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Universidad Técnica de Ambato
Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica
Carrera de Ingeniería Mecánica
Periodo Académico:
I.
Marzo
-
Agosto 2010
DATOS BÁSICOS DEL MÓDULO
Nombre del módulo:
SISTEMAS TERMICOS I
Código:
IM-05-E02
Prerrequisitos
(de formación académica):
Tipo de competencia: Específica
Número de Créditos:
Seis (6)
Ciclo:
Quinto
Área Académica: ENERGIA
Docente 1:
Nombre:
Ing. Santiago Cabrera Anda
Área de especialidad:
ENERGIA
Teléfono de contacto:
099249763
Correo electrónico:
[email protected]
Docente 2:
Nombre:
Área de especialidad:
Teléfono de contacto:
Correo electrónico:
Ingeniería Mecánica
II. RUTA FORMATIVA
Nodo Problematizador (Problemática general):
En la actualidad, el estudiante requiere implantar formas alternativas de
generación, así como de programas para ahorro y optimización de energía, para
evitar la contaminación ambiental y reducir costos de operación y producción.
Competencia Global:
Analizar la energía en sus diversas formas (térmica, mecánica, eléctrica, etc.) y sus
transformaciones, con el propósito de optimizar su producción y posterior
aplicación: residencial, comercial e industrial, cumpliendo normativa nacional e
internacional.
Competencia Específica:
Analizar procesos en sistemas cerrados y abiertos, con diversas sustancias puras,
con la finalidad de determinar formas de energía involucradas (calor y trabajo),
cumpliendo las leyes y principios de la Termodinámica.
ELEMENTOS DE LA COMPETENCIA ESPECIFICA
(Acciones sistémicas que contribuyen la competencia)
1.
Identifica el tipo de sistema a ser analizado (límites o fronteras)
2.
Identifica el tipo de sustancia utilizada (fase y condición), así como sus
propiedades termodinámicas
3.
Define el tipo de proceso (isocórico, isotérmico, isobárico, isoentálpico,
isoentrópico, politrópico), así como sus estados inicial y final
4.
Evalúa la energía que interviene en el proceso, planteando modelos
matemáticos, que cumplen la Primera ley de la Termodinámica
5.
Analiza la posibilidad de que el proceso pueda producirse en la realidad,
según la Segunda ley de la Termodinámica
Trabajo interdisciplinar:
MAQUINAS HIDRAULICAS I
MATEMATICAS III
LENGUAJE DE PROGRAMACION
Ingeniería Mecánica
III.
METODOLOGÍA DE FORMACIÓN
ENFOQUE DIDACTICO:
Metodología de Aprendizaje Basado en Problemas (ABP)
Otros.
Contenidos
Cognitivos
Que saberes?
SABER CONOCER
Contenidos
Procedimentales
Contenidos
Actitudinales
Como aplicarlos?
SABER
HACER
Con que
actitudes?
SABER SER
Identifica el tipo
de sistema a ser
analizado (límites
o fronteras)
1. Conceptualización
1.1 Sistemas. Entorno y frontera
1.2 Propiedades: Presión,
Temperatura, Volumen específico
1.3 Fases y estados. Equilibrio
Recoger información
Demostrar interés
Representar en
forma gráfica el
problema.
Concordardiscordar
Identifica el tipo
de sustancia
utilizada (fase y
condición), así
como sus
propiedades
termodinámicas
2. Propiedades de una sustancia
simple compresible
2.1 Sustancia simple compresible
2.2 Principio de estado
2.3 Propiedades termodinámicas
2.4 Tablas termodinámicas
2.5 Cálculo de propiedades
2.6 Diagramas termodinámicos
2.7 Superficies termodinámicas
Consultar Internet
Motivar proceso
Aplicar operaciones
mentales
Compartir ideas
Define el tipo de
proceso
(isocórico,
isotérmico,
isobárico, etc.),
así como sus
estados inicial y
final
3. Procesos termodinámicos
3.1 Isocórico, isobárico e
isotérmico
3.2 Isoentálpico e isoentrópico
3.3 Politrópico
3.4 Diagramas Termodinámicos
3.5 Relaciones termodinámicas
con gases ideales
Determinar validez
de modelos
Evalúa la energía
que interviene en
el proceso,
planteando
modelos
matemáticos, que
cumplen la
Primera ley de la
Termodinámica
4. Energía y primera ley de la
termodinámica
4.1 Transferencia de energía por
calor y trabajo
4.2 Energía de un sistema
4.3 Balance de energía para
sistemas cerrados
4.4 Principio de conservación de
la masa
4.5 Balance de energía para
sistemas abiertos. Estado estable
4.5.1 Dispositivos de estado
estable: toberas, difusores,
turbinas, compresores, bombas,
válvulas, intercambiadores,
cámaras de mezclado
Elemento de
Competencia
Estrategias
Didácticas
Especificas
Estrategias, Métodos
y Técnicas
Aprendizaje en
equipo
Mapas mentales
Investigación en
equipo
Potenciar el clima
Cuestionario
Formular
alternativas de
solución
Foro, simposio
Determinar validez
de modelos
Compartir ideas
Mapas mentales
Resolver ejercicios
Demostrar causas
y consecuencias
Trabajo en equipo
Utilizar tablas
termodinámicas
Mapas mentales
Hacer simulaciones
Ilustraciones
Analizar e
interpretar resultados
de cálculo
Relato de
experiencias
Manejar el ABP
Análisis de casos
Ingeniería Mecánica
4.6 Balance de energía para
sistemas abiertos. Estado
uniforme
Analiza la
posibilidad de
que el proceso
pueda realizarse,
según la Segunda
ley de la
Termodinámica
5. Segunda ley de la
termodinámica
5.1 Dirección de los procesos
5.2 Formulaciones
5.3 Irreversibilidades
5.4 Procesos reversibles e
irreversibles
5.5 Procesos internamente
reversibles
Determinar validez
de modelos
Aceptar opiniones
diversas
Lluvia de ideas
Analizar e
interpretar resultados
de cálculo
Formular
alternativas de
solución
Trabajo en equipo
Manejar el ABP
Cuestionario
Análisis de casos
Ingeniería Mecánica
IV. PLANEACION DE EVALUACION
ESCALA DE VALORACION
9.0
8.0
7.0
4.0
a
a
a
a
( Nivel ponderado de aspiración )
10.0 Acreditable - Muy satisfactorio
8.9 Acreditable - Satisfactorio
7.9 Acreditable - Aceptable
6.9 No Acreditable
COMPETENCIA ESPECIFICA:
NIVEL DE
LOGRO
INDICADORES DE LOGROS
( PERTINENTES A LOS NIVELES )
1.- TEORICO
BASICO
(Comprensión)
a. Lee datos de tablas de propiedades termodinámicas para diversas
sustancias
b. Identifica diversos estados de saturación
c. Grafica procesos básicos en diagramas termodinámicos
2.- TEORICO
SUPERIOR
(Análisis Critico)
a. Genera datos de propiedades termodinámicas por interpolación y
extrapolación, a partir de datos tabulados
b. Identifica cualquier estado, según su fase y condición
c. Grafica procesos complejos en diagramas termodinámicos
3.- TEORICO
PRACTICO
ACEPTABLE
(Mínimo Requerido
para Acreditación)
a. Genera datos de propiedades termodinámicas a partir de relaciones
termodinámicas
b. Aplica primera y segunda ley para sistemas cerrados y abiertos, estado
estable y uniforme
c. Construye diagramas termodinámicos
4.- TEORICO
PRACTICO
AVANZADO
(Acreditable)
a. Genera tablas termodinámicas para gases ideales
b. Aplica primera ley para sistemas innovadores
c. Relaciona procesos teóricos ideales con procesos reales, según la segunda
ley
5.- TEORICO
PRACTICO
INNOVADOR
CREATIVO
(Acreditable)
a. Genera programas de tablas termodinámicas para líquidos y gases ideales
b. Investiga la aplicación de primera ley para sistemas innovadores
c. Simula nuevos procesos termodinámicos, basados en la primera y
segunda leyes
PRODUCTO FINAL:
Sistemas térmicos basados en procesos termodinámicos innovadores, con diversas sustancias
puras en sus diferentes fases.
Ingeniería Mecánica
PROCESO DE VALORACION
Aplicación de la auto-evaluación, co-evaluación, hetero-evaluación a partir de evidencias, con
el empleo de técnicas e instrumentos de valoración de las competencias
Evaluación Diagnostica Evaluación Formativa Evaluación de Desempeño
Indicadores de Logro
Indicadores de Logro
Maneja correctamente leyes Aplica relaciones
físicas y químicas
termodinámicas
Plantea en forma lógica y Analiza sistemas cerrados y
concreta diversos modelos abiertos, estado estable y
matemáticos
uniforme
PROMOCIÓN
Analiza sistemas cerrados y
abiertos, basados en procesos
termodinámicos con sustancias
puras, con ayuda de relaciones y
diagramas termodinámicos
específicos para caso
Elabora diagramas adecuados Construye diagramas
con ejes coordenados
termodinámicos
TECNICAS E INSTRUMENTOS (Portafolios, Carpetas, Entrevistas focalizadas. . . )
Portafolio de análisis de diversos sistemas térmicos basados en procesos
termodinámicos innovadores con sustancias puras
Ingeniería Mecánica
V.
GUIAS INSTRUCCIONALES PARA TRABAJO AUTONOMO
GUIA ELEMENTOS
INSTRUCCIONES
RECURSOS
PRODUCTO
(INDICACIONES)
1
Identifica el tipo de
sistema
a
ser
analizado
Proponer aplicaciones de sistemas
termodinámicos existentes
Internet
Bibliografía
recomendada
Texto guía
Portafolio de alternativas
de
sistemas
termodinámicos
de
aplicación industrial
2
Identifica el tipo de
sustancia utilizada
Identificar sustancias puras (en sus
diversas fases) que existen en la
naturaleza
Internet
Bibliografía
recomendada
Texto guía
Carpeta de sustancias
puras (en distintas fases y
de diversa naturaleza), que
puedan ser aplicadas en la
industria.
3
Define el tipo de
proceso, así como sus
estados inicial y final
Investigar diversos tipos de
procesos termodinámicos teóricos
Internet
Bibliografía
recomendada
Texto guía
Portafolio de procesos
termodinámicos factibles
de ser simulados o
reproducidos
experimentalmente, para
posterior
aplicación
industrial
Evalúa la energía que
interviene
en
el
proceso, cumpliendo
la Primera ley de la
Termodinámica
Identificar formas de energía y sus
transformaciones
en diversos
equipos y procesos industriales, y
de la vida cotidiana
Internet
Bibliografía
recomendada
Texto guía
Portafolio de sistemas
térmicos, y las formas de
energía involucradas
Analiza la posibilidad
de que el proceso
pueda realizarse,
según la Segunda ley
de la Termodinámica
Plantear procesos factibles de ser
realizados o reproducidos en la
naturaleza, y su efecto sobre el
entorno
Internet
Bibliografía
recomendada
Texto guía
Portafolio de procesos
factibles y no factibles de
realizarse en la naturaleza
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Ingeniería Mecánica
BIBLIOGRAFIA
 CENGEL,Y., y BOLES, M., (2001). TERMODINAMICA, Cuarta Edición,
McGraw Hill
 MORAN, M., y SHAPIRO, H., (2004). Fundamentos de Termodinámica
Técnica, Segunda Edición, Editorial Reverté
 GRANET,
I.
(2000).
Termodinámica.
Editorial
Prentice
Hall
Hispanoamericana, SA. Tercera Edición. México
 NAKAMURA, M., (2000). Termodinámica básica para ingenieros. Editorial
San Marcos. Primera Edición. Lima – Perú
MATERIALES COMPLEMENTARIOS
Software de evaluación y demos:
 Katmar Software, UCONEER: Conversión de unidades en Ingeniería
 Katmar Software, WASP: Tablas Termodinámicas del agua
 Cengel, Yunus. EES: Engineering Equation Solver
FIRMA DEL DOCENTE:
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Ambato, Febrero de 2010
Ingeniería Mecánica