27_termodinamica_ii - facultad de mecanica & energia

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO
FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA ENERGIA
Av. Juan Pablo II S/N Bellavista Callao
Teléfonos 429-0740 Anexos 291 – 293 - 294
Telefax: 420-0217
SYLLABUS
I.- INFORMACION GENERAL:
1.1 Asignatura
1.2 Código
1.3 Créditos
1.4 Pre requisito
1.5 Ciclo
1.6 Horas Semanales
1.7 Carácter
1.8 Departamento Académico
1.9 Semestre
1.10 Duración del Semestre Académico
1.11 Profesor
: TERMODINAMICA II
: M6127
: 05
: Termodinámica I
: Sexto.
: Teoría: 03
Práctica: 02 Laboratorio: 02
: OBLIGATORIO
: Mecánica
: 2008 B
: 17 Semanas
: Dr. Ingº José Hugo Tezén Campos
e-mail: [email protected]
II.-SUMILLA:
2.1 NATURALEZA DE LA ASIGNATURA:
La asignatura esta comprendida en el área de la especialidad de la estructura
curricular y esta referida a la aplicación de las leyes fundamentales de la
termodinámica, en el análisis y funcionamiento de las Máquinas y Aparatos térmicos.
2.2 SINTESIS DE CONTENIDO:
Combustión.- Compresión de gases.- Ciclos de potencia: MCI: Otto - Diesel.Sabathe, Ciclo Real de los Motores de Combustión Interna, Ciclo Joule - Brayton.
Ciclo Rankine, Ciclo de Refrigeración por compresión de vapor y aire Acondicionado.
III.-OBJETIVOS:
3.1. GENERAL:
Que el estudiante, al término del semestre sea capaz de comprender las leyes
fundamentales de la Termodinámica para aplicarlas en los procesos de transferencia y
conversión de energía y en el diseño de equipos y aparatos térmicos
3.2. ESPECIFICOS:
 Que el alumno aplique sin error las leyes y principios de la termodinámica a casos
específicos, dando el fundamento energético para el estudio de equipos para
compresión de gases, plantas reales de potencia: MCI, plantas con turbinas a gas,
plantas con turbinas a vapor; y plantas de refrigeración y Aire acondicionado.
 Aplicar sin error las leyes y principios de la termodinámica en la resolución de
problemas propios de los aparatos energéticos, cuantificando las formas energéticas
en los mismos.
 Proyectar y determinar el nivel energético de los sistemas, equipos y máquinas
usados en la Industria tanto en la generación de potencia, así como el uso racional del
Calor en los procesos industriales donde se requiere.
IV.-PROGRAMA ANALÍTICO CALENDARIZADO:
1
En esta programación se señala el código formado por 2 dígitos correspondiendo el
primero a la semana de avance programático y el segundo a la hora de avance semanal
(3 Horas de teoría y 2 Horas de práctica).
Semana 1 COMBUSTION.(7 Horas)
1.1 Proceso de combustión.
1.2 Balance de masas.
1.3 Combustión completa e incompleta y Análisis de los productos de la combustión.
1.4 Práctica: Seminario
1.5 Práctica: Seminario
1.6 LABORATORIO: INTRODUCCION - LINEAMIENTOS GENERALES DEL LAS
EXPERIENCIAS
Semana 2 COMBUSTION.(7 Horas)
2.1 Primera ley de la Termodinámica aplicada a procesos de combustión. Entalpía de
formación. Energía interna de reacción.
2.2 Poder calorífico de combustibles. Temperatura de llama adiabática.
2.3 Eficiencia de combustión. Diagramas de combustión.
2.4 Práctica: Seminario
2.5 Práctica: Seminario
2.6 LABORATORIO: FUNDAMENTOS TEORICOS APLICADOS A EQUIPOS DE ANALISIS
GASES DE COMBUSTION
Semana 3 PROCESOS DE COMPRESION DE GASES.(7 Horas)
3.1 Compresión y expansión de fluidos compresibles.
3.2 Clasificación de las máquinas de compresión y expansión. Procesos de compresión:
Isoentrópico, Isotérmico, Politrópico.
3.3 Cálculo del trabajo de compresión. Eficiencias: Isotérmicas, Adiabáticas y Politrópicas
3.4 PRIMERA PRACTICA CALIFICADA
3.5 PRIMERA PRACTICA CALIFICADA
3.6 EXPERIENCIA 1:SOBRE ANALISIS DE GASES CON EL EQUIPO ORSAT
3.7 EXPERIENCIA 1:SOBRE ANALISIS DE GASES CON EL EQUIPO ORSAT
Semana 4 : COMPRESION DE GASES.(7 Horas)
4.1 Compresión en múltiples etapas. Condiciones para la mínima potencia.
4.2 Compresores reciprocantes. Potencia al freno, potencia indicada. Eficiencia Mecánica
4.3 Compresores de doble efecto. Dimensiones.
4.4 Práctica: Seminario
4.5 Práctica: Seminario
4.6 LABORATORIO: FUNDAMENTOS TEORICOS APLICADOS A EQUIPOS PARA
DETERMINAR EL PODER CALORIFICO DE COMBUSTIBLES
4.7 LABORATORIO: FUNDAMENTOS TEORICOS APLICADOS A EQUIPOS PARA
DETERMINAR EL PODER CALORIFICO DE COMBUSTIBLES
Semana 5 CICLO OTTO; DIESEL Y DUAL
(7 Horas)
5.1 Ciclo Otto: Su relación con los motores de explosión. Relación de compresión, su
influencia en la eficiencia.
5.2 Ciclo Diesel: Su relación con los motores de compresión. Eficiencia del Ciclo Otto y Diesel
Relación de: compresión, combustión y expansión
5.3 Relación de compresión y de corte, influencia en la eficiencia. El motor Wankel. Ciclo
Dual
5.4 Práctica: Seminario
5.5 Práctica: Seminario
5.6 LABORATORIO: EXPERIENCIA Nº 02, BOMBA CALORIMETRICA DE JUNKER
5.7 LABORATORIO: EXPERIENCIA Nº 02, BOMBA CALORIMETRICA DE JUNKER
Semana 6 PERFOMANCE DE LOS M.C.I.-
(7 Horas)
2
6.1 Análisis comparativo entre los ciclos Otto y Diesel. Limitaciones. Presión media efectiva e
indicada.
6.2 Potencia efectiva e indicada Consumo específico de combustible - Consumo específico
de calor. Eficiencias: Mecánica, Térmica, Factor de Diagrama Motriz
6.3 Balance térmico. Número de Octano.- Número de Cetano.
6.4 SEGUNDA PRACTICA CALIFICADA
6.5 SEGUNDA PRACTICA CALIFICADA
6.6 LABORATORIO Nº 03: EXPERIENCIA, BOMBA CALORIMETRICA UNIVERSAL
6.7 LABORATORIO Nº 03: EXPERIENCIA, BOMBA CALORIMETRICA UNIVERSAL
Semana 7 CICLO JOULE - BRAYTON SIMPLE.(7
Horas)
7.1 Parámetros característicos. Elementos de una planta de gas de ciclo simple. Ciclo
cerrado, ciclo abierto.
7.2 Influencia de la relación de presiones en la eficiencia y en el trabajo del ciclo.
Optimización del ciclo simple: Trabajo máximo.
7.3 Ciclo real de las plantas con turbinas de gas. Influencia de la relación de presiones sobre
los parámetros del ciclo regenerativo ideal.
7.4 Práctica: Seminario
7.5 Práctica: Seminario
7.6 LABORATORIO: FUNDAMENTOS TEORICOS APLICADOS EN EL ANALISIS DE LOS
M.C.I
7.7 LABORATORIO: EXPERIENCIA DE M.C.I
Semana 8.-
PRIMER EXAMEN PARCIAL
Semana 9 CICLO JOULE - BRAYTON REGENERATIVO.(7 Horas)
9.1 Ciclo Regenerativo
9.2 Eficiencia del Regenerador. Ciclo Joule Brayton con etapas de compresión y expansión.
9.3 Influencia de la variación de carga sobre el comportamiento del ciclo.
9.4 Práctica: Seminario
9.5 Práctica: Seminario
9.6 LABORATORIO: FUNDAMENTOS TEORICOS APLICADOS EN EL ANALISIS
ENERGETICO DE TAG DE 2 EJES
9.7 LABORATORIO: FUNDAMENTOS TEORICOS APLICADOS EN EL ANALISIS
ENERGETICO DE TAG DE 2 EJES
Semana 10.10.1 Motores a reacción Ram- Jet. Turbo Hélice.
10.2 Elementos de la Planta de Vapor de Ciclo simple
10.3 Eficiencia del Ciclo de Vapor
10.4 Práctica: Seminario
10.5 Práctica: Seminario
10.6 LABORATORIO Nº 04: EXPERIENCIA EN LA TAG 2 EJES
10.7 LABORATORIO Nº 04: EXPERIENCIA EN LA TAG 2 EJES
(7 Horas)
Semana 11 CICLO RANKINE: PARAMETROS IMPORTANTES
(7 Horas)
11.1 Comparación con el ciclo de Carnot. Influencia de las presiones de vaporización y
condensación en los parámetros del ciclo.
11.2 Sobrecalentamiento. Recalentamiento.
11.3 Ciclo regenerativo ideal y real. Calentadores de agua de alimentación.
11.4 Práctica: Seminario
11.5 Práctica: Seminario
11.6 LABORATORIO: FUNDAMENTOS TEORICOS APLICADOS A LAS UNIDADES DE
PRODUCCION DE VAPOR
3
11.7 LABORATORIO: FUNDAMENTOS TEORICOS APLICADOS A LAS UNIDADES DE
PRODUCCION DE VAPOR
Semana 12 CICLO RANKINE: REGENERATIVO
(7 Horas)
12.1 Temperatura máxima del agua de alimentación.
12.2 Optimización del número de extracciones. Eficiencia adiabática de expansión.
12.3 Eficiencia mecánica.
12.4 TERCERA PRÁCTICA CALIFICADA
12.5 TERCERA PRÁCTICA CALIFICADA
12.6 LABORATORIO: EXPERIENCIA Nº 05 EN EL GENERADOR DE VAPOR
12.7 LABORATORIO: EXPERIENCIA Nº 05 EN EL GENERADOR DE VAPOR
Semana 13 CICLO RANKINE.(7 Horas)
13.1 Disposición de las bombas de agua. Balance térmico.
13.2 Influencia de la variación de carga en el comportamiento del ciclo. Plantas combinadas
Gas - Vapor
13.3 Ciclos de Cogeneración Factor de Utilidad
13.4 Práctica: Seminario
13.5 Práctica: Seminario
13.6 LABORATORIO: PRESENTACION Y SUSTENTACION DE INFORMES 4 Y 5
13.7 LABORATORIO: PRESENTACION Y SUSTENTACION DE INFORMES 4 Y 5
Semana 14 CICLOS DE REFRIGERACION.(7 Horas)
14.1 Clasificación. Características de los refrigerantes Ciclo de refrigeración por compresión
de vapor.
14.2 Elementos de la planta. Coeficiente de perfomance.- Diagrama: T - s y h - s.
14.3 Ciclos de refrigeración por compresión de vapor con presiones múltiples.
14.4 Práctica: Seminarios
14.5 Práctica: Seminarios
14.6 LABORATORIO: EXPERIENCIA EQUIPO DE REFRIGERACION
14.7 LABORATORIO: EXPERIENCIA EQUIPO DE REFRIGERACION
Semana 15 CICLOS DE REFRIGERACION.(7 Horas)
15.1 Refrigeración por absorción. Refrigeración por compresión de gases
15.2 Procesos de acondicionamiento de aire. Carta Psicrométrica Deshumidificación por
enfriamiento. Enfriamiento por evaporación.
15.3 Humidificación por calentamiento. Mezcla adiabática de aire.
15.4 CUARTA PRACTICA CALIFICADA
15.5 CUARTA PRACTICA CALIFICADA
15.6 LABORATORIO: EXAMEN FINAL
15.7 LABORATORIO: EXAMEN FINAL
Semana 16.-
EXAMEN FINAL
Semana 17.-
EXAMEN SUSTITUTORIO
V.-EVALUACION:





Examen Parcial, EP
Examen Final, EF
Examen Sustitutorio ES, (único e integral, reemplaza a EP ó EF)
Promedio de Prácticas (calificadas de salón y domiciliarias), PP
Promedio de Laboratorio, PL
NOTA FINAL = (EP + EF + PP + PL) / 4
4
VI.- METODOLOGIA:
La asignatura se desarrolla empleando las siguientes modalidades:
a) Exposición de clases teóricas, análisis y debate por los estudiantes, con ayudas
audiovisuales.
b) Entrega de material para que el alumno lo desarrolle en prácticas dirigidas y
domiciliarias.
c) Seminarios de resolución de problemas.
d) Asignación de lecturas de carácter técnico científicas y desarrollo de trabajos
aplicativo.
VII.- BIBLIOGRAFÍA:
7.1 BIBLIOGRAFIA BASICA. JONES DUGAN. Ingeniería Termodinámica,
 C. YUNUS. TERMODINAMICA - Edit. Mc
Edit. Prentice Hall, 2001.
7.2 BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTARIA.
 RUSELL y ADEBIYI, Termodinámica Clásica, Edit.
Addison-Wesley
Iberoamericana, 1997
 MORSE F. Centrales Eléctricas Ed. CECSA., 1989
 STOECKER. Refrigeración y Aire Acondicionado Ed. MC. Graw-Hill. 1992
 WARK, Kenneth y otro. Termodinamica. España, Edit. MGH, 6º Ed. 2001
 FAIRES, V.M. Termodinámica. Edit. UTEHA. Barcelona, 1988
 A.P. BASKAKOV. Termotécnia, Editorial MIR, 1987.
 VAN WYLEN, Principios de Termodinámica, 1997
 CRUZ & POSTIGO. Termodinámica Aplicada. Lima.
 MORAN & SHAPIRO Fundamentos de termodinámica Técnica Reverte.
Barcelona 1995
Bellavista, Septiembre de 2008
5