PROGRAMA DE ESTUDIOS : TERCER AÑO, SEGUNDO SEMESTRE

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1 PROGRAMA DE ESTUDIOS A. ANTECEDENTES GENERALES NOMBRE DE LA ASIGNATURA : TERMODINAMICA CODIGO : IIF321A DURACION : UN SEMESTRE ACADEMICO PRE REQUISITO : FISICA PARA INGENIEROS CO REQUISITO : NO TIENE UBICACIÓN : TERCER AÑO, SEGUNDO SEMESTRE CARÁCTER : OBLIGATORIO HRS. DIRECTAS ASIGNATURA : HRS. DIRECTAS SEMANALES : 6 2 CREDITOS : 12 B. INTENCIONES DEL CURSO El curso obligatorio de Termodinámica perteneciente al ciclo de Licenciatura, tiene como propósito fundamental que los alumnos sean capaces de comprender y aplicar los conceptos fundamentales de las leyes que rigen las transformaciones de la energía en la identificación, conceptualización y análisis tanto a escala unitaria como de sistema en procesos industriales. El curso se inicia con la definición de energía, continúa con el análisis y balances de sistemas energéticos, el concepto de rendimiento y culmina con una serie de aplicaciones industriales, orientadas principalmente a ciclos de potencia, ciclos de refrigeración y sistemas de acondicionamiento de aire. Es primordial que la asignatura prerrequisito construya una base sólida en el análisis y síntesis de problemas mecánicos, particularmente en la identificación de las magnitudes físicas que los gobiernan y la interacción entre éstas, de modo que los alumnos san capaces de desarrollar los nuevos conocimientos. C. OBJETIVOS GENERALES OBJETIVOS FORMATIVOS En el plano conceptual Identificar las leyes fundamentales que rigen las transformaciones de la energía para analizar la operación de distintos procesos industriales. En el plano procedimental Analizar causa efecto de distintos procesos industriales a través de la aplicación de balances de materia, energía y entropía, incluyendo el concepto de eficiencia. En el plano actitudinal Reconocer la importancia de la termodinámica como una herramienta que permite incrementar la eficiencia y el rendimiento global de los procesos industriales. C.1. NIVEL CONCEPTUAL Comprender los conceptos fundamentales de las leyes que rigen las transformaciones de la energía. Comprender las leyes fundamentales que rigen las transformaciones de la energía así como sus aplicaciones.

2 Establecer el nivel de desarrollo de las fuentes de energías renovables y alternativas. Conocer los cambios venideros en la cultura energética nacional y mundial. C.2. NIVEL PROCEDIMENTAL Aplicar balances de materia y energía a procesos industriales. Aplicar el concepto de rendimiento al análisis de procesos. Calcular los parámetros básicos que permitan cuantificar un proceso y que constituyen la base para el análisis económico preliminar. Manejar información relevante por medio de lectura complementaria, artículos especializados, revistas científicas y de la actualidad nacional e internacional. Manejar en forma eficiente la información disponible y su procesamiento para generar conocimiento a partir de ella. C.3. NIVEL ACTITUDINAL Reconocer en la termodinámica la herramienta esencial para el desarrollo sustentable. Desarrollar el razonamiento crítico al ser enfrentados a un problema real, identificando y jerarquizando los aspectos relevantes del caso. Reconocer la necesidad de dominar estos principios de manera de incrementar la eficiencia y rendimiento global de los procesos industriales. Adquirir confianza en las propias capacidades y conocimientos técnicos, para estudiar y evaluar nuevas tecnologías. Desarrollar habilidades de discusión constructiva. Aprender a delegar funciones y mejorar la eficiencia del trabajo en equipo. D. CONTENIDOS D.1. UNIDAD 1: Conceptos y definiciones básicas Introducción. Definición de magnitudes. Magnitudes principales. Magnitudes secundarias. Definición de propiedades. Energía, trabajo y calor. D.2. UNIDAD 2: Ley de Gases Ideales Ecuación de estado. Procesos con gases ideales. Trabajo de compresión expansión. D.3. UNIDAD 3: Primera ley de la Termodinámica Conceptos y definiciones básicas. Formulación de la Primera Ley. Sistemas termodinámicos. Tipos de sistemas: cerrados, abiertos y aislados.

3 D.4. UNIDAD 4: Segunda Ley de la Termodinámica Conceptos y definiciones. Máquinas térmicas. - Enunciado de Kelvin y Planck. - Principio de Carnot. - Enunciado de Clausius. - Rendimiento térmico y coeficiente de desempeño. Irreversibilidades. Desigualdad de Clausius. Concepto de Entropía. D.5. UNIDAD 5: Ciclos de Potencia Ciclos de potencia de gases. - Motores de Combustión Interna (Otto, Diesel, Dual). - Ciclos de potencia: Brayton. Ciclos de potencia de vapor. - Rankine simple. - Rankine con recalentamiento. - Rankine regenerativo. Ciclos de refrigeración. - Simple. - En cascada. D.6. UNIDAD 6: Psicrometría. Propiedades del aire húmedo. Procesos de acondicionamiento de aire. - Calentamiento y enfriamiento. - Deshumidificación. - Humidificación. - Mezclado. - Torres de refrigeración. D. 7. UNIDAD 7: Combustión Estequiometría de las reacciones combustión. Procesos reales de combustión. Entalpía de formación. Temperatura de llama adiabática. Entalpía de reacción y poderes caloríficos. E. METODOLOGIA El curso será dividido en tres etapas, cada una de ellas formulada sobre la base de los conocimientos y habilidades que se desea transferir y desarrollar en el alumno. Etapa 1: Fundamentos (unidades 1 a 4)

4 Etapa 2: Aplicaciones (unidad 5) Etapa 3: Complementos (unidad 6 y 7) Las etapas 1 y 3 serán abordadas con clases expositivas del profesor y apoyadas por ayudantías. La lectura del material bibliográfico será exigida con interrogatorios orales al azar de manera de controlar la lectura previa de los alumnos. Además se realizarán talleres donde se plantearán problemas cortos de solución acotada y que serán desarrollados en forma individual o grupal. La solución de cada problema será acompañada por la elaboración de un diario reflexivo donde el alumno deberá indicar como fue su desempeño grupal y/o grupal en la solución del problema. El objetivo principal de este diario es generar una instancia de retroalimentación entre el profesor y el alumno. En la etapa 2 se abordarán problemas más extensos, de aplicación práctica y con apoyo de herramientas computacionales. F. EVALUACION F.1. EVALUACION CONCEPTUAL Y PROCEDIMENTAL Para las diferentes instancias evaluativas se contará con una pauta de corrección con criterios claros y conocidos por los alumnos. La pauta será acorde a las exigencias planteadas por el profesor. Lo anterior es válido para los test, certámenes, exámenes y trabajos. 1. Test: Se realizarán test en todas las etapas, programados desde el inicio de semestre. 2. Talleres de Resolución de Problemas: Problemas cortos de solución acotada que serán desarrollados de manera grupal o individual como complemento a los visto por el profesor y en las ayudantías. El desarrollo y término del problema se realizará durante el módulo de clases. Lo anterior significa que la asistencia a los módulos de taller es obligatoria. Algunos de los talleres se realizarán con apoyo de software. 3. Interrogaciones orales: Las lecturas obligatorias del libro guía serán evaluadas mediante preguntas cortas que deberán ser contestadas en forma oral por él o los alumnos elegidos al azar. 4. Diario reflexivo: Después de finalizado cada taller los alumnos deberán redactar un diario reflexivo que estará orientado a contestar ciertas preguntas planteadas por el profesor y que tienen por objetivo generar retroalimentación con el alumno para mejorar su proceso de aprendizaje. 5. Certámenes: Se realizarán dos certámenes, en las semanas establecidas por la facultad. Las preguntas serán de diversa índole pero siempre enfocadas hacia el análisis y comprensión. 6. Examen: Se llevará a cabo al término del semestre, en la fecha establecida por la facultad, y exigiéndose nota mínima de 3.0, para todos los alumnos, según el R.A.A.R. La ponderación de las diferentes instancias de control en la nota final del alumno se desglosa de la siguiente manera: 20 % Certamen % Certamen % Test. 10 % Talleres, diarios reflexivos e interrogaciones orales. 10 % Trabajo de investigación o portafolio de noticias. 30 % Examen.

5 F.2. EVALUACION ACTITUDINAL La evaluación actitudinal de los alumnos se inicia con el control de las lecturas previas y el desarrollo de talleres. En ambos casos se busca controlar el razonamiento crítico, la constancia, la responsabilidad y el compromiso del alumno con su propia formación. A través del desarrollo de los diarios reflexivos se controla la capacidad de generar crítica constructiva frente al trabajo de sus compañeros y el suyo propio. G. BIBLIOGRAFIA OBLIGATORIA WARK, K., TERMODINÁMICA, ED. MC GRAW HILL, 5 a ED COMPLEMENTARIA CENGEL, Y., TERMODINÁMICA, ED. MC GRAW HILL, 2003.