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  • 1. 1 INTRODUCCIÓN APUNTES PARA Periodo Mayo – Julio 2010 Prof. Gustavo TudareApuntes para TERMOFLUIDOS, Mayo-Julio 2010
  • 2. TERMOFLUIDOS: Introducción 2 Introducción Asignatura: TermofluidosJUSTIFICACIÓN: El Ingeniero actual y del futurodebe tener conocimientos básicos de la Termodinámica yla mecánica de fluidos, de modo que pueda comprender laaplicación y optimización de los diferentes tipos de energíay sus manifestaciones en los procesos cotidianos eindustriales. Además son el fundamento del posteriorentendimiento de los ciclos de potencia, acondicionamientode áreas y la aplicación de las mejoras de los procesos. Objetivo General: Determinar los conocimientos básicos relacionados con las leyes de la termodinámica, la mecánica de los fluidos y sus aplicaciones.… Profesor: Gustavo Tudare
  • 3. 3 INTRODUCCIÓNFacultad: IngenieríaEscuela: Ingeniería IndustrialCódigo: 5T05142Prelaciones: Ecuaciones diferenciales (5T05143) CONTENIDO PROGRAMÁTICOUNIDAD I: INTRODUCCIÓN, CONCEPTOS Y DEFINICIONES.OBJETIVO DE LA UNIDAD: ADQUIRIR CONOCIMIENTOS BÁSICOS DE LA TERMODINÁMICA. Termodinámica. Sistemas Cerrados y Abiertos. Volumen de Control. Propiedades. Estado y Equilibrio Termodinámico. Procesos y Ciclos. Fluido. Viscosidad. Presión. Ecuación Básica de la Hidrostática. Ley Cero de la Termodinámica. Tipos de Flujos.UNIDAD II: SUSTANCIA PURA.OBJETIVO DE LA UNIDAD: ESPECIFICAR LAS PROPIEDADES DE LA SUSTANCIAPURA. Sustancia Pura. Fases de una Sustancia Pura. Diagrama de Propiedades. Tablas de Propiedades. La Ecuación de Estado de los Gases Ideales.UNIDAD III: TRABAJO Y CALOR.OBJETIVO DE LA UNIDAD: INTERPRETAR LAS DIFERENCIAS ENTRE CALOR YTRABAJO. Trabajo Mecánico. Trabajo Termodinámico. Tipos de Trabajo. Potencia. Calor. Comparación entre Calor y Trabajo.UNIDAD IV: PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA.OBJETIVO DE LA UNIDAD: INTERPRETAR Y APLICAR LA PRIMERA LEY DE LATERMODINÁMICA Primera Ley de la Termodinámica para un Ciclo y un Sistema. Energía. Tipos de Energía. Ley de la Conservación de la Masa. Primera Ley de la Termodinámica para un Volumen de Control. Trabajo de Flujo. Entalpia. Calores Específicos.Apuntes para TERMOFLUIDOS, Mayo-Julio 2010
  • 4. TERMOFLUIDOS: Introducción 4UNIDAD V: MÁQUINAS TÉRMICAS Y BOMBAS DE CALOR. SEGUNDA LEY DE LATERMODINÁMICA. ENTROPÍA.OBJETIVO DE LA UNIDAD: INTERPRETAR Y APLICAR LA SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA. Segunda Ley de la Termodinámica. Entropía. Introducción a la Segunda Ley de la Termodinámica. Maquinas Térmicas y Bombas de Calor. Criterios de Kelvin-Planck y de Clausius. Ciclo Carnot. Desigualdad de Clausius. Entropía. Procesos Reversibles e Irreversibles. Ecuación de Bernoulli. Procesos Politrópico. Eficiencia de la Segunda Ley.UNIDAD VI: CONCERVACIÓN DE LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO PARA UNVOLUMEN DE CONTROL.OBJETIVO DE LA UNIDAD: ESTUDIAR LOS PRINCIPIOS DE LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO Y SU APLICACIÓN EN TURBO- MÁQUINAS. Ecuación de la Cantidad de Movimiento Lineal en un Volumen de Control, Ecuación de la Cantidad de Movimiento Angular. Aplicaciones a Turbomáquinas.UNIDAD VII: ANÁLISIS DIMENSIONAL Y SEMEJANZASOBJETIVO DE LA UNIDAD: DISTINGUIR LOS PARÁMETROS ADIMENSIONALES. Análisis Dimensional y Ecuaciones Rectoras. Parámetros Adimensionales. Semejanza.UNIDAD VIII: FLUJO DENTRO DE DUCTOS.OBJETIVO DE LA UNIDAD: INTERPRETAR LOS DIFERENTES PATRONES DE FLUJO Y LAS PÉRDIDAS DE ENERGÍA EN LOS MEDIDORES. Capa Límite. Flujo Completamente Desarrollado. Pérdidas. Accesorios. Medidores de Flujo.UNIDAD IX: SISTEMAS DE BOMBEOOBJETIVO DE LA UNIDAD: INTERPRETAR EL FUNCIONAMIENTO DE UN SISTEMADE BOMBEO. Aplicaciones en Serie y en Paralelo. Analizar Curvas Características. Profesor: Gustavo Tudare
  • 5. 5 INTRODUCCIÓN RELACION CON OTRAS ASIGNATURAS DEL PLAN DE ESTUDIOANTERIORES:Matemáticas I, II y III o La derivada o Concepciones de la derivada Introducción a la integralEcuaciones diferenciales o Funciones de varias variables independientesPOSTERIORES:Laboratorio de Termofluidos: o Definiciones: sistemas, fronteras, equilibrio, estado, proceso y variables termodinámicas. o Variables termodinámicas intensivas y extensivas(energía, volumen específico, peso específico, gravedad específica, presión, volumen y temperatura) o Funciones y variables de estado o Ley cero de la termodinámica o Escalas termométricas (temperatura relativa y absoluta) o Estados de la materia. o Formas de energía Trabajo Calor Energía potencial, cinética e interna o Primera ley de la termodinámica. Sistema cerrado o Segundo colorario de la primera ley. Sistemas abiertos o Fronteras de los sistemas o Enunciado de la segunda Ley de la termodinámica Axiomas de Clausis y Kelvin-Planck o Ciclo de Carnot o Procesos reversibles e irreversiblesGeneración de Potencia: o Leyes de transferencia de calor Conducción Radiación Convección o Mecanismos combinados de transferencia de calor (resistencia térmica y coeficiente global de transferencia de calor) o Clasificación y tipos de intercambiadoresApuntes para TERMOFLUIDOS, Mayo-Julio 2010
  • 6. TERMOFLUIDOS: Introducción 6Acondicionamiento ambiental: MECÁNICA DE LOS FLUIDOS MANEJO BÁSICO DE TÉRMINOS Y PROPIEDADES: DENSIDAD, PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS VISCOSIDAD (CINEMÁTICA - DINÁMICA) RELACIONES BÁSICAS EN DINÁMICA DIMENSIONAMIENTO DE CONDUCTOS PARA DISTRIBUCIÓN DE DE FLUIDOS AIRE, PRINCIPIO DE CONTINUIDAD, VARIACIÓN O CAÍDA DE PRESIÓN, ECUACIÓN GENERAL DE LA ENERGÍA, FLUJO LAMINAR O TURBULENTO PROCESOS BÁSICOS DE FLUJO DE SELECCIÓN DE MÉTODOS DE CALCULO, Y EQUIPOS DE AIRE FLUIDOS ACONDICIONADO: FACTOR DE FRICCIÓN, CAPA LÍMITE, CAVITACIÓN, COMPRESIBILIDAD DIMENSIONAMIENTO DE CONDUCTOS, SELECCIÓN E INSTALACIÓN DE ANÁLISIS DE FLUJO EQUIPOS DE AIRE ACONDICIONADO: ECUACIÓN DE ENERGÍA, FRICCIÓN EN TUBERÍAS, EFECTOS DEL CAMBIO DE SECCIÓN EN DUCTOS, COEFICIENTES DE DESCARGA DE RECIPIENTES, FLUJO COMPRESIBLE EN CONDUCTOS, MEDICIÓN DE FLUJO E INSTRUMENTOS RUIDO OCASIONADO EN EL FLUJO DIMENSIONAMIENTO DE CONDUCTOS DE FLUIDOS Profesor: Gustavo Tudare
  • 7. 7 INTRODUCCIÓNAPORTACIÓN DE LA ASIGNATURA AL PERFIL DEL EGRESADOSe proporcionan las herramientas básicas de las áreas de térmica y fluidos que permiten la integraciónde grupos interdisciplinarios en el diseño y en la investigación de sistemas o procesos industriales.CONOCIMIENTOS REQUERIDOS • Funciones de una variable • Derivación de funciones algebraicas • Funciones de varias variables • Derivación parcial • Integración definida e integración por partes • Ecuaciones diferenciales ordinarias.SUGERENCIAS DE DESEMPEÑO • Realizar investigaciones documentales sobre los conceptos utilizados • Resolver los ejercicios sugeridos para reforzar los temas vistos en clase • Participación del estudiante en la discusión de conceptos • Uso de software para la resolución de problemas, como complemento para la comprensión de conceptos.ACTIVIDADES DE EVALUACIÓN • Evaluación de problemas asignados: o Filosofía de evaluación: Cada problema es corregido sobre una base de 20 puntos sin considerar cuan largo o de cual unidad sea el problema. 20 puntos – El estudiante resolvió el problema correctamente e hizo algunos comentarios sobre la trascendencia de los resultados u otros comentarios que aportaban una idea sobre el análisis y la valoración de los resultados. Además utilizó una metodología para resolver problemas de ingeniería. 16 puntos – El estudiante resolvió el problema correctamente utilizando una metodología para resolver problemas de ingeniería, pero no hizo comentarios o análisis. 14 puntos – El estudiante resolvió el problema correctamente, pero no hizo comentarios o análisis. 10 a 12 puntos - El estudiante terminó el problema y cometió errores menores pero demuestra que sabía lo qué estaban haciendo. 8 a 9 puntos – El estudiante terminó el problema y cometió errores en la aplicación de principios básicos o requerimientos de conocimientos previos. 4 a 7 puntos – Cuando se cometieron errores importantes, y el estudiante parecía no saber qué hacía realmente o no terminó la solución del problema. 1 a 3 puntos – Cuando muy poco trabajo es mostrado 0 puntos – Cuando ningún trabajo es hecho sobre un problema. • Participación en el desarrollo de la clase (Pensamiento crítico: adopta posiciones y las argumenta, Comunicación: escucha con atención y formula preguntas, Ética: identifica los principios éticos en su actuación personal y profesional).Apuntes para TERMOFLUIDOS, Mayo-Julio 2010
  • 8. TERMOFLUIDOS: Introducción 8 BIBLIOGRAFIATERMODINÁMICA Portada para las Ediciones 4 Ta, 5Ta y 6Ta.MECÁNICA DE FLUIDOS Cengel & Cimbala Robert Mott Frank White Profesor: Gustavo Tudare
  • 9. 9 INTRODUCCIÓN Programa de actividades No. UNIDAD ActividadSEM Reunión FECHA CONTENIDO No. programada Presentación - Sistema Internacional de 1 26/4/10 unidades I 1 Conceptos básicos Termodinámica y mecánica 2 30/4/10 de los fluidos I Propiedades de estado y equilibrio 3 3/5/10 termodinámico II 2 Exposición- 4 7/5/10 Sustancias puras II participación- 5 10/5/10 Sustancias puras II análisis. 3 Profesor-Alumnos 6 14/5/10 Sustancias puras II 7 17/5/10 Ecuaciones de estado de gas ideal II 4 8 21/5/10 Ecuaciones de estado de gas ideal II 9 24/5/10 Calor, Trabajo Definición Tipos de trabajos III 5 Prueba Escrita 10 28/5/10 Sustancias puras y gas ideal I y II 30% Entrega 11 31/5/10 Primera ley de la termodinámica IV de notas 6 Primera ley de la termodinámica, ejercicios de (30%) 12 4/6/10 aplicaciones IV Primera ley de la termodinámica, ejercicios de 13 7/6/10 aplicaciones IV 7 Primera ley de la termodinámica, ejercicios de 14 11/6/10 aplicaciones IV Exposición- 15 14/6/10 Segunda ley de la termodinámica V participación- análisis. 8 Segunda ley de la termodinámica, ejercicios de Profesor-Alumnos 16 18/6/10 aplicaciones V Segunda ley de la termodinámica, ejercicios de 17 21/6/10 aplicaciones V 9 Segunda ley de la termodinámica, ejercicios de 18 25/6/10 aplicaciones V 19 28/6/10 Modos de transferencia de calor III 10 Prueba Escrita Entrega 20 2/7/10 1ra. Y 2da. ley de la termodinámica IV y V 30% de notas (30%) 21 5/7/10 FIRMA DEL ACTA DE LA INDEPENDENCIA 11 Exposición- Flujos dentro de ductos, Perdidas en accesorios, 22 9/7/10 Tuberías , Ejercicios VIII participación- análisis. Flujos dentro de ductos, Perdidas en accesorios, Profesor-Alumnos 23 12/7/10 Tuberías , Ejercicios VIII 12 Prueba Escrita 24 16/7/10 Modos de transferencia de calor III 10% 25 19/7/10 Bombas definición , Sistema de bombeo IX Exposición- 13 participación- 26 23/7/10 Ejercicios de aplicación IX análisis. 27 26/7/10 Ejercicios de aplicación IX Profesor-Alumnos 14 Análisis hidráulico y Selección de una bomba Prueba Escrita 28 30/7/10 centrífuga VIII y IX 30% Entrega de notas (30/7/10) 40%Apuntes para TERMOFLUIDOS, Mayo-Julio 2010
  • 10. TERMOFLUIDOS: Introducción 10 Páginas de Internet recomendadas Tema o punto de interés Dirección TermodinámicaCentrales termoeléctricas http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-0226-01/ed99-0226-01.htmlProyectos termoeléctricos enVenezuela http://www.inelectra.com/proyectos/index.php?item=item7&id=104Sistema internacional deunidades http://www.ieslaasuncion.org/fisicaquimica/sistema1.htmlLey de metrológica Venezuela http://fisica.ciens.ucv.ve/postfismed/normas/leymetrologia.htmlEl sistema experto entermodinámica (TEST) http://thermo.sdsu.edu/testcenter/ http://bacterio.uc3m.es/docencia/profesores/melendez/docufis2/pdf/ApuntesIntroducción a la termodinámica Termo1.pdfConceptos básicos entermodinámica http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/termo/Termo.htmlIntroducción a la mecánica de losfluidos http://www.uia.mx/campus/publicaciones/fisica/pdf/12Mecanicadefluidos.pdfCalor y primera ley de latermodinámica http://www2.udec.cl/~jinzunza/fisica/cap13.pdfVarios Software deTermodinámica http://www.tecnun.es/asignaturas/termo/SOFTWARE/SoftTD.htmTabla de propiedades http://inmecanica.com/termo/tablas/tablasprop.html http://www.zaragoza.unam.mx/edpuel/biologia/reyes/puel/cursos/diagfases/Sustancias puras modulo/apuntes_amg.pdfSegunda ley de la termodinámica http://www2.udec.cl/~jinzunza/fisica/cap15.pdfTablas de propiedades del vapor http://www.nuc.berkeley.edu/courses/classes/E-115/Reader/steam_table_A-de agua 1.pdfTablas de propiedades del vaporde agua http://wolfweb.unr.edu/homepage/arehart/courses/713/Steam.pdfTablas y diagramas depropiedades del vapor de agua http://www.unene.ca/un702-2005/text/section04.pdf Mecánica de fluidosDinámica de fluidos http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/dinamica/bernoulli/bernouilli.htmEcuación de Bernoulli http://www.slideshare.net/vicentz/la-ecuacion-de-bernoulli http://www.metalurgia.uda.cl/apuntes/Jchamorro/Mecanica- fluidos%20I/Mec%C3%A1nica%20I%20- %20Ecuaci%C3%B3n%20de%20Bernoulli%20%5BModo%20de%20compatEcuación de Bernoulli ibilidad%5D.pdfEcuación general de energía www.galeon.com/fluidos1/ecuaciones.pptSistemas de bombeo http://www.grupohoba.com/downloads/curso_UCAB.pdfSistemas de bombeo http://www.sishica.com/sishica/download/Manual.pdf http://www.tecnicsuport.com/index.php?pagina=http://www.tecnicsuport.comSistemas de bombeo /fonta/taulesconsulta/bombes1/powere1.htmlSistemas de bombeo http://www.mch.cl/documentos/pdf/cavita.pdf Profesor: Gustavo Tudare