Ministerio de Cultura y Educación
Universidad Nacional de San Luis
Facultad de Ingeniería y Ciencias Agropecuarias
Departamento: Ingeniería
Área: Mecánica
(Programa del año 2018)
(Programa en trámite de aprobación)
(Programa presentado el 23/03/2018 13:17:33)
I - Oferta Académica
Materia Carrera Plan Año Periodo
Termodinámica ING.ELECTROMECÁNICA Ord.20/12-16/15 2018 1° cuatrimestre
Termodinámica ING.INDUSTRIAL 21/12-18/15 2018 1° cuatrimestre
Termodinámica y Máquinas Térmicas ING. MECATRÓNICA 022/12-Mod21/15 2018 1° cuatrimestre
II - Equipo Docente
Docente Función Cargo Dedicación
ARELLANO, HECTOR DANIEL Prof. Responsable P.Adj Exc 40 Hs
CORREA, JOSE BAUTISTA Auxiliar de Práctico A.1ra Semi 20 Hs
PONCE, EDWARD ROGER Auxiliar de Práctico JTP Simp 10 Hs
III - Características del Curso
Credito Horario Semanal Tipificación Duración
Teórico/Práctico Teóricas Prácticas de Aula Práct. de lab/ camp/ Resid/ PIP, etc. Total B - Teoria con prácticas de aula y laboratorio Desde Hasta Cantidad de Semanas Cantidad en Horas
Periodo
 Hs. 3 Hs. 3 Hs. 1 Hs. 7 Hs. 1º Cuatrimestre 12/03/2018 22/06/2018 15 105
IV - Fundamentación
La Termodinámica es una ciencia fundamental que estudia la energía, y para los ingenieros lo es como materia previa al estudio de máquinas de vapor, motores de combustión interna, máquinas frigoríficas, turbinas de gas y los procesos de acondicionamiento de aire. Todo esto, visto con un enfoque clásico o macroscópico, le permite al estudiante que el aprendizaje sea mas sencillo, al concordar con su intuición.
Los principios de la Termodinámica se basan en nuestras experiencias diarias y en observaciones experimentales, que permiten establecer paralelismos entre lo que ya conocen los estudiantes y los contenidos de la materia.
El hablar en forma clara pero precisa, y estimular el pensamiento creativo del futuro ingeniero, contribuyen a una comprensión mas profunda de la materia.
También se pone énfasis en el diseño, la creatividad y el uso de computadoras en la enseñanza de la ingeniería, utilizando software que permite a los estudiantes solucionar problemas de diseño, analizar ciclos de potencia de vapor y de gas, evaluar propiedades del vapor, refrigerantes etc.
V - Objetivos
Que el alumno incorpore a su bagaje intelectual, el conocimiento preciso de los principios y conceptos fundamentales de la Termodinámica, como así también de los parámetros característicos y las relaciones funcionales que entre ellos se establecen, para poder afrontar desde una base sólida el estudio de las máquinas térmicas en general.
VI - Contenidos
UNIDAD TEMÁTICA 1: Conceptos Fundamentales
Sustancia de trabajo. Sistema. La sustancia pura. Fases. Propiedades y estado. Sistemas de Unidades. Volumen específico y densidad. Peso específico y presión de fluidos. Presión. Temperatura, escalas y unidades. Principio cero.

UNIDAD TEMÁTICA 2: Gases ideales y reales
Ley de Boyle. Ley de Charles. Ecuación de Estado de un gas ideal. La constante del gas. Ley de Avogadro. Constante Universal de los gases. Mezcla de gases. Ley de Dalton. Análisis volumétrico y gravimétrico. Gases reales. Ecuación de Van der Waals. Ecuación de Estado General.Factor de compresibilidad. Gráficos.

UNIDAD TEMÁTICA 3: Energía
Unidades de Energía. Energía potencial gravitacional y cinética. Energía interna. Trabajo. Trabajo de un sistema no fluente. Calor. Trabajo de flujo. Equivalente mecánico del calor. Ecuaciones del primer principio de la Termodinámica, para sistemas fluentes y no fluentes. Calor específico. Calor específico a volumen constante y a presión constante. Calores específicos molares de las sustancias.

UNIDAD TEMÁTICA 4: Transformaciones
Curvas de expansión. Curvas de compresión. Transformaciones a volumen constante. Transformaciones a presión constante. Transformaciones isotérmicas, adiabáticas y politrópicas. Representaciones en el plano P-V.

UNIDAD TEMÁTICA 5: Segundo Principio de la Termodinámica.
Elementos de un ciclo. Trabajo de un ciclo. Rendimiento Térmico. Enunciado del segundo principio. Ciclo de Carnot. Teorema de Carnot. Temperatura termodinámica. Transformaciones reversibles e irreversibles. Entropía. Diagrama T-S. Representación de transformaciones a presión, volumen y temperatura constantes. Adiabáticas y politrópicas. Energía disponible. Tercer principio de la termodinámica.

UNIDAD TEMÁTICA 6: Ciclos ideales.
Ciclos de las máquinas de combustión externa. Ciclos Stirling y Ericsson. Ciclos de motores de combustión interna: Otto, Diesel, Semi-Diesel, Brayton y regenerativos. Rendimiento térmico, indicado, mecánico y total. Diagramas indicados de los distintos ciclos en los planos P-V y T-S.

UNIDAD TEMÁTICA 7: Vaporización.
Calores en la vaporización. Cambio de fases. Diagrama de vaporización. tablas del vapor de agua. Punto triple y punto crítico. Los planos P-V y T-S para agua. Entalpía del líquido y del vapor. Vapor húmedo y sobrecalentado. Título de un vapor. Ciclo de Rankine. Mejoras en los ciclos y en las instalaciones de vapor. Ciclos compound, con sobrecalentamiento, regenerativos con múltiples extracciones. Ciclos binarios.

UNIDAD TEMÁTICA 8: Aire Húmedo.
Humedad absoluta y relativa. Tablas con las constantes características del aire húmedo saturado. Punto de rocío. Saturación adiabática. Psicrómetro. Temperatura de bulbo húmedo y bulbo seco. Transformaciones del aire húmedo. Tablas y diagramas psicrométricos.

UNIDAD TEMÁTICA 9: Refrigeración
Definiciones. Coeficiente de efecto frigorífico. Ciclo de Carnot. Refrigeración por compresión de vapores. Régimen seco y húmedo. Consumo de refrigerante. Mejoras de los ciclos por compresión. Refrigeración por vacío. Refrigeración por absorción. Ciclo de refrigeración por gas. Licuación de gases. Ciclo invertido para el calentamiento.Bomba de calor.

UNIDAD TEMÁTICA 10: Combustión.
Combustibles. Ecuaciones de las reacciones completas. Relación de aire-combustible. Mezcla rica y pobre. Análisis del producto de la combustión. Calor de combustión. Número de octano y de cetano. Teorías de la combustión.

UNIDAD TEMÁTICA 11: Compresores.
Introducción. Trabajo de un compresor. Espacio nocivo. Trabajo del diagrama convencional con espacio nocivo. Aire libre. Rendimientos. Compresores de 2 y múltiples etapas. Tipos de compresores.

UNIDAD TEMÁTICA 12: Transmisión de calor.
Introducción. Conducción: ecuación de Fourier, conductividad y resistividad térmicas. Conducción a través de una pared plana. Transmisión de calor de fluido a fluido. Conducción a través de una pared curva. Radiación térmica: Ley de Stefan-Boltzman. Coeficiente superficial para la radiación. Radiación desde la tubería de vapor. Convección: coeficiente de película para flujo laminar y turbulento. Convección forzada. Vapores que se condensan.

VII - Plan de Trabajos Prácticos
1 Unidades - Gases Ideales. Problemas de aplicación

2 Gases Reales - 1er. principio. Problemas de aplicación

3 Transformaciones. Problemas de aplicación

4 Ciclos de máquinas térmicas. Problemas de aplicación

5 Vaporización. Problemas de aplicación

6 Aire Húmedo. Problemas de aplicación

7 Ciclos de máquinas frigoríficas. Problemas de aplicación

8 Transmisión de calor. Problemas de aplicación
VIII - Regimen de Aprobación
RÉGIMEN DE ALUMNOS REGULARES


Para rendir como alumno regular, se deberán cumplir los siguientes requisitos:

a) Tener una asistencia del 80% de los trabajos prácticos.

b) Tener aprobados los dos exámenes parciales, que tendrán una pregunta teórica y el resto práctica. Cada parcial tendrá dos recuperaciones.

c) Para aprobar los dos parciales o sus recuperaciones,deben totalizar 7 puntos.

d) En el examen final el alumno deberá exponer sobre distintos temas para demostrar, el dominio alcanzado sobre la totalidad de los contenidos del curso, y su capacidad de construir una visión integral de los mismos. La calificación mínima es 4 puntos.


RÉGIMEN DE ALUMNOS NO REGULARES


La evaluación consistirá en dos partes:

a) Práctica: el alumno deberá resolver correctamente dos problemas integradores de distintos temas del programa de trabajos prácticos. Posteriormente fundamentará el método usado para la resolución. La práctica es eliminatoria.

b) Teoría: se elegirán tres temas del programa analítico, que deberá exponer con soltura, y cumpliendo con lo determinado en el punto d) para alumnos Regulares.

IX - Bibliografía Básica
[1] Çengel, Yunus y Boles, Michael - “Termodinámica” – 2da. Edición – Edit McGraw - Hill
[2] Obert & Caggioli - “Termodinámica” - 2da. edición - España - Editorial McGraw-Hill
[3] Wark Jr. , Kenneth - “Termodinámica” - 5ta. edición - México - Edit. McGraw - Hill.
X - Bibliografia Complementaria
[1] Guidi, Guido - “Transmisión del calor” - Bs. As. - Argentina - Editorial Nva. Librería.
[2] Giacosa, Dante - “Motores endotérmicos” - 3ra. edición - España - Edit. Dossat S.A
[3] Diez García - “Problemas de termodinámica” - Bs.As. - Argentina - Edit. Nva. Librería.
[4] Kirillin-Sichev-Sheindlin - “Termodinámica técnica” - Moscú - Edit. Mir.
[5] Stoever, Norman - “Ingeniería termodinámica” - 6ta. edición - Méxido - Edit. CECSA.
[6] Obert & Young - “Termodynamics” - 2da. edición - New York - Edit. McGraw - Hill.
[7] Faires, Virgil - “Termodinámica” - 2da. edición - España - Editorial. Eudeba.
[8] Obert, Edward F - "Motores de Combustión Interna" -6ta edición - México - Edit. CECSA.
[9] M.J.Moran y H.N. Shapiro- "Fundamentos de Termodinámica técnica"- Tomos 1 y 2- 1996- Editorial Reverté.
[10] J.A. Manrique Veladez-"Termodinámica" - 3ra Edición- 2001 -Oxford University Press.
XI - Resumen de Objetivos
Que el alumno incorpore a su bagaje intelectual, el conocimiento preciso de los principios y conceptos fundamentales de la Termodinámica, como así también de los parámetros característicos y las relaciones funcionales que entre ellos se establecen, para poder afrontar desde una base sólida el estudio de las máquinas térmicas en general.
XII - Resumen del Programa
UNIDAD TEMÁTICA 1: Conceptos Fundamentales
Sustancia de trabajo. Sistema. La sustancia pura. Fases. Propiedades y estado. Sistemas de Unidades.

UNIDAD TEMÁTICA 2: Gases ideales y reales. Leyes fundamentales

UNIDAD TEMÁTICA 3: Energía
Ecuaciones del primer principio de la Termodinámica, para sistemas fluentes y no fluentes.

UNIDAD TEMÁTICA 4: Transformaciones
Transformaciones a volumen constante. Transformaciones a presión constante. Transformaciones isotérmicas, adiabáticas y politrópicas. Representaciones en el plano P-V.


UNIDAD TEMÁTICA 5: Segundo Principio de la Termodinámica.
Rendimiento Térmico. Ciclo de Carnot. Transformaciones reversibles e irreversibles. Entropía. Diagrama T-S. Energía disponible. Tercer principio de la termodinámica.


UNIDAD TEMÁTICA 6: Ciclos ideales.
Ciclos de las máquinas de combustión externa. Ciclos Stirling y Ericsson. Ciclos de motores de combustión interna: Otto, Diesel, Semi-Diesel, Brayton y regenerativos.Rendimientos. Diagramas indicados de los distintos ciclos en los planos P-V y T-S.

UNIDAD TEMÁTICA 7: Vaporización.
Calores en la vaporización. Cambio de fases. Diagrama de vaporización. tablas del vapor de agua. Punto triple y punto crítico. Los planos P-V y T-S para agua. Entalpía del líquido y del vapor. Vapor húmedo y sobrecalentado. Título de un vapor. Ciclo de Rankine. Ciclos binarios.

UNIDAD TEMÁTICA 8: Aire Húmedo.
Humedad absoluta y relativa. Tablas con las constantes características del aire húmedo saturado. Punto de rocío. Saturación adiabática. Psicrómetro. Transformaciones del aire húmedo. Tablas y diagramas psicrométricos.

UNIDAD TEMÁTICA 9: Refrigeración
Coeficiente de efecto frigorífico. Ciclo de Carnot. Refrigeración por compresión de vapores. Régimen seco y húmedo. Consumo de refrigerante. Mejoras de los ciclos por compresión. Refrigeración por vacío. Refrigeración por absorción. Ciclo de refrigeración por gas. Licuación de gases. Ciclo invertido para el calentamiento.

UNIDAD TEMÁTICA 10: Combustión.
Combustibles. Ecuaciones de las reacciones completas. Relación de aire-combustible. Mezcla rica y pobre. Análisis del producto de la combustión. Calor de combustión. Número de octano y de cetano. Teorías de la combustión.

UNIDAD TEMÁTICA 11: Compresores.
Trabajo de un compresor. Espacio nocivo. Trabajo del diagrama convencional con espacio nocivo. Aire libre. Rendimientos. Compresores de 2 y múltiples etapas. Tipos de compresores.

UNIDAD TEMÁTICA 12: Transmisión de calor.
Conducción: ecuación de Fourier, conductividad y resistividad térmicas. Conducción a través de una pared plana. Radiación térmica: Ley de Stefan-Boltzman. Coeficiente superficial para la radiación. Radiación desde la tubería de vapor. Transmisión de calor de fluido a fluido. Convección: coeficiente de película para flujo laminar y turbulento. Conveccion forzada. Vapores que se condensan.
XIII - Imprevistos