portafolio de termodinamica

Portafolio de

Evidencias

10 de Mayo

2014Grado: SEPTIMOCarrera: INGENIERIA MECATRONICAMateria: TERMODINAMICANombre del Maestro: M EN E. OSCAR CAMACHO RIZO

Nombre de la materiaINGENIERIA TERMICA

Apartados de contenido

0

Foto

Documento Portafolio de Evidencias

1. Horario de la Asignatura.2. Programa de la Asignatura. 3. Practicas del Programa de estudio. Listado de prácticas con sus valores.4. Relación de prácticas con descripción basada en procedimientos de aplicación. ( cuantas

fueron en que consistieron y que aprendieron como si hubo puntos clave de análisis)5. Fotografía de la practica desde distintos puntos anexando pie de foto descriptivo.

CEDULA DE IDENTIFICACIÓN DE ASIGNATURA

CARRERA INGENIERÍA EN MECATRONICA

ESPECIALIDAD MECANICA

ASIGNATURA INGENIERIA TERMICA

CLAVE DE LA ASIGNATURA

HORAS/SEMANA 5 TEORIA: PRACTICA:

CRÉDITOS OTORGADOS 4 (CUATRO)

FECHA DEL PROGRAMA ENERO – ABRIL 2014

UBICACIÓN SEPTIMO CUATRIMESTRE

1

NÚM PUNTO CONTENIDO

01 OBSERVACIONES

Esta asignatura sienta bases para aprender y utilizar el proceso termodinámico;Asimilando y comparando el método científico.Mostrando también algunas técnicas de aplicaciones termodinamicas.

02 SUGERENCIASEsta asignatura debe mostrar vínculo estrecho con su materia antecesora, y correlación con las materias del presente cuatrimestre.

03 MATERIAS ANTERIORES

Ninguna

04 MATERIAS POSTERIORES

Ninguna

05 OBJETIVO DEL CURSO

Proporcionar a los alumnos métodos de conocimiento con técnicas de innovación aplicables a termodinámica.

06 COMPETENCIAS TRANSMITIDAS

Adquisición de bases metodológicas y termodinámicas. Comprensión y aplicación de técnicas termodinámicas. Conocimiento de las tecnologías y herramientas disponibles para visualización, recopilación y organización de información termodinamica.Capacidad de expresión oral y escrita de ideas y opiniones de manera coherente y fundamentada para la elaboración y presentación de informes.

07 PROGRAMA GENERAL

UNIDAD TEMA SUBTEMA Y CONTENIDO

1

2

3

Introducción al proceso de termodinámica

Análisis del problema

Obtención de

1.1 La metodología en el proceso termodinamico1.2 Conceptos generales

2.1 Definición del problema2.2 Búsqueda de documentación2.3 Obtención de información de campo2.4 Obtención de información de objetos existentes

3.1 Métodos de caja negra 3.1.1 Brainstorming 3.1.2 Desaparición del bloqueo mental

2

4

5

nuevas soluciones

Innovación

Presentación de un proyecto de termodinamica

3.2 Métodos de caja transparente 3.2.1 Análisis funcional 3.2.2 Cuadro morfológico

4.1 Conceptos básicos, qué es y qué no es4.2 Términos relacionados: ciencia, tecnología, térmodinamica4.3 Contexto histórico4.4 Contexto económico global

5.1 Recursos disponibles5.2 Factores a considerar

08 SUGERENCIAS DIDACTICAS

-Exposición de clases tipo conferencia.

-Debates grupales.

-Investigación bibliográfica

-Trabajos individuales

-Grupos de estudio

- Realizar consultas documentadas, en libros, revistas, Internet, y otros medios especializados.

-Efectuar alguna (s) consultas de campo, en talleres, fábricas o centros de investigación que procesen dichos materiales.

09 SUGERENCIAS PARA EVALUACION

-Además de la manera tradicional de realizar la evaluación (pruebas objetivas, cerradas y abiertas, de ensayo, etc.) se recomienda que los trabajos elaborados (informes, ensayos, proyectos de investigación, exposición de trabajos) y la participación de los estudiantes, sean tomados en

3

cuenta para lograr una evaluación más objetiva y real del aprovechamiento de los estudiantes.

MT-SUP-XXX REV00

DIRECTORIO

Secretario de Educación Pública

Dr. Reyes Taméz Guerra

4

MANUAL DEMANUAL DE LALA

ASIGNATURASIGNATURAA

INGENIERIA TERMICA

INGENIERÍA

Subsecretario de Educación Superior

Dr. Julio Rubio Oca

Coordinador de Universidades Politécnicas

Dr. Enrique Fernández Fassnacht

PAGINA LEGAL

Manuel Sánchez Cárdenas – (UPA)José Manuel Robles Solís – (UPZ)

5

Primera Edición: 2010

DR 2005 Secretaría de Educación Pública México, D.F.

ISBN-----------------

6

ÍNDICEÍNDICE 3

INTRODUCCIÓN4

FICHA TÉCNICA 5

IDENTIFICACIÓN DE RESULTADOS DE APRENDIZAJE

PLANEACIÓN DEL APRENDIZAJE 111

LINEAMIENTOS DE EVALUACIÓN 17

DESARROLLO DE PRÁCTICA 18

METODO DE EVALUACION---------------------------------

-------- 24

INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN 26

GLOSARIO 40

BIBLIOGRAFÍA 50

7

INTRODUCCIÓN

Este manual sirve para identificar los objetivos, los contenidos y la programación, correspondiente a la asignatura: Termodinámica y Transferencia de Calor. En él se detalla las habilidades y valores que se desarrollan en el estudiante al cumplir con cada objetivo, también da algunas directrices en cuanto a los instrumentos didácticos y de evaluación que podrían aplicarse durante el curso. Hoy en día es común encontrar procesos que involucren intercambio de energía en industrias, universidades, centros de investigación e incluso en ocasiones resulta necesario aplicar las leyes de la termodinámica para entender procesos tan comunes como el funcionamiento de un motor de combustión o una simple olla Express.

Entre las aplicaciones de las ciencias, la termodinámica es indispensable para los estudiantes y profesionistas de diversas carreras, entre las que podemos mencionar ingenierías con especialidad en mecánica, mecatrónica, química entre otras, de ahí la importancia de que los alumnos de la carrera de Ing. Mecatrónica logren entender como se pueden controlar diversos procesos en los que se aprovecha la energía para producir trabajo en diferentes sistemas abiertos, cerrados, aislados entre otros. Finalmente y después de abordar los temas descritos en el presente manual el alumno tendrá bien claros conceptos claves como entalpía y entropía así como su relación y aplicación mediante las leyes de la termodinámica a procesos de transferencia de calor y de combustión.

Una vez establecida la relevancia de la asignatura en la carrera de Ing. Mecatrónica, se plantea como objetivo de la asignatura que: Desarrollar la capacidad en el alumno para interpretar el funcionamiento de las máquinas térmicas considerando las propiedades termodinámicas y de transferencia de calor.

Termodinámica y Transferencia de Calor tienen influencia sobre otras materias debido a que permite al alumno comprender el comportamiento de los materiales y los fluidos en diferentes procesos, teniendo aplicación directa en materias como mecánica de fluidos, propiedades mecánicas de materiales I, propiedades mecánicas de

8

materiales II, resistencia de materiales y en proyectos de estancia industrial.

FICHA TÉCNICA

FICHA TÉCNICA

Nombre: INGENIERIA TERMICA

Clave:

Justificación:

En esta asignatura se adquieren los conocimientos y habilidades para interpretar los fenómenos termodinámicos y de transferencia de calor que ocurren en sistemas macarrónicos donde existen cambios de temperatura relacionados con sólidos y fluidos compresibles e incompresibles. Esta asignatura contribuye directamente a la competencia de Diseño de Sistemas Mecánicos que integran Equipos Mecatrónica.

Objetivo:Desarrollar la capacidad en el alumno para interpretar el funcionamiento de las máquinas térmicas considerando las propiedades termodinámicas y de transferencia de calor.

Pre requisitos: Calculo diferencial e integral Álgebra Mecánica de fluidos

Capacidades y/o Habilidades

Comprender los conceptos básicos de la termodinámica Identificar las fases y comportamiento de las sustancias puras Aplicar la primera ley de la termodinámica en diferentes sistemas

9

Entender la segunda ley de la termodinámica, identificar las causas de reversibilidad y cambios de entropía.

Comprender ciclos termodinámicos de potencia Analizar deferentes procesos que involucran transferencia de calor

Estimación de tiempo (horas) necesario para transmitir el aprendizaje al alumno, por Unidad de Aprendizaje:

UNIDADES DE APRENDIZAJE

TEORÍA PRÁCTICA

presencialNo

presencial presencialNo

presencial

Conceptos básicos de termodinámica

10.5 0 4.0 2

Sustancias puras 6.5 0 3.5 4.0Primera ley de la termodinámica

8.0 0 0 0

Segunda ley de la termodinámica y

entropía9.0 0 0 0

Ciclos termodinámicos de

potencia8.0 0 4.0 2.0

Transferencia de calor

11.0 0 13.5 4.0

Total de horas por cuatrimestre:

90

Total de horas por semana:

6

Créditos: 6

10

Bibliografía:

1.- Termodinámica Clásica.Russell y Adebiyi. PearsonEducación. 2.- Thermodynamics an Engineering Approach. Yunus

A,Cengel. McGraw-Hill.3.-. Termodinámica. José Ángel Manrique Valadez.Editorial Oxford.4.-Energía mediante vapor, aire o gas. W. H.

Severns/H.E.Degler. Editorial Reverte.5.- Fundamentos de transferencia de Calor. Frank P.Incropera. Prentice Hall.

6.- Termodinámica. José Alfredo Ramírez Bernal; Claudia del Carmen Gutiérrez Torres; Juan Gabriel Barbosa Saldaña

: Grupo Editorial Patria; 2009

IDENTIFICACIÓN DE RESULTADOS DE APRENDIZAJE

IDENTIFICACION DE RESULTADOS DE APRENDIZAJE

11

Unidades de

Aprendizaje

Resultados de

Aprendizaje

Criterios de Desempeño

La persona es competente cuando:

Evidencias (EC, EP, ED, EA)

Total

Hrs.

Conceptos básicos de termodinámica

Identifica los conceptos básicos de la termodinámica

Entiende los conceptos fundamentales de la termodinámica.

EC: Definición de termodinámica e Importancia de la energía.

1.0

Resuelve problemas en clase que involucren conceptos fundamentales de la termodinámica.

ED: Definición de estado, proceso, trayectoria, ciclo, sistema, propiedad extensiva, propiedad intensiva, propiedad específica, densidad, volumen, volumen especifico, temperatura, escalas de medición de temperatura, presión manométrica, atmosférica y de vacío.

2.0

Analiza el comportamiento de los gases ideales.

Resuelve Problemas que involucren cálculos con leyes de gases ideales.

EC: Gases ideales y ecuaciones de estado. Leyes de Boyle, Charles, Gay-Lussac.Leyes de Dalton, Amagat, Avogadro y Factor de comprensibilidad.

2.0

Identifica los tipos de energía y las diferencias entre el

Elabora un reporte donde explica las formas de la energía.

EP: Principio de conservación de la masa, y la conservación de la energía.

1.5

12

Unidades de

Aprendizaje

Resultados de

Aprendizaje




Total

Hrs.

trabajo y el calor, así como su relación en los sistemas

Plantea y resuelve problemas de trabajo en diferentes sistemas.

EC: Formas de energía, energía potencial, cinética e interna. Concepto de trabajo y calor. Trabajo en sistemas térmicos, cerrados y abierto

4.0

Realiza la practica 1 “Determinación del trabajo por medio de una curva p-v”, elabora un reporte con marco teórico y cálculos

EC, ED, EP: Determinación del trabajo por medio de una curva p-v

6.0

Sustancias puras

Identifica las coordenadas termodinámicas y fases de una sustancia pura

Elabora un reporte sobre sustancia pura, fases y coordenadas termodinámicas.

EP: Concepto de estado, sustancia pura.Coordenadas termodinámicas y fases

1.0

Resuelve problemas de titulo de calidad y cambio de fases.

EC: Diagramas de fase, punto triple y punto critico y titulo de calidad.

1.5

Identifica los puntos importantes del diagrama de fases.

ED: Regiones del diagrama y cambio de fases.

1.5

Analiza los diagramas y utiliza las tablas de propiedades termodinámicas

Analiza diagramas y utiliza las tablas de propiedades termodinámicas en la resolución de problemas.

EC: Diagramas presión-volumen, presión-entalpía, aplicación de tablas de propiedades termodinámicas.

1.5

Explica las definiciones del calor especifico a p=cte. Y a

Resuelve problemas que involucren cálculos de calores específicos.

EC: Calor especifico a presión constante, calor especifico a volumen constante.

1.0

13

Unidades de

Aprendizaje

Resultados de

Aprendizaje




Total

Hrs.

v=cte y la forma de calcularlo.

Realiza la practica 2 “Capacidad térmica y calor especifico”, elabora un reporte con marco teórico y cálculos

EC, ED, EP: Capacidad térmica y calor especifico

7.5

Primera ley de la termodinámica

Aplica la primera ley de la termodinámica en el análisis de procesos cíclicos

Realiza un reporte sobre el funcionamiento y aplicaciones de los procesos cíclicos y no cíclicos

EP: Primera ley para procesos cíclicos y no cíclicos

1.5

Realiza una investigación sobre las aplicaciones de la energía en el área de ingeniería.

EP: Definición de energía almacenada y su naturaleza:

2.5

Aplica la primera ley de la termodinámica en el análisis de sistemas cerrados y abiertos.

Resuelve problemas en clase de sistemas cerrados y abiertos.

ED: Primera ley de la termodinámica para sistemas abiertos y cerrados.

2.0

EC: Primera ley para evaluar el rendimiento.

2.0

Segunda ley de la termodinámica y entropía

Analiza los axiomas y sus consecuencias.

Realiza una investigación y reportar conclusiones sobre los axiomas.

EP: Axiomas de Clausius y Kelvin-Planck.

1.5

Compara las diferencias entre los procesos reversibles e irreversibles.

Realiza una exposición de un ejemplo de procesos reversible o irreversible.

EC, ED: Procesos reversibles e irreversibles.

2.0

14

Unidades de

Aprendizaje

Resultados de

Aprendizaje




Total

Hrs.

Analiza el ciclo de Carnot y Carnot inverso y resolver problemas relacionados con estos ciclos

Resuelve problemas de aplicación que involucren el ciclo de Carnot y Carnot inverso.

EC: Ciclo de Carnot y Carnot inverso.

2.5

Emplea la desigualdad de Clausius para indicar si un ciclo dado en reversible e irreversible

Realiza un reporte con 10 ejemplos indicando si los ciclos involucrados son reversibles o irreversibles.

EP: Desigualdad de Clausius

2.0

Analiza la definición de entropía y usa las ecuaciones aplicables para calcular los cambios de entropía en los procesos

Resuelve problemas de aplicación utilizando la ecuación para cambio de entropía y de requerirse utiliza diagramas T-S y H-S.

EC: Cambio de entropía. Diagramas temperatura-entropía; entalpía-entropía.

1.0

Ciclos termodinámicos de potencia

Interpreta y analiza los procesos del ciclo Otto y realiza los cálculos para la obtención de la eficiencia.

Analiza y resuelve problemas de aplicación que involucren el ciclo Otto.

EC: Ciclo Otto de aire estándar.

2

15

Unidades de

Aprendizaje

Resultados de

Aprendizaje




Total

Hrs.

Enumera y reconoce los procesos de los ciclos Diesel, Brayton y Rankine y realiza los cálculos para la obtención de la eficiencia.

Interpreta y resuelve problemas de aplicación que involucren el ciclo Diesel.

EC: Ciclo Diesel de aire estándar. 2

Resuelve problemas de aplicación que involucren el ciclo Brayton y Brayton con regeneración.

EC, ED: Ciclo Brayton y Brayton con regeneración

2

Analiza y resuelve problemas de aplicación que involucren el ciclo Rankine.

EC: Ciclo Rankine. 2

Realiza la practica 3 “Cálculo de calor en una caldera”, elabora un reporte con marco teórico y cálculos

EC, ED, EP: Cálculo de calor en una caldera

6


Identifica las leyes que gobiernan la transferencia de calor por conducción y su aplicación en casos prácticos.

Resuelve problemas de aplicación que involucren transferencia de calor por conducción

EC, ED: Transferencia de calor por conducción.

3

Reconoce las leyes aplicables a la transferencia de calor por convección en diferentes sistemas.

Analiza y Resuelve problemas que impliquen transferencia de calor por convección.

EC, ED: Transferencia de calor por convección

3

16

Unidades de

Aprendizaje

Resultados de

Aprendizaje




Total

Hrs.

Identifica las leyes que gobiernan la transferencia de calor por radiación y su aplicación en el área de Ingeniería Mecatrónica.

Realiza una investigación y una exposición sobre transferencia de calor por radiación.

EC, ED: Transferencia de calor por radiación

3

Realiza la practica 4 “Transferencia de calor”, elabora un reporte con marco teórico y cálculos

EC, ED, EP: Transferencia de calor

7.5

Reconoce los mecanismos de transferencia de calor en diferentes procesos.

Diseña y construye un proyecto de aplicación de transferencia de calor aplicado a Ing. Mecatrónica

EC, ED, EP: Mecanismos combinados de transferencia de calor.

12

17

PLANEACIÓN DEL APRENDIZAJE

PLANEACIÓN DEL APRENDIZAJE

Resultados de Aprendizaje

Criterios de Desempeño Evidencias(EP, ED, EC, EA)

Instrumento de

evaluación.

Técnicas de

aprendizaje

Espacio educativo

Total de horasTeoría Práctica

Aula

Lab.

otro

HPHNP

HPHNP

Identifica los conceptos básicos de la termodinámica

Entiende los conceptos fundamentales de la termodinámica.

EC: Definición de termodinámica e Importancia de la energía.

Lista de cotejo,

Evaluación oral y

Cuestionario

Exposición del Profesor

X 1.0

0 0 0

18



Instrumento de

evaluación.

Técnicas de

aprendizaje

Espacio educativo


Aula

Lab.

otro

HPHNP

HPHNP

Resuelve problemas en clase que involucren conceptos fundamentales de la termodinámica.

ED: Definición de estado, proceso, trayectoria, ciclo, sistema, propiedad extensiva, propiedad intensiva, propiedad específica, densidad, volumen, volumen especifico, temperatura, escalas de medición de temperatura, presión manométrica, atmosférica y de vacío.

Lista de cotejo y

Cuestionario

Solución de

ejercicios en clase

X2.0

0 0 0

19



Instrumento de

evaluación.

Técnicas de

aprendizaje

Espacio educativo


Aula

Lab.

otro

HPHNP

HPHNP


Resuelve Problemas que involucren cálculos con leyes de gases ideales.

EC: Gases ideales y ecuaciones de estado. Leyes de Boyle, Charles, Gay-Lussac.Leyes de Dalton, Amagat, Avogadro y Factor de comprensibilidad.

Lista de cotejo,

Evaluación oral y

Cuestionario

Exposición del

ProfesorX

2.0

0 0 0

Identifica los tipos de energía y las diferencias entre el trabajo y el calor, así como su relación en los sistemas

Elabora un reporte donde explica las formas de la energía.

EP: Principio de conservación de la masa, y la conservación de la energía.

Lista de cotejo y

Cuestionario

Práctica mediante la acción

X1.5

0 0 0

Plantea y resuelve problemas de trabajo en diferentes sistemas.

EC: Formas de energía, energía potencial, cinética e interna. Concepto de trabajo y calor.Trabajo en sistemas térmicos, cerrados y abierto

Lista de cotejo,

Evaluación oral y

Cuestionario

Solución de

ejercicios en clase

X 4.0

0 0 0

20



Instrumento de

evaluación.

Técnicas de

aprendizaje

Espacio educativo


Aula

Lab.

otro

HPHNP

HPHNP

Realiza la practica 1 “Determinación del trabajo por medio de una curva p-v”, elabora un reporte con marco teórico y cálculos

EC, ED, EP: Determinación del trabajo por medio de una curva p-v

Evaluación Práctica


X X 0 04.0

2


Elabora un reporte sobre sustancia pura, fases y coordenadas termodinámicas.

EP: Concepto de estado, sustancia pura.Coordenadas termodinámicas y fases

Lista de cotejo y

Cuestionario


X1.0

0 0 0

Resuelve problemas de titulo de calidad y cambio de fases.

EC: Diagramas de fase, punto triple y punto critico y titulo de calidad.

Lista de cotejo,

Evaluación oral y

Cuestionario

Solución de

ejercicios en clase

X1.5

0 0 0

Identifica los puntos importantes del diagrama de fases.

ED: Regiones del diagrama y cambio de fases.

Lista de cotejo y

Cuestionario

Solución de

ejercicios en clase

X1.5

0 0 0

21



Instrumento de

evaluación.

Técnicas de

aprendizaje

Espacio educativo


Aula

Lab.

otro

HPHNP

HPHNP


Analiza diagramas y utiliza las tablas de propiedades termodinámicas en la resolución de problemas.

EC: Diagramas presión-volumen, presión-entalpía, aplicación de tablas de propiedades termodinámicas.

Lista de cotejo,

Evaluación oral y

Cuestionario

Solución de

ejercicios en clase

X1.5

0 0 0

Explica las definiciones del calor especifico a p=cte. Y a v=cte y la forma de calcularlo.

Resuelve problemas que involucren cálculos de calores específicos.

EC: Calor especifico a presión constante, calor especifico a volumen constante.

Lista de cotejo,

Evaluación oral y

Cuestionario

Solución de

ejercicios en clase

X1.0

0 0 0

Realiza la practica 2 “Capacidad térmica y calor especifico”, elabora un reporte con marco teórico y cálculos

EC, ED, EP: Capacidad térmica y calor especifico



X X 0 03.5

4.0

Aplica la primera ley de la termodinámica en el análisis de

Realiza un reporte sobre el funcionamiento y aplicaciones de los procesos cíclicos y no cíclicos

EP: Primera ley para procesos cíclicos y no cíclicos

Lista de cotejo y

Cuestionario


X 1.5

0 0 0

22



Instrumento de

evaluación.

Técnicas de

aprendizaje

Espacio educativo


Aula

Lab.

otro

HPHNP

HPHNP

procesos cíclicos

Realiza una investigación sobre las aplicaciones de la energía en el área de ingeniería.

EP: Definición de energía almacenada y su naturaleza:

Lista de cotejo y

Cuestionario


X2.5

0 0 0


Resuelve problemas en clase de sistemas cerrados y abiertos.

ED: Primera ley de la termodinámica para sistemas abiertos y cerrados.

Lista de cotejo y

Cuestionario

Solución de

ejercicios en clase

X4.0

0 0 0

EC: Primera ley para evaluar el rendimiento.


Realiza una investigación y reportar conclusiones sobre los axiomas.

EP: Axiomas de Clausius y Kelvin-Planck.

Lista de cotejo y

Cuestionario


X1.5

0 0 0


Realiza una exposición de un ejemplo de procesos reversible o irreversible.

EC, ED: Procesos reversibles e irreversibles.

Lista de cotejo,

Evaluación oral y

Cuestionario


X2.0

0 0 0

23



Instrumento de

evaluación.

Técnicas de

aprendizaje

Espacio educativo


Aula

Lab.

otro

HPHNP

HPHNP


Resuelve problemas de aplicación que involucren el ciclo de Carnot y Carnot inverso.

EC: Ciclo de Carnot y Carnot inverso.

Lista de cotejo,

Evaluación oral y

Cuestionario

Solución de

ejercicios en clase

X2.5

0 0 0


Realiza un reporte con 10 ejemplos indicando si los ciclos involucrados son reversibles o irreversibles.

EP: Desigualdad de Clausius

Lista de cotejo y

Cuestionario


X2.0

0 0 0

Analiza la definición de entropía y usa las ecuaciones aplicables para calcular los cambios de entropía en los procesos utilizando

Resuelve problemas de aplicación utilizando la ecuación para cambio de entropía y de requerirse utiliza diagramas T-S y H-S.

EC: Cambio de entropía. Diagramas temperatura-entropía; entalpía-entropía.

Lista de cotejo,

Evaluación oral y

Cuestionario

Solución de

ejercicios en clase

X1.0

0 0 0

24



Instrumento de

evaluación.

Técnicas de

aprendizaje

Espacio educativo


Aula

Lab.

otro

HPHNP

HPHNP


Analiza y resuelve problemas de aplicación que involucren el ciclo Otto.

EC: Ciclo Otto de aire estándar.

Lista de cotejo,

Evaluación oral y

Cuestionario

Exposición por el

profesorSolución

de ejercicios en clase

X2.0

0 0 0


Interpreta y resuelve problemas de aplicación que involucren el ciclo Diesel.

EC: Ciclo Diesel de aire estándar.

Lista de cotejo,

Evaluación oral y

Cuestionario

Solución de

ejercicios en clase

X2.0

0 0 0

Resuelve problemas de aplicación que involucren el ciclo Brayton y Brayton con regeneración.

EC, ED: Ciclo Brayton y Brayton con regeneración

Lista de cotejo,

Evaluación oral y

Cuestionario


X2.0

0 0 0

Analiza y resuelve problemas de aplicación que involucren el ciclo Rankine.

EC: Ciclo Rankine. Lista de cotejo,

Evaluación oral y

Cuestionario

Solución de

ejercicios en clase

X 2.0

0 0 0

25



Instrumento de

evaluación.

Técnicas de

aprendizaje

Espacio educativo


Aula

Lab.

otro

HPHNP

HPHNP

Realiza la practica 3 “Cálculo de calor en una caldera”, elabora un reporte con marco teórico y cálculos

EC, ED, EP: Cálculo de calor en una caldera



X X 0 0 42.0

Identifica las leyes que gobiernan la transferencia de calor por conducción y su aplicación en casos prácticos.

Resuelve problemas de aplicación que involucren transferencia de calor por conducción

EC, ED: Transferencia de calor por conducción.

Lista de cotejo,

Evaluación oral y

Cuestionario

Solución de ejercicios en clase

X 3 0 0 0

Reconoce las leyes aplicables a la transferencia de calor por convección en diferentes sistemas.

Analiza y Resuelve problemas que impliquen transferencia de calor por convección.

EC, ED: Transferencia de calor por convección

Lista de cotejo,

Evaluación oral y

Cuestionario


X 3 0 0 0

26



Instrumento de

evaluación.

Técnicas de

aprendizaje

Espacio educativo


Aula

Lab.

otro

HPHNP

HPHNP

Identifica las leyes que gobiernan la transferencia de calor por radiación y su aplicación en el área de Ingeniería mecatrónica.

Realiza una investigación y una exposición sobre transferencia de calor por radiación.

EC, ED: Transferencia de calor por radiación

Lista de cotejo,

Evaluación oral y

Cuestionario


X 3 0 0 0

Realiza la practica 4 “Transferencia de calor”, elabora un reporte con marco teórico y cálculos

EC, ED, EP: Transferencia de calor



X X 0 04.0

3.5


Diseña y construye un proyecto de aplicación de transferencia de calor aplicado a Ing. Mecatrónica

EC, ED, EP: Mecanismos combinados de transferencia de calor.

Lista de cotejo

Evaluación práctica


X 2 0 10 0

27

LINEAMIENTOS DE EVALUACIÓN

Los lineamientos de evaluación pueden variar dependiendo de las políticas de evaluación de cada Universidad. La evaluación será por evidencias

EVIDENCIASDESEMPEÑO PRODUCTO CONOCIMIENTOS

Participación en el aula. Reporte de investigación 1er Parcial UA 1, y 2 Resolución de ejercicios Ejercicios resueltos 2do Parcial UA 3 y 4

Explicación de tareasExamen final Todas las unidades

Lluvia de ideas Aplicación adecuada de procedimientos.

Usar una metodología (cuando aplique)

Uso adecuado de las herramientas

ResponsabilidadAsistencia Entrega de trabajos en tiempo y formaTrabajo en equipoOrden y limpiezaHonestidad Disciplina y respeto Uso adecuado de instalacionesNo ingerir alimentos en lugar de trabajoUso adecuado de inmobiliario

La evaluación de cada evidencia será mediante un instrumento de evaluación La Evaluación Integradora puede ser la recopilación de evidencias no alcanzadas o Evaluación Departamental, la cual evalúa que se ha alcanzado el objetivo general de la asignatura. El Proyecto Integrador puede ser la presentación, el reporte y armado de un proyecto final que involucre los conocimientos adquiridos que puede ser evaluado junto al profesor titular con otros profesores que le den una vista objetiva al proyecto.

28

DESARROLLO DE PRÁCTICA

DESARROLLO DE PRACTICA

Fecha:

Nombre de la asignatura:

INGENIERIA TERMICA

Nombre:

Determinación del trabajo por medio de una curva p-v

Número :

1

Duración (horas) : 7.5

Resultado de

aprendizaje:

El alumno determinara el trabajo que se realiza para comprimir una cierta cantidad de aire.

29

Justificación

Al determinar el trabajo en diferentes sistemas se pueden determinar las condiciones adecuada de trabajo y eficientizar procesos.

Sector o subsector para el desarrollo de la práctica:

Sector Industrial

Actividades a desarrollar:

1. Con la jeringa, agregue al tubo del manómetro 1 mm de mercurio para lograr tener las dos ramas del manómetro con el mismo nivel de mercurio. En la rama del tubo que esta cerrada tenemos aire confinado, medir el volumen inicial cuando las dos ramas están en el mismo nivel, o sea cuando la presión manométrica es igual a cero.

2. Agregue 0.5 mm de mercurio y medir la presión manométrica.3. Efectué ocho mediciones mas, midiendo los cambios de

volumen y presión. Evidencia a generar en el desarrollo de la práctica

ED: Determinación del trabajo por medio de una curva p-v

EC, EP: Elabora y entrega el reporte de la práctica

EC, ED, EP: El alumno desarrolla en el laboratorio un proyecto de investigación de temas afines a la unidad en curso, incluso puede ser el avance y construcción de prototipos para proyectos finales


Fecha:


INGENIERIA TERMICA

30

Nombre: Capacidad térmica y calor especifico

Número : 2


Resultado de aprendizaje:

El alumno comprobará experimentalmente el primer principio de termodinámica, e identificará los conceptos de calorimetría, termómetro y calor específico, por medio de la práctica.

Justificación

Al comprobar el primer principio de la termodinámica se puede reconocer la cantidad de energía que existe en los procesos


Sector Industrial


1. Pesar el calorímetro2. Pesar el calorímetro con agua3. Sacamos el peso del agua4. Sacamos de la tabla el Calor Especifico del agua y de cada metal5. Pesamos los dos metales6. Tomamos la temperatura ambiente7. Tomamos la temperatura del agua hirviendo8. Calentamos los dos metales en agua hirviendo y luego los

trasladamos al calorímetro tomamos la temperatura9. Hicimos una tabla de datos10. Calculamos el calor especifico de los metales

El experimento lo realizamos tres veces con cada uno de los metales

Evidencia a generar en el desarrollo de la práctica:

ED: Capacidad térmica y calor especifico



31


Fecha:


INGENIERIA TERMICA

Nombre: Cálculo de calor en una caldera

Número : 3


Resultado de

aprendizaje:

El alumno determinará experimentalmente la cantidad de calor suministrado por una caldera para un sistema cerrado y un sistema abierto.

Justificación

Al determinar la cantidad de calor en una caldera se aplican la primera y segunda ley de la termodinámica


Sector Industrial


Sistema cerrado.- Se denomina así al proceso de generación de vapor antes de que se abra la válvula de paso para consumo del vapor.

Primeramente se deberá identificar cada uno de los equipos de la planta de

32

vapor. Luego antes de iniciar la práctica se deberán tomar los datos iniciales del

estado de la planta de vapor.

Se pasa al encendido de la caldera

Después de 20 minutos se pasa a tomar los primeros datos de la presión de la caldera; y se continúa cada 5 minutos hasta que la caldera alcance su presión de trabajo.

Sistema Abierto.- Se caracteriza porque ya se empieza a consumir el vapor generado, para esto:

Se hace circular agua a atemperar en el intercambiador Una vez que la caldera alcanza su presión de trabajo se abre la válvula de

paso de vapor al intercambiador.

Controlar con la llave de paso de vapor que la presión de trabajo no supere el límite máximo de la caldera para que no se apague la llama del quemador.

Trabajar de este modo entre 20 a 30 minutos. Y calcular datos cada 5 minutos.


ED: Cálculo de calor en una caldera



33


Fecha:


INGENIERIA TERMICA

Nombre:


34

Número :

4


Resultado de

aprendizaje:

El alumno analizara la transferencia de calor a través de una pared metálica.

Justificación

Al analizar la transferencia de calor en paredes de diferentes materiales se aplican las ecuaciones de radiación, conducción y convección según sea el caso, lo que hace un enlace directo entre la teoría y los casos prácticos.


Sector Industrial


1. Corte las tres placas metálicas de tal forma que embonen como tapa en la caja de madera. Es importante que no existan huecos por donde se escape el calor.

2. Coloque una placa en la caja.3. Coloque el foco dentro de la caja sacando el cable por la parte

trasera por un pequeño orificio.4. Realice una perforación cercana a la pared interna metálica de la

caja (Por esa perforación se introduce el termómetro para tomar la temperatura Tc en el interior de la caja).

5. Coloque el termómetro a 0.5 cm. de la placa por la parte exterior para leer la Tf.

Repita el mismo procedimiento para cada placa.


ED: Transferencia de calor



35

MÉTODO DE EVALUACIÓN

Unidades de aprendizaje

Resultados de aprendizaje

EVALUACIÓN

Enfoque: (DG)Diagnóstica, (FO) Formativa, (SU) Sumativa

Técnica Instrumento

Total de horas

Conceptos básicos de termodinámica Identifica los

conceptos básicos de la termodinámica

DGFO

Exposición del

Profesor

Lista de cotejo,

Evaluación oral y

Cuestionario

1.0

FOSU

Solución de

ejercicios en clase

Lista de cotejo y

Cuestionario

1.5


DGFO

Exposición del

Profesor

Lista de cotejo,

Evaluación oral y

Cuestionario

1.0

Identifica los tipos de energía y las diferencias entre el trabajo y el calor, así como su relación en los sistemas

FOSU


Lista de cotejo y

Cuestionario

1.5

FOSU

Solución de

ejercicios en clase

Lista de cotejo,

Evaluación oral y

Cuestionario

2.0

36

SU


Evaluación Práctica 7.5

Sustancias puras


FOSU


Lista de cotejo y

Cuestionario

1.0

DGFO

Solución de

ejercicios en clase

Lista de cotejo,

Evaluación oral y

Cuestionario

1.5

FO

Solución de

ejercicios en clase

Lista de cotejo y

Cuestionario

1.5


FOSolución


Lista de cotejo,

Evaluación oral y

Cuestionario

1.5

Explica las definiciones del calor especifico a p=cte. Y a v=cte y la forma de calcularlo.

FO

Solución de

ejercicios en clase

Lista de cotejo,

Evaluación oral y

Cuestionario

1.0

SU


Evaluación Práctica 7.5

Primera ley de la termodinámica

Aplica la primera ley de la

FOSU


Lista de cotejo y

Cuestionario

1.5

37

termodinámica en el análisis de procesos cíclicos FO

SU


Lista de cotejo y

Cuestionario

2.5


FOSolución


Lista de cotejo y

Cuestionario

4.0

Segunda ley de la termodinámica y entropía


FOSU


Lista de cotejo y

Cuestionario

1.5


FOSU


Lista de cotejo,

Evaluación oral y

Cuestionario

2.0


FO

Solución de

ejercicios en clase

Lista de cotejo,

Evaluación oral y

Cuestionario

2.5


FOSU


Lista de cotejo y

Cuestionario

2.0

Analiza la definición de FO

Solución de

Lista de cotejo,

1.0

38

entropía y usa las ecuaciones aplicables para calcular los cambios de entropía en los procesos

ejercicios en clase

Evaluación oral y

Cuestionario

Ciclos termodinámicos de potencia


DGFO

Exposición por el profesorSolución


Lista de cotejo,

Evaluación oral y

Cuestionario

1.5


FO

Solución de

ejercicios en clase

Lista de cotejo,

Evaluación oral y

Cuestionario

1.5

FOSU


Lista de cotejo,

Evaluación oral y

Cuestionario

1.5

DGFO

Solución de

ejercicios en clase

Lista de cotejo,

Evaluación oral y

Cuestionario

2.0

SUEvaluació

n Práctica


7.5


Identifica las leyes que gobiernan la transferencia de calor por conducción y su aplicación

DGFO

Solución de

ejercicios en clase

Lista de cotejo,

Evaluación oral y

Cuestionario

2.0

39

en casos prácticos.Reconoce las leyes aplicables a la transferencia de calor por convección en diferentes sistemas.

DGFO

Solución de

ejercicios en clase

Lista de cotejo,

Evaluación oral y

Cuestionario

2.0

Identifica las leyes que gobiernan la transferencia de calor por radiación y su aplicación en el área de Ingeniería Mecatrónica.

DGFO

Solución de

ejercicios en clase

Lista de cotejo,

Evaluación oral y

Cuestionario

1.5

SUPráctica

mediante la acción


7.5


SUEvaluació

n Práctica

Lista de cotejo

Evaluación práctica

2.5

INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN

CONCEPTOS BASICOS DE TERMODINAMICA

(TM0101) CUESTIONARIO

DATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUACIÓNNOMBRE DEL ALUMNO MATRICULA:

FECHA:

NOMBRE DE LA ASIGNATURA,

INGENIERIA TERMICA

CÓDIGO Y TÍTULO DE LA ASIGNATURA, CUATRIMESTRE O CICLO DE FORMACIÓN

Sexto CuatrimestreNOMBRE DEL EVALUADOR

40

INSTRUCCIONES

Estimado usuario:

Usted tiene en las manos un instrumento de evaluación que permitirá fundamentar las actividades que ha demostrado a través de su desempeño o en la entrega de sus productos.

Conteste los siguientes planteamientos de manera clara. Le recordamos tomar el tiempo necesario para contestar y desarrollar su contenido.

CÓDIGO ASPECTO

TM0101-01

Defina de la manera más adecuada los siguientes conceptos

A) Termodinámica e Importancia de la energía:__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________B) Estado, proceso, trayectoria, ciclo, sistema:__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________C) Propiedad extensiva, propiedad intensiva, propiedad específica:__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________D) Densidad, volumen, volumen especifico, temperatura:__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________D) Escalas de medición de temperatura, presión manométrica, atmosférica y de vacío.___ _____________________________________________________________________________________________________

CUMPLE : SI NO

CONCEPTOS BASICOS DE TERMODINAMICA

(TM0102) CUESTIONARIO


FECHA:

41

NOMBRE DE LA ASIGNATURA

INGENIERIA TERMICA

CÓDIGO Y TÍTULO DE LA ASIGNATURA, CUATRIMESTRE O CICLO DE

FORMACIÓN

Octavo Cuatrimestre

NOMBRE DEL EVALUADOR

INSTRUCCIONES

Estimado usuario:



CÓDIGO ASPECTO

TM0102-01

1.- La temperatura de un cilindro cerrado que contiene aire a 25° C y con una presión de 760 mm Hg se eleva a 100° C. ¿Cuál es la nueva presión?

2.- Un neumático de automóvil tiene un volumen de 0.0165 m3 cuando se infla a una presión manométrica de 165 kPa a 0° C. ¿Cuál es la masa del aire dentro del neumático?¿Cual es la nueva presión cuando la temperatura se eleva a 2° C y el volumen del neumático es de 0.0168 m3? Suponga que la presión atmosférica es de 100 kPa.

3.- Una habitación mide 5m X 6m X 4m. ¿Cuál es la masa de aire contenida en la habitación si la temperatura es de 20° C y la presión es de 1 atm.

4.- Se almacena oxigeno a 200 bar en un recipiente de acero a 27° C. La capacidad del recipientes de 0.05 m3. Si se supone que el oxigeno es un gas perfecto, calcule la masa del oxigeno almacenada en el recipiente. El recipiente esta protegido contra la presión excesiva mediante un tapón fusible que se fundirá si la temperatura se eleva a cierto nivel. ¿A que temperatura debe fundirse el tapón para limitar la presión del recipiente a 250 bar?

CUMPLE : SI NO

42

FUNDAMENTOS DE HIDROSTATICA

(TMF0103)CUESTIONARIO


FECHA:


INGENIERIA TERMICA


FORMACIÓN

Sexto Cuatrimestre


INSTRUCCIONES

Estimado usuario:



CÓDIGO ASPECTO

43

TM0103-01

1.- Hay una persona levantando una carga de 150 N con ayuda de una polea sencilla. El hombre levanta la carga lentamente una distancia de 0.6 m. Se puede suponer que la polea carece de fricción y que la cuerda no es elástica.

a) Si el sistema se define como todo lo que hay dentro del conjunto (el hombre, la polea, la carga, y todo), ¿Cuál es el trabajo realizado por el sistema?

b) Suponga ahora que solo el hombre es el sistema. ¿Cuál es el trabajo realizado por el sistema?

c) Si la carga se define como el sistema, ¿Cual es el trabajo realizado?

Haga los dibujos apropiados que indiquen con claridad la frontera del sistema en cada caso.

2.- Un alambre de 10 mts. de largo se estira a una distancia de 3 cm. La tensión en el alambre varia de acuerdo a la expresión f = 1.5(L2-100)N, donde L es longitud del alambre en mts.

Calcule el trabajo realizado por el alambre

3.- ¿Cuál es el trabajo mínimo requerido para aumentar en 20 m2 el área de superficie de la glicerina liquida cuando la superficie esta en contacto con aire?

CUMPLE : SI NO

SUSTANCIAS PURAS

(TM0104)CUESTIONARIO


FECHA:


INGENIERIA TERMICA


FORMACIÓN

Sexto Cuatrimestre


44

INSTRUCCIONES

Estimado usuario:



CÓDIGO ASPECTO

TM0104-01

1.- ¿Determine la fase o fases en un sistema constituido por H2O en las condiciones siguientes y localice los estados sobre diagramas p-v y T-v adecuadamente caracterizados.

a) p= 500 kPa, T= 200° C

b) p= 5MPa, T= 264° C

c) T= 180° C, p= 0.9 MPa

d) p= 20 MPa, T= 100° C

e) T= -10°C, p=1.0 kPa.

2.- Represente la relación presión-temperatura para mezclas bifásicas liquido-vapor del refrigerante 134ª en el rango de temperaturas de -40 a 100° C, con la presión en kPa y la temperatura en ° C. Utilice una escala logarítmica para la presión y una lineal para la temperatura.

3.-Cinco kg de vapor de agua saturados están contenidos en un depósito rígido a una presión inicial de 4 bar. La presión del agua cae a 20 bar como consecuencia de la cesión de calor ambiente. Determínese el volumen del depósito, en m3, y el titulo del estado final.

4.- Calcule la entalpía específica en kJ/kg, del agua a 100° C y a 15 MPa de presión.

5.- En un sistema cilindro-pistón se caliente vapor de agua a temperatura constante igual a 400° F desde la presión de saturación hasta una presión de 100 lbf/in2. Determínese el trabajo en Btu por lb de vapor de agua.

CUMPLE : SI NO

45

PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA


DATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUACIÓN

NOMBRE DEL ALUMNO MATRICULA:

FECHA:


INGENIERIA TERMICA


FORMACIÓN

Sexto Cuatrimestre


INSTRUCCIONES

Estimado usuario:



CÓDIGO ASPECTO

46

TM0105-01

1.- Un ciclo termodinámico para un sistema cerrado consiste en los procesos I y III. Durante el proceso I, del estado 1 al estado 2, el trabajo hecho por el sistema es de 20 kJ, mientras que el calor añadido al sistema es de 50 kJ. Durante el proceso III, del estado 2 al estado 1, el calor rechazado por el sistema es de 12 kJ.

a) Cual es el trabajo hecho por el sistema durante el proceso III?

b) ¿Cual es el trabajo neto hecho por el sistema durante el ciclo?

2.- Durante un proceso del estado 1 al estado 2 el calor rechazado por un sistema cerrado es de 60 kJ, mientras que el trabajo agregado al sistema es de 75 kJ. ¿Cuál es el cambio en la energía total del sistema durante el proceso?

3.- Un ciclo termodinámico para un sistema cerrado consiste en cinco procesos. El calor agregado al sistema durante los procesos I a V son 12 Btu, 16 Btu, -5Btu, 0Btu y -10Btu, respectivamente. El trabajo hecho por el sistema durante los primero cuatro procesos son 4 Btu, 8 Btu, 5Btu y -4 Btu.

a) ¿Cuál es el trabajo hecho por el sistema durante el proceso V?

b) ¿Cuál es le trabajo neto hecho por el sistema durante el ciclo?

c) ¿Cuál es le trabajo neto hecho por el medio circundante durante el ciclo?

d) ¿Cual es el cambio en la energía total del universo durante el ciclo?

47

PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA



FECHA:


INGENIERIA TERMICA


FORMACIÓN

Sexto Cuatrimestre


INSTRUCCIONES

Estimado usuario:



CÓDIGO ASPECTO

48

TM0106-01

1.-Es un experimento para determinar el calor específico del agua, un tambor que contiene 0.02 kg de agua se lanza contra un freno que le aplica un par de torsión de frenado de 0.306 Nm. La capacidad térmica del tambor es de 90 J/°K. Después de que el tambor ha girado 110 revoluciones, se encontró que la elevación de la temperatura del agua y el tambor fue de 1.23 ° C. Determine:

a) El trabajo hecho sobre el sistema que comprende el tambor y el agua.

b) El calor especifico del agua.

2.- 0.05 kg de aire ha 100 kPa y 300° K se comprimen en un proceso cuasi estático de acuerdo con la ley politropica pVn=cte. La presión final es de 1MPa. Para (i) n=1.4 y (ii) n=1, determine:

a) W12

b) Q12

3.- Un objeto de 5000kg que se mueve a 20 m/seg choca contra un embolo en 0.0012 m3 de agua que finalmente lo pone en reposo. ¿Cual es la elevación máxima posible de la temperatura del agua?

CUMPLE : SI NO

49

PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA (TM0107)

CUESTIONARIODATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUACIÓN


FECHA:


INGENIERIA TERMICA

CÓDIGO DE LA ASIGNATURA, CUATRIMESTRE O CICLO DE

FORMACIÓN

Sexto Cuatrimestre


INSTRUCCIONESEstimado usuario:



CÓDIGO ASPECTO

50

TM0107-01

1.- Defina la eficiencia térmica (primera ley) de una maquina de calor. Determine la eficiencia según la primera ley de los siguientes dispositivos o sistemas (suponga que el carbón tiene un valor de calentamiento de 33500 kJ/kg).

a) Un conjunto de maquinas de vapor de agua Newcomen produce 2.08 kWh de trabajo mientras consume 37.5 kg de carbón.

b) Una estación de energía alimentada con carbón genera 2000 MW de potencia. El carbón se quema a una velocidad de 8.1X1005 kg/h.

c) Una maquina de aceite para un submarino desarrolla 1200 kW. Su velocidad de consumo de combustible es de 5 kg/min. El valor de calentamiento del combustible se puede tomar como 43 500 kJ/kg

2.-Defina las eficiencias según la primera ley CDRe y CDRc para una maquina reversible de calor. Calcule CDRe y CDRc para los siguientes valores:

a) Qc= 350 W, W= 110W

b) Qc= 240 W, EIN= 300 W

c) QH= 14 kW, W= 4 kW

d) Qc= 1.5 kW, QH= 3 kW

3.-Durante un ciclo de una maquina de calor se agregan al sistema (la maquina) 1000 Btu de calor, mientras que 700 Btu de calor son rechazados por el sistema hacia el entorno.

a) ¿Cuál es el trabajo hecho (en ft* lbf) por la maquina de calor?

b) ¿Cuál es la eficiencia según la primera ley del ciclo de la maquina de calor?

CUMPLE : SI NO

51

SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA(TM0108)



FECHA:


INGENIERIA TERMICA


FORMACIÓN

Sexto Cuatrimestre





CÓDIGO ASPECTO

TM0108-01

1.- Una maquina Carnot de calor reversible funciona entre 1000 K y 300 K. a) ¿Cual es la eficiencia térmica de la maquina?b) Si se agregan 500 KJ de calor a la maquina a 1000 K, ¿Cuál es la salida de trabajo y cual es el calor rechazado?

2.-Una maquina de calor de Carnot reversible funciona entre 1200° F y 100° F. a) ¿Cuál es la eficiencia térmica de la maquina?b) Si la maquina rechaza 1600 Btu de calor, ¿Cuál es la salida de trabajo (en ft*lbf) y cual la entrada de calor (en Btu)?

3.-El horno de una caldera, a una temperatura de 1500° C, es la fuente de calor de una planta de energía que rechaza calor hacia un sumidero ha 30° C. ¿Cuál es la máxima eficiencia térmica absoluto que se puede alcanzar? Si la temperatura del ciclo de potencia no debe exceder de 800 K, ¿Cuál es la eficiencia máxima según la primera ley?

CUMPLE : SI NO

52

CICLOS TERMODINAMICOS DE POTENCIA (TM0109)



FECHA:


INGENIERIA TERMICA


FORMACIÓN

Sexto Cuatrimestre





CÓDIGO ASPECTO

53

TM0109-

01

1.- Una maquina de calor que usa vapor de agua como fluido de trabajo esta diseñada para funcionar idealmente con un ciclo Carnot. La maquina tiene una presión de 10 MPa (100 bar) en la caldera y una presión de 5 KPa (0.05 bar) en el condensador. El ciclo comprende procesos con flujo y w23=0 y W41= 0 ya que el ciclo proporciona los siguientes resultados para el ciclo ideal:Salida de trabajo positivo (w34) = 1015 kJ/kgTrabajo negativo (W12) = -3.87 kJ/kgEntrada de calor al ciclo (q23) = 1318 kJ/kgPara el ciclo Carnot ideal calcule:a) La salida neta de trabajo (w) en kJ/kgb) La razón de trabajo (rw)c) La eficiencia térmica (n ideal)

2.- Una planta de energía de vapor de agua recibe calor de una fuente de calor a razón de 100 MW. La planta opera con una presión de 40 bar (4 MPa) en la caldera y una presión de 0.075 bar en el condensador.

Si la planta esta diseñada para funcionar idealmente con el ciclo Rankine básico, calculea) la eficiencia del ciclob) la razón de trabajo para el cicloc) la salida de potencia (en MW) de la plantad) Velocidad requerida de flujo masico (en kg/h) del fluido de trabajoe) el consumo especifico de vapor de agua (en kg/kWh)

3.- Una turbina de gas natural usa aire a 1 atm y 300 K. El aire se comprime a 6 atm y la temperatura de ciclo máxima se limita a 1100 K usando una relación grande de aire a combustible. Suponga que la turbina de gas funciona con el ciclo Brayton ideal y que el proceso de calentamiento o combustión equivale a una entrada de energía de 100 MW al aire a una presión de 6 atm. La condición del ambiente esta dada por p0= 1 atm y To= 300 K. Para el ciclo ideal, determine:

a) la eficiencia térmica

b) la razón de trabajo

c) la salida de potencia (en MW)

d) la velocidad de flujo de energía (en MW) del gas de descarga que sale de la turbina

CUMPLE : SI NO

54

TRANFERENCIA DE CALOR



FECHA:

NOMBRE DE LA ASIGNATURA, CUATRIMESTRE O CICLO DE

FORMACIÓN

INGENIERIA TERMICA

CÓDIGO Y TÍTULO DE LA ASIGNATURA, CUATRIMESTRE O

CICLO DE FORMACIÓN

Sexto Cuatrimestre


INSTRUCCIONES

Estimado usuario:



CÓDIGO ASPECTO

55

TM0110-01

1.- Una caja de espuma de poliuretano para mantener frías las bebidas tiene un área de pared total de 0.8 m2 y un espesor de pared de 2.0 cm, y esta lleno con hielo, agua y latas a cero grados centígrados. Calcule la cantidad de flujo de calor hacia el interior si la temperatura exterior es de 30 grados centígrados. ¿Cuanto hielo se derrite en un día?

2.- Una barra de acero de 10 cm de longitud se suelda a tope con una de cobre de 20 cm de longitud. Ambas están perfectamente aisladas por sus costados. Las barras tienen la misma sección transversal cuadrada de 2 cm por lado. El extremo libre de la barra de acero se mantiene a 100 ºC colocándolo en contacto con vapor de agua, y el de la barra de cobre se mantiene a 0 ºC colocándolo en contacto con hielo. Calcule la temperatura en la unión de las dos barras y la razón de flujo total.

3.- Una placa de acero delgada cuadrada de 10 cm por lado se calienta a 800 ºC. Si su emisividad es de 0.60, calcule la razón total de emisión de energía por radiación.

CUMPLE : SI NO

56

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE AGUASCALIENTESINGENIERÍA MECATRÓNICA EVALUACIÓN DE EJERCICIOS

LISTA DE COTEJO DATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUACIÓN

NOMBRE DEL ALUMNO: MATRICULA: FIRMA DEL ALUMNO:

PRODUCTO: PARCIAL: FECHA:

MATERIA: CLAVE:

NOMBRE DEL MAESTRO: FIRMA DEL MAESTRO:

INSTRUCCIONES

En la columna de valor indique de acuerdo al sistema de evaluación de la Universidad la ponderación al reactivo o el tipo (esencial o importante)

Revisar las actividades que se solicitan y marque en los apartados “SI” cuando la evidencia se cumple; en caso contrario marque “NO”. En la columna “OBSERVACIONES” mencione indicaciones que puedan ayudar al alumno a saber cuales son las condiciones no cumplidas, si fuese necesario.

Código

Valor Característica a cumplir (Reactivo)

CUMPLE OBSERVACIONES

SI NO

10%Actitudes Realiza las tareas requeridas de acuerdo a lo indicado, manteniendo el orden y pulcritud.

10%Presentación El ejercicio es presentado en forma ordenada y limpia

20%Desarrollo. Aplica adecuadamente los procedimientos

20%Realizó todas las operaciones y despejes correctamente

20%Aprendizajes. Se alcanzaron al 100% los resultados de aprendizaje

5%Funcionalidad. Los valores de las incógnitas a determinar son los correctos.

10% Habilidades . Trabaja en equipo.

5%Responsabilidad. Entregó las evidencias en la fecha y hora señalada

CALIFICACIÓN:

57

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE AGUASCALIENTESINGENIERÍA MECATRÓNICA

EVALUACIÓN DE PROYECTO INTEGRADOR Y PRÁCTICASLISTA DE COTEJO

DATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUACIÓNNOMBRE DEL ALUMNO: MATRICULA: FIRMA DEL ALUMNO:


MATERIA: CLAVE:


INSTRUCCIONES

En la columna de valor indique de acuerdo al sistema de evaluación de la Universidad la ponderación al reactivo o el tipo (esencial o importante. Revisar las actividades que se solicitan y marque en los apartados “SI” cuando la evidencia se cumple; en caso contrario marque “NO”. En la columna “OBSERVACIONES” ” mencione indicaciones que puedan ayudar al alumno a saber cuales son las condiciones no cumplidas, si fuese necesario.

Código

Valor

Característica a cumplir (Reactivo)CUMPLE

OBSERVACIONES

SI NO

10%

Presentación El reporte cumple con los requisitos de:

a. Buena presentaciónb. No tiene faltas de

ortografíac. Maneja el lenguaje

técnico apropiado.

10%

Contenido. El reporte contiene los campos según formato (Número mínimo de cuartillas, antecedentes, justificación, introducción, desarrollo, indicadores de resultados, conclusiones, fuentes bibliográficas, etc.).

58

10%Introducción y Objetivo. La introducción y el objetivo dan una idea clara del contenido del reporte.

10%Sustento Teórico. Presenta un panorama general del tema a desarrollar y lo sustenta con referencias bibliográficas

20%Desarrollo. Sigue una metodología y sustenta todos los pasos que se realizaron.

20%Resultados. Cumplió totalmente con el objetivo esperado

10%Conclusiones. Las conclusiones son claras y acordes con el objetivo esperado

10%Responsabilidad. Entregó el reporte en la fecha y hora señalada

CALIFICACIÓN:

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE AGUASCALIENTESINGENIERÍA MECATRÓNICA EVALUACIÓN DE DESEMPEÑO DEL ALUMNO GUIA DE OBSERVACIÓN

DATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUACIÓNNOMBRE DEL ALUMNO: MATRICULA: FIRMA DEL ALUMNO:


MATERIA: CLAVE:


INSTRUCCIONES

59

Esté tipo de evidencia se evalúa durante el desarrollo de la asignatura

En la columna de valor indique de acuerdo al sistema de evaluación de la Universidad la ponderación al reactivo o el tipo (esencial o importante

Revisar las actividades que se solicitan y marque en los apartados “SI” cuando la evidencia se cumple; en caso contrario marque “NO”. En la columna “OBSERVACIONES”indicaciones que puedan ayudar al alumno a saber cuales son las condiciones no cumplidas, si fuese necesario.

Código

Valor

Característica a cumplir (Reactivo)CUMPLE

OBSERVACIONESSI NO

5% Actitudes

10%Realiza las tareas requeridas de acuerdo a lo indicado, manteniendo el orden y pulcritud.

5% Respeto hacia los demás5% Presentación

10%La actividad de aprendizaje es presentada en forma ordenada y limpia

5% Uso de Instalaciones

5% Uso adecuado de mobiliario0% No ingerir alimentos en el lugar de trabajo

10% Participación en el Aula

10% Resolución de ejercicios 5% Explicación de tareas 5% Lluvia de ideas5% Habilidades5% Trabaja en equipo.5% Responsabilidad

5%Entregó las evidencias en la fecha y hora señalada

5% Asistencia

60

CALIFICACIÓN:

GLOSARIO

CCalor. Transferencia de energía entre dos cuerpos que están a diferentes temperaturas.

Calor de dilución. Cambio de calor asociado al proceso de dilución

Calor especifico. Cantidad de energía calorífica necesaria para elevar un grado Celsius la temperatura de un gramo de una sustancia.

Calorimetría. Medición de los cambios de calor.

Capacidad calorífica. Cantidad de calor que se requiere para elevar la temperatura de una cantidad dada de sustancia en un grado Celsius.

EEnergía. La energía se define como la capacidad de un sistema de poner en movimiento una máquina o, más rigurosamente, de realizar un trabajo.

Energía potencial. Energía disponible en virtud de la posición de un objeto.

61

Energía química. Energía almacenada en el interior de las unidades estructurales de las sustancias químicas.

Energía radiante. Energía que se transmite en forma de ondas.

Energía térmica energía asociada a la aleatoriedad del movimiento de los átomos y moléculas.

Entalpía. Cantidad termodinámica que se utiliza para describir los cambios térmicos que se realizan a presión constante.

Entalpía de disolución. Calor generado o absorbido cuando cierta cantidad de soluto se disuelve en cierta cantidad de disolvente.

Entalpía de reacción. Diferencia entre las entalpías de los productos y las entalpías de los reactivos.

LLey de Hess. Cuando los reactivos se convierten en productos, el cambio en la entalpía es el mismo independientemente de que la reacción ocurra en un paso o en un conjunto de ellos.

PPresión. En física y disciplinas afines el término presión se define como la fuerza por unidad de superficie. En el Sistema Internacional de Unidades se mide en newton por metro cuadrado, unidad derivada que se denomina pascal. La presión a veces se mide, no como la presión

62

absoluta, sino como la presión por encima de la presión atmosférica, también denominada presión normal o gauge. Las unidades manométricas de presión, como los milímetros de mercurio, están basadas en la presión ejercida por el peso de algún tipo estándar de fluido bajo cierta gravedad estándar. Son intentos de definir las lecturas de un manómetro. Las unidades de presión manométricas no deben ser utilizadas para propósitos científicos o técnicos, debido a la falta de repetibilidad inherente a sus definiciones. También se utilizan los milímetros de columna de agua (mm.c.d.a.): 1 mm.c.d.a. = 10 Pa.

Presión critica. Presión mínima necesaria para que se realice la licuefacción a la temperatura critica

Presión de Vapor. La presión de vapor o más comúnmente llamada presión de saturación es la presión a la que a cada temperatura las fases líquida y vapor se encuentran en equilibrio; su valor es independiente de las cantidades de líquido y vapor presentes mientras existan ambas. El factor más importante que determina el valor de la presión de saturación es la propia naturaleza del líquido, encontrándose que en general entre líquidos de naturaleza similar, la presión de vapor a una temperatura dada es tanto menor cuanto mayor es el peso molecular del líquido.

Primera ley de la termodinámica. La energía se puede convertir de una forma a otra, pero no puede crearse ni destruirse.

63

Proceso exotérmico. Proceso que libera calor hacia los alrededores.

Procesos endotérmicos. Procesos que absorben calor de los alrededores

SSistema. Parte especifica del universo bajo estudio.

TTemperatura. La temperatura es una magnitud física descriptiva de un sistema que caracteriza la transferencia de energía térmica, o calor, entre ese sistema y otros. Desde un punto de vista microscópico, es una medida de la energía cinética asociada al movimiento aleatorio de las partículas que componen el sistema. Para medir la temperatura se utiliza el termómetro. En el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de temperatura es el kelvin. Sin embargo, está muy generalizado el uso de otras escalas de temperatura, concretamente la escala Celsius (o centígrada), y, en los países anglosajones, la escala Fahrenheit. Una diferencia de temperatura de un kelvin equivale a una diferencia de un grado centígrado.

Temperatura critica. Temperatura arriba de la cual no se licua un gas.

Termodinámica. Estudio científico de la ínter conversión del calor y otras formas de energía.

Trabajo Cambio de energía dirigida que resulta de un

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proceso.

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BIBLIOGRAFÍA1.- Termodinámica Clásica. Russell y Adebiyi. PearsonEducación.

2.- Thermodynamics an Engineering Approach. Yunus A,

Cengel. McGraw-Hill.

3.- Termodinámica. José Ángel Manrique Valadez.Editorial Oxford.

4.-Energía mediante vapor, aire o gas. W. H. Severns/H. E. Degler. Editorial Reverte.

5.- Fundamentos de transferencia de Calor. Frank P.Incropera. Prentice Hall.

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10 BIBLIOGRAFÍATERMODINAMICA AUTORES: JOSE ALFREDO RAMIRES BERNAL; CLAUDIA DEL CARMEN GUTIERREZ TORRES; JUAN GABRIEL BARBOSA SALDAÑA EDITORIAL: GRUPO EDITORIAL PATRIA; 2009

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11 PRACTICAS SUGERIDASDinámicas de grupo. Lecturas. Ensayos. Vinculación a proyectos de diseño mediante la realización de memorias descriptivas.

12 CUERPO DE DESARROLLO UPZMG, Equipo IDI. Juan Carlos Huerta S.

Revisión: 11/09/2007

Practicas de metodología1- Metodología para aplicar termodinámica 5 pts.2- Diagrama de flujo en procesos termodinámicos 53- Taxonomía de los problemas mapa conceptual 54- Mapa conceptual del Documento Recorrido histórico en la termodinámica 55- Exposición de las tendencias actuales en termodinámica 106- Análisis de modelo de primera y segunda ley de la termodinámica 107- Llenado de machote metodológico 1 era etapa 208- Llenado de machote metodológico 2 era etapa 9- Llenado de machote metodológico 3 era etapa 10- Examen de conocimientos 10

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11- Exposición de casos de innovación con presentación grafica 1512- Ensayo autocritico sobre los conceptos metodológico 15

____________ 100

Opcional: análisis diacrítico libro teoría práctica de termodinamica15 páginas: Análisis/ Critica / Conclusión 20 pts. Finales.

Inserte en este espacio la secuencia de tareas de acuerdo al cuadro anterior.

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Ficha descriptivaDesarrollo de práctica o proyecto

Plantel: UNIVERSIDAD POLITECNICA DE JALISCO Ing. Mecatrónica

Nombre del alumno: Grado y grupo:

Practica Fotografía de la practica Materiales y etapasObjetivo

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Lo que se pretendió que el alumno aprendiera

HOJA DE COMPROMISO

Nombre del alumno: Grado y grupo:

Plantel: Fecha:

¿Qué esperas de la asignatura?:

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Me comprometo a

Además me comprometo a:

Firma de compromiso de cumplir con todos los objetivos

Nombre y Firma

72

portafolio de termodinamica

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