctivos - Control de partículas: Ciclones, impactores, limpiadores (scrubbers), precipitadores electrostáticos. - Control de gases: Absorción, adsorción, combustión, condensación. • Métodos de monitoreo y evaluación • Normatividad de la contaminación atmosférica .

- Exposición del tema por el profesor. - Discusión y solución de ejemplos demostrativos - Exposición por parte de los alumnos - Solución de ejercicios por los alumnos - Investigación de campo -Dinámicas grupales Material didáctico - Pizarrón acetatos y rotafolio

5

6C,7C

6C

6C,5C

8C,13C



ASIGNATURA : QUÍMICA ENERGÉTICA Y AMBIENTAL CLAVE: __TTLQ_____. ________________________________________________________________________________________________ HOJA: __12_ DE __14_ No. UNIDAD NOMBRE

IV SUSTANCIAS Y RESIDUOS PELIGROSOS

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno: •• Inferirá los riesgos del manejo de sustancias y residuos peligrosos, así como su impacto en el medio ambiente.

No.

TEMA

TEMAS


T

P

EC

CLAVE BIBLIOGRÁ

FICA

4.1

4.2

4.3 4.3.1 4.3.2

4.4 4.5

Introducción • Definiciones de: materiales y residuos peligrosos, corrosividad, reactividad, explosividad, toxicidad, inflamabilidad, biológico infeccioso (cretib) Identificación, simbología y clasificación de sustancias y residuos peligrosos. Toxicología química: • Conceptos. • Compuestos orgánicos e inorgánicos. Generación manejo y disposición final de residuos peligrosos Normatividad

- Exposición del tema por el profesor. - Discusión y solución de ejemplos demostrativos - Exposición por parte de los alumnos - Solución de ejercicios por los alumnos - Investigación de campo -Dinámicas grupales - Material didáctico - Pizarrón acetatos y rotafolio

5

2C,11C

11C

4C,7C

14C,7C 11C,12C



ASIGNATURA:QUÍMICA ENERGÉTICA Y AMBIENTAL CLAVE: TTLQ . ____________________________________________________________________________________ HOJA: 13 DE 14 .

PERIODO

UNIDADES TEMATICAS

PROCEDIMIENTOS DE EVALUACION

1er DEPARTAMENTAL

2o.

DEPARTAMENTAL

3er. DEPARTAMENTAL

I.1.0 A I.8.4

II.1.0 A II.5.3

II.5.4 A III.5.O

EXAMEN ESCRITO: 33.33 %

EXAMEN ESCRITO : 33.33 %

EXAMEN ESCRITO: 33.33 % PROMEDIO DE LAS TRES EVALUACIONES PARCIALES

CLAVE

B

C

BIBLIOGRAFIA

1 2

3 4 5

6

x x x x x x

Garzón G. G.,Fundamentos de Química General , Mc Graw Hill, Colombia,1990 Sans Fombria R., De Pablo Rivas J., Ingeniería Ambiental , No. 28, Serie Productica, Marcombo, España, 1989 López Alegría P., Contaminación Atmosférica, gas natural y L.P. , IPN, México, 1986 Albert, Lilia A., Toxicología Ambiental , Limusa-Noriega, México, 1990 Strauss W. Mainwaring,S.J. Contaminación del aire, Causas, Efectos y soluciones , Trillas, México, 1990 Wark, Kenneth, Warner Cecil F., Contaminación del aire, origen y control Limusa-Noriega, México, 1997



ASIGNATURA: QUÍMICA ENERGÉTICA Y AMBIENTAL CLAVE: TTLQ . ______________________________________________________________________________________HOJA: 14 DE _14_.

CLAVE

B

C

BIBLIOGRAFIA

x

x x x x x x x x x x x

Manahan, Stanley, E., Envinronmental Chemistry, Lewis Publishers, fith edition Ley general del equilibrio ecológico y laprotección al ambiente , Porrua, México,1997 Hobbs, Peter V., Basic Physical chemistry for the atmospheric sciencies , Cambridge, University Press, 1995 Reglamento para el transporte terrestre de materiales y residuos peligrosos , 1993, SCT NOM-O52-ECOL-93 NOM-O53-ECOL-93 NOM-O85-ECOL-94 Reglamento de la Ley General del equilibrio ecológico y la protección al ambiente en materia de: Impacto ambiental, residuos peligrosos, prevención y control de la contminación de la atmósfera,y de emisión de ruido. Maron, S.H., Lando, J:B. , Fisicoquímica fundamental, Limusa-Noriega,México, 1990 Mahan, Myers, Química curso universitario , Addison-Wesley iberoamericana Williams,E. Johnson C. Stoichiometry for chemical engineering , Mc. Graw Hill Harper Enríquez, Fundamentos de electricidad , Limusa

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