Silabo de Termodinámica

1.1.
1.2.
1.3.
1.4.
1.5.
1.6.
Facultad
Carrera Profesional
Tipo de Curso
Requisitos
Ciclo de Estudio
Duración del Curso
Inicio
Término
1.7. Extensión horaria
1.8. Créditos
1.9. Período Lectivo
1.10. Docente Responsable
1.11. Correo electrónico
1.12. Horario
: Facultad de Ingeniería
: Ingeniería Industrial
: Obligatorio
: Física III, Matemáticas III
: VI
: 18 semanas
: martes 14 de agosto 2007
: Martes 11 de diciembre 2007
: 03 horas/ semana
: 03
: 2007 – II
: Mg. Raúl Paredes Rosario
: [email protected]
: Martes 7 – 10 p.m.
II.- FUNDAMENTACION
El curso de termodinámica para Ingeniería Industrial brindará al alumno el conocimiento de conceptos
generales y de las principales leyes termodinámicas que gobiernan los fenómenos de transformación y
transferencia de la energía y la materia. Tiene carácter aplicativo, con fuerte énfasis en aplicación industrial de
los conocimientos termodinámicos. El curso consta de tres partes bien definidas:
1. – Teoría (Termodinámica): definiciones, análisis de procesos termodinámicos
2. – Tecnología (Termotecnia): análisis de equipos y máquinas térmicas
3. – Gestión: Aplicación de auditorias térmicas y determinación de costos de procesos térmicos
industriales, implementación de mejoras en procesos
III.- COMPETENCIA
El objetivo principal del curso es preparar al alumno para que sea capaz de aplicar los principales principios que
regulan los procesos térmicos en la solución de problemas de equipos y procesos industriales, con base en el
aprovechamiento energético y el impacto ambiental. El estudiante deberá ser capaz, al terminar el curso:
1. Explicar los fenómenos termodinámicos que están en la base del diseño de las máquinas térmicas.
2. Identificar los procesos y ciclos termodinámicos utilizados en el funcionamiento de las Plantas térmicas.
3. Comparar las diversas alternativas de diseño y construcción de las máquinas térmicas para decidir la más
conveniente.
4. Describir los tipos de modelos termodinámicos utilizados para el estudio respectivo de los procesos.
5. Seleccionar los intercambiadores de calor en función de la naturaleza del fluido.
6. Calcular los rendimientos energéticos de procesos y máquinas térmicas industriales
7. Formular un método adecuado para realizar balances energéticos
IV.
OBJETIVOS ESPECIFICOS DEL CURSO
4.1. - Conocer las formas de energía y su interacción
4.2. Conocer las propiedades y transformaciones del gas perfecto. Interpretar el diagrama p- V
4.3. Identificar e interpretar datos de valores con el uso de tablas termodinámicas
4.4. Definir, aplicar e identificar la vaporización del agua y las transformaciones de los vapores.
4.5. Definir, describir los fenómenos y leyes que rigen la dinámica de los gases. Dimensionar las redes de
o
o
o
o
o
o
o
VI.
UNIDAD
UNIDAD
UNIDAD
UNIDAD
UNIDAD
UNIDAD
calor.
UNIDAD
II: leyes del gas perfecto. transformaciones de estado del gas perfecto
III: transformaciones cíclicas. Conversión de la energía. Máquinas rotativas y reciprocantes
IV: vaporización. transformaciones de estado de los vapores
V: dinámica de los gases. procesos de flujos de gases. clasificación
VI: combustión de los combustibles. combustibles. composición de los combustibles
VII: transmisión de calor. Fenómenos de transferencia de calor. aparatos intercambiadores de
VIII: instalaciones frigoríficas. Ciclos mecánicos y térmicos
CONTENIDOS PROCEDIMENTALES
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Interpretan los principios básicos y postulados de la Termodinámica.
Hacen el uso adecuado de las unidades.
Interpretan las propiedades y realizan aplicaciones de las transformaciones del gas perfecto.
Identifican e interpretan datos de valores con el uso de tablas termodinámicas.
Definen, aplican e identifican el proceso de vaporización del agua y las transformaciones de estado de
los vapores.
Calculan la potencia de transformaciones de vaporización.
Analizan e interpretan el funcionamiento del generador de vapor y sus componentes.
Dimensionan las redes de tuberías y accesorios para sistemas neumáticos, de vapor y agua.
Calculan las pérdidas de presión en tuberías, determinan los regímenes de flujo de fluidos en tuberías.
Interpretan los fenómenos de combustión de combustibles.
Interpretan las leyes de transferencia de calor y los aparatos intercambiadores de calor.
VII CONTENIDOS ACTITUDINALES
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Cultivar la puntualidad en asistencia a clases
Actitud proactiva en desarrollo de actividades.
Desarrollo de creatividad en solución de aplicaciones. Énfasis en desarrollar simulaciones
Hablar con claridad y sencillez, permitiendo siempre la retroalimentación.
Estar abierto al intercambio de opiniones y saber manejar las objeciones.
Liderar sistemas de trabajo y adoptar conductas flexibles en la solución de problemas;
Ser perseverante y contribuir a la creación y manutención del clima de confianza
Asumir responsabilidades, ser capaz de trabajar solo y también con los demás.
Desarrollar capacidad para adoptar actitudes opuestas, – opinar y aceptar opiniones de los demás.
VIII.
METODOLOGIA GENERAL DEL CURSO
Presentación de leyes fundamentales de la termodinámica. Discusión de casos prácticos e industriales
térmicos, con enfoque de gestión de procesos y en base al método científico.
Formas de Energía.
Energía Interna. Calor.
Trabajo
II
III
Unidad II
IV
Primer Principio de la
Termodinámica
Unidad III
V
El
Gas
Perfecto.
Transformaciones
simples del G. P.
Conocer las
propiedades y
transformaciones del
VI
gas perfecto
VII
Ciclo
de
Carnot.
Máquinas volumétricas
VIII
Evaluación Escrita
IX
Unidad IV:
X
Vaporización.
Transformaciones de
Estado De Los Vapores.
Ciclos térmicos con
vapores.
Vapores
saturado
XI
Unidad IV:
Unidad V
Dinámica de Gases
Unidad VI
Combustión de
Combustibles
XII
XIII
XIV
los
Unidad VII:
Transmisión de Calor
XV
XVI
1.2. Energía. Energía Interna
1.3. Trabajo Mecánico, Trabajo Mecánico de Dislocación. Trabajo
Mecánico Técnico
1.4. El Calor. Ecuaciones
1.5. Diagrama de Sankey
1.6. – Calor sensible. Calor Latente
1.7. – Aplicaciones. Problemas resueltos
EVALUACION ESCRITA T1
2.1. El Primer Principio de la Termodinámica.
2.2. Expresión Matemática del Primer Principio de la Termodinámica
para Sistemas Cerrados y para Sistemas Abiertos
2.3. Aplicaciones
3.1. Leyes del gas perfecto
3.2. Mezclas de gases perfectos
3.3. Calores específicos de los gases perfectos
3.4. Ecuaciones calóricas de estado en los gases perfectos
3.5. Transformaciones de Estado del gas perfecto
3.6. Aplicaciones
EVALUACION ESCRITA T2
3.7 Transformaciones cíclicas. Ciclos directos e inversos
3.8 El Ciclo de Carnot. Propiedades. Rendimiento
3.9. - Aplicaciones
3.10 Compresoras de aire. Diagramas
3.11 Ventiladores. Potencia. Capacidad. Selección
3.12 Aplicaciones
EXAMEN ESCRITO PARCIAL
4.1 Equilibrio de las fases.
4.2 Proceso de vaporización.
4.3 Magnitudes calóricas de estado de los vapores
4.4 Ciclo Hirn de Vaporización
4.5 Vapor Húmedo. Propiedades. Aplicaciones
4.6 Uso de Tablas termodinámicas
Aplicaciones
4.12.1 Caldera de Vapor saturado. Balance térmico y rendimiento
4.12.2 Caldera de vapor Sobrecalentado. Balance térmico y rendimiento
4.12.3 Saturación del vapor sobrecalentado
Evaluación Escrita T3
5.1. – Clasificación de los Procesos de Flujos de Gases.
5.2. – Ecuaciones para el Flujo de los Gases y Vapores
5.3. – La Ecuación de la continuidad y de la Energía
5.5. – Aplicaciones. Ejercicios Propuestos
6.1. – Combustibles. Composición de los combustibles
6.2. - Poder calorífico de los combustibles
6.3. - Combustión de los combustibles. Reacciones de combustión
6.4. - Temperatura de combustión
6.5. - Aplicaciones: Consumo de combustibles en calderas y hornos
EVALUACION T4
7.1. - Aparatos intercambiadores de calor.
7.2. - Rendimiento de los intercambiadores de calor
Es obligatoria la asistencia a las clases teóricas y prácticas programadas (70%). El alumno que no cumpla con
este requisito quedará inhabilitado en el curso.
El alumno que no esté presente al llamado de lista será considerado ausente. El cómputo de la asistencia se
realiza desde el primer día de clases.
El sistema de evaluación mide el logro de determinados objetivos (contenidos), para lo cual contempla dos tipos
de prueba: exámenes parciales y evaluación continua. Los parciales son dos y evalúan los contenidos
conceptuales del curso. Se toman en la novena semana de clases y en la decimoséptima semana.
La nota final de la Evaluación Continua debe ser el promedio de 5 notas (T) como mínimo. No es posible la
recuperación de ninguna nota parcial de la Evaluación Continua, bajo ningún concepto. El cálculo de la nota
final de evaluación continua es un promedio ponderado de las cinco evaluaciones y equivale al 60% de la nota
final del curso.
El peso de cada T es:
EVALUACIÓ
N
T01
T02
T03
T04
T05
TOTAL
PESO
(%)
10
15
20
25
30
100%
ESCALA
VIGESIMAL
1,2
1,8
2,4
3,0
3,6
12
Los pesos ponderados de las clases de evaluación son los siguientes:
EVALUACIÓ
N
PARCIAL
CONTINUA
FINAL
TOTAL
PESO
(%)
20
60
20
100%
ESCALA
VIGESIMAL
4
12
4
20
La Evaluación Sustitutoria evalúa toda la temática desarrollada en el semestre y se rinde la semana
consecutiva al término de los exámenes finales y su nota reemplazará, necesariamente, a la nota de un
Examen (Parcial o Final) o a la nota de un T (Evaluación Continua), de tal manera que el resultado final sea
favorable al alumno.
El cronograma de la evaluación continua del curso es el siguiente:
ESPECIFICACIÓN DE TRABAJOS DEL CURSO
T
Descripción
T1 Práctica Calificada: Clases I y II
T2 Práctica Calificada Clases III, IV
T3 Práctica Calificada: Clases X y XI
T4 Práctica Calificada: Clases XIII y XIV
T5 Exposición Trabajo Grupal
Evaluación escrita Parcial: Semana IX
Semana
3
6
12
15
17
Fecha
Autor:
Código:
Título:
Autor:
Compagnie parisienne de chauffase urbain. CPCU
536.7076/F16
Problemas de termodinámica
Faires, Virgil Moring ; Simmang, Clifford ; Brewer, Alexander
Código:
Título:
Autor:
Código:
Título:
Autor:
536.7/W26
Termodinámica
Wark, Kenneth
536.7/M79/1
Fundamentos de termodinámica
Moran, M. J. ; Shapiro, H. N.
Notas del Curso preparadas por el docente
Código:
Título:
Autor:
536.7/F16
Termodinámica
Faires, Virgil Moring ; Shimmang, Clifford
Código:
Título:
Autor:
536.7/M79/2
Fundamentos de termodinámica técnica
Moran, M. J. ; Shapiro, H. N.
Código:
Título:
Autor:
621.421/G66
Termofluidos, turbomaquinarias y máquinas térmicas
Goeden, Frederick M. ; Batres de la Vega, Luis ; Terrones, Guillermo
DIRECCIONES INTERNET
http://www.iqb.es/fisio/cap20/cap20_1.htm (1)
http://www.utec.edu.sv/Ingenieria/hoja%20webb/cero/cero.html (3)
http://homepages.lycos.com/priveroll/lypersonal/homepages.lycos.com/priveroll/lypersonal/index.html (4)
http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/ch4/properties2.html (5)
OBJETIVOS
DEL CURSO
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
RESULTADOS DEL PROGRAMA
a
X
X
X
X
X
b
c
X
X
X
X
X
X
d
X
e
f
X
X
X
X
X
X
X
X
g
X
X
X
X
X
h
X
X
X
X
i
X
j
K
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
RESULTADOS DEL PROGRAMA
a. Aplicar conocimientos relacionados a las matemáticas, ciencias e ingeniería.
b. Diseñar y conducir experimentos, así como analizar e interpretar datos.
c. Diseñar sistemas, componentes o procesos que satisfagan necesidades detectadas.
d. Trabajar en equipos multidisciplinarios.
e. Identificar, formular y resolver problemas de ingeniería.
f.
Comprender su responsabilidad profesional y ética.
g. Comunicarse efectivamente.
h. Comprender el impacto de la ingeniería en la solución de problemas globales y sociales,
gracias al haber contado con una educación general.
i.
Reconocer la necesidad y comprometerse con el aprendizaje a lo largo de toda la vida.
j.
Conocer temas de actualidad.
k. Usar técnicas, estrategias y herramientas de la ingeniería moderna necesarias para la práctica
de la misma.