UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

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1 UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA PROGRAMA ANALÍTICO FIME Nombre de la unidad de aprendizaje: Laboratorio de Termodinámica de Gases y Vapores Frecuencia semanal: 1 Horas presenciales: 16 Horas de trabajo extra-aula: 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: 4 incluyendo laboratorio Fecha de elaboración: 24 de abril de 2012 Fecha de la última actualización: Responsables del diseño: M.C. Miguel García Yera M.C. David Garza Castaño Dr. Arturo Morales M.C. Diana Cobos Zaleta Presentación: En la actualidad, el uso de la energía para la transformación de materias primas y condiciones de confort debe ser planeado de una manera sustentable con visión de nuevas tecnologías. La unidad de aprendizaje Laboratorio de Termodinámica de Gases y Vapores, de una manera práctica presenta los conceptos y análisis de las substancias en fase gaseosa. La unidad de aprendizaje está dividida en tres unidades temáticas. En la primera se determina el cambio de entropía de gases y vapores. En la segunda se determina el funcionamiento de máquinas térmicas y ciclos de refrigeración. Finalmente en la tercera se determinan las propiedades físicas de mezcla de gases a partir de presiones parciales.

2 Propósito: La unidad de aprendizaje Laboratorio de Gases y Vapores, tiene como finalidad que el estudiante identifique, prepare y evalúe los elementos que conforman diferentes ciclos termodinámicos a base de gases y vapores, que le permitan adquirir conocimiento y habilidades de manera práctica. 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 ambitos 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. b. Competencias específicas del perfil de egreso a las que contribuye la unidad de aprendizaje: Identificar los cambios termodinámicos en sistemas con gases y vapores como fluido de trabajo, derivados de variaciones en propiedades como presión, volumen, temperatura y masa utilizando instrumentos de medición, con la finalidad de evaluar la eficiencia de dispositivos y máquinas térmicas.

3 Competencias de la unidad de aprendizaje 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 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. Utiliza la lectura reflexiva que le permite identificar físicamente los elementos de sistemas y sus cambios energéticos. Mediante mediciones y observaciones deriva conclusiones para las condiciones de operación de máquinas térmicas. Aplica la segunda ley de la termodinámica para evaluar sistemas termodinámicos. Determina los estados termodinámicos a partir de sus mediciones de propiedades. 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. Crea consciencia de la importancia del uso eficiente de la energía. Evalúa la eficiencia térmica de diversos sistemas. Integradoras Asume el liderazgo comprometido con las necesidades sociales y profesionales para promover el cambio social pertinente. Practica y promueve actividades de uso eficiente de energía. Determina variables y puntos de medición para conocer propiedades termodinámicas que lleven a determinar la eficiencia térmica.

4 Unidad temática # 1. Cambios de entropía Competencias particulares: Diferenciar el estado termodinámico de gases y vapores a partir de mediciones de presión, volumen, masa y temperatura con instrumentos de laboratorio para determinar cambios de entropía Elementos de Competencia Evidencias de aprendizaje Reporte de práctica 1. Comportamiento del vapor de agua Criterios de desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos Reporte de práctica 1. Comportamiento del vapor de agua. a) Respuesta a preguntas. b) Llenado de la tablas 1.1, 1.2 y 1.3. c) Diagrama P-V y T-V d) conclusiones y Bibliografía e) Entrega en tiempo y forma. Actividad 1. Realizar la práctica de práctica donde se determine el comportamiento del vapor de agua a diferentes condiciones de temperatura y presión. Propiedades termodinámicas del vapor de agua y ecuación de gas ideal. Identificar el estado termodinámico de un sistema a partir de mediciones con instrumentos de laboratorio para determinar cambios de entropía. Reporte de práctica 2. Cambio de entropía en una sustancia pura Reporte de práctica 3. Cambio de entropía en gases ideales Reporte de práctica 2. Cambio de entropía en un vapor. a) Respuesta a preguntas. b) Llenado de Tabla 3.1 c) Diagrama T-s d) conclusiones y Bibliografía e) Entrega en tiempo y forma. Reporte de práctica 3. Cambio de entropía en gases ideales. a) Respuesta a preguntas. b)cálculo del cambio de entropía c) Diagrama T-s d) Conclusiones y Bibliografía e) Entrega en tiempo y forma. Actividad 2. Realizar la práctica de práctica donde evalúa el cambio de entropía de un sistema en ebullición. Actividad 3. Realizar la práctica de práctica donde evalúa el cambio de entropía de un sistema cerrado asumiendo condiciones de gas ideal. Cambio de entropía de un vapor Entropía de gases ideales Aula de laboratorio Equipo de laboratorio instructivo de prácticas Libros Internet Reporte de práctica 4. Eficiencia isentrópica de un compresor Reporte de práctica 4. Eficiencia isentrópica de un compresor. a) Respuesta a preguntas. b) Determinación de la Actividad 4. Realizar la práctica de práctica donde determina la eficiencia de un compresor. Eficiencia isentrópica de un compresor

5 eficiencia de un compresor c) conclusiones y Bibliografía e) Entrega en tiempo y forma. Unidad temática # 2. Ciclos termodinámicos Competencias particulares: Identificar los elementos que conforman diferentes ciclos termodinámicos y las condiciones de operación particulares que se evalúan mediante la lectura de propiedades para determinar la eficiencia o coeficiente de operación. Elementos de Competencia Identificar los elementos que conforman diferentes ciclos termodinámicos y las condiciones de operación particulares que se evalúan mediante la lectura de propiedades para determinar la eficiencia o coeficiente de operación. Evidencias de aprendizaje Reporte de práctica 5. Ciclo de Otto ideal. Reporte de práctica 6. Ciclo de Rankine Reporte de práctica 7. Ciclo de refrigeración por compresión Criterios de desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos Reporte de práctica 5. Ciclo de Otto ideal a) Responder a preguntas b) Observaciones en tabla. c) Identificación de los elementos en Fig d) Diagramas P-V y T-s. e) Conclusiones y bibliografía f) Orden, limpieza y entrega en tiempo y forma Reporte de práctica 6. Ciclo de Rankine a) Responder a preguntas b) Identificación de los elementos en Fig 6.1, 6.2 y 6.3. c) Gráficas T-s d) Conclusiones y bibliografía e) Orden, limpieza y entrega en tiempo y forma Reporte de práctica 7. Ciclo de refrigeración por compresión. a) Responder a preguntas b) Llenado de Tabla 7.1 c) Identificación de los elementos en Fig 7.1. d) Determinación del COP e) Conclusiones y bibliografía Actividad 5. Realizar la práctica de práctica donde identifica de manera gráfica el ciclo termodinámico de Otto. Actividad 6. Realizar la práctica de práctica donde identifica los elementos que componen una caldera en el ciclo Rankine. Actividad 7. Realizar la práctica de práctica donde determina el coeficiente de desempeño de un ciclo de refrigeración Ciclo de Otto ideal Ciclo de Rankine Ciclo de refrigeración por compresión de vapor ideal Aula de laboratorio Equipo de laboratorio instructivo de prácticas Libros Internet

6 f) Entrega en tiempo y forma Unidad temática # Tema 3. Mezcla de Gases y Vapores Competencias particulares: Analizar las condiciones que resultan de la mezcla de gases y vapores a partir de mediciones de presiones y temperaturas individuales antes de la mezcla y después de ser mezclados utilizando la instrumentación correspondiente, para compararlos con valores estimados de las leyes de Dalton y Amagat. Elementos de Competencia Distinguir las propiedades de gases y vapores antes y después de ser mezclados con la instrumentación apropiada para demostrar la validez de las leyes de Dalton y Amagat. Al parecer aquí falta el con qué? Evidencias de aprendizaje Reporte de práctica 8. Presiones parciales de mezclas de gases Criterios de desempeño Criterio 8. Instructivo de laboratorio, práctica 8. g) Responder a preguntas h) Determinación de las presiones parciales de cada gas. i) Determinación de las fracciones masa de cada gas. j) Conclusiones y bibliografía k) Entrega en tiempo y forma Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos Actividad 8. Realizar la práctica de práctica donde se determina las presiones parciales de una mezcla de gases para demostrar la validez de las leyes de Dalton y Amagat. Presiones parciales de una mezcla de gases. Aula de laboratorio Equipo e instrumentos de laboratorio instructivo de prácticas Libros Internet

7 Evaluación integral de procesos y productos No. Evidencia Ponderación 1 Reporte de práctica 1. Comportamiento del vapor de agua 10 2 Reporte de práctica 2. Cambio de entropía en una sustancia pura 15 3 Reporte de práctica 3. Cambio de entropía en gases ideales 15 4 Reporte de práctica 4. Eficiencia isentrópica de un compresor 10 5 Reporte de práctica 5. Ciclo de Otto ideal 10 6 Reporte de práctica 6. Ciclo de Rankine 10 7 Reporte de práctica 7. Ciclo de refrigeración por compresión 10 8 Reporte de práctica 8. Presiones parciales de mezclas de gases 10 PIA Examen 10 Producto integrador del aprendizaje (PIA) de la unidad de aprendizaje: Se realiza un examen que puede ser teórico o práctico donde se incluyan los aspectos técnicos y teóricos relacionados con las actividades realizadas en el laboratorio. Fuentes de apoyo y consulta: Libro: Termodinámica Autor: Yunus A. Cengel Editorial: Mc. Graw Hill Libro: Termodinámica Autor: Moran & Shapiro Editorial: Reverté Libro: Thermodynamics and Heat Power Autor: Irving Granet Editorial: Prentice Hall Tema: Termodinámica

8 Liga: webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/villamar/enlacesdeinteres.htm 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, habilidades 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. M. C. David Garza Castaño trabaja como maestro de tiempo 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.

9 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, ambos por la UANL. Cuenta con publicaciones en revistas internacionales y es co-autora de 2 libros.