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 : Laboratorio de Termodinámica básica Frecuencia semanal: 1 Horas presenciales: (16) Horas de trabajo extra-aula: Modalidad: Presencial Período académico: Semestral Unidad de : (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: 4/Nov/2014 Responsables del diseño: M.C. Miguel García Yera M.C. David Garza Castaño M.C. Tomás Norberto Martínez García Dr. Arturo Morales Fuentes Presentación: La unidad de laboratorio de termodinámica básica complementa la materia al permitir una evaluación de manera experimental los estados de equilibrio a nivel macroscópico mediante el uso de instrumentos y equipo de laboratorio. Está dividida en tres unidades temáticas. En la primera se determinan las propiedades de un sistema a partir de mediciones de temperatura, volumen y presión. La segunda compara las desviaciones de un gas real al ser evaluado como un gas ideal. Finalmente la tercera unidad temática analiza algunas aplicaciones de la termodinámica en determinación de calores específicos y eficiencias en compresores.

2 Propósito: La unidad de laboratorio de termodinámica básica, tiene como finalidad que el estudiante prepare, opere y evalúe estados s que le permita de una manera interactiva adquirir conocimiento y habilidades. Competencias del perfil de egreso: a. Competencias de la Formación General Universitaria a las que contribuye esta unidad de : Esta unidad de contribuye al desarrollo de las siguientes competencias generales: Competencias instrumentales: Aplica estrategias de 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 : Analizar sistemas s mediante equipo de laboratorio e instrumentos de medición que permiten realizar y observar cambios en las propiedades como la presión, volumen y temperatura para evaluar eficiencia de dispositivos y máquinas térmicas.

3 Representación gráfica Considerando el propósito, las competencias y el producto integrador de, bosquejar mediante una representación gráfica el proceso global de construcción del, partiendo de la problematización del objeto de estudio de la unidad de, para desarrollar las competencias descritas y elaborar el producto integrador de Propuesta de representación gráfica Compet encias de la unidad de aprendi zaje Instrumentales Interacción social Aplica estrategias de 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. 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. Utiliza la lectura reflexiva que le permite identificar físicamente los elementos de sistemas y sus cambios energéticos. Mediante mediciones y observaciones deriva conclusiones que permite las condiciones de operación de máquinas térmicas Crea consciencia de la importancia del uso eficiente de la energía Aplica la primera ley de la termodinámica para evaluar sistemas Determina los estados s a partir de sus mediciones de propiedades Evalúa la eficiencia térmica de diversos sistema 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. Propiedades de un sistema Competencias particulares: Describir diferentes estados s de sustancias puras mediante la medición de propiedades como la temperatura, presión, volumen y masa para evaluar cambios de energía. Elementos de Competencia Analizar diferentes dispositivos identificando interacciones de materia y formas de energía que cruza la frontera para distinguir el tipo de sistema. Analizar un sistema mediante el cambio de propiedades para describir el tipo de proceso Analizar las propiedades de un sistema mediante el uso de tablas para identificar su fase. Demostrar que a partir de dos propiedades intensivas e independientes usando las tablas de sustancias puras se puede determinar el estado El verbo demostrar parece mas una actividad que una competencia por lo que se recomienda cámbiarlo Evidencias de Reporte de práctica 1. Sistemas s Reporte de práctica 2. Proceso Termodinámico Reporte de práctica 3. Cambio de fase de una sustancia pura. Reporte de práctica 4. Estado Termodinámico Criterios de desempeño Cada reporte deben incluir las secciones: - Presentación - Revisión bibliográfica - Desarrollo de la práctica - Cálculos y resultados - Conclusiones y bibliografía Entrega del reporte en tiempo y forma Orden y limpieza Actividades de reporte de práctica donde se identifiquen diferentes sistemas s. reporte de práctica donde se Identifique el proceso Termodinámico por cambio de presión y temperatura de un gas ideal. reporte de práctica donde se identifiquen las condiciones a las que ocurre un cambio de fase de una sustancia pura. reporte de práctica donde se determine el estado de una sustancia pura. Contenidos Propiedades Sistema Estado Proceso Ley Cero de la Termodinámica Cambio de fase Recursos Aula de laboratorio Equipo de laboratorio instructivo de prácticas Libros Internet

5 Unidad temática # 2. Gases ideales y gases reales Competencias particulares: Distinguir el estado de gases ideales y reales y verificar los procesos que se pueden presentar mediante la medición de propiedades termodinámicas como presión y temperatura para calcular las diversas formas de energía involucradas. Elementos de Competencia Identificar la capacidad de un material para absorber calor por medio de una diferencia de temperaturas para determinar la propiedad termodinámica calor específico falta el con qué?. Diferenciar un gas ideal de un gas real por medio de mediciones y cálculos para su correcta evaluación teórica. Describir la energía interna de un gas midiendo sus propiedades termodinámicas en diferentes estados para evaluar la magnitud del cambio. Evidencias de Reporte de práctica 5. Capacidad calorífica. Reporte de práctica 6. Gas ideal y gas real Reporte de práctica 7. Cambio de energía interna de un gas. Criterios de desempeño Actividades de Contenidos Recursos Cada reporte deben incluir las secciones: - Presentación - Revisión bibliográfica - Desarrollo de la práctica - Cálculos y resultados - Conclusiones y bibliografía - Entrega del reporte en tiempo y forma - Orden y limpieza laboratorio y generar el reporte de práctica donde a partir de un cambio de temperatura se determine el calor específico de un material. laboratorio y generar el reporte de práctica donde se compare una propiedad de gas real vs su determinación ideal laboratorio y generar el reporte de práctica donde se evalúa el cambio de energía interna de un gas ideal que se presenta por cambio de temperatura. Capacidad calorífica Gas ideal y gas real Cambio de energía interna Aula de laboratorio instructivo de prácticas Libros Internet

6 Unidad temática # Tema 3. Aplicaciones de la termodinámica Competencias particulares: Analizar sistemas s mediante la operación de dispositivos de flujo estacionario con diferentes características para determinar cambios de energía interna y entalpía que permitan cuantificar su desempeño. Elementos de Competencia Analizar un sistema de frontera móvil mediante el cambio de presión y volumen para determinar el trabajo de frontera. Evidencias de Reporte de práctica 8. Trabajo Criterios de desempeño Cada reporte deben incluir las secciones: - Presentación - Revisión bibliográfica - Desarrollo de la práctica - Cálculos y resultados - Conclusiones y bibliografía Actividades de reporte de práctica donde se determine el trabajo de frontera móvil realizado por un sistema cilindro émbolo con un gas ideal. Contenidos Trabajo de frontera móvil Recursos Aula de laboratorio instructivo de prácticas Libros Internet Analizar un sistema de compresión de gases mediante la operación e identificación de componentes principales para evaluar su eficiencia Reporte de práctica 9. Sistema de aire comprimido. Entrega del reporte en tiempo y forma Orden y limpieza reporte de práctica donde se determina la eficiencia de un compresor a partir de mediciones en cambios de temperatura y presión y consumo eléctrico. Sistema de aire comprimido

7 Evaluación integral de procesos y productos No. Evidencia Ponderación 1 Reporte de práctica 1. Sistemas s 10 2 Reporte de práctica 2. Proceso 10 3 Reporte de práctica 3. Cambio de fase de una sustancia pura 10 4 Reporte de práctica 4. Estado 10 5 Reporte de práctica 5. Capacidad calorífica 10 6 Reporte de práctica 6. Gas ideal y Gas real 10 7 Reporte de práctica 7. Cambio de energía interna de gas ideal 10 8 Reporte de práctica 8. Trabajo 10 9 Reporte de práctica 9. Sistema de aire comprimido 10 PIA Evaluación 10 Producto integrador del de la unidad de : Presentar el instructivo de prácticas con la totalidad de las prácticas realizadas y calificadas. Se realizará una evaluación sobre los conceptos, equipos y procesos llevados a cabo en laboratorio, tendrá un valor de 10/100. 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 Sitio de internet Liga: webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/villamar/enlacesdeinteres.htm

8 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 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 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. M.C. Tomás Norberto Martínez García, trabaja como profesor con asignatura A por horas y base en la facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica desde el 2004 hasta la fecha, obtuvo su licenciatura en el 2001 como Ingeniero Mecánico Electricista, su Maestría en Ciencias de la Ingeniería en Materiales con especialidad en Térmica en el 2006 en la FIME de la UANL. Dr. Arturo Morales Fuentes labora como profesor de tiempo completo en la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica desde el 2010 hasta la fecha. Obtuvo su licenciatura y maestría en Ingeniería Química en los años 2002 y 2004 respectivamente. Obtuvo el grado de Doctor en Ingeniería Mecánica en el área de termo-fluidos en el 2010 por la Universidad de Guanajuato.