Unidad 0

1 INTRODUCCIÓN

APUNTES PARA

Periodo Mayo – Julio 2010
Prof. Gustavo Tudare

Apuntes para TERMOFLUIDOS, Mayo-Julio 2010

TERMOFLUIDOS: Introducción 2

Introducción
Asignatura: Termofluidos

JUSTIFICACIÓN: El Ingeniero actual y del futuro
debe tener conocimientos básicos de la Termodinámica y
la mecánica de fluidos, de modo que pueda comprender la
aplicación y optimización de los diferentes tipos de energía
y sus manifestaciones en los procesos cotidianos e
industriales. Además son el fundamento del posterior
entendimiento de los ciclos de potencia, acondicionamiento
de 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 INTRODUCCIÓN

Facultad: Ingeniería
Escuela: Ingeniería Industrial
Código: 5T05142
Prelaciones: Ecuaciones diferenciales (5T05143)

CONTENIDO PROGRAMÁTICO

UNIDAD 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 SUSTANCIA
PURA.
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 Y
TRABAJO.
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 LA
TERMODINÁMICA
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.



UNIDAD V: MÁQUINAS TÉRMICAS Y BOMBAS DE CALOR. SEGUNDA LEY DE LA
TERMODINÁMICA. 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 UN
VOLUMEN 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 SEMEJANZAS

OBJETIVO 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 BOMBEO

OBJETIVO DE LA UNIDAD: INTERPRETAR EL FUNCIONAMIENTO DE UN SISTEMA
DE BOMBEO.
Aplicaciones en Serie y en Paralelo. Analizar Curvas Características.


5 INTRODUCCIÓN

RELACION CON OTRAS ASIGNATURAS DEL PLAN DE ESTUDIO

ANTERIORES:

Matemáticas I, II y III
o La derivada
o Concepciones de la derivada Introducción a la integral

Ecuaciones diferenciales
o Funciones de varias variables independientes

POSTERIORES:

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 irreversibles

Generación 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 intercambiadores


Acondicionamiento 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


7 INTRODUCCIÓN

APORTACIÓN DE LA ASIGNATURA AL PERFIL DEL EGRESADO
Se proporcionan las herramientas básicas de las áreas de térmica y fluidos que permiten la integración
de 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).



BIBLIOGRAFIA
TERMODINÁMICA

Portada para las Ediciones 4 Ta, 5Ta y 6Ta.

MECÁNICA DE FLUIDOS

Cengel & Cimbala

Robert Mott Frank White

9 INTRODUCCIÓN

Programa de actividades
No. UNIDAD Actividad
SEM 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%



Páginas de Internet recomendadas
Tema o punto de interés Dirección
Termodinámica
Centrales termoeléctricas http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-0226-01/ed99-0226-01.html
Proyectos termoeléctricos en
Venezuela http://www.inelectra.com/proyectos/index.php?item=item7&id=104
Sistema internacional de
unidades http://www.ieslaasuncion.org/fisicaquimica/sistema1.html
Ley de metrológica Venezuela http://fisica.ciens.ucv.ve/postfismed/normas/leymetrologia.html
El sistema experto en
termodinámica (TEST) http://thermo.sdsu.edu/testcenter/
http://bacterio.uc3m.es/docencia/profesores/melendez/docufis2/pdf/Apuntes
Introducción a la termodinámica Termo1.pdf
Conceptos básicos en
termodinámica http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/termo/Termo.html
Introducción a la mecánica de los
fluidos http://www.uia.mx/campus/publicaciones/fisica/pdf/12Mecanicadefluidos.pdf
Calor y primera ley de la
termodinámica http://www2.udec.cl/~jinzunza/fisica/cap13.pdf
Varios Software de
Termodinámica http://www.tecnun.es/asignaturas/termo/SOFTWARE/SoftTD.htm
Tabla 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.pdf

Segunda ley de la termodinámica http://www2.udec.cl/~jinzunza/fisica/cap15.pdf
Tablas de propiedades del vapor http://www.nuc.berkeley.edu/courses/classes/E-115/Reader/steam_table_A-
de agua 1.pdf
Tablas de propiedades del vapor
de agua http://wolfweb.unr.edu/homepage/arehart/courses/713/Steam.pdf
Tablas y diagramas de
propiedades del vapor de agua http://www.unene.ca/un702-2005/text/section04.pdf
Mecánica de fluidos

Dinámica de fluidos http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/dinamica/bernoulli/bernouilli.htm
Ecuación 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%20compat
Ecuación de Bernoulli ibilidad%5D.pdf
Ecuación general de energía www.galeon.com/fluidos1/ecuaciones.ppt
Sistemas de bombeo http://www.grupohoba.com/downloads/curso_UCAB.pdf
Sistemas de bombeo http://www.sishica.com/sishica/download/Manual.pdf
http://www.tecnicsuport.com/index.php?pagina=http://www.tecnicsuport.com
Sistemas de bombeo /fonta/taulesconsulta/bombes1/powere1.html
Sistemas de bombeo http://www.mch.cl/documentos/pdf/cavita.pdf


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