termodinámica corr

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

SECRETARÍA ACADÉMICA

DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR

UNIDAD ACADÉMICA: ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIDAD TICOMÁN.PROGRAMA ACADÉMICO: Ingeniería Petrolera

UNIDAD DE APRENDIZAJE: Termodinámica NIVEL: II

PROPÓSITO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE:Aplica las propiedades termodinámicas características de la interacción entre sistemas que se desarrollan procesos donde intervienen gases, líquidos, sólidos y/o materia.

CONTENIDOS:

I. Conceptos básicos de la Termodinámica.II. Trabajo, energía y primer principio de la termodinámica.III. Calorimetría, transferencia de calor y Gas Ideal.IV. Máquinas térmicas y el segundo principio de la termodinámica.V. Potenciales termodinámicos, sustancias puras, mezclas y sistemas abiertos..

ORIENTACIÓN DIDÁCTICA:Método de enseñanza heurístico que se basará en el análisis deductivo e inductivo.

Se empleará la estrategia de aprendizaje basado en el desarrollo de habilidades del alumno (paidocéntrica) proponiendo la resolución de problemas específicos.

Se promoverá el empleo de técnicas de aprendizaje, tales como, trabajos en equipo, proyectos, tutorías, pruebas de ejecución de tareas, resúmenes, organizadores gráficos (mapas mentales, cuadros sinópticos, esquemas). El reporte por escrito de las estrategias se integrará en un portafolio de evidencias.

EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN:Se realizará una evaluación diagnóstica para valorar los conocimientos previos del estudiante en esta área.A lo largo del curso se realizará una evaluación formativa que contempla la integración de un portafolio de evidencias individuales y en equipo, considerando lo siguiente: Informes, pruebas de ejecución de tareas, sistemas de autoevaluación, técnicas de observación organizadores gráficos, resúmenes y ejercicios prácticos.Como evaluación sumativa se contempla la integración de un proyecto final en equipo, que tendrá por objeto el levantamiento y representación por métodos geodésicos en los que se emplee información proveniente de satélites artificiales de un área de estudio sugerida.Esta unidad de aprendizaje puede acreditarse por competencia demostrada aplicando los criterios de la evaluación sumativa.

BIBLIOGRAFÍA:1. Paul A. Tipler y Gene Mosca. Física para la Ciencia y la Tecnología. Editorial REVERTÉ, 5a Edición, Vol

1C, Barcelona España, 2005. ISBN 84-291-4400-52. Herbert B. Callen, Thermodynamics and an introduction to thermostatistics. Wiley. Second edition: 1985,

511. ISBN 97804718625673. Mark W. Zemanzky, Richard H. Dittman, Calor y termodinámica, Mc. Graw Hill. Sexta Edición. 1994. ISBN

97884032016374. Michael J. Moran, Howard N. Shapiro, Fundamentos de termodinámica Técnica, Reverté, 2da Edición.

2004. ISBN 9788429143135. Potter, Merle C., Termodinámica para ingenieros, Mc. Graw Hill. 2004. ISBN 97884481428276. Van Wylen, Fundamentos de Termodinámica, Limusa Wiley, 2da edición 2003. ISBN 9681851463

http://www.abebooks.com/servlet/SearchResults?isbn=9780471862567




UNIDAD ACADÉMICA: ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIDAD TICOMÁN.PROGRAMA ACADÉMICO: Ingeniería PetroleraPROFESIONAL ASOCIADO: Análisis de procesos termodinámicosÁREA DE FORMACION: ProfesionalMODALIDAD: Presencial

UNIDAD DE APRENDIZAJE: TermodinámicaTIPO DE UNIDAD DE APRENDIZAJE: Teórica-práctica, obligatoriaVIGENCIA: Agosto 2009.

NIVEL: II

CRÉDITOS: 8 Tepic 5 SATCA

INTENCIÓN EDUCATIVA

La Termodinámica constituye una herramienta fundamental en el estudio, comprensión y aplicación de los procesos relacionados con las propiedades térmicas de los gases, líquidos y sólidos en diferentes sistemas, su estudio conduce a la comprensión de los procesos y herramientas afines al área de actividad profesional del egresado tales como compresoras, bombas, turbinas, expansores, cambiadores de calor, entre otros; por otro lado, permite comprender la relación funcional entre los procesos térmicos y las herramientas a partir de los fundamentos termodinámicos en que se basa el funcionamiento de los equipos mencionados y sobre los fundamentos que rigen la transferencia ya sea de energía, ímpetu o de masa que se realizan en cada equipo y en cada proceso. El propósito fundamental de esta unidad de aprendizaje consiste en estudiar los diferentes procesos termodinámicos que tienen lugar en las diferentes áreas de la explotación y exploración petrolera dentro de la industria. La comprensión de estos procesos provee un marco teórico importante que vincula el aspecto fenomenológico con la aplicación física directa que debe manejar el ingeniero petrolero actual. Procesos intrínsecos a la ingeniería de yacimientos de sistemas de extracción y explotación controlada, sistemas de producción en superficie y de almacenamiento y transporte, son aspectos donde la termodinámica aporta fundamentos valiosos para desarrollar y mejorar la actividad del ingeniero petrolero en esta industria cada vez más demandante.

Relaciones verticales y horizontalesAntecedente: Mecánica, Electromagnetismo. Cálculo diferencia e integral.Consecuente: Mecánica de Fluidos.

PROPÓSITO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE

Aplica las propiedades termodinámicas características de sistemas en los que se desarrollan procesos donde intervienen gases, líquidos y/o sólidos

TIEMPOS ASIGNADOS

HORAS TEORÍA/SEMANA: 3.0

HORAS PRÁCTICA/SEMANA: 1.5

HORAS TEORÍA/SEMESTRE: 54.0

HORAS PRÁCTICA/SEMESTRE: 27.0

HORAS TOTALES/SEMESTRE: 81.0

UNIDAD DE APRENDIZAJE DISEÑADA POR: Academia de Física

REVISADA POR:Subdirección Académica.

APROBADA POR:Consejo Técnico Consultivo Escolar

Junio 2009

Ing. Julio E. Morales de la Garza Presidente del CTCE.

AUTORIZADO POR: Comisión de Programas Académicos del Consejo General Consultivo del IPN.

Agosto 2009

Dr. David Jaramillo ViguerasSecretario Técnico de laComisión de Programas

Académicos.




UNIDAD DE APRENDIZAJE: Termodinámica HOJA: 3 DE 10

N° UNIDAD TEMÁTICA: I NOMBRE: Conceptos básicos de la termodinámica y calorUNIDAD DE COMPETENCIAConoce los conceptos básicos de la termodinámica y las técnicas necesarias para la medición de observables físicas involucradas para establecer el estado del sistema termodinámico.

No. CONTENIDOS

HORASCLAVE

BIBLIOGRÁFICA

con DocenteAprendizaje Autónomo

1.11.1.1

1.1.2

1.2

1.3

1.41.51.61.7

Conceptos Básicos y definicionesSistemas, superficie y volumen de control, estados termodinámicosVolumen específico, densidad y presión.

Temperatura, escalas térmicas y métodos experimentales de medidas de temperatura.

Principio cero de la termodinámica.

Capacidad calorífica y su medida.Calor específico y Calor latente.Equilibrio en fases.Energía

1.5

1.5

1.5

1.51.51.52.0

1.5

1.5

1.5

1.5

3.0

3.0

3.0

3.0

4.0

1B, 3B

Subtotales: 11.0 6 16.0

ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJELluvia de ideas, resúmenes, organizadores previos, mapas conceptuales, organizadores gráficos.Análisis de conceptos y su aplicación en la explicación de fenómenos para contextualizar la unidad de aprendizaje con la ingeniería petrolera.

EVALUACIÓN DE LOS APRENDIZAJES

Resumen individual de la investigación documental, 20%.

Presentación de los organizadores gráficos, 10%.

Mapas conceptuales de termodinámica y sistemas termodinámicos, 30%.

Examen de evidencia de aprendizaje (examen), 40 %





N° UNIDAD TEMÁTICA: II NOMBRE: Trabajo, calor y primer principio de la termodinámica.UNIDAD DE COMPETENCIAAnaliza el comportamiento presión, volumen, temperatura (PVT) en procesos termodinámicos y su relación con la energía interna del sistema y la acción externa del entorno.

No. CONTENIDOS

HORAS

CLAVEBIBLIOGRÁFICA

con Docente Aprendizaje Autónomo

2.1

2.2

2.32.3.12.3.22.3.3

2.42.4.12.4.2

Diagramas presión, Trabajo termodinámico (PVT)Trabajo TermodinámicoRegla de fasesHomogéneo y HeterogéneoGas ideal.Procesos a T=cte, P=cte V=cte y Q=cte

Primera ley de TermodinámicaPara sistema Cerrado, Abierto, Aislado.Uso de tablas

1.51.5

1.51.51.5

1.51.51.5

1.51.5

1.5

1.5

1.0

3.01.51.5

1.5

1.5

1.5

1B, 4B

Subtotales 12.0 7.0 10.5

ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE

Resolución de ejercicios de casos prácticos para la determinación de diagramas PVT y su aplicación en la ingeniería de procesos termodinámicos.


Organizadores gráficos en los que se exponga los temas de la unidad, 15%.

Resumen individual de los temas tratados y de los ejercicios resueltos, 15%.

Modelos de procesos con diagramas PVT, 30%.

Examen de evidencia de aprendizaje (examen), 40 %





N° UNIDAD TEMÁTICA: III NOMBRE: Calorimetría, transferencia de calor y Gas Ideal.UNIDAD DE COMPETENCIAAplicar el concepto de calor y de transferencia en sustancias ideales y reales (gas) estableciendo la diferencia entre ellas con el fin de comprender la diferencia entre los procesos isotérmicos, isobáricos e isométricos y los procesos de naturaleza adiabática.

No. CONTENIDOS

HORASCLAVE

BIBLIOGRÁFICA


3.1

3.1.1

3.1.2

3.1.3

3.1.4

3.2

3.2.1

3.2.3

3.2.4

3.2.5

3.2.6

Transmisión del calor.

Conductividad térmica.

Ley de Fourier

Transferencia de calor por convección,

radiación.

Ecuación de estado para gas ideal

Ecuación de van der Waals.

Ecuación de Redlich-Kwang

Factor de compresibilidad Z

Ecuaciones de estado generalizadas.

Ecuaciones Viríales.

0.5

0.5

0.5

1.5

1.5

1.5

1.5

1.5

1.5

1.0

1.5

1.5

2.0

1.0

0.0

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

0.0

1.0

1B, 2B y 5C


ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJEElaboración de organizadores gráficos (mapas mentales, cuadros sinópticos, en forma individual sobre los conceptos de la unidad.Resolución de ejercicios de casos prácticos sobre el cálculo de transferencia de calor y su relación con las propiedades física de la sustancia.



Resumen individual de los temas tratados en clase, 15%.

Aplicación de procedimientos analíticos en la transferencia de calor en la resolución de problemas en sistemas termodinámicos, 30%.

Examen de evidencia de aprendizaje (examen), 40 %.





N° UNIDAD TEMÁTICA: IV NOMBRE: Máquinas térmicas y el segundo principio de la termodinámica.UNIDAD DE COMPETENCIAAnalizará los diversos procesos termodinámicos en ciclos y máquinas térmicas a partir de los enunciados de Kelvin-Plank y Clausius del segundo principio de la termodinámica para su uso en ciclos reales con aplicación en la ingeniería.

No. CONTENIDOS

HORASCLAVE

BIBLIOGRÁFICA


4.1

4.24.3

4.4

4.5

4.5.1

4.6

4.6.1

Transformación de trabajo en calor y viceversa.

Ciclo de Carnot, Teorema de Carnot y Refrigeradores. Ciclo de Otto. Ciclo de Diesel.Ciclo Ramkine

Reversibilidad e irreversibilidad.

Concepto de entropía, entropía de un gas ideal y Diagramas TS(Ecuaciones generales para determinar cambios de entropía).

Variaciones de entropía en procesos reversibles e irreversibles.Procesos Isoentrópicos

0.5

1.01.5

1.5

0.5

0.5

1.5

0.5

2.0

1.5

2.0

1.5

1.5

3.0 1.5

3.0

1.5

1.5

1.5

3.0

2B, 5C

Subtotales: 7.5 7.0 16.5

ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJEElaboración de organizadores gráficos (mapas mentales, cuadros sinópticos, en forma individual sobre los conceptos de la unidad.Resolución de ejercicios aplicando los diagramas de Molliere y psicrometricos.

Elaboración de líneas térmicas de entropía, entalpía y su aplicación en la ingeniería.




Modelo tridimensional o maqueta que muestre el concepto de permeabilidad en la física de rocas, 30%.





UNIDAD DE APRENDIZAJE: Termodinámica

HOJA: 7 DE 10

N° UNIDAD TEMÁTICA: V NOMBRE: Potenciales termodinámicos, sustancias puras, mezclas y sistemas abiertos.UNIDAD DE COMPETENCIAModelar y resolver problemas de aplicación de la termodinámica clásica, haciendo uso conjunto de los principios de la termodinámica a través de las funciones potenciales de Helmholtz y Gibbs en una representación de diagramas temperatura versus entropía (TdS) y de fase.

No. CONTENIDOS

HORAS

CLAVE BIBLIOGRÁFICA


T P T,P5.1

5.25.2.1

5.3

5.4

5.5

5.6

5.7

Funciones termodinámicas o potenciales termodinámicos de un sistema.

La entalpíaEcuación general para el cambio de entalpiaDesviación de la entalpía

La función de Helmholtz y la función de Gibbs.

Relaciones de Maxwell (Ecuación de Clausius –Clapeyron).

Ecuaciones Temperatura versus entropía TdS y diagramas de fases para sustancias puras.Diagramas de fase, regla de las fases Diagrama P-H. (Descripción del diagrama de Mollier)

Aplicaciones: proponer

1.5

1.5

1.5

1.5

1.5

1.5

1.5

1.5

2.0

1.0

3.0

0.0

1.0

3.0

0.0

1.5

1.0

1B, 4B, 6C





ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJEElaboración de organizadores gráficos (mapas mentales, cuadros sinópticos, en forma individual sobre los conceptos de la unidad.Resolución de ejercicios de casos prácticos sobre el cálculo variables de estado termodinámicos para procesos con vapor (tablas de vapor).




Análisis de variables de estado termodinámicos empleado tablas de vapor y diagramas psicrométricos 30%.



RELACIÓN DE PRÁCTICAS

PRÁCTICA No. NOMBRE DE LA PRÁCTICA UNIDADES TEMÁTICAS

DURACIÓN LUGAR DE REALIZACIÓN

1

2

3

4

5

Ley cero de Termodinámica.

Trabajo Termodinámico

Transferencia de Calor.

Primera les de termodinámica

Ciclo Otto

I

II

III

IV

V

6.0

7.0

5.0

7.0

2.0

Laboratorio

Laboratorio

Laboratorio

Laboratorio

Laboratorio

TOTAL DE HORAS

27.0

EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN:

Resumen grupal de la investigación documental, 30% Desarrollo de las practicas, 60% Asistencia y participación en las practicas, 10%

Las prácticas se consideraran parte de la evaluación formativa, ya que se recibirán como parte del portafolio de evidencias en equipo, correspondientes a cada uno de los periodos de evaluación; con un valor de 30% de la calificación total en cada evaluación y se podrán acreditar por saberes previamente adquiridos; con base en los lineamientos propuestos por la academia.





PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓNUnidad temática IUnidad temática IIUnidad temática IIIUnidad temática IVUnidad temática V

20%20%20%20%20%

Esta unidad de aprendizaje puede acreditarse por:

Competencia demostrada durante las primeras tres semanas a partir del inicio del curso y se evaluará a través de la resolución de un ejercicio simulado de un procesos real donde se observe que posee como mínimo el 80% del dominio de las competencias.

Cursarse en otras instituciones de educación superior nacionales e internacionales que tengan convenio con el IPN.

Movilidad entre modalidades; de acuerdo a la capacidad de atención.

CLAVE B C BIBLIOGRAFÍA1

2

3

4

5

6

X

X

X

X

X

X

1. Paul A. Tipler y Gene Mosca . Física para la Ciencia y la Tecnología. Editorial

REVERTÉ, 5a Edición, Vol 1C, Barcelona España,2005. ISBN 84-291-4400-5

2. Herbert B. Callen, Thermodynamics and an introduction to thermostatistics. Wiley.

Second edition: 1985, 511. ISBN 9780471862567

3. Mark W. Zemanzky, Richard H. Dittman, Calor y termodinámica, Mc. Graw Hill.

Sexta Edición. 1994. ISBN 9788403201637

4. Michael J. Moran, Howard N. Shapiro, Fundamentos de termodinámica Técnica,

Reverté, 2da Edición. 2004. ISBN 978842914313

5. Potter, Merle C., Termodinámica para ingenieros, Mc. Graw Hill. 2004. ISBN

9788448142827

6. Van Wylen, Fundamentos de Termodinámica, Limusa Wiley, 2da edición 2003.

ISBN 9681851463

7.

http://www.abebooks.com/servlet/SearchResults?isbn=9780471862567




PERFIL DOCENTE POR UNIDAD DE APRENDIZAJE

1. DATOS GENERALES

UNIDAD ACADÉMICA: ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIDAD TICOMÁN

PROGRAMA ACADÉMICO:

Ingeniería Petrolera.NIVEL

II

ÁREA DE FORMACIÓN: Institucional CientíficaBásica

Profesional Terminal y de Integración

ACADEMIA: Física UNIDAD DE APRENDIZAJE: Termodinámica

ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO: Licenciatura y/o posgrado en Física o áreas afines

2. OBJETIVO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE:Determinar las propiedades de estado y generales de los procesos termodinámicos relacionados con la extracción y trasporte de hidrocarburos, basado en los modelos termodinámicos clásicos para sistemas gaseosos y líquidos, partiendo de modelos idealizados y extendiendo a sistemas reales.

3. PERFIL DOCENTE:

CONOCIMIENTOS EXPERIENCIA PROFESIONAL

HABILIDADES ACTITUDES

Actualizados en las disciplinas de la ingeniería termodinámica, así como en dispositivos de registro térmico y herramientas de aplicación industrial en el

control de presiones y temperaturas.

Dominar las técnicas didácticas que ayuden al alumno la adquisición del

conocimiento

Al menos 2 años de experiencia en la

impartición del curso de termodinámica clásica, preferentemente con

experiencia en el campo de la ingeniería termodinámica y

antecedentes en el conocimiento de la física de transferencia de calor.

En la realización de levantamientos con diferentes métodos y tipos de

equipo.Análisis y proceso de la información

obtenida en campo.Manejo de la comunicación

LiderazgoToma de decisiones

IniciativaManejo de técnicas grupales

CreatividadCapacidad de análisis y síntesis.

Dominar las técnicas didácticas que ayudan al alumno la adquisición del

conocimiento

ResponsabilidadProactivo

De servicioDe colaboración

Respeto HonradezCompañerismo

SuperaciónÉtica

ToleranciaSuperación docenteCompromiso social

ELABORÓ REVISÓ AUTORIZÓ

Dr. Silvestre Manrique Moreno.Presidente Academia de Física

M en C Eduardo Pérez FloresSubdirector Académico

Ing. Julio E. Morales de la GarzaDirectores de Plantel

FECHA: Septiembre 2012

termodinámica corr

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