Nombre de la asignatura :
Fundamentos de Termodinámica Carrera :
Ingeniería Mecatrónica Clave de la asignatura :
MTC-1017 SATCA
1 2-2-4 2.- PRESENTACIÓN
Caracterización de la asignatura.
Esta asignatura aporta al perfil del ingeniero Mecatrónico la capacidad de analizar
los fenómenos de transferencia de energía particularmente en un sistema
mecatrónico.
La asignatura consta del estudio de los conceptos termodinámicos, las leyes que lo
gobiernan, los procesos, los ciclos de trabajo y las formas de transferencia de
energía que tendrán aplicación en su desarrollo profesional.
Esta materia brindará soporte a asignaturas posteriores como Mecánica de fluidos,
Automatización y Circuitos Hidráulicos y Neumáticos.
Intención didáctica.
Se organiza el temario con cinco unidades, en la primera unidad se abordan las
propiedades y relaciones termodinámicas básicas a manejar durante el desarrollo de
la materia, para comprender los componentes de un sistema termodinámico básico.
En la segunda unidad se analizan las leyes básicas de la termodinámica y las
ecuaciones que la rigen, al analizarlas también se aclaran conceptos y propiedades
relativas a las leyes y la aplicación a sistemas termodinámicos, para que defina el
sentido de la transferencia de calor.
En la tercera unidad se analiza el costo de la transformación de la energía al
comparar situaciones ideales y reales, en las que se presentan los fenómenos de
reversibilidad e irreversibilidad respectivamente, para que pueda evaluar la cantidad
de energía que se pierde en todo proceso termodinámico.
La cuarta unidad agrupa los procesos ideales base de los reales presentados en los
ciclos de potencia más comúnmente empleados en su profesión. Se explican los
1
Sistema de Asignación y Transferencia de Créditos Académicos términos de forma conceptual y se presentan problemas reales donde se relacionan
los conceptos y leyes termodinámicas en los sistemas térmicos para la evaluación
de la eficiencia energética de los equipos. Se sugiere una actividad integradora, que
permita aplicar las propiedades y formas de energía a sistemas termodinámicos
propuestos.
En la quinta unidad se explican los mecanismos de transferencia de energía por
calor y las leyes que los rigen.
En general se abordan los procesos termodinámicos desde un punto de vista
conceptual, partiendo de la identificación de cada uno de dichos procesos en el
entorno cotidiano y en el desempeño profesional.
El enfoque sugerido para la materia requiere que las actividades prácticas
promuevan el desarrollo de habilidades para la experimentación, tales como:
identificación, manejo y control de variables y datos relevantes; planteamiento de
hipótesis; trabajo en equipo; asimismo, propicien procesos intelectuales como
inducción-deducción y análisis-síntesis con la intención de generar una actividad
intelectual compleja; por esta razón varias de las actividades prácticas se han
descrito como actividades previas al tratamiento teórico de los temas, de manera
que no sean una mera corroboración de lo visto previamente en clase, sino una
oportunidad para conceptualizar a partir de lo observado. En las actividades
prácticas sugeridas, es conveniente que el profesor busque sólo guiar a sus
alumnos para que ellos hagan la elección de las variables a controlar y registrar.
Para que aprendan a planificar y se involucren en el proceso de planeación.
En el transcurso de las actividades programadas es muy importante que el
estudiante aprenda a valorar las actividades que lleva a cabo y entienda que está
construyendo su futuro y en consecuencia actúe de una manera profesional; de
igual manera, aprecie la importancia del conocimiento y los hábitos de trabajo;
desarrolle la precisión, curiosidad, puntualidad, entusiasmo, interés, tenacidad,
flexibilidad y autonomía.
Es necesario que el profesor ponga atención y cuidado en estos aspectos en el
desarrollo de las actividades de aprendizaje de esta asignatura.
3.- COMPETENCIAS A DESARROLLAR
Competencias específicas:
termodinámicas para eficientar
procesos en los que se presentan
fenómenos de transformación de
energía en sistemas mecatrónicos,
que permitan reducir consumos de
energía.
Aplicar los conceptos y leyes Competencias genéricas:
Competencias instrumentales
•
Capacidad de análisis y síntesis •
Capacidad de organizar y planificar •
Conocimientos básicos de la carrera •
Comunicación oral y escrita •
la computadora
Habilidades básicas de manejo de •
información proveniente de fuentes
diversas
Habilidad para buscar y analizar •
Solución de problemas •
Toma de decisiones. Competencias interpersonales
•
Capacidad crítica y autocrítica •
Trabajo en equipo •
Habilidades interpersonales Competencias sistémicas
•
conocimientos en la práctica
Capacidad de aplicar los •
Habilidades de investigación •
Capacidad de aprender •
(creatividad)
Capacidad de generar nuevas ideas •
autónoma
Habilidad para trabajar en forma •
Búsqueda del logro 4.- HISTORIA DEL PROGRAMA
Lugar y fecha de
elaboración o revisión Participantes Evento
Instituto Tecnológico
Superior de Irapuato del
24 al 28 de agosto de
2009.
Representantes de los Institutos
Tecnológicos de:
Apizaco, Celaya, Ciudad
Cuauhtémoc, Cuautla, Durango,
Guanajuato, Hermosillo,
Huichapan, Irapuato, Jilotepec,
Jocotitlán, La Laguna, Oriente del
Estado de Hidalgo, Pabellón de
Arteaga, Parral, Reynosa, Saltillo,
San Luis Potosí, Tlalnepantla,
Toluca y Zacapoaxtla.
Reunión Nacional de
Diseño e Innovación
Curricular para el
Desarrollo y Formación de
Competencias
Profesionales de la
Carrera de Ingeniería
Mecatrónica.
Desarrollo de Programas
en Competencias
Profesionales por los
Institutos Tecnológicos
del 1 de septiembre al 15
de diciembre de 2009.
Academias de Ingeniería
Mecatrónica de los Institutos
Tecnológicos de:
Durango, la Laguna
Elaboración del programa
de estudio propuesto en la
Reunión Nacional de
Diseño Curricular de la
Carrera de Ingeniería
Mecatrónica.
Instituto Tecnológico de
Mexicali del 25 al 29 de
enero de 2010.
Representantes de los Institutos
Tecnológicos de:
Apizaco, Celaya, Ciudad
Cuauhtémoc, Cuautla, Durango,
Guanajuato, Hermosillo,
Huichapan, Irapuato, Jilotepec,
Jocotitlán, La Laguna, Mexicali,
Oriente del Estado de Hidalgo,
Pabellón de Arteaga, Reynosa,
Saltillo, San Luis Potosí, Toluca y
Zacapoaxtla.
Reunión Nacional de
Consolidación de los
Programas en
Competencias
Profesionales de la
Carrera de Ingeniería
Mecatrónica.
5.- OBJETIVO GENERAL DEL CURSO
Haga clic aquí para escribir texto.
6.- COMPETENCIAS PREVIAS
•
Conocer y resolver ecuaciones diferenciales •
Conocer parámetros de temperatura, presión y calor •
Conocer sistemas de unidades •
Desarrollar análisis dimensionales •
Medir variables físicas. 7.- TEMARIO
Unidad Temas Subtemas
1 Fundamentos de
termodinámica
1.1 Propiedades termodinámicas
1.2 Relaciones termodinámicas
2 Leyes de la
termodinámica
2.1 Primera ley de la termodinámica
2.2 Segunda ley de la termodinámica
3 Procesos 3.1 Procesos reversibles
3.2 Procesos irreversibles
4 Ciclos termodinámicos 4.1 Ciclo Otto
4.2 Ciclo Diesel
4.3 Ciclo Rankine
4.4 Ciclos de refrigeración
5 Mecanismos de
transferencia de calor
5.1 Conducción
5.2 Convección
5.3 Radiación
5.4 Mecanismos simultanéanos
8.- SUGERENCIAS DIDÁCTICAS
El profesor coordinará y orientará el trabajo en equipo, potenciará en él estudiante la
autonomía, el trabajo cooperativo y la toma de decisiones. Mostrará flexibilidad en el
seguimiento del proceso formativo y propiciará la interacción entre los estudiantes.
Tomará en cuenta el conocimiento previo de los estudiantes como una oportunidad
para la construcción de nuevos conocimientos.
•
señalar o identificar el tipo de proceso intelectual que se realizó: una
identificación de patrones, un análisis, una síntesis, la creación de un
heurístico, etc. Al principio lo hará el profesor, luego será el alumno quien lo
identifique. Ejemplos: reconocer los conceptos fundamentales, luego se
abordara la aplicación de la misma.
Propiciar actividades de metacognición. Ante la ejecución de una actividad, •
distintas fuentes. Ejemplo: buscar y contrastar definiciones de las leyes
identificando puntos de coincidencia entre unas y otras definiciones e
identificar cada ley en situaciones concretas.
Propiciar actividades de búsqueda, selección y análisis de información en •
argumentado de ideas, la reflexión, la integración y la colaboración de y entre
los estudiantes. Ejemplo: al socializar los resultados de las consultas y las
experiencias prácticas solicitadas como trabajo extra clase.
Fomentar actividades grupales que propicien la comunicación, el intercambio •
ingeniería. Ejemplos: En el análisis de un robot que trabaja soldando,
identificar los mecanismos de transferencia de calor y el por qué es necesario
de su conocimiento.
Observar y analizar fenómenos y problemáticas propias del campo de la •
estudios a las que ésta da soporte para desarrollar una visión interdisciplinaria
en el estudiante. Ejemplos: identificar las formas de energía para el área de la
ingeniería térmica y su aplicación.
Relacionar los contenidos de esta asignatura con las demás del plan de •
lectura, la escritura y la expresión oral. Ejemplos: trabajar las actividades
prácticas a través de guías escritas, redactar reportes e informes de las
actividades de experimentación, exponer al grupo las conclusiones obtenidas
durante las observaciones.
Propiciar el desarrollo de capacidades intelectuales relacionadas con la •
actividades prácticas, para contribuir a la formación de las competencias para
el trabajo practico como: identificación manejo y control de variables y datos
relevantes, planteamiento de hipótesis, trabajo en equipo.
Facilitar el contacto directo con equipos e instrumentos, al llevar a cabo •
análisis-síntesis, que encaminen hacia la investigación.
Propiciar el desarrollo de actividades intelectuales de inducción-deducción y •
propiedades y formas de energía, modelos y metodologías que se van
aprendiendo en el desarrollo de la asignatura.
Desarrollar actividades de aprendizaje que propicien la aplicación de las •
de la asignatura y con otras asignaturas de su área, para su análisis y
solución.
Proponer problemas que permitan al estudiante la integración de contenidos •
Relacionar los contenidos de la asignatura con el desarrollo sustentable. •
comprensión del estudiante.
Cuando los temas lo requieran, utilizar medios audiovisuales para una mejor •
de texto, hoja de cálculo, base de datos, graficador, Internet, software tutorial
de termodinámica etc.).
Propiciar el uso de la tecnología en el desarrollo de la asignatura (procesador 9.- SUGERENCIAS DE EVALUACIÓN
La evaluación de la asignatura se hará con base en el siguiente desempeño:
•
como las conclusiones obtenidas.
Reportes escritos de las observaciones hechas durante las actividades, así •
Desarrollo de proyectos de investigación. •
Visitas industriales •
Exámenes escritos u orales para comprobar el manejo de aspectos teóricos. •
Exámenes prácticos para validar el uso de instrumentos y equipo •
Reportes escritos de las prácticas desarrolladas y sus conclusiones. 10.- UNIDADES DE APRENDIZAJE
Unidad 1:
Fundamentos de la Termodinámica Competencia específica a desarrollar Actividades de Aprendizaje
Conocer y comprender los
conceptos y propiedades básicos
de la termodinámica.
•
demostrarlo con sistemas
termodinámicos clásicos.
Definir el concepto de termodinámica y •
naturales de energía y enunciar la
primera ley de la termodinámica
Investigar e identificar fuentes •
termodinámica
Analizar las formas de estudio de la •
conceptos termodinámicos
Investigar en fuentes bibliográficas los •
en los sistemas termodinámicos
Definir los conceptos que se manejan •
comprender los conceptos
termodinámicos
Mediante ejemplos, identificar y •
propiedades termodinámicas y su
aplicación en el campo térmico(masa,
peso, densidad, peso especifico,
volumen especifico, presión,
temperatura)
Investigar la definición de las •
Aplicar ecuaciones termodinámicas •
escalas y formulas de conversión para
los sistemas de unidades (relativas y
absolutas)
Definir temperatura y el origen de sus Unidad 2:
Leyes de la termodinámica Competencia específica a desarrollar Actividades de Aprendizaje
Analizar, aplicar y evaluar, las
leyes que rigen la termodinámica y
la transferencia con su entorno
•
(potencial, cinética, interna, calor y
trabajo)
Definir las formas de energía •
expansión y compresión)
Definir los tipos de trabajo (de flujo. de •
Definir entalpia •
primera ley de la termodinámica,
aplicada a un sistema con flujo
estacionario.
Analizar la ecuación derivada de la •
primera ley de la termodinámica,
aplicada a un sistema sin flujo.
Analizar la ecuación derivada de la •
termodinámica y ejemplificarla
Investigar la ley cero de la •
calor (ejemplo: radiador de automóvil)
explicar la ley cero de la
termodinámica
Por medio de un intercambiador de •
ley (Kelvin-Planck y Clauisus),
relacionándolos con las máquinas
térmicas, refrigerador y bomba de
calor
Analizar los enunciados de la segunda •
leyes primera y segunda,
comparándolos en términos de
delimitar su ámbito de aplicación.
Parafrasear los enunciados de las •
los gases.
Análisis y comprensión de las leyes de Unidad 3:
Procesos Competencia específica a desarrollar Actividades de Aprendizaje
Conocer los procesos
termodinámicos.
•
entropía para relacionarlo con los
procesos reversibles e irreversibles
Definir y analizar el concepto de •
medio de máquinas ideales
Investigar los procesos reversibles por •
irreversibilidades.
Investigar los distintos tipos de Unidad 4:
Ciclos termodinámicos Competencia específica a desarrollar Actividades de Aprendizaje
Comprender el funcionamiento de
los ciclos termodinámicos y
aplicarlos en máquinas de
combustión interna, plantas
térmicas y sistemas de
refrigeración
•
termodinámicos que conforman cada
uno de los ciclos (Otto, diesel, rankine
y de refrigeración) y analizar su
función.
Esquematizar los sistemas •
máquinas de combustión interna
Evaluar el ciclo otto y diesel en •
Formular el ciclo rankine simple •
críticos para la medición de variables
Identificar en cada ciclo los puntos •
Cálculo de eficiencia térmica Unidad 5:
Mecanismos de transferencia de calor Competencia específica a desarrollar Actividades de Aprendizaje
Mecanismos de transferencia de
calor
•
los distintos mecanismos de
transferencia de calor y su influencia
en el funcionamiento del sistema
Identificar en un sistema Mecatrónico Haga clic aquí para escribir texto.
11.- FUENTES DE INFORMACIÓN
1. Holman, J.P., Termodinámica, Última edición, Ed. Mc Graw Hill
2. Wark, K., Termodinámica, Última edición, Ed. Mc Graw Hill
3. Cengel Yunus A. y Michael A. Boles. Termodinámica, Última edición, Editorial
Mc Graw-Hill
4. Howell, J. R. y R. O. Buckius, Principios de Termodinámica para Ingenieros,
Última edición, Mc Graw Hill, México, 1990.
5. Jones, J. B. y R. E. Dugan, Ingeniería Termodinámica, Primera edición,
Prentice Holl Hispanoamericana, México, 1997.
6. Holman, J.P., Transferencia de Calor, Última edición, Ed. CECSA.
12.- PRÁCTICAS PROPUESTAS
•
Realizar mediciones de variables termodinámicas (presión y temperatura) •
Conocer los elementos que intervienen en diferentes sistemas térmicos •
funcionamiento de ciclos
Caracterización de sistemas térmicos mediante uso de software de •
Representación de estados y procesos termodinámicos en diagramas •
Identificar los mecanismos de transferencia de calor https://rapidshare.com/files/1957977449/CURSO_TERMIDINAMICA.pdf
1.- DATOS DE LA ASIGNATURA
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