UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Transcripción

1 1 UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA PROGRAMA ANALÍTICO FIME Nombre de la unidad de aprendizaje: Frecuencia semanal: 1 hrs. Horas presenciales: 14 hrs. Horas de trabajo extra-aula: 6 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 la clase Fecha de elaboración: 23/03/2013 Fecha de la última actualización: 12/07/2013 Responsables del diseño: M.C. Roberto Carlos Cabriales Gómez M.C. Diana Cobos Zaleta M.C. Yanet Villalobos Presentación: En la práctica de la ingeniería, la comprensión de los mecanismos de calor es cada vez más importante ya que desempeña un papel crucial en el diseño de vehículos, plantas generadoras de energía, refrigeradores, aparatos electrónicos, edificios y puentes, etc. Esta unidad de aprendizaje se encuentra dividida en tres etapas en donde el estudiante durante la primera de ellas podrá analizar los fenómenos de transporte energéticos, los mecanismos involucrados, así como las leyes que los sustentan. En la segunda etapa podrá analizar la calor que se efectúa por conducción, caracterizándola tanto en estado estable como en estado transitorio en una o más

2 2 dimensiones, en casos prácticos, para familiarizarlo con situaciones reales. En la tercera etapa podrá identificar la calor por convección, sus parámetros y la influencia de las propiedades de un fluido. 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 que los estudiantes de ingeniería apliquen las leyes y modelos de transferencia de calor estudiados en clase para aplicarlos en su actividad profesional. Además, el ingeniero de hoy busca tener una comprensión clara de los principios básicos, de modo que pueda entender incluso problemas más complejos, formularlos e interpretar resultados, para ello tiene la habilidad de manejar tecnologías de la información que reforzarán el conocimiento adquirido, usando técnicas de vanguardia que le permitan su participación constructiva en la sociedad. 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 información y su transformación en conocimiento, así como para el aprendizaje y trabajo colaborativo con 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 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.

3 3 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. Competencias integradoras Construye propuestas innovadoras basadas en la comprensión holística de la realidad para contribuir a superar los retos del ambiente global interdependiente. b. Competencias específicas del perfil de egreso a las que contribuye la unidad de aprendizaje: Analizar los principales mecanismos de calor usando las leyes de transporte energético e identificarlos en casos prácticos de la ingeniería para la adecuada toma decisiones que ayude contribuir el bienestar general y el desarrollo sustentable.

4 4 Representación gráfica Instrumentales Maneja las tecnologías de la información y la comunicación como herramienta para el acceso a la información y su transformación en conocimiento, así como para el aprendizaje y trabajo colaborativo con técnicas de vanguardia que le permitan su participación constructiva en la sociedad Analizar los principales mecanismos de calor usando las leyes de transporte energético Identificar el tipo de calor por conducción mediante sus características para su aplicación en la ingeniería 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 Identificarlos en casos prácticos de la ingeniería para la adecuada toma decisiones Diferenciar los mecanismos de calor mediante la aplicación de las leyes que los describen para su aplicación en la ingeniería 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 Analizar los principales mecanismos de calor para el desarrollo sustentable Analizar la calor por convección mediante la aplicación de la ley que la describe para su aplicación en la ingeniería Competencias de la Unidad de Aprendizaje 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 Integradoras Construye propuestas innovadoras basadas en la comprensión holística de la realidad para contribuir a superar los retos del ambiente global interdependiente. Analizar los principales mecanismos de calor usando las leyes de transporte energético para que ayude contribuir el bienestar general y el desarrollo sustentable Aplicar las leyes que los describen para su aplicación en la ingeniería

5 5 Unidad temática 1: Fundamentos de los mecanismos de transporte energético. Competencias particulares: Diferenciar los mecanismos de calor mediante la aplicación de las leyes que los describen para su aplicación en la ingeniería. Elementos de Competencia Diferenciar los diferentes mecanismos de calor, a diferentes casos de estudio, aplicando las leyes que los rigen para analizar fenómenos naturales. Evidencias de aprendizaje calor por conducción. Criterios de desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos calor por conducción Portada Contenido de acuerdo al manual de laboratorio de calor. Cálculo correcto Limpieza Presentación Tiempo de entrega Conclusiones 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 calor. calor por Conducción a un metal, calculando la conductividad térmica. Además deberá incluir distintos instrumentos de medición de temperatura. Ley de Fourier Ley de enfriamiento de Newton Ley de Stefan- Boltzmann Transferencia de calor prácticas de laboratorio. Fuentes de apoyo Hornilla eléctrica Potenciómetro Termopares tipo k Multímetro calor por convección y radiación. calor por convección y radiación Portada Contenido de acuerdo al manual de laboratorio de calor. Cálculo correcto Limpieza Presentación Tiempo de entrega Conclusiones calor por convección y radiación calculando el coeficiente de película de la calor por convección. Equipo computacional Termopila Equipo Armfield HT10X, HT13.

6 6 Unidad temática 2: Conducción en estado estable y estado transitorio. Competencias particulares: Identificar el tipo de calor por conducción mediante sus características para su aplicación en la ingeniería. Elementos de Competencia Identificar la calor por conducción, en estado estable y transitorio, aplicando la ley que la rige, en diferentes casos de estudio. Evidencias de aprendizaje sistemas de materiales compuestos. conducción radial. Reporte distribución temperaturas superficies extendidas. de de en calor por convección y radiación en aletas. Reporte conducción en estado transitorio. Criterios de desempeño Reportes del manual de calor correspondientes a esta unidad temática deberá cumplir con: Portada Contenido de acuerdo al manual de laboratorio de calor. Cálculo correcto y/o graficas a computadora. Limpieza Presentación Tiempo de entrega Conclusiones Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos 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 calor. sistemas de materiales compuestos donde se utilizara el concepto de resistencia térmica. conducción radial aplicando la ley de Fourier en sistemas cilíndricos. distribución de temperatura en superficies extendidas validando la teoría con la práctica. calor por convección y radiación en aletas calculando cada cantidad energética. Reporte conducción en estado transitorio aplicando el método grafico de Heisler calculando el coeficiente de película en un tiempo dado y verificando la teoría usando ese coeficiente para calcular un tiempo distinto y comparar con la práctica. La ley de Fourier. La Conductividad y Resistencia Térmica. Sistemas Unidimensionales. Sistemas Generadores de Calor. Superficies extendidas (Aletas). Conducción Multidimensional. Sistemas concentrados Conducción en estado transitorio con diferentes enfoques. Transferencia de calor prácticas de laboratorio. Libros de apoyo Potenciómetro Multímetro Termopares tipo k Equipo computacional Equipo Scott de conducción, unidad 1, unidad 2, unidad 3 y unidad 4. Equipo Armfield HT10X, HT12, HT15, HT17.

7 7 Unidad temática 3: Convección forzada y natural Competencias particulares: Analizar la calor por convección mediante la aplicación de la ley que la describe para su aplicación en la ingeniería. Elementos de Competencia Analizar la calor por convección forzada y convección natural, utilizando métodos analíticos y/o empíricos con pensamiento lógico, integrando fundamentos y propiedades, para el ejercicio de la actividad profesional. Evidencias de aprendizaje calor por Convección forzada. calor por Convección natural. Criterios de desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos calor por Convección forzada Portada Contenido de acuerdo al manual de laboratorio de calor. Cálculo correcto y/o graficas a computadora. Limpieza Presentación Tiempo de entrega Conclusiones calor por Convección natural Portada Contenido de acuerdo al manual de laboratorio de calor. Cálculo correcto y/o graficas a computadora. Limpieza Presentación Tiempo de entrega Conclusiones 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 calor. calor por Convección forzada donde se debe obtener la calor por convección forzada sobre una superficie metálica. calor por Convección natural donde se debe obtener la calor por convección natural o libre sobre una superficie. La ley de enfriamiento de Newton. El coeficiente de película. Convección forzada interna y externa. Relaciones empíricas. Convección natural. Análisis en intercambiadores de calor. Transferencia de calor prácticas de laboratorio. Libros de apoyo Hornilla eléctrica Potenciómetro Termopares tipo k Multímetro Ventilador Anemómetro Equipo Armfield HT10X

8 8 Evaluación integral de procesos y productos (ponderación /evaluación sumativa) Evidencia Ponderación calor por conducción. 10 % calor por convección y radiación. 10 % sistemas de materiales compuestos. 10 % conducción radial. 10 % distribución de temperaturas en superficies extendidas. 10 % calor por convección y radiación en aletas. 10 % Reporte conducción en estado transitorio. 10 % calor por Convección forzada. 10 % calor por Convección natural. 10 % Producto integrador de aprendizaje: Producto integrador 10 % Al finalizar la unidad de aprendizaje el estudiante entregará un portafolio que incluya las evidencias de aprendizaje realizadas y revisadas de forma impresa y digitalizada en un CD que contenga las mismas evidencias ya revisadas por el profesor, se tomara en cuenta la presentación y limpieza deberá entregarse en tiempo y forma. Fuentes de apoyo y consulta: Libro: Transferencia de calor prácticas de laboratorio Autor: Roberto C. Cabriales G., Diana Cobos Z., Tomas N. Martínez P. ISBN:

9 9 Libro: Transferencia de Calor y de Masa. Un enfoque práctico Autor: Yunus A. Cengel Editorial: Prentice Hall Libro: Heat Transfer Autor: J.P. Holman Editorial: McGraw-Hill Libro: Conduction of Heat in Solid Editorial: Oxford University Press Autor: H.S. Carslaw& J.C. Jaeger Libro: Heat Transfer Autor: A.F. Mills Editorial: Prentice Hali Tema: Heat transfer Liga: Merlot Classic Award winner for 2005 Fecha última revisión: Febrero 2013 Revista: Lat. Am. J. Phys. Educ. Año: 2009 # de revista: 2, Vol. 3 Mes: Mayo Nombre del artículo: Linear relationships in heat transfer Autor: E. Marín Lat. Am. J. Phys. Educ. Vol. 3, No. 2, May 2009

10 10 Perfil del docente: El profesor deberá tener Maestría y/o Doctorado en Ingeniería o afín con bases firmes en Termodinámica y fenómenos de transporte, siendo honesto, responsable y con una ética profesional. Ficha bibliográfica del profesor: M.C. Roberto Carlos Cabriales Gómez trabaja como profesor asignatura A y jefe de la Academia de Conversión de Energía Térmica de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica desde el año 2003, 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, es doctorante en Ingeniería de Materiales. 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. Diana Cobos Zaleta, trabaja como docente con asignatura A y base en la FIME de la UANL en el departamento de Ingeniería Térmica desde el 2003 hasta la fecha, obtuvo su licenciatura como Ingeniero Mecánico Electricista en el 2000 con mención honorífica y su Maestría en Ciencias en Ingeniería de Sistemas en 2003, cuenta con publicaciones en revistas internacionales y es co-autora de 2 libros. M. C. Yanet Villalobos Morales, trabaja como docente con asignatura A y base en la FIME de la UANL en el departamento de Ingeniería Térmica desde el 2004 hasta la fecha, obtuvo su licenciatura como Ingeniero Mecánico Administrador en el 2000 y su Maestría en Ciencias en Ingeniería de Sistemas en la FIME de la UANL

11 11 JEFATURA DE ACADEMIA JEFATURA DE DEPARTAMENTO COORDINACIÓN DE LA DIVISIÓN SUBDIRECCIÓN ACADÉMICA DE MECÁNICA