Siílabo

UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA” DE ICA

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA Y ELÉCTICA

SILABO DE TERMODINÁMICA

1.INFORMACION GENERAL

2. SUMILLA

Introducción, definiciones fundamentales, sustancia pura y gases, trabajo y calor, primera ley de la termodinámica: ciclo, masa de control, primera ley de la termodinámica: volumen de control, segunda ley del a termodinámica. entropía, ciclo Rankine (planta con turbina a vapor), ciclo Joule-Brayton (planta con turbina a gas) ciclos teóricos de motores de combustión interna, ciclo de refrigeración, mezcla gas-vapor.

3. OBJETIVO

 Los alumnos al finalizar el curso, aplicando las leyes de la Termodinámica y usando tablas y/o diagramas termodinámicos, resolverán problemas de procesos y ciclos aplicados al diseño y análisis de dispositivos y sistemas para la conversión de energía con énfasis en los ciclos de potencia, refrigeración y los procesos de acondicionamiento de aire, desde el enfoque de la termodinámica clásica, planteando correctamente cada problema y demostrando un adecuado conocimiento de las relaciones entre las propiedades de las sustancias.

4. PROGRAMA

1º SEMANA

INTRODUCCIÓN

Termodinámica: definición. Importancia de la energía en la sociedad. Fuentes de energía primarias. Ejemplos de transformación y transferencia de energía.

2º SEMANA

DEFINICIONES FUNDAMENTALES

Termodinámica. Concepto de sistema y volumen de control. Portador de energía. Sustancia pura. Fase. Equilibrio termodinámico. Estado. Propiedad: clasificación. Cambio de estado. Proceso: clasificación. Ciclo. Ley CERO de la Termodinámica.

  

3º SEMANA

SUSTANCIA PURA Y GASES

SUSTANCIA PURA: Fases. Cambio de fase líquido-vapor. Definiciones generales. Propiedades de la mezcla líquido-vapor: calidad, humedad. Propiedades específicas de la mezcla líquido-vapor. Tablas de vapor. Diagramas p-v, T-v, p-T. Superficie termodinámica. Punto triple, línea triple y punto crítico.

4º SEMANA

GAS IDEAL:

Definición, ecuaciones de estado, procesos con gases ideales, diagramas p-v, T-v y p-T. GAS REAL: ecuaciones de estado, factor de compresibilidad, diagrama del factor de compresibilidad.

5º SEMANA

TRABAJO Y CALOR

Formas en que se manifiesta la energía. Energía cinética, energía potencial y energía interna. CALOR: definición, características, signos, unidades. TRABAJO: definición, características, signos, unidades, formas en que se manifiesta. Trabajo de cambio de volumen: análisis en los procesos termodinámicos, su representación en el diagrama p-v.

6º SEMANA

PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA: CICLO, MASA DE CONTROL

Enunciado. Primer ley aplicada a un ciclo. Primera ley para masa de control (sistema cerrado). Energía interna, entalpía. Calores específicos: a presión constante y a volumen constante. Experimento de Joule. Relaciones entre los calores específicos para un gas ideal. Cambio de la energía interna y de la entalpía para sustancia pura y gases ideales. Análisis de procesos con la Primera Ley.

7º SEMANA

PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA: VOLUMEN DE CONTROL

Expresión general de la primera ley. Primera ley en procesos estacionarios reversibles (proceso de flujo y estado estables): características, expresión general. Caso particular de una entrada y una salida. Interpretación, representación en un diagrama p-v y cálculo de - ∫v dp. Proceso de estrangulamiento

8º SEMANA

EXAMEN PARCIAL

9º SEMANA

Coeficiente de Joule-Thompson, gráfico p-T y línea de inversión. Primera ley en procesos no estacionarios reversibles (proceso de flujo y estado uniformes): características, expresión general. Análisis de procesos en volúmenes de control aplicando la Primera ley.

10º SEMANA

SEGUNDA LEY DEL A TERMODINÁMICA. ENTROPÍA

Máquina térmica: definición, eficiencia térmica. Máquinas refrigeradora y calefactora: definición, coeficiente de performance. Enunciados de la Segunda Ley: Kelvin y Clausius. Factores de irreversibilidad. Ciclo de Carnot: principios, eficiencia. Corolarios. Ciclo de Carnot invertido: coeficiente de perfomance. Desigualdad de Clausius. Entrop{ia: propiedad. Análisis en procesos reversibles e irreversibles. Principio del incremento de entropía del universo. Relaciones termodinámicas con entropía. Cambio de entropía: sustancia pura y gases ideales. Diagrama T-s: calor. Diagrama T-s, h-s y p-h para sustancia pura. Diagrama T-s para gases ideales. Análisis en el diagrama T-s. Análisis de procesos adiabáticos: rendimiento adiabático.

11º SEMANA

CICLO RANKINE (PLANTA CON TURBINA A VAPOR)

Ciclo Joule- Brayton: descripción, componentes, eficiencia, parámetros característicos. Modificaciones en el ciclo: con sobrecalentamiento, recalentamiento intermedio, regenerativo, con extracciones de vapor. Ciclo real: pérdidas. Planta a vapor.

 12º SEMANA

CICLO JOULE-BRAYTON (PLANTA CON TURBINA A GAS)

 Ciclo Joule-Brayton: descripción, componentes, eficiencia, parámetros característicos. Modificaciones en el ciclo: compresión en etapas con enfriamiento intermedio, expansión en etapas con recalentamiento intermedio, ciclo regenerativo. Ciclo real: pérdidas. Plantas de dos ejes. Planta de uso aeronáutico.

13º SEMANA

CICLOS TEÓRICOS DE MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA

Ciclos estándares de aire (Otto, Diesel y Dual): descripción, parámetros característicos, eficiencia, diagrama p-V. Partes principales y nomenclatura básica de un motor. Funcionamiento de los motores de 2 y de 4 tiempos. Ciclo real: diagrama indicado, presión media indicada, potencia indicada, potencia al eje, eficiencia.

14º SEMANA

CICLO DE REFRIGERACIÓN

Refrigerante. Sistemas de refrigeración. Refrigeración por compresión de vapor: descripción, componentes, coeficiente de performance, diagrama p-h. Modificaciones en el ciclo: uso de separadores, sub-enfriadores, intercambiadores de calor, etc. Sistemas múltiples.

15º SEMANA

MEZCLA GAS-VAPOR

Mezcla de gases ideales no reactivas. Ley de Dalton y de Amagat. Aire húmedo: generalidades. Humedad relativa, humedad absoluta, punto de rocío. Proceso de saturación adiabática. Temperaturas de bulbo seco y de bulbo húmedo. Volumen específico y entalpía específica del aire húmedo. Carta psicométrica. Análisis de procesos básicos en acondicionamiento de aire.

16º SEMANA

EXAMEN FINAL

17º SEMANA

EXAMEN SUSTITUTORIO

5. ESTRATEGIAS DIDÁCTICAS

5.1 Método. Inductivo, deductivo y experimental

5.2 Procedimiento. Análisis y síntesis.

5.3 Formas. Exposición, diálogo, motivación, trabajo grupal.

6. MATERIALES EDUCATIVOS Y OTROS RECURSOS DIDACTICOS

6.1 Para el desarrollo de las clases teóricas se utilizara pizarra y proyector multimedia.

7. EVALUACIÓN

a. Sistema de Evaluación Sistema de Evaluación:

F El sistema de calificación será con el Sistema de Evaluación F. Examen Parcial peso 01: Examen Final peso 02 y Promedio de Prácticas peso 01. El curso tendrá 04 prácticas calificadas y 02 exámenes. Todas las pruebas serán desarrolladas y se calificarán de 0 a 20.

b. Sub sistema de Evaluación (parte práctica del curso)

 El curso tendrá 04 prácticas calificadas de las cuales se elimina una práctica que corresponde a la nota más baja.

BIBLIOGRAFÍA

[1] BURGHARDT, David, INGEIERIA TERMODINÁMICA. Segunda Ed. Harla, México 1984.

[2] CENGEL, Yunus – BOLES, Michael Thermodynamics an engineering approach – Second edition McGraw-Hill.

[3] FAYRES, Virgil Morning TERMODINAMICA. Ed. UTEHA.

[4] JONES J.B. – DUNGAN R.E. Ingeniería Termodinámica. Primera edición, Prentice – Hall Hispanoamérica S.A.

[5] MANRIQUE, Jos,/CARDENAS, Rafael TERMODINÁMICA. Ed. HARLA .

[6] MORAN M.J./SHAPIRO H.N. FUNDAMENTOS DE TERMODINÁMICA TÉCNICA. Ed. Reverte S.A.

[7] NAKAMURA, Jorge, TERMODINÁMICA PARA INGENIEROS.

[8] POSTIGO, Jaime / CRUZ, Juam TERMODINÁMICA APLICADA .

[9] VAN WYLEN, Gordon / SONNTAG, Richard FUNDAMENTOS DE TERMODINAMICA. Versión SI. Ed John Willey.

[10] WARK, Kenneth TERMODINÁMICA. Ed Mc Graw-Hill.