VICERRECTORADO ACADÉMICO Unidad de Desarrollo Educativo

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1 1. DATOS INFORMATIVOS ASIGNATURA: TERMODINÁMICA DEPARTAMENTO: ENERGÍA Y MECÁNICA DOCENTE: EDUARDO MEYTHALER NARANJO CÓDIGO: EMEC NRC: CARRERAS: ELECTROMECÁNICA PERÍODO ACADÉMICO: MARZO 2012 AGOSTO 2012 FECHA ELABORACIÓN: 10/FEB./2012 NIVEL: TERCERO (AUTO.) QUINTO (ELECTRO.) ÁREA DEL CONOCIMIENTO: ENERGIA SESIONES/SEMANA: TEÓRICAS: 3 H LABORATO RIOS: 1 H PRE-REQUISITOS: ECUACIONES DIFERENCIALES ORDINARIAS [ECT11303], FÍSICA II [ECT11302] CO-REQUISITOS: CRÉDITOS: 4 EJE DE FORMACIÓN: PROFESIONAL DESCRIPCIÓN DE LA ASIGNATURA: La Termodinámica, da las bases para el análisis térmico de máquinas térmicas y ciclos termodinámico; al tratar temas como temperatura, presión, flujos de masa, energía interna, entalpia, entropía, calor específico, exergía y eficiencia térmica. Así como también se estudia el proceso de combustión, reacciones químicas y contaminantes. UNIDADES DE COMPETENCIAS A LOGRAR: GENÉRICAS: 1. Interpreta y resuelve problemas de la realidad aplicando métodos de la investigación, métodos propios de las ciencias, herramientas tecnológicas y variadas fuentes de información científica, técnica y cultural con ética profesional, trabajo equipo y respeto a la propiedad intelectual. 2. Demuestra en su accionar profesional valores universales y propios de la profesión en diversos escenarios organizacionales y tecnológicos, fomentando el desarrollo de las ciencias, las artes, el respeto a la diversidad cultural y equidad de género. ESPECÍFICAS: 1. Interpreta los fenómenos de la naturaleza a través de las leyes físicas y químicos mediante la aplicación de herramientas matemáticas. 2. Selecciona métodos para disminuir la contaminación ambiental producida por sistema agro industrial mejorando los parámetros característicos de los mismos. ELEMENTO DE COMPETENCIA: 1. Analiza y diseña ciclos termodinámicos, con la mayor eficiencia y el menor impacto ambiental. 2. Determina los parámetros de desempeño de un motor de combustión interna. RESULTADO FINAL DEL APRENDIZAJE: Informa el estado en que se encuentra los combustibles en las diferentes fases de los ciclos CONTRIBUCIÓN DE LA ASIGNATURA A LA FORMACIÓN PROFESIONAL: Esta asignatura corresponde a la primera etapa del eje de formación profesional, proporciona al futuro profesional las bases conceptuales de leyes y principios las transformaciones de la energía y sus aplicaciones. 2. SISTEMA DE CONTENIDOS Y PRODUCTOS DEL APRENDIZAJE POR UNIDADES DE ESTUDIO 1

2 No. UNIDADES DE ESTUDIO Y SUS CONTENIDOS Unidad 1: DEFINICIONES ELEMENTALES DE ENERGÍA Y TRABAJO EVIDENCIA DEL APRENDIZAJE Y SISTEMA DE TAREAS Diseño y análisis termodinámico de un intercambiador de calor de tubos concéntricos Conceptos de sustancia, masa, peso, densidad, volúmenes específicos, temperatura, calor, presión, etc Conservación de la masa y caudal másico Conceptos de reversibilidad e irreversibilidad Energía Potencial, Energía Cinética, Energía Interna, etc. 1.. Trabajo en sistemas no fluyentes y Trabajo de flujo Ecuaciones de Energía en sistemas cerrados y en sistemas abiertos Principio de Conservación de la Energía. Unidad 2: PRINCIPALES LEYES DE LA TERMODINÁMICA Y GASES IDEALES 2.1. Calores Específicos Entropía Ley de Boyle Ley de Charles. 2.. Ecuación de Estado Ley de Dalton Cambios de Entropía Proceso Isométrico Proceso Isobárico Proceso Isotérmico Proceso Isentrópico (Adiabático) Proceso Politrópico Balances de entropía. Unidad 3: CICLOS TERMODINÁMICOS Y COMBUSTIÓN 3.1. Ciclo de Carnot Ciclo de Otto Ciclo Diesel Gasolina o esencia de petróleo. 3.. Combustión de gasolina Cantidad de aire necesario para la combustión de gasolina Potencia calorífica de la gasolina Carburación. Tarea principal 1.1: Tarea principal 1.2: Taller en clase a nivel grupal de problemas tipo y socialización de los mismos Tarea principal 1.3: Prácticas de laboratorio de los temas. Tarea principal 1.4: Calculo de eficiencias de compresores, turbinas y motores de combustión interna. Tarea principal 2.1: Tarea principal 2.2: Taller en clase a nivel grupal de problemas y socialización de los mismos Tarea principal 2.3: Prácticas de laboratorio de los temas. Tarea principal 2.4: Manual de operación y guía de prácticas para un banco de pruebas de un motor Otto de 2 tiempos. Tarea principal 3.1: Tarea principal 3.2: Taller en clase a nivel grupal de problemas y socialización de los mismos Tarea principal 3.3: Prácticas de laboratorio de los temas. Tarea principal 2.4: 3. RESULTADOS Y CONTRIBUCIONES A LAS COMPETENCIAS PROFESIONALES: 2

3 LOGRO O RESULTADOS DE APRENDIZAJE A. Aplicar Conocimientos en matemáticas, ciencia e ingeniería. B. Diseñar, conducir experimentos, analizar e interpretar datos. C. Diseñar sistemas, componentes o procesos bajo restricciones realistas. D. Trabajar como un equipo multidisciplinario. E. Identificar, formular y resolver problemas de ingeniería. F. Comprender la responsabilidad ética y profesional. G. Comunicarse efectivamente. NIVELES DE LOGRO A Alta H. Entender el impacto de la ingeniería en el contexto medioambiental, económico y global. I. Comprometerse con el aprendizaje continuo. J. Conocer temas contemporáneos. K. Usar técnicas, habilidades y herramientas prácticas para la ingeniería. B Media C Baja El estudiante debe Resuelve ecuaciones diferenciales y derivadas parciales, aplicadas a procesos termodinámicos. Diseña y analiza cualquier ciclo termodinámico de aplicación industrial. Modela procesos térmicos con la utilización de software Cicle Pad. Resuelve problemas de balance energético y eficiencia térmica. Expone oralmente temas de investigación asignados y presenta informes escritos de acuerdo al formato establecido. Selecciona los combustibles y refrigerantes más amigables con el medio ambiente para cada aplicación. Estudia temas relacionados y complementarios de la asignatura para futuras aplicaciones. Investiga sobre nuevas tecnologías y dispositivos más eficientes para el uso de las energías. Emplea Cycle Pad, Math Lab y FloWorks para simular y calcular procesos y ciclos termodinámicos. 3

4 4. FORMAS Y PONDERACIÓN DE LA EVALUACIÓN TÉCNICAS E INSTRUMENTOS Tareas Investigación Lecciones Pruebas 1er 2do 7 7 3er Laboratorios/informes 4 4 Evaluación conjunta Producto de unidad 4 4 Defensa del Resultado final del aprendizaje y documento - - Total: PROYECCIÓN METODOLÓGICA Y ORGANIZATIVA PARA EL DESARROLLO DE LA ASIGNATURA Se emplearán variados métodos de enseñanza para generar un aprendizaje de constante actividad, para lo que se propone la siguiente estructura: Se diagnosticará conocimientos y habilidades adquiridas al iniciar el periodo académico. Con la ayuda del diagnóstico se indagará lo que conoce el estudiante, como lo relaciona, que puede hacer con la ayuda de otros, qué puede hacer solo, qué ha logrado y qué le falta para alcanzar su aprendizaje significativo. A través de preguntas y participación de los estudiantes el docente recuerda los requisitos de aprendizaje previos que permite al docente conocer cuál es la línea de base a partir del cual incorporará nuevos elementos de competencia, en caso de encontrar deficiencias enviará tareas para atender los problemas individuales. Plantear interrogantes a los estudiantes para que den sus criterios y puedan asimilar la situación problemática. Se iniciará con explicaciones orientadoras del contenido de estudio, donde el docente plantea los aspectos más significativos, los conceptos, leyes y principios y métodos esenciales; y propone la secuencia de trabajo en cada unidad de estudio. Se buscará que el aprendizaje se base en el análisis y solución de problemas; usando información en forma significativa; favoreciendo la retención; la comprensión; el uso o aplicación de la información, los conceptos, las ideas, los principios y las habilidades en la resolución de problemas termodinámicos. Se buscará la resolución de casos para favorecer la realización de procesos de pensamiento complejo, tales como: análisis, razonamientos, argumentaciones, revisiones y profundización de diversos temas. Se realizan prácticas de laboratorio para desarrollar las habilidades proyectadas en función de las competenciasy el uso de bancos de pruebas. Se realizan ejercicios orientados a la carrera y otros propios del campo de estudio. La evaluación cumplirá con las tres fases: diagnóstica, formativa y sumativa, valorando el desarrollo del estudiante en cada tarea y en especial en las evidencias del aprendizaje de cada unidad; El empleo de las TIC en los procesos de aprendizaje: Para optimizar el proceso de enseñanza-aprendizaje, se utilizarán varios programas como Mathlab, HO 2Pro, Cycle Pad con: computador y proyector multimedia. Las TIC, tecnologías de la información y la comunicación, se las emplearán para realizar las simulaciones de los temas tratados en el aula y presentaciones. Se utilizarán los siguientes simuladores: Cycle Pad, Matlab, FloWorks. Además, los estudiantes deben tener las competencias para resolver: interpolaciones, sistemas de ecuaciones, ecuaciones diferenciales de primero y segundo grado; utilizando calculadoras científicas o sin ellas. 4

5 6. DISTRIBUCIÓN DEL TIEMPO: TOTAL HORAS CONFERENCIAS ORIENTADORAS DEL CONTENIDO PRÁCTICAS (Talleres) LABORATORIOS DEBATES EVALUACIÓN Trabajo autónomo del estudiante TETO GUÍA DE LA ASIGNATURA TITULO AUTOR EDICIÓN AÑO IDIOMA EDITORIAL 1. Termodinámica Eduardo Meythaler N. Primera 2011 Español 8. BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA TITULO AUTOR EDICIÓN AÑO IDIOMA EDITORIAL 2. Termodinámica K. Wark y D. Richards Sexta 2000 Español Mc. Graw Hill 3. Termodinámica Yunus Cengel Sexta 2008 Español Mc. Graw Hill 4. Termodinámica Merle C. Potter Quinta 2006 Español Thompson. Termodinámica Kurt C. Rolle Sexta 2006 Español Pearson Education 6. Fundamentos de Termodinámica Técnica I y II Morán & Shapiro Cuarta 1999 Español Reverté 9. LECTURAS PRINCIPALES QUE SE ORIENTAN REALIZAR LIBROS REVISTAS SITIOS WEB TEMÁTICA DE LA LECTURA PÁGINAS Y OTROS DETALLES Características de combustibles Todo el documento Propiedades del aire Todo el capitulo Fundamentos de Refrigeración y Aire Tipos de refrigerantes acondicionado ASHRAE Todo el capitulo