termofluidostemario

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA

DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR

PROGRAMA SINTÉTICO

CARRERA: Ingeniería Aeronáutica ASIGNATURA: Termofluidos SEMESTRE: Séptimo OBJETIVO GENERAL: El alumno analizará y resolverá problemas sobre el comportamiento de los fluidos, tomando en cuenta fenómenos termodinámicos, de transferencia de calor y de mecánica de fluidos. CONTENIDO SINTÉTICO: I. Transferencia de Energía Mediante Calor, Trabajo y Masa II. Segunda Ley de la Termodinámica y Entropía III. Flujo en Tuberías IV. Transferencia de Calor V. Convección Forzada VI. Intercambiadores de Calor METODOLOGÍA: Búsqueda documental individual y grupal, análisis de textos y resolución de problemas específicos. EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN: Examen departamental, 70% Realización de prácticas y presentación del reporte respectivo, 20% Participaciones y resolución de problemas, 10% BIBLIOGRAFÍA: Cengel, Yunus A.; Turner, Robert H. Fundamentals of thermal fluid sciences, Mc Graw Hill, Second edition, USA, 2004, 1191 pp. Fox, Robert W.; McDonald, Alan T. Introduction to fluid mechanics, Wiley, 6 edition, 2003, 800 pp. Mahmoud, Massoud. Engineering thermofluids: Thermodynamics, fluid mechanics, and heat transfer, 1 edition 1999, 1119 pp. Moran – Shapiro. Fundamentals of engineering thermodynamics, Wiley, 5 edition, 2003, 896 pp. White, Frank M. Fluids mechanics. McGraw-Hill Science/Engineering/Math, 5 edition, 2002, 962 pp.



ESCUELA: Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Unidad Ticoman. CARRERA: Ingeniería Aeronáutica. OPCIÓN: Diseño y Construcción. COORDINACIÓN: DEPARTAMENTO: Ingeniería Aeronáutica.

ASIGNATURA: Termofluidos SEMESTRE: Séptimo CLAVE: CRÉDITOS: 10.5 VIGENTE: 2006 TIPO DE ASIGNATURA: Teórico-práctica/Optativa MODALIDAD: Escolarizada

TIEMPOS ASIGNADOS

HORAS/SEMANA/TEORÍA: 4.5 HORAS/SEMANA/PRÁCTICA: 1.5 HORAS/SEMESTRE/TEORÍA: 81.0 HORAS/SEMESTRE/PRÁCTICA: 27.0 HORAS/TOTALES: 108.0 PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO POR: Academia de Térmica. REVISADO POR: Subdirección Académica. APROBADO POR: H. Consejo Técnico Consultivo Escolar. Ing. Miguel Álvarez Montalvo.

AUTORIZADO POR: Comisión de Planes y Programas de Estudio del H. Consejo General Consultivo del IPN.



ASIGNATURA: Termofluidos CLAVE: HOJA: 2 DE 10

FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA

Para el mejor entendimiento de los fenómenos aerotermodinámicos que se presentan en la operación de las máquinas térmicas, con aplicación en los sistemas de propulsión, es necesario manejar adecuadamente los conceptos y principios de la termodinámica, la transferencia de calor y la mecánica de fluidos. Esta asignatura proporciona al alumno los conocimientos que aplicará en el cálculo y diseño de los diferentes elementos y componentes de los motores de uso aeronáutico. Servirá para determinar los modos de operación óptimos de máxima eficiencia. Asignaturas antecedentes: Termodinámica y Principios de Transferencia de Calor y Dinámica de Fluidos. Asignaturas consecuentes: Diseño de Elementos de Motores Aerorreactores, Ingeniería de Construcción de Motores.

OBJETIVO DE LA ASIGNATURA

El alumno analizará y resolverá problemas sobre el comportamiento de los fluidos, tomando en cuenta fenómenos termodinámicos, de transferencia de calor y de mecánica de fluidos.




No. UNIDAD: l NOMBRE: Transferencia de Energía mediante Calor, Trabajo y Masa

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno calculará la transferencia de calor y trabajo en fluidos, implicando los principios de la conservación de la masa y la energía.

HORAS

No.

TEMA

T E M A S

T P EC

CLAVE

BIBLIOGRÁFICA

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

Transferencia de calor. Energía transferida por trabajo. Formas mecánicas y no mecánicas del trabajo. Principio de conservación de la masa. Trabajo de flujo y energía de un flujo de fluido.

Subtotal

2.0

2.0

2.0

2.0

2.0

10.0

1.5

1.5

1.0

1.0

1B, 2B, 3C, 6C, 7B, 9B, 10C, 11B

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Consulta bibliográfica por parte de los alumnos de los principios de transferencia de calor y trabajo en los fluidos, y discusión en clase con la coordinación del profesor. Exposición de temas con el uso de equipo de cómputo por parte de los alumnos. Resolución de problemas específicos. Realización de una práctica de laboratorio. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El primer examen departamental abarca los contenidos de las unidades I y II, 70% Realización de la práctica de laboratorio y entrega del reporte, 20% Participación en clase y resolución de problemas, 10%



ASIGNATURA: Termofluidos CLAVE: HOJA: 4 DE 10 No. UNIDAD: lI NOMBRE: Segunda Ley de la Termodinámica y Entropía

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno explicará los conceptos de la segunda ley de la termodinámica que aplican a las máquinas térmicas.

HORAS

No.

TEMA

T E M A S

T P EC

CLAVE

BIBLIOGRÁFICA

2.1

2.2

2.3

2.4

2.5

2.6

2.7

2.8

2.9

2.10

Introducción a la segunda ley de la termodinámica. Depósitos de energía térmica. Máquinas térmicas. Refrigeración y bombas de calor. Procesos reversibles e irreversibles. El ciclo de Carnot. Los principios de Carnot. La escala de temperatura termodinámica. La máquina térmica de Carnot. Refrigeración de Carnot y bombas de calor. Entropía. El principio de incremento de la entropía. Cambio de entropía de sustancias puras. Proceso isentrópico.

Subtotal

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

3.0

3.0

4.0

17.0

1.5

1.5

1.5

1.5

1.5

7.5

1.0

1.0

2.0

1B, 2B, 4C, 9B, 7B, 7B

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Consulta bibliográfica por parte de los alumnos sobre la segunda ley de la termodinámica, y discusión en clase con la coordinación del profesor. Exposición de temas con el uso de equipo de cómputo por parte de los alumnos Resolución de problemas específicos. Realización de prácticas de laboratorio. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El primer examen departamental abarca los contenidos de las unidades I y II, 70% Realización de las prácticas de laboratorio y entrega del reporte, 20% Participación en clase y resolución de problemas, 10%



ASIGNATURA: Termofluidos CLAVE: HOJA: 5 DE 10 No. UNIDAD: llI NOMBRE: Flujo en Tuberías

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno explicará los conceptos de mecánica de fluidos aplicados a las máquinas térmicas y resolverá problemas específicos.

HORAS

No.

TEMA

T E M A S

T P EC

CLAVE

BIBLIOGRÁFICA

3.1

3.2

3.3

3.4

3.5

Ley de Newton y conservación de momento. El teorema de Reynolds de transporte. Selección de un volumen de control. Fuerza que actúa sobre un volumen de control. La ecuación de momento lineal. La ecuación de momento angular.

Subtotal

2.0

2.0

3.0

3.0

3.0

13.0

3.0

3.0

1.0

1.0

1B, 4B, 8B, 9B y 11B

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Consulta bibliográfica por parte de los alumnos acerca los conceptos de mecánica de fluidos aplicados a las maquinas térmicas, y discusión en clase con la coordinación del profesor. Exposición de temas con el uso de equipo de cómputo por parte de los alumnos Resolución de problemas específicos. Realización de una práctica de laboratorio. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El segundo examen departamental abarca los contenidos de las unidades III y IV, 70% Realización de la práctica y entrega del reporte, 20% Participación en clase y resolución de problemas, 10%



ASIGNATURA: Termofluidos CLAVE: HOJA: 6 DE 10 No. UNIDAD: IV NOMBRE: Transferencia de Calor

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno explicará los diversos procesos de transferencia de calor aplicables a las máquinas térmicas.

HORAS

No.

TEMA

T E M A S

T P EC

CLAVE

BIBLIOGRÁFICA

4.1

4.2

4.3

4.4

Conducción. Convección. Radiación. Mecanismos simultáneos de transferencia de calor.

Subtotal

4.0

4.0

3.0

3.0

14.0

1.5

1.5

1.5

1.5

6.0

1.0

1.0

1B, 2C, 3C, 5C, 6C, 7C y 11C

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Consulta bibliográfica por parte de los alumnos acerca de los diversos procesos de transferencia de calor aplicables a las máquinas térmicas, y discusión en clase con la coordinación del profesor. Exposición de temas con el uso de equipo de cómputo por parte de los alumnos Resolución de problemas específicos. Realización de prácticas de laboratorio. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El segundo examen departamental abarca los contenidos de las unidades III y IV, 70% Realización de las prácticas de laboratorio y entrega del reporte, 20% Participación en clase y resolución de problemas, 10%



ASIGNATURA: Termofluidos CLAVE: HOJA: 7 DE 10 No. UNIDAD: V NOMBRE: Convección Forzada

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno explicará los mecanismos de transferencia de calor por convección forzada aplicables a las máquinas térmicas.

HORAS

No.

TEMA

T E M A S

T P EC

CLAVE

BIBLIOGRÁFICA

5.1

5.2

5.3

5.4

5.5

5.6

5.7

Mecanismo físico de la convección. Capa límite térmica. Flujo paralelo sobre placas planas. Flujo a través de cilindros y esferas. Consideraciones generales sobre flujo de tuberías. Análisis general térmico. Flujo laminar y flujo turbulento en tubos.

Subtotal

2.0

2.0

2.0

2.0

2.0

2.0

2.0

14.0

1.5

1.5

1.5

4.5

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

5.0

1B, 2C, 3C, 7C, 8C, 9B, 10C y 11B

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Consulta bibliográfica por parte de los alumnos acerca los mecanismos de transferencia de calor por convección aplicables a las máquinas térmicas, y discusión en clase con la coordinación del profesor. Exposición de temas con el uso de equipo de cómputo por parte de los alumnos. Resolución de problemas específicos. Realización de prácticas de laboratorio. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El tercer examen departamental abarca los contenidos de las unidades V y VI, 70% Realización de las prácticas de laboratorio y entrega del reporte, 20% Participación en clase y resolución de problemas, 10%



ASIGNATURA: Termofluidos CLAVE: HOJA: 8 DE 10 No. UNIDAD: VI NOMBRE: Intercambiadores de Calor

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno identificará y seleccionará los intercambiadores de calor aplicables a los motores de combustión interna de aplicación aeronáutica.

HORAS

No. TEMA

T E M A S

T P EC

CLAVE

BIBLIOGRÁFICA

6.1

6.2

6.3

6.4

6.5

6.6

Tipos de intercambiadores de calor Coeficiente global de transferencia de calor Análisis de intercambiadores de calor Método de la temperatura media logarítmica La Efectividad – Método de NTU Selección de intercambiadores de calor

Subtotal

1.0

1.0

3.0

3.0

3.0

2.0

13.0

1.5

1.5

1.5

4.5

1.0

1.0

2.0

1B, 2C, 3C, 7C, 8C, 9B, 10C y 11B

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Consulta bibliográfica por parte de los alumnos acerca los intercambiadores de calor aplicables a los motores de combustión interna de aplicación aeronáutica, y discusión en clase con la coordinación del profesor. Exposición de temas con el uso de equipo de cómputo por parte de los alumnos Resolución de problemas específicos. Realización de práctica de laboratorio. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Los contenidos de las unidades V y VI se evaluarán en el tercer examen departamental, 70% Realización de las prácticas y entrega del reporte, 20% Participación en clase y resolución de problemas, 10%




RELACIÓN DE PRÁCTICAS

No.

Práctica

Nombre de la práctica

Relación de U. Temáticas

Horas Práctica

Lugar de realización

1

2

3

4

5

6

Transferencia de calor. Segunda Ley de la termodinámica y entropía. Flujo en tuberías. Mecanismos simultáneos de transferencia de calor. Convección forzada. Intercambiadores de calor.

Subtotal

I II

III

IV

V

VI

1.5

7.5

3.0 6

4.5

4.5

27.0

Todas las prácticas se realizarán en el Laboratorio de Máquinas Térmicas




PERÍODO

UNIDAD

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

1 2 3

I y ll

III y IV

V y VI

70% examen escrito + 20% entrega del reporte de prácticas de laboratorio + 10% participación en clase y resolución de problemas. 70% examen escrito + 20% entrega del reporte de prácticas de laboratorio + 10% participación en clase y resolución de problemas. 70% examen escrito + 20% entrega del reporte de prácticas de laboratorio + 10% participación en clase y resolución de problemas.

CLAVE B C BIBLIOGRAFÍA

1 2 3 4 5 6 7 8 9

10

11

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

Cengel, Yunus A.; Turner, Robert H. Fundamentals of thermal fluid sciences, 2nd edition, Mc Graw Hill, USA, 2005, 1191 pp. Fox, Robert W.; McDonald, Alan T. Introduction to fluid mechanics, Wiley, 6th edition, 2003, USA, 800 pp. Holman. Transferencia de calor. Mc Graw Hill, México, 1991, p. 18-340; 483-532. Incropera, Frank P.; DeWitt, David P. Introduction to heat transfer, Wiley, USA, 2001, p. 2-354; 605-645. Incropera, Frank P.; DeWitt, David P. Fundamentals of heat and mass transfer, Wiley, USA, 2002, p. 1-60; 283-480; 580-632. Kern. Procesos de transferencia de calor, CECSA, México, 1992, p. 13-85; 131-159. Mahmoud, Massoud. Engineering thermofluids: Thermodynamics, fluid mechanics, and heat transfer, PEARSON EDUCATION, 1 edition, USA, 1999, 1119 pp. Marquand, C.; Croft, D., Thermofluids, John Wiley & Sons, USA, 1994, p. 229-348. Moran – Shapiro. Fundamentals of engineering thermodynamics, Mc Graw Hill, USA, 2001, 896 pp. Welty, James R. Transferencia de calor aplicada a la ingeniería., LIMUSA, México, 1994, p. 1-426. White, Frank M. Fluids mechanics, McGraw-Hill Science/Engineering/Math; 5 edition, 2002, USA, 962 pp.



PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA

1. DATOS GENERALES

ESCUELA: Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Unidad Ticoman

CARRERA: Ingeniería Aeronáutica SEMESTRE Séptimo

ÁREA: BÁSICAS C. INGENIERÍA D. INGENIERÍA C. SOC. Y HUM.

ACADEMIA: Térmica ASIGNATURA: Termofluidos

ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO: Licenciatura en Ingeniería Aeronáutica o afín

2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA:

El alumno analizará y resolverá problemas sobre el comportamiento de los fluidos, tomando en cuenta fenómenos termodinámicos, de transferencia de calor y de mecánica de fluidos.

3. PERFIL DOCENTE: CONOCIMIENTOS EXPERIENCIA

PROFESIONAL HABILIDADES ACTITUDES

De licenciatura en Ingeniería Aeronáutica o licenciatura afín. Especializado o con afinidad a el área de energética y/o propulsión aérea. Dominio del idioma inglés.

De preferencia dos años en la enseñanza superior o diplomado en docencia en la enseñanza superior. Haber ejercido dos años dentro de su profesión (indispensable).

Manejo de grupos y capacidad de liderazgo. Manejo de equipo de laboratorio. Manejo de equipo informático. Establecimiento de climas favorables al aprendizaje. Transferencia de conocimiento teórico a la solución de problemas. Capacidad de análisis y síntesis. Uso de material didáctico. Creatividad. Motivación al alumno al estudio, razonamiento e investigación. Dominio de la comunicación oral.

Vocación por la docencia. Honestidad. Respeto (relación-alumno maestro). Tolerancia. Ética. Deseo de superación docente y profesional. Responsabilidad científica. Trabajo grupal. Vocación de servicio. Compromiso social.

ELABORÓ REVISÓ AUTORIZÓ

_________________________ _________________________ _______________________ Ing. Eduardo E. Arellanos Vaca M. en C. Alfredo Arias Montaño Ing. Miguel Álvarez Montalvo Presidente de la Academia Subdirector Académico Director

FECHA: Octubre 2005

termofluidostemario

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