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SÍLABO WF06 TERMODINÁMICA

2014-1

1. DATOS GENERALES

Facultad: Ingeniería Industrial y Mecánica Carrera: Ingeniería Mecánica Número de créditos: 3 Coordinador: Luis Castillo Martínez Requisitos: Física II

2. FUNDAMENTACIÓN El propósito del curso es que el estudiante comprenda los fundamentos termodinámicos

básicos, así como sus aplicaciones. De esta manera el estudiante tiene de enfoque de

cómo se aplica la termodinámica en los casos prácticos de ingeniería, desarrollando de

esta forma, una compresión intuitiva de la aplicación de los principios físicos.

3. SUMILLA

Curso de especialidad que cubre aspectos fundamentales del área de energía, tales como los principios básicos de la termodinámica, manejo de propiedades termodinámicas, el principio de conservación de la energía, el concepto de entropía y el análisis de sistemas de potencia con vapor y gas, cubriendo tópicos introductorios del análisis de ciclos de refrigeración y ciclos de potencia con sistemas de combustión interna.

4. LOGROS DE APRENDIZAJE Al final de la asignatura el estudiante reconoce y comprende los conceptos y fundamentos sobre los que se basa la termodinámica. Aplica la termodinámica como una herramienta para identificar, analizar y solucionar problemas prácticos, así como definir modelos térmicos que expliquen el comportamiento de los sistemas termodinámicos, permitiéndole plantear nuevas ideas de diseño. Así mismo, describe y explica el principio de funcionamiento de los principales sistemas térmicos de producción de energía desde el punto de vista de la termodinámica.

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5. CONTENIDOS

Tema 01: Introducción a la termodinámica Sistema termodinámico y volumen de control. Sustancia, propiedades. Estado, proceso, clases, ciclo. Superficies termodinámicas.

Semana 01

Tema 02: Sustancias Puras y sus Propiedades Termodinámicas Estados de una sustancia pura, diagramas P-v, T-v y T-P. Calidad de una mezcla. Tabla de propiedades termodinámicas. Sustancia pura como gas ideal. Ecuaciones de estado

Semana 02

Tema 03: Taller sobre manejo de propiedades termodinámicas Taller práctico sobre tablas, interpolaciones, manejo de diferentes casos. Práctica califica Nro.01.

Semana 03

Tema 04: Calor y Trabajo Definiciones de calor, trabajo y otras formas de energía. Energía almacenada y en tránsito. Trabajo de frontera móvil (P-v). Análisis de procesos termodinámicos.

Semana 04

Tema 05: Procesos con Gases Ideales y Gases Reales Procesos con gases ideales (politrópico, casos). Diagramas P-v, P-T y T-v. Energía interna, entalpia y entropía de un gas ideal. Factor de compresibilidad. Diagramas T-s.

Semana 05

Tema 06: Taller sobre procesos termodinámicos Taller práctico sobre procesos termodinámicos Práctica califica Nro.02.

Semana 06

Tema 07: Principales leyes de la Termodinámica Primera Ley de la Termodinámica (para un ciclo, un proceso en un sistema y en un volumen de control). Proceso de flujo estable, de estado uniforme, calores específicos. Coeficiente de Joule Thomson. Segunda Ley de la Termodinámica. Irreversibilidades, Teorema de Carnot, ciclo de Carnot, eficiencia de ciclo de Carnot, ciclo invertido.

Semana 07

Tema 08: Análisis de Mezclas de Gases Mezcla de gases ideales, análisis gravimétrico, fracción másica, fracción molar. Leyes de Dalton y Amagat. Calores específicos de mezclas, variaciones de energía interna, entalpía y entropía.

Semana 08

Tema 09: Taller sobre manejo de mezclas Taller práctico sobre manejo de mezclas. Práctica califica Nro.03.

Semana 09

Tema 10: Ciclo de Máquinas Térmicas – Ciclo Rankine Ciclo Rankine (principio de funcionamiento, elementos, planta de vapor, eficiencia, Influencia de la variación de los parámetros principales sobre la eficiencia).

Semana 10

Tema 11: Ciclo de Máquinas Térmicas – Ciclo Rankine Ciclo Rankine con vapor sobrecalentado, con recalentamiento intermedio, regenerativo, eficiencias. Diagrama T-s.

Semana 11

Tema 12: Taller sobre Plantas de Vapor Taller práctico sobre manejo de mezclas. Práctica califica Nro.04.

Semana 12

Tema 13: Ciclo de Máquinas Térmicas – Ciclo Brayton Elementos, principio de funcionamiento, diagrama T-s, eficiencia, variantes: ciclo regenerativo.

Semana 13

Tema 14: Ciclo de Máquinas Térmicas - MCI Ciclo Otto (descripción, motor de combustión interna, diagramas P-v y T-s, eficiencia). Ciclo Diesel (descripción, funcionamiento del motor, diagramas P-v y T-s, eficiencia).

Semana 14

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6. METODOLOGÍA Se dictarán las clases teóricas con ayuda multimedia. Se tratarán temas prácticos reales de

la especialidad durante el desarrollo de clases. Se fomentarán el desarrollo de clases de

trabajos prácticos en el salón de clases. La interacción es permanente con los alumnos, por

medio de los trabajos en grupos, fomentando el aprendizaje, se propiciara el aprendizaje

autónomo a través de trabajos de investigación. También se promoverá el aprendizaje

basado en evidencias.

7. SISTEMA DE EVALUACIÓN El promedio final (PF) de la asignatura se determina de la siguiente manera:

PF = 0.1 PC1 + 0.1 PC2 + 0.2 PC3 +0.2 PC4 + 0.4 EF

Donde: PC1 es una práctica grupal de 4 estudiantes PC2 es una práctica grupal de 2 estudiantes PC3 y PC4 son prácticas individuales EF es Examen Final

Nota: - Solo se podrá rezagar el Examen Final. - El examen rezagado incluye los contenidos de todo el curso. - No se elimina ninguna práctica calificada. - La nota mínima aprobatoria es 12 (doce).

8. FUENTES DE INFORMACIÓN

Bibliografía base: CENGEL, Y. & Michael, B. (2007) Termodinámica, Ed. McGraw-Hill, México. POOTER, M.C. (2004) Termodinámica para Ingenieros, Ed. McGraw-Hill - España. Bibliografía complementaria: MORAN, M. & Shapiro, H. (2002) Fundamentos de termodinámica, Ed. Reverte - España. DONALD, W. (2001) Termodinámica, Ed. McGraw-Hill - España.

9. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES Semana Contenidos o temas Evaluaciones

Semana 1 Introducción a la termodinámica

Semana 2 Sustancias Puras – Prop. Termodinámicas

Semana 3 Taller sobre manejo de Prop. Termodinámicas Práctica calificada Nro.01

Semana 4 Calor y Trabajo

Semana 5 Procesos con Gases Ideales y Gases Reales

Semana 6 Taller sobre procesos termodinámicos Práctica calificada Nro.02

Semana 7 Principales leyes de la Termodinámica

Semana 8 Análisis de Mezclas de Gases

Semana 9 Taller sobre manejo de mezclas Práctica calificada Nro.03

Semana 10 Ciclo de Máquinas Térmicas – Ciclo Rankine

Semana 11 Ciclo de Máquinas Térmicas – Ciclo Rankine

Semana 12 Taller sobre Plantas de Vapor Práctica calificada Nro.04

Semana 13 Ciclo de Máquinas Térmicas – Ciclo Brayton

Semana 14 Ciclo de Máquinas Térmicas – MCI

Semana 15 Examen Final

FECHA DE ACTUALIZACIÓN: 23/04/2014