UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Transcripción

1 UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA PROGRAMA ANALÍTICO FIME Nombre de la unidad de aprendizaje: Sistemas HVAC e Instalaciones Hidrosanitarias Frecuencia semanal: 3 hrs Horas presenciales: Horas de trabajo extra-aula: Modalidad: Presencial Período académico: Semestral Unidad de aprendizaje: ( ) obligatoria ( X ) optativa Área curricular, según el nivel educativo: Licenciatura ( ) Formación básica profesional ( X ) Formación profesional ( ) Formación general Universitaria ( ) Libre elección Créditos UANL: Fecha de elaboración: 19/01/2015 Fecha de la última actualización: 23/07/2015 Responsables del diseño: Dr. Roberto Carlos Cabriales Gómez M.C. Francisco Javier Guevara Castillo

2 Presentación: Los sitios en los que habitan los seres humanos se han convertido gradualmente en un microambiente que procura proporcionar comodidad a los ocupantes. Con la finalidad de proporcionar un ambiente sano se requiere cumplir especialmente con condiciones de temperatura y humedad, sin embargo se requiere del manejo de equipos mayores para lograr esto. Por ejemplo si se requiere calentar, es necesario manejar combustibles o electricidad y se debe llevar el aire desde el calentador hasta el espacio ocupado. Lo mismo es válido para un sistema de enfriamiento. Así se requiere de un estudio integral que indique que carga térmica se tiene y como se va a manejar su acondicionamiento. Esta unidad de aprendizaje se encuentra dividida en cuatro etapas en donde el estudiante durante la primera de ellas podrá diferenciar los sistemas de aire acondicionado, los mecanismos involucrados, así como las leyes que los sustentan. En la segunda etapa podrá analizar las propiedades y procesos psicométricos, utilizando los modelos matemáticos más apropiados para su aplicación industrial. En la tercera etapa podrá identificar los parámetros de confort térmico humano y cargas térmicas. En la etapa final se analizara el diseño de sistemas de distribución de aire y sistemas hidrónicos. Todos estos conocimientos le permitirán al estudiante tomar decisiones oportunas y pertinentes que contribuyan en el desarrollo tecnológico. Propósito: Esta unidad de aprendizaje tiene como finalidad permitir a los estudiantes de ingeniería adquirir la habilidad de aplicar, interpretar y evaluar, las leyes y modelos comportamiento en la distribución del aire forzado, ventilación concentración del aire contaminado, cálculo de la ducteria y el control de los sistemas térmicos que contribuyen a la actividad comercial e industrial. De manera responsable que contribuya al uso eficiente de la energía y desarrollo sustentable.

3 Competencias del perfil de egreso: a. Competencias de la Formación General Universitaria a las que contribuye esta unidad de aprendizaje: Esta unidad de aprendizaje contribuye al desarrollo de las siguientes competencias generales: Competencias instrumentales: Maneja las tecnologías de la información y la comunicación como herramienta para el acceso a la trasformación en conocimiento, así como para el aprendizaje y trabajo colaborativo con las técnicas de vanguardia que le permitan su participación constructiva en la sociedad. Emplea pensamiento lógico, crítico, creativo y propositivo para analizar fenómenos naturales y sociales que le permitan tomar decisiones pertinentes en su ámbito de influencia con responsabilidad social. Competencias personales y de interacción social Practica los valores promovidos por la UANL: verdad, equidad, honestidad, libertad, solidaridad, respeto a la vida y a los demás, respeto a la naturaleza, integridad, ética profesional, justicia y responsabilidad, en su ámbito personal y profesional para contribuir a construir una sociedad sostenible. Interviene frente a los retos de la sociedad contemporánea en lo local y global con actitud crítica y compromiso humano, académico y profesional para contribuir a consolidar el bienestar general y el desarrollo sustentable. Competencias integradoras Construye propuestas innovadoras basadas en la compresión holística de la realidad para contribuir a superar los retos del ambiente global interdependiente. b. Competencias específicasdel perfil de egreso a las que contribuye la unidad de aprendizaje: Aplicar los conocimientos adquiridos de termodinámica y transferencia de calor para realizar balances energéticos, cálculos del comportamiento en la distribución del aire forzado, ventilación concentración del aire contaminado, cálculo de la ducteria y el control de los sistemas térmicos que contribuyen a la actividad comercial e industrial. De manera responsable que contribuya al uso eficiente de la energía y desarrollo sustentable.

4 Representación gráfica Considerando el propósito, las competencias y el producto integrador de aprendizaje, bosquejar mediante una representación gráfica el proceso global de construcción del aprendizaje, partiendo de la problematización del objeto de estudio de la unidad de aprendizaje, para desarrollar las competencias descritas y elaborar el producto integrador de aprendizaje Instrumentales Maneja las tecnologías de la información y la comunicación como herramienta para el acceso a la trasformación en conocimiento, así como para el aprendizaje y trabajo colaborativo con las técnicas de vanguardia que le permitan su participación constructiva en la sociedad. Genera modelos en lenguaje matemático para describir el comportamiento de un sistema, o proceso, que se valide con herramientas computacionales. Resolver problemas de ingeniería utilizando tecnologías de información para simular procesos de sistemas HVAC Emplea pensamiento lógico, crítico, creativo y propositivo para analizar fenómenos naturales y sociales que le permitan tomar decisiones pertinentes en su ámbito de influencia con responsabilidad social. Utiliza métodos para interpretar y analizar. Resolver problemas de ingeniería utilizando lenguaje matemático para estudiar los principales fenómenos de cargas termicas. Competencias de la Unidad de Aprendizaje Interacción Social Practica los valores promovidos por la UANL: verdad, equidad, honestidad, libertad, solidaridad, respeto a la vida y a los demás, respeto a la naturaleza, integridad, ética profesional, justicia y responsabilidad, en su ámbito personal y profesional para contribuir a construir una sociedad sostenible. Interviene frente a los retos de la sociedad contemporánea en lo local y global con actitud crítica y compromiso humano, académico y profesional para contribuir a consolidar el bienestar general y el desarrollo sustentable. Integradoras Construye propuestas innovadoras basadas en la compresión holística de la realidad para contribuir a superar los retos del ambiente global interdependiente.

5 Unidad temática 1: SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO. Competencias particulares: Clasificar los procesos de refrigeración para poder seleccionar correctamente los componentes y para el diseño de los controles apropiado para utilizarlos en los diferentes casos de estudio. Elementos de Competencia Evidencias de aprendizaje Criterios de desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos Clasificar los procesos de refrigeración para poder seleccionar correctamente los componentes para establecer criterios de selección acordes a las necesidades energéticas. Mapa conceptual de sobre la clasificación de los de los sistemas de acondicionamiento del aire y distribución. Ejercicios de balance de energía en sistemas de acondicionamiento de aire. Mapa conceptual sobre la clasificación de los sistemas de acondicionamiento del aire y distribución Contenido: Mapa conceptual grafico a mano o por computadora con contenido solicitado en la actividad. Ejercicios de balance de energía: Contenido de acuerdo a los lineamientos del profesor. Obtener solución correcta de acuerdo a los parámetros del balance químico utilizado, expresado en el procedimiento. Se recomienda realizar algunas actividades como: Discusión de los conceptos a través de debates grupales, lluvias de ideas que involucren ayuden a diferenciar los diferentes tipos de sistemas de acondicionamiento del aire y distribución en la época moderna. Generación de un mapa conceptual sobre la clasificación de los diferentes sistemas de acondicionamiento del aire y distribución. Colocando los conceptos en jerarquías y conexiones adecuadas y colocando relaciones en todas las conexiones, dando como resultado final un mapa que sea fácil de interpretar. Resolver cálculos para la determinación de balances de energía Sistemas de acondicionamiento del aire y distribución Analizar los sistemas que solo utilizan aire así como el mixto aire-agua Analizar el sistema que sólo utiliza agua Analizar el sistema de bomba de calor Conocer el almacenamiento térmico. Aula de clase Libros de apoyo Bases de Datos Rubrica Internet

6 Unidad temática 2: PROPIEDADES Y PROCESOS PSICOMÉTRICOS. Competencias particulares: Identificar y analizar las propiedades del aire húmedo para analizar los distintos procesos que involucran el aire húmedo, para determinar sus ventajas como limitaciones en su aplicación industrial. Elementos de Competencia Identificar las propiedades del aire húmedo para analizar los distintos procesos que involucran el aire húmedo utilizado tanto para aplicaciones típicas como aplicaciones específicas. Analizar los procesos psicométricos utilizando balances energéticos y métodos estandarizados. Evidencias de aprendizaje Reporte escrito de propiedades del aire húmedo Examen medio curso Ejercicios de cálculos energéticos de procesos psicométricos. Criterios de desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos Reporte: Portada Contenido de acuerdo a los lineamientos del profesor. Obtener solución correcta de acuerdo a los parámetros del modelo utilizado junto a su justificación, expresado en el procedimiento. Examen medio curso Resuelve y contesta correctamente preguntas y ejercicios del examen ordinario de acuerdo a los lineamientos del profesor. Ejercicios psicométricos Resuelve ejercicios de balance de energía de procesos psicométricos Obtener solución correcta de acuerdo a los parámetros del modelo utilizado junto a su justificación, expresado en el procedimiento Resuelve el ejercicio aplicando, la regla de Dalton en la obtención de las características del aire atmosférico y verifica los resultados obtenidos con un método analítico y/o numérico con la adecuada toma de decisiones con pensamiento lógico para analizar fenómenos naturales. Resuelve el ejercicio de procesos para controlar la humedad, para aplicaciones en ingeniería, verifica los resultados obtenidos con métodos analíticos como gráficos Definir el aire atmosférico Definir las propiedades del aire atmosférico Aplicar, la regla de Dalton en la obtención de las características del aire atmosférico Analizar los procesos para controlar la temperatura Analizar los procesos para controlar la humedad. Aula de clase Libros de apoyo Bases de Datos Rubrica Internet

7 Unidad temática 3: PARÁMETROS DE CONFORT TÉRMICO HUMANO Y CARGAS TÉRMICAS. Competencias particulares: Distinguir los parámetros que afectan el confort térmico del ser humano, temperatura velocidad del aire contenido de humedad en el aire así como los métodos para seleccionar la máquina adecuada según la necesidad, mediante el cálculo de la carga de refrigeración. Elementos de Competencia Distinguir los parámetros que afectan el confort térmico del ser humano, temperatura velocidad del aire contenido de humedad en el aire utilizando métodos analíticos y/o empíricos con pensamiento lógico, integrando fundamentos y propiedades, para el ejercicio de la actividad profesional. Evidencias de aprendizaje Test sobre confort térmico humano Ejercicios de cálculos de cargas térmicas. Criterios de desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos Test sobre confort térmico: Contestar correctamente de acuerdo las preguntas de acuerdo a los lineamientos del profesor. Ejercicios cargas térmicas: Resuelve ejercicios de cálculos de cargas térmicas. Obtener solución correcta de acuerdo a los parámetros del método utilizado junto a su justificación, expresado en el procedimiento Se recomienda realizar algunas actividades como: Discusión y ejercicios de los conceptos en los cuales se involucre los diferentes fenómenos que se presentan durante la estimación del confort térmico en el ser humano. Desarrollando relaciones empíricas y semi-empíricas. Resuelve casos de ingeniería relacionado control de contaminantes mediante un método analítico y/o empírico. Resuelve usando métodos de cálculo de cargas térmicas usando pensamiento lógico para analizar las aplicaciones Parámetros del medio ambiente Índices de confort del medio ambiente Estimación del confort térmico en el ser humano Contaminantes comunes y niveles de aceptación de contaminantes en interiores Métodos para el control de contaminantes Definir y clasificar las cargas térmicas Conocer los factores que integran la carga térmica Conocer los métodos de cálculo de cargas térmicas. Aula de clase Libros de apoyo Bases de Datos Rubrica Internet

8 Unidad temática 4: DISEÑO DE SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN DE AIRE Y SISTEMAS HIDRÓNICOS. Competencias particulares: Analizar diseño de sistemas de distribución del aire así como la distribución apropiada y perdidas de los fluidos a través de tubería de calefacción o enfriamiento así como el control de los sistemas de circulación de los fluidos. Elementos de Competencia Distinguir la transferencia de calor por convección utilizando métodos analíticos y/o empíricos con pensamiento lógico, integrando fundamentos y propiedades, para el ejercicio de la actividad profesional. Evidencias de aprendizaje Reporte escrito sobre diseño de sistemas de distribución de aire. Examen ordinario Criterios de desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos Diseño de sistemas de distribución de aire: Portada Contenido de acuerdo a los lineamientos del profesor. Obtener solución correcta de acuerdo a los parámetros del modelo utilizado junto a su justificación, expresado en el procedimiento. Examen ordinario Resuelve y contesta correctamente preguntas y ejercicios del examen ordinario de acuerdo a los lineamientos del profesor. Discusión y ejercicios de los conceptos en los cuales se involucre selección y diseño de difusores y distribución del aire. Resuelve casos de ingeniería relacionado al cálculo de pérdidas de calor y fricción en tubería. Analiza unidades de sistemas hidrónicos Selección de difusores y distribución del aire Conocer el principio básico en los sistemas de distribución del aire Diseño de ductos y distribución Conocer los conceptos básicos sobre el flujo de fluidos Cálculos de pérdidas de calor y fricción en tubería Bombas centrifugas Diseño y distribución del sistema de tuberías Unidades terminales del sistema hidrónico. Aula de clase Libros de apoyo Bases de Datos Rubrica Internet

9 Evaluación integral de procesos y productos Evidencia Ponderación Mapa conceptual de sobre la clasificación de los de los sistemas de acondicionamiento del aire y distribución. 5% Ejercicios de balance de energía en sistemas de acondicionamiento de aire 10% Reporte escrito de propiedades del aire húmedo 5% Examen medio curso 20% Ejercicios de cálculos energéticos de procesos psicométricos. 10% Test sobre confort térmico humano 5% Ejercicios de cálculos de cargas térmicas. 10% Reporte escrito sobre diseño de sistemas de distribución de aire. 5% Examen ordinario 20% Producto integrador del aprendizaje de la unidad de aprendizaje: Producto integrador 10% Al finalizar la unidad de aprendizaje el estudiante entregará un proyecto en el cual analizará una aplicación específica de tecnologías HVAC con ayuda como lo puede ser una simulación o una hoja de cálculo que aplique los conocimientos adquiridos, conteniendo: portada, resumen, introducción o antecedentes, desarrollo, resultados, conclusiones y referencias bibliográficas. Se entregará al profesor el proyecto preferiblemente de forma electrónica con opción a modalidad impresa.

10 Fuentes de apoyo y consulta: Libro: Acondicionamiento de Aire, Principios y Sistemas 2 da edición Autor: Edward G. Pita Editorial: CECSA 2002 Libro: Autor: Editorial: Calefacción Ventilación y Aire Acondicionado, Análisis y Diseño Mcquiston Parker Spitler Limusa Wiley Libro: Thermal Environmental Engineering Autor: Thomas H. Kuehn James W. Ramsey James L. Threlkeld Editorial: Prentice Hall 1998 Perfil del docente: El profesor deberá tener Maestría y/o Doctorado en Ingeniería o afín con bases firmes en la termodinámica, procesos de transferencia de calor y refrigeración, siendo una persona honesta, responsable y con una ética profesional.

11 Ficha bibliográfica del profesor: Dr. Roberto Carlos Cabriales Gómez se desempeña como profesor de tiempo completo y jefe de la Academia de Conversión de Energía Térmica de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica desde el año 2006, cursó la carrera de Ingeniero Mecánico Electricista obteniendo su licenciatura en 2001 mediante Examen Honorífico, obtuvo su Maestría en Ciencias en Ingeniería Mecánica con especialidad en Materiales en 2003, obtuvo su doctorado en Ingeniería de Materiales en el En 2003 ganó el premio de la mejor Tesis de Maestría de la U.A.N.L. en el área de ingeniería y tecnología, en 2004 obtuvo reconocimiento en el premio estatal de la juventud, ha colaborado diversas investigaciones y cuenta con publicaciones en revistas nacionales e internacionales y es autor de 2 libros con ISBN. M.C. Francisco Javier Guevara Castillo trabaja como catedrático de tiempo completo en la FIME de la UANL, actualmente se desempeña como jefe de departamento de mecánica de fluidos en la FIME de la UANL.