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Resol. N.º 123/12
Universidad Nacional de La Pampa
Facultad de Ingeniería
Carrera: Ingeniería Electromecánica
Departamento de: Tec. Básicas y Aplic. de Electromecánica
H. 1/7
Área: Tec. Básicas
Asignatura: TERMODINÁMICA
Carga Horaria:
Objetivos:
Teoría
Laboratorio
70
20
Problemas
Tipo/Rutinarios
30
Problemas
Abiertos
20
Total
140
Desde esta materia, se propone generar un espacio de formación que le permita al estudiante:
- Analizar energéticamente un proceso dado.
- Discriminar y evaluar la posibilidad efectiva de realizar un proceso.
- Analizar y evaluar las posibles causas del bajo rendimiento en un proceso determinado y
proponer, en consecuencia, métodos y soluciones de mejora.
- Valorizar las fuentes de energía.
- Analizar sistemáticamente las máquinas térmicas y frigoríficas.
- Trazar diagramas entrópicos de los ciclos termodinámicos y de interpretar las leyes de
transmisión del calor.
- Utilizar tablas y leer correctamente diferentes diagramas.
 Termometría. Calorimetría.
 Estado de un sistema. Gases ideales, reales y vapores.
 Primer principio de la Termodinámica.
 Segundo principio de la Termodinámica.
 Exergía.
 Funciones características.
 Transición de fases.
 Compresores.
 Ciclos de máquinas a vapor.
Contenidos
mínimos
Proyecto y
Diseño
 Ciclos de máquinas frigoríficas.
 Ciclos de motores a gas.
 Aire húmedo.
 Termoquímica y combustión.
 Transmisión de calor.
Resol. N.º 123/12
Universidad Nacional de La Pampa
Facultad de Ingeniería
Carrera: Ingeniería Electromecánica
Departamento de: Tec. Básicas y Aplic. de Electromecánica
H. 2/7
Área: Tec. Básicas
Asignatura: TERMODINÁMICA
Programa
Analítico:
CONCEPTOS INICIALES: Sistemas termodinámicos. Propiedades y estado de un sistema.
Equilibrio termodinámico. Proceso – trayectoria. Ciclo. Ecuación de estado. Unidades. Densidad,
volumen específico, peso específico. Presión. Temperatura. Principio cero de la termodinámica.
Medición de la temperatura. Escala relativa de temperatura. Escala absoluta de temperatura
(empírica). Conservación de la masa. Energía.
ESTADO – SUSTANCIAS PURAS: Superficie de estado p-v-t. Región líquido – vapor.
Tablas de vapor de agua. Regla de las fases. Ecuación de estado de gas ideal. Mezcla de gases
ideales. Ecuaciones de estado para gases no ideales. Diagramas Pv y PT.
PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA: Trabajo. Trabajo de expansión en un
sistema termoelástico cerrado. Primer principio. Primer principio para un sistema cerrado.
Propiedades de la energía interna. Primer principio para un sistema abierto a régimen
permanente. Propiedades de la entalpía. Primer principio para un sistema abierto a régimen no
permanente (transitorios).
TRANSFORMACIONES CON GASES PERFECTOS: transformación isocora.
Transformación isobara. Transformación isoterma. Transformación adiabática. Transformación
politrópica. Representación gráfica de intercambios energéticos.
SEGUNDO PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA: Introducción: Dirección de procesos.
Posibilidad de producción de trabajo. Aspectos del segundo principio. Procesos reversibles e
irreversibles: Identificación de irreversibilidades. Formulación del segundo principio: enunciado
de Carnot, enunciado de Kelvin- Planck, enunciado de Clausius, enunciado de Sommerfeld,
enunciado de Carathéodory, máquina térmica. Aplicación del segundo principio a ciclos
termodinámicos: ciclo de Carnot, máquina frigorífica de Carnot: refrigerador - bomba de calor.
Teorema de Carnot. Rendimiento del ciclo de Carnot. Corolarios del segundo principio.
Eficiencia de la máquina frigorífica y de la bomba de calor.
ENTROPÍA: función entropía. Valores numéricos de la entropía: gas ideal con calor específico
constante, sustancia incompresible, agua y refrigerantes. Desigualdad de Clausius. Flujo de
entropía – entropía generada, entropía en procesos irreversibles, entropía del universo. Balance
de entropía: sistemas cerrados, sistemas abiertos, rendimiento isoentrópico. Diagramas
entrópicos: Ts, hs, ph. Tercer principio.
EXERGÍA: exergía – anergía. . Calor utilizable o exergía del calor. Exergía debida a
desequilibrio mecánico. Exergía de un sistema cerrado. Exergía de un sistema abierto en
régimen permanente. Destrucción de exergía. Rendimiento exergético. Variación de exergía del
universo. Diagramas.
CICLOS DE GAS: Ciclo Otto. Ciclo Otto de aire. Ciclo Diesel. Ciclo Diesel de aire.
Comparación de rendimientos – Otto y Diesel. Ciclo Sabathe o semi Diesel o dual. Ciclo Joule
Brayton…Ciclo Joule Brayton de aire. Ciclo Joule Brayton con regeneración o ciclo Ericsson..
Ciclo Stirling. Ciclo de compresión.
CICLOS DE VAPOR: Ciclo Carnot. Ciclo Rankine. Ciclo Rankine con vapor sobrecalentado.
Ciclo con recalentamiento intermedio. Ciclo regenerativo. Cogeneración. Ciclo Rankine
supercrítico. Efecto de las pérdidas sobre el rendimiento del ciclo.
Resol. N.º 123/12
Universidad Nacional de La Pampa
Facultad de Ingeniería
Carrera: Ingeniería Electromecánica
Departamento de: Tec. Básicas y Aplic. de Electromecánica
H. 3/7
Área: Tec. Básicas
Asignatura: TERMODINÁMICA
Programa
Analítico:
CICLOS FRIGORÍFICOS: Ciclos con dos fuentes Ciclo frigorífico con compresor de vapor
- ciclo de Carnot. Ciclo frigorífico con compresor en régimen húmedo. Ciclo frigorífico con
compresor en régimen seco. Ciclo frigorífico con compresor en dos etapas. Ciclo con compresión
en dos etapas con enfriamiento por reinyección de líquido Ciclo frigorífico con doble
evaporador y doble compresión. Ciclo frigorífico de absorción. Ciclo frigorífico a gas. Criogenia.
AIRE HÚMEDO: Humedad absoluta. Humedad relativa. Volumen específico. Entalpía.
Temperatura de saturación adiabática y de bulbo húmedo. Temperatura de rocío. Diagrama
entálpico. Diagrama psicrométrico. Procesos de acondicionamiento con aire.
TRANSFERENCIA DE CALOR: Conducción. Ley de Fourier. Conducción a través de
resistencias planas en serie. Conducción a través de una pared cilíndrica. Convección. Ley de
Newton del enfriamiento Números adimensionales. Nº de Nusselt, Prandtl, Grashof, Reynolds
Convección natural. Convección forzada. Intercambiadores de calor. Radiación: cuerpo negro,
reflectividad, absortividad, emisividad. Ley de Kirchoff: Ley de Stefan Boltzmann:
Resol. N.º 123/12
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Facultad de Ingeniería
Carrera: Ingeniería Electromecánica
Departamento de: Tec. Básicas y Aplic. de Electromecánica
H. 4/7
Área: Tec. Básicas
Asignatura: TERMODINÁMICA
Descripción de las actividades teóricas y prácticas:
Exposición de los temas teóricos fundamentales por parte del docente. Análisis y discusión de sus aplicaciones en
forma colectiva.
Discusión de problemas tipo. Trabajo individual y/o grupal de los alumnos en los problemas restantes.
Empleo de elementos de aula y laboratorio. Tablas, diagramas, audiovisuales, software y equipamiento específico.
Metodología de Enseñanza:
El desarrollo de la asignatura, en principio, estará basado en el uso clases expositivas.
Se inducirá al auto aprendizaje mediante el aporte de textos directivos y la comunicación anticipada y abreviada de
las características de los próximos temas, de sus aplicaciones y las fuentes bibliográficas.
A la exposición de fundamentos que realizarán los docentes se la complementará con la discusión conceptual entre
los asistentes, con la inclusión de ejemplos numéricos o genéricos, y con el análisis de aplicaciones.
Se ofrecerá una reducida práctica de ejercicios rutinarios para dar lugar a problemas de diseño, de final abierto o
investigación y cuestiones para la reflexión. Se espera, mediante estas actividades alentar: el ejercicio de la
creatividad, al establecimiento de criterios, la aplicación de restricciones, la elaboración de juicios de ingeniería.
Se solicitará que la resolución de problemas se acompañe del correspondiente análisis e interpretación de resultados
y los diagramas termodinámicos que ayuden al modelado (Pv, Pt, Ts, Ph, Hs, Sankey, Grassman).
Se realizarán dinámicas grupales en las que se defiendan y discutan ideas, proyectos, leyes y conceptos,
contribuyendo al fomento de análisis críticos.
Se generarán espacios específicos para la corrección de problemas y la aclaración de cuestiones.
La práctica de laboratorio constituirá una parte importante en el desarrollo de la asignatura. En este caso, los
alumnos, agrupados de manera conveniente, realizarán diversas actividades con la ayuda de los correspondientes
guiones y la supervisión del profesor.
Se podrán programar visitas a empresas del medio, con el objeto de conocer físicamente sus equipos y reconocer
los procesos termodinámicos involucrados. En tales casos se requerirán luego los informes correspondientes.
Resol. N.º 123/12
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Carrera: Ingeniería Electromecánica
Departamento de: Tec. Básicas y Aplic. de Electromecánica
H. 5/7
Área: Tec. Básicas
Asignatura: TERMODINÁMICA
Forma de Evaluación:
La evaluación se basará en dos exámenes parciales, con posibilidad de recuperación, uno al finalizar el desarrollo
de la Termodinámica de fundamentos y otro al finalizar el desarrollo de la Termodinámica técnica. En cada uno de
ellos las instancias teórica y práctica se realizarán por separado.
Para acceder al examen el alumno deberá tener las resoluciones de los trabajos prácticos y los informes de
laboratorio previamente aprobados.
Los exámenes teóricos serán fundamentalmente del tipo conceptual y aplicativo. Los exámenes prácticos incluirán
problemas de nivel similar a los desarrollados en los trabajos prácticos de la materia.
La práctica de laboratorio, se evaluará en base a la observación directa de la labor del estudiante y a la defensa de
los informes (con sus respectivas memorias, cálculos y discusión de los resultados).
Actividades complementarias:
Para un mejor seguimiento de los procesos de enseñanza aprendizaje y su evaluación, se solicitará periódicamente
la presentación de los informes de laboratorio y de las prácticas de problemas, debidamente resueltas. Siendo una
valiosa oportunidad para aclarar las cuestiones pendientes.
A efectos de atender situaciones de riesgo, se podrán acordar clases especiales de consulta (tutorías).
Con carácter voluntario, se propondrá al alumno la realización de problemas complementarios, la realización de
trabajos monográficos de interés científico o tecnológico, o la presentación de una colección de problemas adicional
al estilo de los propuestos en la bibliografía sugerida.
La calificación de estas actividades servirá para ponderar la nota obtenida, de acuerdo con el sistema de evaluación
descrito en el apartado anterior y los criterios de acreditación siguientes.
Acreditación:
El estudiante deberá demostrar un adecuado conocimiento de los pilares termodinámicos: Estado, Primer Principio
y Segundo Principio, y un desempeño básico en las aplicaciones tecnológicas.
Se considerará:
Promocionado: al estudiante que haya alcanzado en ambas instancias de evaluación una calificación igual o
superior a los cuatros puntos.
Regularizado: cuando no habiendo alcanzado la condición anterior, pero sí participado activamente en el
desarrollo del curso, haya presentado todos los trabajos solicitados (informes de laboratorio, guías de ejercicios,
problemas y cuestiones debidamente resueltos, visitas, etc.). De considerarlo necesario, los profesores podrán
realizar al respecto una serie de preguntas.
No regularizado: cuando no cumpla los requerimientos anteriores.
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Carrera: Ingeniería Electromecánica
Departamento de: Tec. Básicas y Aplic. de Electromecánica
H. 6/7
Área: Tec. Básicas
Asignatura: TERMODINÁMICA
Bibliografía:
1. ADKINS, 1977 - TERMODINÁMICA DEL EQUILIBRIO - Inglaterra - Reverté, España.
2. BAEHR ,1965- TRATADO MODERNO DE TERMODINÁMICA– J. Montesó.
3. BARRIO CASADO y otros, 2005 – PROBLEMAS RESUELTOS DE TERMODINAMICA -Thomson.
4. BIEL GAYE /L´PEZ LACOMBA, 1997, CURSO SOBRE EL FORMALISMO Y LOS MÉTODOS DE LA
TERMODINÁMICA, Reverté.
5. BURGHARDT M.D., 1982- INGENIERÍA TERMODINÁMICA – México.
6. CALZETTA E, 2009 – ENTROPÍA – INET Argentina
7. CAO E., 1983 - INTERCAMBIADORES DE CALOR - Bs.As.
8. CAO E, 2008 – TRANSFERENCIA DE CALOR EN INGENIERÍA DE PROCESOS – Nueva Librería.
Argentina
9. ÇENGEL / BOLES, 2009 - TERMODINÁMICA - Mc Graw Hill..
10. CEREIJIDO M, 2009 – ELOGIO DEL DESEQUILIBRIO – Siglo XXI Argentina
11. CHAPMAN, 1987 – FUNDAMENTALS OF HEAT TRANSFER – Macmillan.
12. DIEZ, 2006 – TERMODINAMICA TECNICA – Univ. de Cantabria.
13. DIEZ GARCIA, 1984 – PROBLEMAS DE TERMODINAMICA TECNICA - Nueva Librería
14. FACORRO RUIZ L.A., 1997 - CURSO DE TERMODINÁMICA - Nueva Librería, Argentina
15. FAIRES/SIMMANG/BREWER, 1983 - TERMODINÁMICA – UTHEA.
16. GARCÍA C. A., 1987- PROBLEMAS DE TERMODINÁMICA TÉCNICA – Alsina.
17. GARCÍA C. A., 1978 - TERMODINÁMICA TÉCNICA - Argentina – Alsina.
18. GRANET I. 1988 - TERMODINÁMICA – Prentice Hall Hispanoamericana..
19. GYFTOPOULOS /BERETTA, 1991 – THERMODYNAMICS Foundatios and applications- Macmillan.
20. HABERMAN / JOHN, 1996 – TERMODINAMICA PARA INGENIERÍA CON TRANSFERENCIA DE
CALOR Trillas.
21.
HOLMAN
J.P., 1974 - TERMODINÁMICA - MC GRAW HILL
22. HOLMAN J.P., 1984 - TRANSFERENCIA DE CALOR - CECSA
23. HUANG FRANCIS F., 1981 - INGENIERÍA TERMODINÁMICA - CECSA
24. JONES / DUGAN, 1997 – INGENIERIA TERMODINAMICA - Prentice Hall Hispanoamericana,
25. KIRILLIN/SICHEV/SHEINDLIN, 1974 - TERMODINÁMICA TÉCNICA – MIR.
Resol. N.º 123/12
Universidad Nacional de La Pampa
Facultad de Ingeniería
Carrera: Ingeniería Electromecánica
Departamento de: Tec. Básicas y Aplic. de Electromecánica
H. 7/7
Área: Tec. Básicas
Asignatura: TERMODINÁMICA
Bibliografía (continuación):
26. LLORENS M/ MIRANDA A, 2009 –INGENIERIA TERMICA - Marcombo
27. LUMBROSO HUBERT, 1979 - TERMODINÁMICA/100 ejercicios y problemas resueltos – Reverté.
28. MORAN M./SHAPIRO H., 2005 – FUNDAMENTOS DE TERMODINAMICA TECNICA – Reverté.
29. NIETO CARLIER y otros, 1998 –CUESTIONES DE TERMODINAMICA – Síntesis.
30. POTTER M./ SOMERTON C., 2004 – TERMODINAMICA PARA INGENIEROS – Mc Graw Hill
31. RIBELLES/PRADAS/GREUS ‚ 1990- TERMODINÁMICA - ANÁLISIS EXERGÉTICO – Reverté
32. ROLLE, 2006 – TERMODINAMICA – Pearson Education,
33. ROTSTEIN/ FORNARI 1984 – TERMOD. DE PROCESOS INDUSTRIALES/EXERGÍA Y CREACIÓN DE
ENTROPÍA – Edigem.
34. RUSSELL – ADEBIYI, 1997 - TERMODINÁMICA CLÁSICA – Addison Wesley Iberoamericana,
35. SEGURA CLAVELL JOSÉ, 1980 - TERMODINÁMICA TÉCNICA - AC España.
36. SEGURA RODRIGUEZ, 1990 – PROBLEMAS DE TERMODINAMICA TECNICA - Reverté
37. SONNTAG r /VAN WYLEN G, 1998 – FUNDAMENTALS OF THERMODYNAMICS – Wyley & Sons
38. VAN WYLEN G.J./ SONNTAG R., 1997 -FUNDAMENTOS DE TERMODINÁMICA - Limusa Noriega E.
39. WARK, 2001- TERMODINÁMICA Mc Graw Hill.
SOFTWARE (Versión académica) (Web edition).
CYCLEPAD – K Forbus - Northwestern University
EES – F-Chart Software
TERMOGRAF Grupo de Didáctica de la Termodinámica de la Universidad de Zaragoza
TEST (The expert system for thermodynamics) Bhattacharjee -San Diego State Univ
VIGENCIA DE ESTE PROGRAMA
AÑO
2012
PROFESOR RESPONSABLE
FIRMA
GAGO, Luis Alberto
VISADO
JEFE DEPARTAMENTO
SECRETARIO ACADÉMICO
DECANO