UNIVERSIDAD DE SONORA Unidad Regional Centro División de Ingeniería Departamento de Ingeniería Química y Metalurgia Asignatura: Transferencia de Calor

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1 UNIVERSIDAD DE SONORA Unidad Regional Centro División de Ingeniería Departamento de Ingeniería Química y Metalurgia Asignatura: Transferencia de Calor Antecedente: Termodinámica Créditos: 10 ( h de teoría y 2 de taller) Modalidad enseñanza-aprendizaje: Curso / Taller Clave: Consecuente: Ninguna Modalidad: Presencial Horas Semana: 6 Horas curso: 96 Departamento de Servicio: Ingeniería Química y Metalurgia Carácter: Obligatoria Eje de formación: Profesionalizante Autor(es): Dr. Jesús Fernando Hinojosa Palafox Dr. Gabriel Cuevas Figueroa Competencias genéricas que fortalecer: Sustentabilidad Desarrollo Social Competencia Digital Capacidad para la toma de decisiones Competencias específicas a desarrollar del docente: Identifica, analiza y diagnostica el efecto o impacto de las variables de un proceso físico y/o químico. Analiza y resuelve problemas relacionados con los cambios fisicoquímicos de materia y energía. Diseña e implementa mejoras para el desarrollo óptimo de un proceso físico y/o químico. Capacidad para interpretar y evaluar datos derivados de observaciones y mediciones, relacionándolos con la teoría para explicar los fenómenos físicos y/o químicos. Aplica técnicas de simulación y optimización para determinar los valores más convenientes de las variables de interés en un proceso físico y/o químico. Conocimiento de las fronteras de la investigación en la Ingeniería Química y sus aplicaciones. Introducción: La calor es una de las tres cantidades de interés en ingeniería química (momentum, masa, energía). La calor es estudiada en base a las leyes y teorías que rigen los diferentes mecanismos de calor y a los principios básicos de diseño que permiten construir y seleccionar diversos intercambiadores de calor. Propósito: El propósito de esta materia es profundizar en una de las tres cantidades de importancia en ingeniería química estudiadas en fenómenos de transporte (momentum, masa, energía); enfatizando esta asignatura en todos los mecanismos de la energía: radiación, convección y conducción. Objetivo General: Conocerá la teoría de la calor y aplicará los modelos correspondientes en la solución de problemas de ingeniería con énfasis en las energías renovables. Objetivos Específicos: Conocerá los mecanismos básicos de la calor y sus aplicaciones en las energías renovables. Conocerá los fundamentos y la deducción de la ecuación de conducción de calor y será capaz de resolver problemas en estado permanente y transitorio. Comprenderá los fenómenos involucrados en la calor cuando existe un fluido en movimiento y será capaz de encontrar soluciones de las ecuaciones de conservación y aplicarlas en situaciones específicas. Comprenderá los fundamentos de la calor por radiación y aplicará los conceptos básicos en la solución de problemas. 188

2 Unidades de Competencias Unidad de Competencia 1. Introducción 1.1. Importancia de la calor en las energías renovables Revisión de conceptos básicos: calor, temperatura, calor específico Mecanismos fundamentales de calor. 1.. Transferencia de calor por mecanismos simultáneos Metodología para el análisis y solución de problemas de calor. Unidad de Competencia Ecuación de conducción unidimensional permanente bidimensional permanente. 2.. unidimensional dependiente del tiempo Método de diferencias finitas: método explícito e implícito. Unidad de Competencia 3. Convección 3.1. Modelo general de la convección: clasificación de la convección Convección Forzada Flujo interno. 3.. Convección natural Flujo entre paredes paralelas verticales Flujo en cavidades rectangulares Introducción a los intercambiadores de calor. Unidad de Competencia. Radiación.1. Definiciones fundamentales..2. Radiación de cuerpo negro, distribución de Planck y Ley de Stefan-Boltzmann..3. Superficies grises difusivas... Ley de Kirchhoff..5. Transferencia de calor entre superficies..6. Medios participantes. Bibliografía: Cervantes, J., Fundamentos de Transferencia de Calor, Fondo de Cultura Económica. Incropera F. P., DeWitt D. P., Fundamentals of Heat and Mass Transfer 5th Edition, John Wiley & Sons. Lienhard J. H IV / Lienhard J. H. V, 200. A Heat Transfer Textbook 3rd Edition, Phlogiston Press. Welty J. R., Wicks C E., Wilson R. E., 2001, Fundamentos de Trasnsferencia de Calor y Masa, Limusa Wiley. Bejan A., 1993, Heat Transfer, John Wiley & Sons. Ecker R. & Drake M. R., Analysis of Heat Transfer, McGraw-Hill. Kreith F. & Bohn M. S., 2001, Principios de calor, Thomson Learning. Tipo (básica o complementaria) 189

3 Desarrollo de las competencias Resultados del aprendizaje Introducción Importancia de la calor en las energías renovables. Mecanismos fundamentales de calor. Metodología para el análisis y solución de problemas de calor. Ecuación de conducción unidimensional permanente bidimensional permanente. Convección Modelo general de la convección: clasificación de la convección Actividades educativas SEMANA 1 SEMANA 2 SEMANA 3 SEMANA Volumen de trabajo del estudiante calculado en horas SEMANA 5 SEMANA 6 SEMANA 7 SEMANA 8 SEMANA 9 SEMANA 10 Evaluación Primer examen Parcial 190

4 Convección Forzada Convección natural Radiación Definiciones fundamentales Superficies grises difusivas Transferencia de calor entre superficies SEMANA 11 SEMANA 12 SEMANA 13 SEMANA 1 SEMANA 15 SEMANA 16 Revisión bibliográfica que incluya los puntos previamente señalados. Segundo examen Parcial Tercer examen Parcial Recursos necesarios para el o los ambientes de aprendizaje Recursos didácticos Recursos tecnológicos Pizarrón Internet Plumones Hojas Rotafolio Proyector Computadora Evaluación de las Competencias Cantidad 3 3 Evidencia a evaluar examen escrito. series de ejercicios. Criterios de entrega o desempeño y responsable de la evaluación (especificaciones de forma; tipo de evaluación: coevaluación, heteroevaluación, autoevaluación, evaluación externa) Examen escrito en hoja tamaño carta, con reactivos de opción múltiple, preguntas abiertas y resolución de problemas. Elaboración problemas propuestos por el Profesor para reforzar expuesto en clase. Instrumento de Evaluación Valor % Examen escrito 60% Series de ejercicios 20% 191

5 1 proyecto de investigación en equipo Elaboración y presentación oral de proyecto de investigación donde apliquen los temas descritos a lo largo del semestre. Reporte de proyecto de investigación y exposición en equipo 20% TOTAL 100% PERFIL ACADÉMICO DESEABLE DEL RESPONSABLE DE IMPARTIR LA ASIGNATURA Se recomienda que el profesor tenga las siguientes características: Ingeniero, Físico o Matemático, preferentemente con grado de maestría o doctorado, con área de competencia y trabajo afín a la asignatura. 192