UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

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1 1 UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA PROGRAMA ANALÍTICO FIME Nombre de la unidad de aprendizaje: Frecuencia semanal: 3 hrs. Horas presenciales: 42 hrs. Horas de trabajo extra-aula: 28 hrs. Modalidad: Presencial Período académico: Semestral Unidad de aprendizaje: ( X ) obligatoria ( ) optativa Área curricular, según el nivel educativo: Licenciatura ( X ) Formación básica profesional ( ) Formación profesional ( ) Formación general Universitaria ( ) Libre elección Créditos UANL: 3 incluyendo el laboratorio Fecha de elaboración: 09 de Marzo del 2010 Fecha de la última actualización: 30 de Octubre del 2014 Responsables del diseño: M.C. Miguel García Yera M.C. David Garza Castaño Dr. Arturo Morales Fuentes Presentación: La unidad de aprendizaje Termodinámica de Gases y Vapores centra el estudio de las propiedades termodinámicas de gases y vapores desde un punto de vista de la segunda ley de la termodinámica. La unidad de aprendizaje está dividida en 3 unidades temáticas, en la primera se estudia el concepto de entropía para utilizarlo en el análisis de los diversos dispositivos de ingeniería. En la segunda unidad se estudian los ciclos termodinámicos de las maquinas térmicas, se determina las propiedades y se determinan eficiencias isentrópicas. En la tercera unidad se determinarán las propiedades de las mezclas de gases utilizando las leyes de Dalton y Amagat.

2 2 Propósito: El desarrollo de esta unidad de aprendizaje tiene la finalidad de que el estudiante adquiera las competencias para el análisis de ciclos termodinámicos ideales basados en operaciones isoentrópicas que le permitan en su ejercicio profesional resolver los problemas de termodinámica en las fases de gases y vapores que se le presenten, mostrando responsabilidad, honestidad y una metodología de trabajo de superación constante. 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: Aplica estrategias de aprendizaje autónomo en los diferentes niveles y campos del conocimiento que le permitan la toma de decisiones oportunas y pertinentes en los ámbitos personal, académico y profesional. Competencias personales y de interacción social 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 Asume el liderazgo comprometido con las necesidades sociales y profesionales para promover el cambio social pertinente.

3 3 b. Competencias específicas del perfil de egreso a las que contribuye la unidad de aprendizaje: Analizar sistemas termodinámicos constituidos por gases y vapores desde un punto de vista de la segunda ley de la termodinámica, determinando las propiedades termodinámicas que lo caracterizan con la finalidad de evaluar eficiencias de dispositivos y máquinas térmicas.

4 4 Representación gráfica Instrumentales Aplica estrategias de aprendizaje autónomo en los diferentes niveles y campos del conocimiento que le permitan la toma de decisiones oportunas y pertinentes en los ámbitos personal, académico y profesional Analizar sistemas termodinámicos constituidos por gases y vapores desde un punto de vista de la segunda ley de la termodinámica Analizar los dispositivos termodinámicos mediante la evaluación de la propiedad termodinámica entropía para determinar la eficiencia isoentrópica Competencias de la Unidad de Aprendizaje Personales y de Interacción Social Integradoras 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 Asume el liderazgo comprometido con las necesidades sociales y profesionales para promover el cambio social pertinente Analizar sistemas termodinámicos constituidos por gases y vapores determinando las propiedades termodinámicas que lo caracterizan Analizar sistemas termodinámicos constituidos por gases y vapores desde un punto de vista de la segunda ley de la termodinámica con la finalidad de evaluar eficiencias de dispositivos y máq Diferenciar los procesos que caracterizan los diferentes ciclos termodinámicos utilizando principios fundamentales y relaciones termodinámicas, tablas y diagramas para determinar trabajos de salida y eficiencias de ciclos Identificar el comportamiento de la mezcla de los gases utilizando leyes y principios para determinar las propiedades termodinámicas resultantes

5 5 Unidad temática 1: ENTROPÍA. Competencias particulares: Analizar los dispositivos termodinámicos mediante la evaluación de la propiedad termodinámica entropía para determinar la eficiencia isoentrópica. Elementos de Competencia Analizar los dispositivos termodinámicos utilizando la propiedad termodinámica entropía para determinar la eficiencia isoentrópica. Evidencias de aprendizaje Ejercicios Entropía de Criterios de desempeño Ejercicios de Entropía: Resolver correctamente la totalidad de los ejercicios. Utilizar la metodología acorde de la unidad temática. Orden y limpieza. Tiempo de entrega Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos Se recomienda realizar lecturas reflexivas en base a los contenidos de la unidad temática Resolución individual y grupal de ejercicios en los que se determine el cambio de entropía y trabajo de flujo por sus diferentes métodos.. 1. Entropía 2. Procesos isentrópicos 3. Cambio de entropía de líquidos y gases 4. Trabajo reversible de flujo estacionario 5. Minimización de trabajo de compresión. 6. Eficiencia isentrópica flujo estacionario. de Libros de consulta Revistas especializadas Computadora Aula de clase con equipo de video-proyección, red de internet inalámbrica y clima.

6 6 Unidad temática 2: CICLOS TERMODINÁMICOS. Competencias particulares: Diferenciar los procesos que caracterizan los diferentes ciclos termodinámicos utilizando principios fundamentales y relaciones termodinámicas, tablas y diagramas para determinar trabajos de salida y eficiencias de ciclos. Elementos de Competencia Analizar las condiciones de los diferentes procesos de un ciclo termodinámico utilizando relaciones entre propiedades para evaluar trabajo y eficiencia térmica. Evidencias de aprendizaje Ejercicios Ciclos Termodinámicos Criterios de desempeño Ejercicios Ciclos Termodinámicos: Resolución correcta de la totalidad de los ejercicios. Utilizar la metodología acorde de la unidad temática. Orden y limpieza. Tiempo de entrega Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos Se recomienda realizar lecturas reflexivas en base a los contenidos de la unidad temática Resolución individual y grupal de ejercicios de los diferentes ciclos termodinámicos y sus principales parámetros. 1. Ciclo de Otto 2. Ciclo Diesel 3. Ciclo Brayton 4. Ciclo Rankine (simple, con recalentamient o y regeneración) 5. Ciclos de potencia combinados 6. Ciclo de Refrigeración Libros de consulta Revistas especializadas Internet Computadora Aula de clase con equipo de video-proyección, red de internet inalámbrica y clima.

7 7 Unidad temática 3: MEZCLA DE GASES Competencias particulares: Identificar el comportamiento de la mezcla de los gases utilizando leyes y principios para determinar las propiedades termodinámicas resultantes. Elementos de Competencia Describir el comportamiento de la mezcla de gases ideales mediante leyes y principios para evaluar cambios de propiedades termodinámicas Evidencias de aprendizaje Ejercicios Mezcla de gases ideales y sus propiedades termodinámicas Criterios de desempeño Ejercicios Mezcla de gases ideales y sus propiedades termodinámicas: Resolución correcta y total de los ejercicios. Utilizar la metodología acorde de la unidad temática. Orden y limpieza. Tiempo de entrega Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos Se recomienda realizar lecturas reflexivas en base a los contenidos de la unidad temática Resolución individual y grupal de ejercicios PVT de mezcla de gases y sus propiedades 1. Composición de una mezcla de gases 2. Comportamient o P-V-T de Mezcla de gases 3. Propiedades de mezclas de gases Libros de consulta Revistas especializadas Internet Computadora Aula de clase con equipo de videoproyección, red de internet inalámbrica y clima.

8 8 Evaluación integral de procesos y productos (ponderación /evaluación sumativa) Evidencia Ponderación Ejercicios de Entropía 20 Examen de medio curso 20 Ejercicios. Ciclos Termodinámicos 20 Ejercicios. Mezcla de gases ideales y sus propiedades termodinámicas 10 Examen final 20 Producto integrador de aprendizaje: Producto integrador 10 % El producto integrador consiste en una recopilación de las evidencias de la unidad de aprendizaje incluyendo un caso de estudio. El caso de estudio consiste en el análisis de una maquina térmica con la que convivimos en situaciones cotidianas, que opere en un ciclo y se idealice con uno de los ciclos abordados en la unidad de aprendizaje. Debe contener: 1) Planteamiento del caso de estudio, 2) Justificación del ciclo ideal utilizado, 3) Análisis de los parámetros de operación, 4) Conclusiones y 5) Bibliografía. Fuentes de apoyo y consulta: Libro: Termodinámica Autor: Yunus A. Cengel Editorial: Mc. Graw Hill Libro: Termodinámica Autor: Moran & Shapiro Editorial: Reverté

9 9 Libro: Thermodynamics and Heat Power Autor: Irving Granet Editorial: Prentice Hall o Tema: Termodinámica Liga: webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/villamar/enlacesdeinteres.htm, Fecha de último acceso: 16-Jul-2014, Fecha última revisión: N.A. Revista: MEMORIAS DEL XVI CONGRESO INTERNACIONAL ANUAL DE LA SOMIM Año: 2010 # de revista: N.A. Mes: Septiembre 2010 Nombre del artículo: ANÁLISIS TERMODINÁMICO DE LOS CICLOS DE REFRIGERACIÓN CON HF-134a Y DE UNA ETAPA CON CO2 Autor: Martín Salazar Pereyra, Raúl Lugo Leyte, Federico Méndez Levielle. Perfil del docente: El profesor debe poseer un nivel académico de Maestría y/o Doctorado, con conocimiento, habilidad y experiencia en el área de la Termodinámica, así como ser competente en contextos pedagógicos que le permitan fomentar ambientes de aprendizaje participativos para contribuir a la formación integral del estudiante. Ficha bibliográfica del profesor: M. C. Miguel García Yera, trabaja como maestro de tiempo completo en la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica desde el 2008 hasta la fecha, profesor de asignatura de , obtuvo su licenciatura en 1996 como Ingeniero Mecánico Electricista, y su Maestría en Ingeniería Mecánica con especialidad en Térmica y Fluidos en el 2004 en la FIME de la UANL.

10 10 M. C. David Garza Castaño, trabaja como maestro de tiemplo completo en la facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica desde el 1991 hasta la fecha, obtuvo su licenciatura en 1981 como Ingeniero Químico y su Maestría en ciencias con especialidad en relaciones humanas en el 2000 en la FIME de la UANL. Dr. Arturo Morales Fuentes, Doctor en Ingeniería Mecánica en el área de termo fluidos por la Universidad de Guanajuato Obtuvo su maestría en Ciencias y Licenciatura en Ingeniería Química por la misma institución en los años 2004 y 2002 respectivamente. Labora como profesor de tiempo completo en la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica desde el 2010 a la fecha impartiendo clases a nivel licenciatura y posgrado JEFATURA DE ACADEMIA JEFATURA DE DEPARTAMENTO COORDINACIÓN GENERAL ACADÉMICA DE MECÁNICA SUBDIRECCIÓN ACADÉMICA