TÉCNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO EN ENERGIAS RENOVABLES EN COMPETENCIAS PROFESIONALES ASIGNATURA DE TÉRMICA

Transcripción

1 TÉCNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO EN ENERGIAS RENOVABLES EN COMPETENCIAS PROFESIONALES ASIGNATURA DE TÉRMICA 1. Competencias Formulara proyectos de energías renovables mediante diagnósticos energéticos y estudios especializados de los recursos naturales del entorno, para contribuir al Desarrollo sustentable y al uso racional y eficiente de la energía. 2. Cuatrimestre Segundo 3. Horas Teóricas Horas Prácticas Horas Totales Horas Totales por Semana 6 Cuatrimestre 7. Objetivo de aprendizaje El alumno determinará el comportamiento de equipos térmicos y de bombeo, para optimizar la operación de los sistemas termodinámicos. Unidades de Aprendizaje Horas Teóricas Prácticas Totales I. Introducción a la termodinámica II. Leyes de la termodinámica III. Transferencia de calor IV. Mecánica de fluidos Totales

2 TÉRMICA UNIDADES DE APRENDIZAJE 1. Unidad de aprendizaje I. Introducción a la termodinámica. 2. Horas Teóricas 4 3. Horas Prácticas 8 4. Horas Totales Objetivo de la Unidad de Aprendizaje El alumno determinará las características termodinámicas de las sustancias en sus diferentes estados para aprovechar sus propiedades en los procesos de transferencia de calor. Temas Saber Saber hacer Ser Conceptos fundamentales Sistemas cerrados y abiertos, estados, procesos y ciclos Definir los conceptos: materia, fuerza, energía, presión, tipos de energía, tipos de presión, volumen, temperatura, escalas de temperatura, ley cero de la termodinámica, estado, equilibrio, proceso termodinámico, radiación, potencial termoeléctrico, equilibrio térmico, calores, trabajo. Definir los conceptos y propiedades de sistemas, sistema abierto, cerrado, ciclo, procesos reversibles y no reversibles, estado y ecuación de estado. Realizar conversiones de unidades de variables termodinámicas. Determinar el valor de las propiedades termodinámicas de diferentes sustancias interpretando gráficas de presión, volumen y temperatura.

3 Temas Saber Saber hacer Ser Gas ideal y factor de compresibilidad. Identificar las características de un gas ideal y de una mezcla de gases. Explicar la ley de las presiones parciales de Dalton. Calcular parámetros de un gas ideal a partir de condiciones conocidas y utilizando la ecuación de los gases ideales Describir como se integra la ecuación general de estado de los gases ideales. Definir la importancia y uso del factor de compresibilidad. Explicar diferencia entre gas real y gas ideal.

4 TÉRMICA PROCESO DE EVALUACIÓN Resultado de aprendizaje A partir de un caso, elaborará un reporte de un sistema termodinámico que contenga lo siguiente: Parámetros de Presión, Volumen, y Temperatura. Valor de las propiedades termodinámicas. Secuencia de aprendizaje 1. Identificar los conceptos relacionados con la termodinámica. 2. Comprender el procedimiento para medir con termómetros y manómetros. 3. Interpretar las mediciones de los parámetros termodinámicos y sus gráficas. 4. Evaluar los procesos en que se presentan los principios termodinámicos. Instrumentos y tipos de reactivos Estudio de caso Lista de cotejo

5 TÉRMICA PROCESO ENSEÑANZA APRENDIZAJE Métodos y técnicas de enseñanza Equipos colaborativos Solución de problemas Prácticas en laboratorio Medios y materiales didácticos Pizarrón Pintarrón Rota folios Cañón PC con software relacionado a la asignatura Internet Instrumentos de medición Equipo de laboratorio ESPACIO FORMATIVO Aula Laboratorio / Taller Empresa X

6 6. Unidad de aprendizaje 7. Horas Teóricas Horas Prácticas Horas Totales Objetivo de la Unidad de Aprendizaje TÉRMICA UNIDADES DE APRENDIZAJE II.- Leyes de la termodinámica. El alumno interpretará procesos termodinámicos, para describir la operación de las máquinas térmicas en instalaciones industriales. Temas Saber Saber hacer Ser Conservación de la energía. Tipos de energía. Frontera de los sistemas. Explicar el principio e implicación de la conservación de la energía; energía interna, energía potencial, energía cinética, calor, trabajo y las diferentes formas del trabajo en procesos (adiabáticos, isotérmicos, isobáricos, isoentrópico, isocóricos, poli trópicos.) y las diferentes fronteras de los sistemas. Esquematizar y diagramar sistemas termodinámicos. Determinar el comportamiento de sistemas termodinámicos que aceptan y ceden calor, así como cuando reciben y realizan trabajo.

7 Temas Saber Saber hacer Ser Primera ley para sistemas cerrados y abiertos Describir el principio de conservación de la masa y de la energía y sus aplicaciones en sistemas y dispositivos con flujo permanente y no permanente. Explicar la relación de flujo de masa y volumen. Explicar el principio de conservación de la energía para sistemas abiertos, el trabajo de flujo y la energía de un fluido. Representar procesos y ciclos termodinámicos en gráficas (PV, PT, VT y TS). Determinar las transformaciones de la energía de acuerdo con la primera ley en el análisis del comportamiento de sistemas y procesos termodinámicos. Describir la primera ley de la termodinámica y las implicaciones de su uso en el análisis de sistemas sometidos a procesos isobáricos, isotérmicos, adiabáticos, isocóricos y con diferentes formas de trabajo.

8 Temas Saber Saber hacer Ser Segunda ley de la termodinámica. Describir las fuentes servidoras de energía y el comportamiento de las máquinas térmicas. Definir los conceptos de eficiencia y del coeficiente de operación. Describir la escala termodinámica de temperatura y la eficiencia de ciclo Carnot. Identificar los componentes principales de las máquinas térmicas: central eléctrica, refrigerador por compresión y absorción, compresor para aire. Identificar procesos y ciclos reversibles y no reversibles. Medir la eficiencia de las maquinas térmicas Elaborar gráficas de los ciclos termodinámicos (PV y TS). Tercera ley de la termodinámica Describir los conceptos de la entropía, entropía relativa, entropía absoluta, cero absoluto de temperatura, teorema de Nernst, efecto Meisner. Calcular la entropía y cero absoluto de temperatura de un sistema termodinámico.

9 Resultado de aprendizaje Elaborará un reporte de medición de un proceso termodinámico que incluya: Resultado de mediciones (presión, temperatura, volumen) Diagrama del proceso del sistema termodinámico. Gráficas (PV, PT, TS) Interpretación de las mediciones y gráficas. Calcular la entropía y cero absoluto de temperatura Conclusiones. TÉRMICA PROCESO DE EVALUACIÓN Secuencia de aprendizaje 1. Comprender los principios de conservación de la masa y energía. 2. Analizar la relación masaflujo-volumen. 3. Comprender el proceso para realizar diagramas y gráficas PV, PT, VT, TS. 4. Comprender la segunda ley de la termodinámica. 5. Interpretar las transformaciones de la energía dentro de un proceso termodinámico. Instrumentos y tipos de reactivos Reporte Lista de cotejo

10 TÉRMICA PROCESO ENSEÑANZA APRENDIZAJE Métodos y técnicas de enseñanza Equipos colaborativos Solución de problemas Practicas en laboratorio Medios y materiales didácticos Pizarrón Pintarrón Rota folios Cañón PC con software relacionado a la asignatura Internet Instrumentos de medición Equipo de laboratorio ESPACIO FORMATIVO Aula Laboratorio / Taller Empresa X

11 11. Unidad de aprendizaje 12. Horas Teóricas Horas Prácticas Horas Totales Objetivo de la Unidad de Aprendizaje TERMICA UNIDADES DE APRENDIZAJE III. Transferencia de calor. El alumno determinará la capacidad calorífica de una fuente de energía, para identificar su potencial energético Temas Saber Saber hacer Ser Conceptos Fundamentales Propiedades térmicas Definir los conceptos de cuerpo negro, conducción, convección, convección forzada y radiación. Clasificar los materiales en base a sus propiedades térmicas (adiabáticos, diatérmicos y aislantes). Calcular la transferencia de calor en sistemas térmicos Seleccionar los materiales adecuados para el sistema térmico, de acuerdo con sus propiedades. Radiación Describir el espectro electromagnético de la luz. Explicar las leyes de Kirchoff del cuerpo negro. Determinar la capacidad calorífica de la fuente de energía (Convencional y/o renovable).

12 TÉRMICA PROCESO DE EVALUACIÓN Resultado de aprendizaje Elaborará, a partir de un caso de energía convencional y uno de energía renovable, un reporte que contenga la siguiente información: Descripción de los fenómenos de transferencia de calor que se presentan. Materiales y sus características térmicas. Memoria del cálculo de la capacidad calorífica de la fuente de energía. Secuencia de aprendizaje 1. Identificar los fenómenos de conducción, convección y radiación (Ley de Kirchoff), en sistemas de transferencia de calor. 2. Analizar las propiedades térmicas de los materiales. 3. Relacionar las propiedades térmicas de los materiales con sus aplicaciones. 4. Comprender el fenómeno del espectro electromagnético de la luz para su aprovechamiento térmico. 5. Determinar la capacidad calorífica de una fuente de energía. Instrumentos y tipos de reactivos Reporte Lista de cotejo

13 TÉRMICA PROCESO ENSEÑANZA APRENDIZAJE Métodos y técnicas de enseñanza Equipos colaborativos Solución de problemas Practicas en laboratorio Medios y materiales didácticos Pizarrón Pintarrón Rota folios Cañón PC con software relacionado a la asignatura Internet Instrumentos de medición Equipo de laboratorio Herramientas mecánicas. Materiales (espejos, fibra de vidrio, poliuretano, pinturas, lupas, policarbonato). ESPACIO FORMATIVO Aula Laboratorio / Taller Empresa X

14 16. Unidad de aprendizaje 17. Horas Teóricas Horas Prácticas Horas Totales Objetivo de la Unidad de Aprendizaje TERMICA UNIDADES DE APRENDIZAJE IV. Mecánica de fluidos. El alumno seleccionará un sistema de bombeo, para satisfacer las necesidades del proceso. Temas Saber Saber hacer Ser Fluidos estáticos Fluidos dinámicos Describir el procedimiento y fórmulas para calcular la presión promedio, presión atmosférica estándar y presión hidrostática. Describir los conceptos de golpe de ariete, cavitación, presión de vapor, principio de continuidad, ecuación de Bernoulli y ecuación de cargas. Seleccionar el equipo de bombeo interpretando la curva de carga y capacidad del fabricante.

15 Resultado de aprendizaje Elaborará, a partir de un caso, un reporte de selección de un sistema de bombeo que contenga: Memoria de cálculo (por la ecuación de Bernoulli Cálculo y por cargas separadas) Curva de carga y capacidad del fabricante con interpretación. Equipo seleccionado TÉRMICA PROCESO DE EVALUACIÓN Secuencia de aprendizaje 1. Interpretar los conceptos relacionados con la mecánica de fluidos. 2. Comprender los procesos y principios de la mecánica de los fluidos. 3. Identificar las características de los sistemas de bombeo. 4. Comprender el procedimiento para el cálculo de sistemas de bombeo. 5. Seleccionar los equipos de bombeo. Instrumentos y tipos de reactivos Reporte Lista de cotejo

16 TÉRMICA PROCESO ENSEÑANZA APRENDIZAJE Métodos y técnicas de enseñanza Equipos colaborativos Solución de problemas Aprendizaje basado en proyectos Medios y materiales didácticos Pizarrón Pintarrón Rota folios Cañón PC con software relacionado a la asignatura Internet Instrumentos de medición Equipo de laboratorio ESPACIO FORMATIVO Aula Laboratorio / Taller Empresa X

17 TÉRMICA CAPACIDADES DERIVADAS DE LAS COMPETENCIAS PROFESIONALES A LAS QUE CONTRIBUYE LA ASIGNATURA Capacidad Proponer acciones que conlleven a eficientar el consumo energético considerando los estándares de eficiencia, cumpliendo los requerimientos de la organización, de acuerdo a la normatividad y políticas aplicables, así como los catálogos de fabricantes y especificaciones de tecnologías emergentes para asegurar la eficiencia energética. Determinar alternativas energéticas renovables con base en el diagnóstico de insumos energéticos, la normatividad oficial mexicana y políticas de la empresa, para realizar propuestas con enfoque sustentable. Criterios de Desempeño Elabora propuesta que incluya: - Cuadro comparativo indicando las deficiencias energéticas a corregir. - Especificaciones técnicas de equipo. - Análisis de costos. - Condiciones de configuración y operación. - Recomendaciones para la eficiencia energética. Emite un dictamen técnico de la selección del sistema de energía renovable a utilizar con base en el análisis de: * Información Geoestadística. * Resultados del diagnóstico de insumos energéticos. * Justificación de los criterios de sustentabilidad.

18 TÉRMICA (APLICACIONES TERMOFLUÍDICAS) FUENTES BIBLIOGRÁFICAS Autor Año Título del Documento Ciudad País Editorial Karl W. Böer and John Duffie (2003) Adavances in solar energy Boulder, Colorado EEUU Board J. M. Smith, H. C. Van Ness Yunus A. Cengel (1987) Chemical Engineering New York EEUU McGraw-Hill (2004) Transferencia de Calor New York EEUU McGraw-Hill Merle C. Potter, Craig W. Somerton Termodinámica para ingenieros New York EEUU McGraw-Hill J. P. Holman (1998) Heat transfer New York EEUU McGraw-Hill J.M. Hernández Krahe. UUDD. 5ª y 6ª. (1976) Mecánica de Fluidos y Máquinas Hidráulicas New York EEUU UNED