UNIVERSIDAD ANTONIO NARIO

EDUCACION A DISTANCIA

INGENIERIA ELECTROMECANICA

NUMERO DE GUIA: 0NOMBRE DEL PROGRAMA: INGENIERIA ELECTROMECANICAASIGNATURA: CICLOS TERMICOSCODIGO: 51133104PERIODO ACADEMICO: 1 SEMESTRE DE 2009SEMESTRE: OCTAVOCREDITOS DE LA ASIGNATURA: 3HORAS DE TRABAJO DIRIGIDO: 2HORAS DE TRABAJO AUTONOMO: 7JUSTIFICACION:

El estudio de los ciclos trmicos permite analizar la transformacin de la energa para la solucin de problemas de ingeniera en beneficio del hombre. La termodinmica se puede definir como la ciencia de la energa. Su anlisis permite una amplia aplicacin que va desde los organismos microscpicos hasta los electrodomsticos, los vehculos de transporte, los sistemas de generacin de energa elctrica e incluso la filosofa.OBJETIVO GENERAL:

1. Proporcionar al estudiante los conceptos bsicos de la termodinmica, como sistema estado, postulado de estado, equilibrio, proceso y ciclo.

CONTENIDOS:

1. CONCEPTOS BASICOS1.1 TERMODINAMICA Y ENERGIA

1.2 DIMENSIONES Y UNIDADES

1.3 SISTEMAS Y VOLUMENES DE CONTROL

1.4 PROPIEDADES DE UN SISTEMA

1.5 DENSIDAD

1.6 ESTADO Y EQUILIBRIO

1.7 PROCESOS Y CICLOS

1.8 TEMPERATURA Y LEY CERO DE TERMODINAMICA

1.9 PRESION

1.10MANOMETRO

1.11 BAROMETRO

1.12 TECNICAS PARA RESOLVER PROBLEMAS

2. ENERGIA2.1 DEFINICION

2.2 FORMAS DE ENERGIA

2.3 TRANSFERENCIA POR CALOR

2.4 TRANSFERENCIA POR TRABAJO

2.5 FORMAS MECANICAS

2.6 PRIMERA LEY DE TERMODINAMICA

2.7 CONVERSION DE ENERGIA

2.8 ENERGIA Y AMBIENTE

3. PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS PURAS 3.1 SUSTANCIA PURA

3.2 FASES DE UNA SUSTANCIA PURA

3.3 PROCESOS DE CAMBIO DE FASE EN SUSTANCIAS PURAS

3.4 DIAGRAMAS DE PROPIEDADES PARA PROCESOS DE CAMBIO DE FASE3.5 TABLAS DE PROPIEDADES

3.6 ECUACIONES DE ESTADO DE GAS IDEAL

3.7 FACTOR DE COMPRENSIBILIDAD

3.8 OTRAS ECUACIONES

4. MEZCLAS DE GASES4.1 FRACCIONES MOLARES Y DE MASA

4.2 COMPORTAMIENTO DE MEZCLAS: GASES IDEALES Y GASES REALES

4.3 PROPIEDADES DE MEZCLAS Y DE GASES

5. MEZCLAS DE GAS - VAPOR Y ACONDICIONAMIENTO DE AIRE5.1AIRE SECO Y AIRE ATMOSFERICO

5.2HUMEDAD ESPECFICA Y RELATIVA DEL AIRE

5.3TEMPERATURA DE PUNTO DE ROCIO

5.4 TEMPERATURAS DE SATURACION ADIABATICA Y DE BULBO HUMEDO

5.5 CARTA PSICROMETRICA

5.6 ACONDICIONAMIENTO DE AIRE

5.7 PROCESOS DE ACONDICIONAMIENTO DE AIRE

6. REACCIONES QUIMICAS I6.1 COMBUSTIBLES Y COMBUSTION

6.2 PROCESOS DE COMBUSTION TEORICA Y REAL

6.3 ENTALPIA DE FORMACION Y ENTALPIA DE COMBUSTION

7. REACCIONES QUIMICAS II7.1 LA PRIMERA LEY DE SISTEMAS REACTIVOS

7.2 TEMPERATURA DE FLAMA ADIABATICA

7.3 CAMBIO DE ENTROPIA DE SISTEMAS REACTIVOS

7.4 ANALISIS DE SEGUNDA LEY DE SISTEMAS REACTIVOS

8. EXERGIA I8.1 POTENCIAL DE TRABAJO DE LA ENERGIA

8.2 TRABAJO REVERSIBNLE E IRREVERSIBLE

8.3 EFICIENCIA DE LA SEGUNDA LEY

8.4 CAMBIO DE EXERGIA DE UN SISTEMA

9. EXERGIA II9.1 TRANSFERENCIA DE EXERGIA POR CALOR, TRABAJO Y MASA

9.2 PRINCIPIO DE DISMINUCION DE EXERGIA Y DESTRUCCION DE EXERGIA

9.3 SISTEMAS CERRADOS

9.4 VOLUMENES DE CONTROL

10. CICLOS DE POTENCIA DE GAS I10.1 CONSIDERACIONES BASICAS

10.2 EL CICLO DE CARNOT

10.3 SUPOSICIONES DE AIRE ESTANDAR

10.4 MAQUINAS RECIPROCANTES

10.5 CICLO DE OTTO

10.6 CICLO DIESEL

10.7 CICLOS STIRILING Y ERICSSON

11. CICLOS DE POTENCIA DE GAS II11.1 CICLO BRAYTON

11.2 CICLO BRAYTON CON REGENERACION

11.3 CICLO BRAYTON CON INTERENFRIAMIENTO

11.4 CICLOS IDEALES DE PROPULSION Y REACCION

11. 5 ANALISIS DE LA SEGUNDA LEY DE CICLOS DE POTENCIA DE GAS

12. CICLOS DE POTENCIA DE VAPOR I12.1 EL CICLO DE VAPOR DE CARNOT

12.2 CICLO RANKINE

12.3 DESVIACION DE CICLOS DE POTENCIA DE VAPOR

12.4 EFICIENCIA DE CICLO DE RANKINE

12. 5 CICLO RANKINE IDEAL CON RECALENTAMIENTO

13. CICLOS DE POTENCIA DE VAPOR II13.1 CICLO DE RANKINE IDEAL REGENERATIVO

13.2 ANALISIS DE LA SEGUNDA LEY EN CICLOS DE POTENCIA DE VAPOR

13.3 COGENERACION

13.4 CICLOS DE POTENCIA COMBINADOS DE GAS Y VAPOR

14. CICLOS DE REFRIGERACION I14.1 REFRIGERADORES Y BOMBAS DE CALOR

14.2 EL CICLO INVERTIDO DE CARNOT

14.3 EL CICLO IDEAL DE REFRIGERACION POR COMPRENSION DE VAPOR

14.4 CICLO REAL DE REFRIGERACION POR COMPRENSION DE VAPOR

14.5 SELECCIN DEL REFRIGERANTE ADECUADO

14.6 SISTEMAS DE BOMBAS DE CALOR

15. CICLOS DE REFRIGERACION II15.1 SISTEMAS INNOVADORES DE REFRIGERACION POR COMPRENSION DE VAPOR

15.2CICLOS DE REFRIGERACION DE GAS

15.3 SISTEMAS DE REFRIGERACION POR ABSORCION

16. RELACIONES DE PROPIEDADES TERMODINAMICAS16.1 DERIVADAS PARCIALES Y RELACIONES ASOCIADAS

16.2 RELACIONES DE MAXWELL

16.3 LA ECUACION DE CLAPEYRON

16.4 RELACIONES GENERALES

16.5 COEFICIENTE DE JOULE THOMSON

16.6 VARIACIONES EN GASES REALESACTIVIDADES EXTRATUTORIALES:

En el trabajo realizado antes del encuentro tutoral presencial, el estudiante debe efectuar una serie de actividades de lectura y apropiamiento del conocimiento, consulta, escritos de resumen acerca del contenido temtico y, reunin por "CIPAS", solucin de los problemas planteados del texto gua, las actividades se presentan de la siguiente manera:

ACTIVIDADES BASICAS

Lectura y apropiamiento del conocimiento:

Dentro de las primeras actividades a desarrollar en cualquier proceso educativo se encuentra la lectura y el estudio, base para la construccin del conocimiento, para ello el estudiante debe poseer la bibliografa bsica entregada por la Universidad especialmente el texto gua y, por medio de acceso a bibliotecas e Internet consultar documentos complementarios. Reunin por "CIPAS" :

En esta actividad el estudiante debe efectuar socializacin del conocimiento propio y de sus compaeros, con el objetivo de mejorar o completar sus aprendizajes e identificar dificultades individuales o grupales.

ACTIVIDADES DE PRACTICA EXTRATUTORIAL

Escrito Individual :

Elaborar un informe o trabajo escrito donde muestre el procedimiento para la solucin de cada uno de los problemas propuestos.

Reunin por CIPAS:

Revisar y resolver en grupo aquellos problemas propuestos en los cuales individualmente hubo dificultades.

ACTIVIDADES DE APLICACIN Y AMPLIACIN

Consulta:

En esta actividad, el estudiante debe recurrir, si es necesario, a la bsqueda de informacin complementaria que facilite la realizacin del proyecto propuesto en libros de texto, revistas, documentos e informacin a travs de Internet, documentos audiovisuales, entrevistas a especialistas o profesionales en el tema y manuales tcnicos.

ASESORIA:

La Facultad cuenta con tutores de planta a nivel nacional especializados en el rea de trabajo. Se debe establecer con el tutor designado el horario de atencin de estudiantes, as como la manera en que se realizarn las actividades de asesora personal presencial, telefnica y a travs de correo electrnico.

ACTIVIDADES TUTORIALES:

Estas actividades se desarrollan durante el encuentro entre el tutor y los estudiantes.

1. El tutor debe presentar al grupo el plan de trabajo a desarrollar durante la sesin de tutora de dos horas.

2. Presentacin de las temticas por parte del tutor. (5 minutos)

3. Revisar y resolver los aspectos tericos en los cuales los estudiantes han tenido dificultades de entendimiento y comprensin. (15 minutos)

4. Ejercicios prcticos - anlisis de casos. De comn acuerdo con los estudiantes el tutor debe seleccionar mnimo tres de los problemas propuestos, especialmente aquellos tpicos o en los que se ha presentado dificultades en su estudio, para ser resueltos durante la tutora. (60 minutos)

5. Realizacin de talleres prcticos individuales o grupales que permitan fortalecer y evaluar los conceptos, contenidos y aprendizajes de la asignatura. (30 minutos)

6. Realizar el seguimiento y control de las actividades extratutoriales programadas, especialmente de los informes o trabajos escritos preparados por los estudiantes, as como los proyectos propuestos. (10 minutos)

La asignatura es de 3 crditos acadmicos. Se ofrecern tutoras disciplinares de dos horas a la semana, durante 17 semanas. El trabajo de la tutora se complementar con la realizacin de un proyecto, que se plantear en consenso entre el tutor y grupos de tres o cuatro estudiantes. El proyecto a desarrollar ser seguido con el tutor, se completar con la redaccin de un trabajo escrito, y sustentacin oral en clase.

COMPETENCIAS GENRICAS:

El estudiante alcanzar: capacidad para entender a racionalizar el proceso de seleccin de cada ciclo,

Capacidad de trabajar en equipo en el proyecto,

Capacidad de comunicacin escrita y oral tcnica e,

Interpretacin matemtica, para dar sentido a partir de la matemtica a los problemas de cada tema. Identificar el vocabulario especfico relacionado con la termodinmica por medio de la definicin precisa de conceptos bsicos con la finalidad de formar una base slida para el desarrollo de los principios de la termodinmica.

Entender el concepto de energa y sus distintas formas.

Introducir el concepto de sustancia pura

Diferenciar entre aire seco y aire atmosfrico.

Proporcionar un panorama de los combustibles

Comprender el concepto de flama adiabtica.

Desarrollar la relacin de balance de energa.

Evaluar el desempeo de los ciclos de potencia de gas para los cuales los fluidos de trabajo

Analizar el proceso del ciclo Brayton.

Comprender el proceso de cogeneracin

Desarrollar las relaciones fundamentales entre las propiedades termodinmicas normalmente encontradas y expresar las propiedades que no pueden medirse directamente en trminos de propiedades fcilmente medibles.

EVALUACION

1. Evaluacin diagnostica. Permite determinar a travs de preguntas u otras actividades, los conocimientos y experiencias previas que el estudiante tiene sobre el tema de la gua. 2. Evaluacin de actividades bsicas. Identificar la percepcin que el estudiante va logrando de los nuevos conceptos y de las experiencias que realiza. Se efecta la revisin, evaluacin y elaboracin de anotaciones del informe escrito resumen elaborado por los estudiantes en las CIPAS.

3. Evaluacin de las actividades prcticas. Explorar el dominio y profundidad que el estudiante va logrando de los aprendizajes a travs de los ejercicios realizados. Se efecta la revisin, evaluacin y elaboracin de anotaciones del informe escrito de los procedimientos para la solucin de los problemas propuestos.

4. Evaluacin de las actividades de aplicacin y ampliacin. Identificar la capacidad y la comprensin que el estudiante logra de la aplicacin de los aprendizajes y su proyeccin sobre la comunidad. Se hace la revisin, evaluacin y elaboracin de anotaciones del informe escrito sobre el desarrollo del proyecto propuesto.

5. Evaluacin Formativa. Verificar si se logro el aprendizaje, el afianzamiento o la aplicacin de conceptos y destrezas buscados. Se busca, verificar si los trabajos propuestos han sido correctamente realizados.

6. Evaluacin Sumativa. Al terminar cada gua es necesario realizar una evaluacin que permita detectar los avances y dificultades. Se evala el procedimiento y solucin del problema planteado al final de la sesin de tutora.

6. Evaluacin Sumativa. Al terminar cada gua es necesario realizar una evaluacin que permita detectar los avances y dificultades. Se evala el procedimiento y solucin del problema planteado al final de la sesin de tutora, acompaados de talleres en clase.

La nota final se obtendr teniendo en cuenta que se realizarn evaluaciones parciales y un examen final a los que se les dar un valor del 20% (Exposicin Grupal mximo 2 personas)

y 30% ( Escrito e individual)respectivamente y el proyecto tendr un valor del 50%. (Grupal mximo 2 personas)

El proyecto es una forma de trabajo de auto-aprendizaje y autoevaluacin para comprobar comprensin de los contenidos impartidos en las tutoras presenciales de la asignatura. Asimismo permite al tutor seguimiento y evaluacin del trabajo no presencial. Este favorece y ayuda al alumno en la toma de decisiones. El Proyecto tiene como Objetivo: Dar la oportunidad al estudiante de encontrar las herramientas, que le permitan resolver un problema de seleccin de cualquier ciclo trmico y debe contemplar las siguientes etapas:

Realizar una seleccin del caso de estudio, que se ajuste a los objetivos del proyecto as como a los contenidos de las asignaturas integradoras.

Utilizar una metodologa para el anlisis del objeto de estudio basada en los conceptos impartidos en las asignaturas integradoras Mediante diagramas de propiedades de cada ciclo, seleccionar el correspondiente que cumpla con las especificaciones establecidas y,

Proponer una solucin de caso que se integre con las asignaturas; . En la Seleccin del ciclo debe tener en cuenta: Tipos y propiedades de los ciclos termodinmicos, propiedades de los combustibles.BIBLIOGRAFIA:

TEXTO GUIA

1. Cengel Y, Boles Michael. TERMODINAMICA. . 5 Edicin. Editorial McGraw-Hill. 2006

TEXTOS COMPLEMENTARIOS

1. Van Wylen, G y otros. FUNDAMENTOS DE TERMODINMICA CLSICA. 5 edicin. Editorial Wiley. 1994.2. Wark, Kenneth. TERMODINMICA. 5 Edicin. Editorial McGraw-Hill. 2001

3. lvarez J, Callejn I. Mquinas trmicas motoras. Alfaomega. 1 Edicin, 2005, Mxico

4. Toledo M, Termodinmica de las turbinas de Gas. Alfaomega. 1 Edicin, 2004, Mxico.E-LIBRO:

PROQUEST:

CIBERGRAFIA:

http://web.mit.edu/16.unified/www/FALL/thermodynamics/index.htmlhttp://web.mit.edu/16.unified/www/FALL/thermodynamics/notes/node10.htmlhttp://www.textoscientificos.com/fisica/termodinamica/http://ocw.mit.edu/OcwWeb/Materials-Science-and-Engineering/3-00Thermodynamics-of-MaterialsFall2002/LectureNotes/http://www.physics.usyd.edu.au/~melrose/thermo.htmlhttp://www.cartage.org.lb/en/themes/sciences/Physics/Thermodynamics/BasicThermodynamics/mainpage.htmhttp://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/termo/Termo.htmlhttp://www.biopsychology.org/apuntes/termodin/termodin.htmhttp://www.emc.maricopa.edu/faculty/farabee/BIOBK/BioBookEner1.htmlhttp://www.tulane.edu/~bmitche/book/thermo.htmlhttp://www.engineeringtoolbox.com/gas-mixture-properties-d_586.htmlhttp://www.textoscientificos.com/fisica/termodinamica/mezcla-gaseshttp://www.eoearth.org/article/Exergyhttp://web.mit.edu/2.810/www/exergy.pdfhttp://www.lowex.net/downloads/Introduction%20to%E0t%20of%20exergy.pdfhttp://www.ing.unrc.edu.ar/materias/termodinamica/archivos/apuntes_ciclos_termodinamicos.pdfhttp://www.engr.siu.edu/staff1/weston/thermo/http://scienceworld.wolfram.com/physics/ThermodynamicCycle.html