Martín Fuenzalida, J. Ricardo Pérez, José Cuevas.
JI3 2013, número 3, páginas 36-37.
Abstract
Termodinámica es un curso fundamental en la formación de los alumnos de la Escuela de Ingeniería UC. En este curso, los alumnos (de segundo y tercer año, sin especialidad definida) desarrollan las competencias para analizar y diseñar, conceptualmente, máquinas térmicas como plantas de poder, motores, sistemas de refrigeración y bombas de calor de gran relevancia para la industria. Una de las competencia fundamentales es aplicar balances de energía y entropía (primera y segunda leyes de la termodinámica) para describir el funcionamiento y eficiencia de máquinas térmicas y determinar, asi, parámetros relevantes para su diseño. Para ello, los alumnos deben conocer, previamente, las propiedades de los fluidos involucrados en la operación de las máquinas térmicas que se están analizando. Dichas propiedades pueden ser obtenidas a partir de bases de datos experimentales (por ejemplo, tablas o programas que compilan este tipo de información) o calculadas usando modelos termodinámicos estándares. Para el caso de compuestos comunes, como el agua, existe vasta información experimental compilada en tablas que permiten estimar sus propiedades en función de temperaturas y presiones. Sin embargo, existen compuestos para los que, prácticamente, no existe información experimental o ésta no está disponible para los alumnos. En estos casos, se debe recurrir a modelos, como la ecuación de gases ideales o ecuaciones de estado (EoS), como van der Waals (vdW), Peng-Robinson (PR) o Redlich-Kwong (RK). La ecuación de gases ideales es un modelo simple y fácil de aplicar, lo que la convierte en una herramienta de enseñanza de gran valor. Por otro lado, las ecuaciones de estado vdW, PR y RK son modelos más complejos que requieren un análisis mas profundo y cuya aplicación y entendimiento exigen el uso de herramientas computacionales sofisticadas. Éstas deben facilitar el proceso de aprendizaje de los laumnos y fortalecer el desarrollo de las competencias del curso. En este trabajo se describe la implementación, aplicación y evaluación de XSEOS [1], una herramienta computacional fácil de usar y de libre acceso para todos los alumnos. XSEOS es un complemento deExcel que permite calcular propiedades termodinámicas a partir de EoS como vdW, PR y RK y modelos de energía libre de Gibbs que, de otra forma, tomaría bastante tiempo y esfuerzo resolver. Comp primera etapa, se analizan en profundidad las características y capacidades de esta herramienta. Luego, se desarrollan nuevas funciones y aplicaciones de XSEOS, útiles para la enseñanza de EoS en el curso de Termodinámica. Finalmente, se evalúa el uso de XSEOS y su contribución al desarrollo de competencias en el curso de Termodinámica del segundo semestre de 2012.