I. INFORMACIÓN GENERAL CURSO CÓDIGO CICLO CUERPO ACADÉMICO
CRÉDITOS SEMANAS HORAS ÁREA O CARRERA
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Termodinámica Aplicada IN222 201702
Bernal Portilla, Nora Betzabe Bustamante Luna, Elena Maria Sayan Rivera, Rosa Maria Elizabeth Ubillus Purizaca, Pedro Pablo Ágreda Paz, Rubén Epifanio 4 16 2 H (Laboratorio) Quincenal /2 H (Práctica) Quincenal /3 H (Teoría) Semanal Ingenieria Industrial
II. MISIÓN Y VISIÓN DE LA UPC Misión: Formar líderes íntegros e innovadores con visión global para que transformen el Perú. Visión: Ser líder en la educación superior por su excelencia académica y su capacidad de innovación.
III. INTRODUCCIÓN
Curso de especialidad en la carrera de Ingeniería Industrial, de carácter teórico-práctico dirigido a los estudiantes del quinto ciclo con el objetivo principal de desarrollar las competencias generales de Comunicación Oral y Escrita, y la competencia específica descrita ABET: (b.1) Diseña y conduce experimentos,analiza e interpreta datos. El curso de Termodinámica Aplicada proporciona los conceptos y herramientas para identificar, describir y calcular el consumo energético de diversos procesos domésticos e industriales. En esta asignatura se describen los principios básicos de la generación generación de energía mecánica y eléctrica a partir de la transformación de la energía calorífica así como las restricciones de dicha trasformación. Se muestra al alumno los criterios para tomar decisiones respecto al qué, cuánto y cómo producir energía y su uso racional en diversos procesos industriales que incluyen también la conservación de alimentos, la refrigeración y el acondicionamiento de aire. IV. LOGRO (S) DEL CURSO
Al finalizar el curso de Termodinámica Aplicada el alumno identifica y describe problemas de ingeniería relacionados con la producción y consumo de energía, analiza el problema a través de antecedentes, calcula los requerimientos de energía térmica y/o eléctrica de máquinas industriales y toma decisiones orientadas a la reducción de costos mediante el ahorro y/o uso racional de la energía. Presenta informes técnicos en los cuales identifica y utiliza las variables dependientes e independientes del sistema en su análisis y propuestas, de manera estructurada y formal.
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V. UNIDADES DE APRENDIZAJE
UNIDAD Nº: 1 SISTEMAS TERMODINÁMICOS Y SUS PROPIEDADES LOGRO Al finalizar la unidad, el estudiante define el concepto de sistema y procesos termodinámicos. Identifica, describe y aplica definiciones y principios ya estudiados en cursos anteriores para establecer el estado termodinámico de los sistemas, utilizando las unidades correspondientes. Aplica el concepto de eficiencia en la conversión de energía en la solución de problemas. TEMARIO ¿Sistema: cerrado, abierto (con flujo), aislado. Estado termodinámico ¿Propiedades termodinámicas: masa, peso, densidad, temperatura, presión, energía ¿Procesos en los cuales se consume energía calorífica o eléctrica ¿Diferencia entre trabajo y potencia ¿Eficiencia en la conversión de energía: calentadores, motores, etc. HORA(S) / SEMANA(S) Semana 1, 2
UNIDAD Nº: 2 PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA (CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA) LOGRO Al finalizar la unidad el estudiante aplica el principio de conservación de materia y conservación de energía al análisis de sistemas en los cuales calcula los requerimientos de calor y trabajo, valorando la eficiencia en la conversión de energía. Comprueba experimentalmente la relación entre las propiedades termodinámicas de sustancias puras y las compara con los valores reales disponibles en manuales; utiliza la información en la solución de problemas relacionados con el consumo o producción de energía mecánica. TEMARIO ¿Formas de energía: cinética, potencial, interna, calor, trabajo de frontera, eléctrico y de eje. ¿Ecuación de la primera ley de la termodinámica aplicada a sistemas cerrados con gases ideales. ¿Propiedades termodinámicas de las sustancias puras: uso de las tablas de propiedades, representación de procesos en los diagramas de temperatura vs volumen específico y presión vs volumen específico. Aplicaciones. ¿Ecuación de energía para sistemas abiertos, balance de masa, ecuación de continuidad, ecuación de energía ¿Análisis termodinámico de turbinas, compresores , bombas; toberas, difusores, válvulas; intercambiadores de calor, calderas, condensadores y flujo en tuberías. HORA(S) / SEMANA(S) Semanas 3, 4, 5, 6, 7
UNIDAD Nº: 3 SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA LOGRO Al finalizar la unidad el estudiante interpreta los enunciados de la segunda ley de la termodinámica y utiliza la propiedad entropía como medida de los efectos de la degradación de energía de un sistema (pérdida en la capacidad de realizar trabajo). Analiza y calcula los requerimientos de energía en procesos isentrópicos (ideales) y no isentrópicos (reales).
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TEMARIO ¿Maquinas térmicas: eficiencia térmica. Refrigeradores y bombas de calor: coeficiente de desempeño. ¿Procesos reversibles e irreversibles. El ciclo de Carnot como medida de la máxima eficiencia. ¿Entropía y cambio de entropía de gases ideales, sustancias puras sólidas, líquidas, vapor, mezcla líquido vapor, vapor sobrecalentado. ¿Procesos isentrópicos. Diagrama de temperatura versus entropía. ¿Eficiencias isentrópicas de dispositivos de flujo estable: compresores, bombas, turbinas. HORA(S) / SEMANA(S) Semanas 9 y 10
UNIDAD Nº: 4 GENERACIÓN DE ENERGÍA (CICLOS DE POTENCIA) LOGRO Al finalizar la unidad el estudiante describe el funcionamiento de máquinas que convierten el calor que proporciona un combustible en energía mecánica y eléctrica, calculando la potencia entregada y evaluando la eficiencia de esta conversión energética. TEMARIO ¿Ciclos de potencia a gas: máquinas de combustión interna: ciclo Diesel. Eficiencia, consumo de combustible ¿Turbina a gas: ciclo Brayton ideal, ciclos reales de turbina de gas. ¿Ciclos de potencia a vapor: ciclo Rankine ideal y real. HORA(S) / SEMANA(S) Semanas 11, 12 y 13
UNIDAD Nº: 5 REFRIGERACIÓN LOGRO Al finalizar la unidad el estudiante describe el funcionamiento de los sistemas de refrigeración y bomba de calor por compresión y calcula los requerimientos de energía de estos sistemas evaluando también su coeficiente de desempeño. TEMARIO ¿Ciclo de refrigeración por compresión estándar. Etapas ¿Sustancias refrigerantes. Tablas de propiedades termodinámicas ¿Coeficiente de desempeño del ciclo de refrigeración. ¿El ciclo ideal y real de refrigeración por compresión de vapor. ¿Bomba de calor. HORA(S) / SEMANA(S) Semanas 14, 15 VI. METODOLOGÍA
Las clases se realizan combinando la parte teórica con la práctica tanto de laboratorio (experimentación) como dirigida a través de la solución de problemas. Se realizan trabajos individuales y grupales para promover la planificación, el análisis, el cálculo y la elaboración de conclusiones.
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VII. EVALUACIÓN FÓRMULA 5% (LB1) + 10% (PC1) + 5% (LB2) + 20% (EA1) + 5% (LB3) + 10% (PC2) + 5% (LB4) + 5% (LB5) + 5% (DD1) + 30% (EB1)
TIPO DE NOTA LB - PRACTICA LABORATORIO PC - PRÁCTICAS PC LB - PRACTICA LABORATORIO EA - EVALUACIÓN PARCIAL LB - PRACTICA LABORATORIO PC - PRÁCTICAS PC LB - PRACTICA LABORATORIO LB - PRACTICA LABORATORIO DD - EVAL. DE DESEMPENO EB - EVALUACIÓN FINAL
PESO % 5 10 5 20 5 10 5 5 5 30
VIII. CRONOGRAMA TIPO DE DESCRIPCIÓN NOTA NÚM. DE PRUEBA PRUEBA LB PRACTICA 1 LABORATORIO PC PRÁCTICAS PC 1 LB PRACTICA 2 LABORATORIO EA EVALUACIÓN PARCIAL 1 LB PRACTICA 3 LABORATORIO PC PRÁCTICAS PC 2 LB PRACTICA 4 LABORATORIO LB PRACTICA 5 LABORATORIO DD EVAL. DE DESEMPENO 1 EB EVALUACIÓN FINAL 1
FECHA
OBSERVACIÓN
RECUPERABLE
Semana 3,4 Evaluacion grupal
NO
Semana 5 Evaluacion individual Semana 5,6 Evaluacion grupal
SÍ NO
Semana 8 Semana 9,10 Semana 12 Semana 11,12 Semana 14,15 Semana 15 Semana 16
Evaluacion individual Evaluacion grupal
SÍ NO
Evaluacion individual Evaluacion grupal
SÍ NO
Evaluacion grupal
NO
Promedio DDs Evaluacion individual
NO SÍ
IX. BIBLIOGRAFÍA DEL CURSO BÁSICA
UNIVERSIDAD PERUANA DE CIENCIAS APLICADAS, Centro De Información Catálogo en línea: http://bit.ly/2tWuypw. RECOMENDADA (No necesariamente disponible en el Centro de Información)
BLACK, WilliamHartley, James (1997) Termodinámica. México, D.F : CECSA. (536.7 BLAC) HUANG, Francis (1997) Ingeniería termodinámica : fundamentos y aplicaciones. México, D.F : CECSA. (621.4021 HUAN)
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