Guia 0 ciclos termicos

UNIVERSIDAD ANTONIO NARIÑO
EDUCACION A DISTANCIA
INGENIERIA ELECTROMECANICA
NUMERO DE GUIA: 0
NOMBRE DEL PROGRAMA: INGENIERIAELECTROMECANICA
ASIGNATURA: CICLOS TERMICOS
CODIGO: 51133104
PERIODO ACADEMICO: 1 SEMESTRE DE 2009
SEMESTRE: OCTAVO
CREDITOS DE LAASIGNATURA: 3
HORAS DE TRABAJO DIRIGIDO: 2
HORAS DE TRABAJO AUTONOMO: 7
JUSTIFICACION:
El estudio de los ciclos térmicos permite analizar la transformación de la energía para la
solución de problemas de ingeniería en beneficio del hombre. La termodinámica se puede
definir como la ciencia de la energía. Su análisis permite una amplia aplicación que va
desde los organismos microscópicos hasta los electrodomésticos, los vehículos de
transporte, los sistemas de generación de energía eléctrica e incluso la filosofía.
OBJETIVO GENERAL:
1. Proporcionar al estudiante los conceptos básicos de la termodinámica, como
sistema estado, postulado de estado, equilibrio, proceso y ciclo.
CONTENIDOS:
1. CONCEPTOS BASICOS
1.1 TERMODINAMICA Y ENERGIA
1.2 DIMENSIONES Y UNIDADES
1.3 SISTEMAS Y VOLUMENES DE CONTROL
1.4 PROPIEDADES DE UN SISTEMA
1.5 DENSIDAD
1.6 ESTADO Y EQUILIBRIO

1.7 PROCESOS Y CICLOS
1.8 TEMPERATURA Y LEY CERO DE TERMODINAMICA
1.9 PRESION
1.10MANOMETRO
1.11 BAROMETRO
1.12 TECNICAS PARA RESOLVER PROBLEMAS
2. ENERGIA
2.1 DEFINICION
2.2 FORMAS DE ENERGIA
2.3 TRANSFERENCIA POR CALOR
2.4 TRANSFERENCIA POR TRABAJO
2.5 FORMAS MECANICAS
2.6 PRIMERA LEY DE TERMODINAMICA
2.7 CONVERSION DE ENERGIA
2.8 ENERGIA Y AMBIENTE
3. PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS PURAS
3.1 SUSTANCIA PURA
3.2 FASES DE UNA SUSTANCIA PURA
3.3 PROCESOS DE CAMBIO DE FASE EN SUSTANCIAS PURAS
3.4 DIAGRAMAS DE PROPIEDADES PARA PROCESOS DE CAMBIO DE FASE
3.5 TABLAS DE PROPIEDADES
3.6 ECUACIONES DE ESTADO DE GAS IDEAL
3.7 FACTOR DE COMPRENSIBILIDAD
3.8 OTRAS ECUACIONES
4. MEZCLAS DE GASES
4.1 FRACCIONES MOLARES Y DE MASA
4.2 COMPORTAMIENTO DE MEZCLAS: GASES IDEALES Y GASES REALES
4.3 PROPIEDADES DE MEZCLAS Y DE GASES
5. MEZCLAS DE GAS - VAPOR Y ACONDICIONAMIENTO DE AIRE
5.1AIRE SECO Y AIRE ATMOSFERICO
5.2HUMEDAD ESPECÍFICA Y RELATIVA DEL AIRE
5.3TEMPERATURA DE PUNTO DE ROCIO
5.4 TEMPERATURAS DE SATURACION ADIABATICA Y DE BULBO HUMEDO
5.5 CARTA PSICROMETRICA
5.6 ACONDICIONAMIENTO DE AIRE
5.7 PROCESOS DE ACONDICIONAMIENTO DE AIRE

6. REACCIONES QUIMICAS I
6.1 COMBUSTIBLES Y COMBUSTION
6.2 PROCESOS DE COMBUSTION TEORICA Y REAL
6.3 ENTALPIA DE FORMACION Y ENTALPIA DE COMBUSTION
7. REACCIONES QUIMICAS II
7.1 LA PRIMERA LEY DE SISTEMAS REACTIVOS
7.2 TEMPERATURA DE FLAMA ADIABATICA
7.3 CAMBIO DE ENTROPIA DE SISTEMAS REACTIVOS
7.4 ANALISIS DE SEGUNDA LEY DE SISTEMAS REACTIVOS
8. EXERGIA I
8.1 POTENCIAL DE TRABAJO DE LA ENERGIA
8.2 TRABAJO REVERSIBNLE E IRREVERSIBLE
8.3 EFICIENCIA DE LA SEGUNDA LEY
8.4 CAMBIO DE EXERGIA DE UN SISTEMA
9. EXERGIA II
9.1 TRANSFERENCIA DE EXERGIA POR CALOR, TRABAJO Y MASA
9.2 PRINCIPIO DE DISMINUCION DE EXERGIA Y DESTRUCCION DE EXERGIA
9.3 SISTEMAS CERRADOS
9.4 VOLUMENES DE CONTROL
10. CICLOS DE POTENCIA DE GAS I
10.1 CONSIDERACIONES BASICAS
10.2 EL CICLO DE CARNOT
10.3 SUPOSICIONES DE AIRE ESTANDAR
10.4 MAQUINAS RECIPROCANTES
10.5 CICLO DE OTTO
10.6 CICLO DIESEL
10.7 CICLOS STIRILING Y ERICSSON
11. CICLOS DE POTENCIA DE GAS II
11.1 CICLO BRAYTON
11.2 CICLO BRAYTON CON REGENERACION
11.3 CICLO BRAYTON CON INTERENFRIAMIENTO
11.4 CICLOS IDEALES DE PROPULSION Y REACCION
11. 5 ANALISIS DE LA SEGUNDA LEY DE CICLOS DE POTENCIA DE GAS

12. CICLOS DE POTENCIA DE VAPOR I
12.1 EL CICLO DE VAPOR DE CARNOT
12.2 CICLO RANKINE
12.3 DESVIACION DE CICLOS DE POTENCIA DE VAPOR
12.4 EFICIENCIA DE CICLO DE RANKINE
12. 5 CICLO RANKINE IDEAL CON RECALENTAMIENTO
13. CICLOS DE POTENCIA DE VAPOR II
13.1 CICLO DE RANKINE IDEAL REGENERATIVO
13.2 ANALISIS DE LA SEGUNDA LEY EN CICLOS DE POTENCIA DE VAPOR
13.3 COGENERACION
13.4 CICLOS DE POTENCIA COMBINADOS DE GAS Y VAPOR
14. CICLOS DE REFRIGERACION I
14.1 REFRIGERADORES Y BOMBAS DE CALOR
14.2 EL CICLO INVERTIDO DE CARNOT
14.3 EL CICLO IDEAL DE REFRIGERACION POR COMPRENSION DE VAPOR
14.4 CICLO REAL DE REFRIGERACION POR COMPRENSION DE VAPOR
14.5 SELECCIÓN DEL REFRIGERANTE ADECUADO
14.6 SISTEMAS DE BOMBAS DE CALOR
15. CICLOS DE REFRIGERACION II
15.1 SISTEMAS INNOVADORES DE REFRIGERACION POR COMPRENSION
DE VAPOR
15.2CICLOS DE REFRIGERACION DE GAS
15.3 SISTEMAS DE REFRIGERACION POR ABSORCION
16. RELACIONES DE PROPIEDADES TERMODINAMICAS
16.1 DERIVADAS PARCIALES Y RELACIONES ASOCIADAS
16.2 RELACIONES DE MAXWELL
16.3 LA ECUACION DE CLAPEYRON
16.4 RELACIONES GENERALES
16.5 COEFICIENTE DE JOULE – THOMSON
16.6 VARIACIONES EN GASES REALES

ACTIVIDADES EXTRATUTORIALES:
En el trabajo realizado antes del encuentro tutoríal presencial, el estudiante debe efectuar
una serie de actividades de lectura y apropiamiento del conocimiento, consulta, escritos
de resumen acerca del contenido temático y, reunión por "CIPAS", solución de los
problemas planteados del texto guía, las actividades se presentan de la siguiente manera:
ACTIVIDADES BASICAS
Lectura y apropiamiento del conocimiento:
Dentro de las primeras actividades a desarrollar en cualquier proceso educativo se
encuentra la lectura y el estudio, base para la construcción del conocimiento, para ello el
estudiante debe poseer la bibliografía básica entregada por la Universidad especialmente
el texto guía y, por medio de acceso a bibliotecas e Internet consultar documentos
complementarios.
Reunión por "CIPAS" :
En esta actividad el estudiante debe efectuar socialización del conocimiento propio y de
sus compañeros, con el objetivo de mejorar o completar sus aprendizajes e identificar
dificultades individuales o grupales.
ACTIVIDADES DE PRACTICA EXTRATUTORIAL
Escrito Individual :
Elaborar un informe o trabajo escrito donde muestre el procedimiento para la solución de
cada uno de los problemas propuestos.
Reunión por CIPAS:

Revisar y resolver en grupo aquellos problemas propuestos en los cuales individualmente
hubo dificultades.
ACTIVIDADES DE APLICACIÓN Y AMPLIACIÓN
Consulta:
En esta actividad, el estudiante debe recurrir, si es necesario, a la búsqueda de
información complementaria que facilite la realización del proyecto propuesto en libros de
texto, revistas, documentos e información a través de Internet, documentos audiovisuales,
entrevistas a especialistas o profesionales en el tema y manuales técnicos.
ASESORIA:
La Facultad cuenta con tutores de planta a nivel nacional especializados en el área de
trabajo. Se debe establecer con el tutor designado el horario de atención de estudiantes,
así como la manera en que se realizarán las actividades de asesoría personal presencial,
telefónica y a través de correo electrónico.
ACTIVIDADES TUTORIALES:
Estas actividades se desarrollan durante el encuentro entre el tutor y los estudiantes.
1. El tutor debe presentar al grupo el plan de trabajo a desarrollar durante la sesión de
tutoría de dos horas.
2. Presentación de las temáticas por parte del tutor. (5 minutos)
3. Revisar y resolver los aspectos teóricos en los cuales los estudiantes han tenido
dificultades de entendimiento y comprensión. (15 minutos)
4. Ejercicios prácticos - análisis de casos. De común acuerdo con los estudiantes el tutor
debe seleccionar mínimo tres de los problemas propuestos, especialmente aquellos
típicos o en los que se ha presentado dificultades en su estudio, para ser resueltos
durante la tutoría. (60 minutos)
5. Realización de talleres prácticos individuales o grupales que permitan fortalecer y
evaluar los conceptos, contenidos y aprendizajes de la asignatura. (30 minutos)
6. Realizar el seguimiento y control de las actividades extratutoriales programadas,
especialmente de los informes o trabajos escritos preparados por los estudiantes, así
como los proyectos propuestos. (10 minutos)

La asignatura es de 3 créditos académicos. Se ofrecerán tutorías disciplinares de dos
horas a la semana, durante 17 semanas. El trabajo de la tutoría se complementará con la
realización de un proyecto, que se planteará en consenso entre el tutor y grupos de tres o
cuatro estudiantes. El proyecto a desarrollar será seguido con el tutor, se completará con
la redacción de un trabajo escrito, y sustentación oral en clase.
COMPETENCIAS GENÉRICAS:
El estudiante alcanzará:
 capacidad para entender a racionalizar el proceso de selección de cada ciclo,
 Capacidad de trabajar en equipo en el proyecto,
 Capacidad de comunicación escrita y oral técnica e,
 Interpretación matemática, para dar sentido a partir de la matemática a los
problemas de cada tema.
 Identificar el vocabulario específico relacionado con la termodinámica por medio
de la definición precisa de conceptos básicos con la finalidad de formar una base
sólida para el desarrollo de los principios de la termodinámica.
 Entender el concepto de energía y sus distintas formas.
 Introducir el concepto de sustancia pura
 Diferenciar entre aire seco y aire atmosférico.
 Proporcionar un panorama de los combustibles
 Comprender el concepto de flama adiabática.
 Desarrollar la relación de balance de energía.
 Evaluar el desempeño de los ciclos de potencia de gas para los cuales los fluidos
de trabajo
 Analizar el proceso del ciclo Brayton.
 Comprender el proceso de cogeneración
 Desarrollar las relaciones fundamentales entre las propiedades termodinámicas
normalmente encontradas y expresar las propiedades que no pueden medirse
directamente en términos de propiedades fácilmente medibles.
EVALUACION
1. Evaluación diagnostica. Permite determinar a través de preguntas u otras actividades,
los conocimientos y experiencias previas que el estudiante tiene sobre el tema de la guía.
2. Evaluación de actividades básicas. Identificar la percepción que el estudiante va
logrando de los nuevos conceptos y de las experiencias que realiza. Se efectúa la

revisión, evaluación y elaboración de anotaciones del informe escrito resumen elaborado
por los estudiantes en las CIPAS.
3. Evaluación de las actividades prácticas. Explorar el dominio y profundidad que el
estudiante va logrando de los aprendizajes a través de los ejercicios realizados. Se
efectúa la revisión, evaluación y elaboración de anotaciones del informe escrito de los
procedimientos para la solución de los problemas propuestos.
4. Evaluación de las actividades de aplicación y ampliación. Identificar la capacidad y la
comprensión que el estudiante logra de la aplicación de los aprendizajes y su proyección
sobre la comunidad. Se hace la revisión, evaluación y elaboración de anotaciones del
informe escrito sobre el desarrollo del proyecto propuesto.
5. Evaluación Formativa. Verificar si se logro el aprendizaje, el afianzamiento o la
aplicación de conceptos y destrezas buscados. Se busca, verificar si los trabajos
propuestos han sido correctamente realizados.
6. Evaluación Sumativa. Al terminar cada guía es necesario realizar una evaluación que
permita detectar los avances y dificultades. Se evalúa el procedimiento y solución del
problema planteado al final de la sesión de tutoría.
6. Evaluación Sumativa. Al terminar cada guía es necesario realizar una evaluación que
permita detectar los avances y dificultades. Se evalúa el procedimiento y solución del
problema planteado al final de la sesión de tutoría, acompañados de talleres en clase.
La nota final se obtendrá teniendo en cuenta que se realizarán evaluaciones
parciales y un examen final a los que se les dará un valor del 20% (Exposición
Grupal máximo 2 personas)
y 30% ( Escrito e individual)respectivamente y el proyecto tendrá un valor del
50%. (Grupal máximo 2 personas)
El proyecto es una forma de trabajo de auto-aprendizaje y autoevaluación para
comprobar comprensión de los contenidos impartidos en las tutorías presenciales de la
asignatura. Asimismo permite al tutor seguimiento y evaluación del trabajo no presencial.
Este favorece y ayuda al alumno en la toma de decisiones.
El Proyecto tiene como Objetivo: Dar la oportunidad al estudiante de encontrar las
herramientas, que le permitan resolver un problema de selección de cualquier ciclo
térmico y debe contemplar las siguientes etapas:
 Realizar una selección del caso de estudio, que se ajuste a los objetivos del
proyecto así como a los contenidos de las asignaturas integradoras.
 Utilizar una metodología para el análisis del objeto de estudio basada en los
conceptos impartidos en las asignaturas integradoras

 Mediante diagramas de propiedades de cada ciclo, seleccionar el correspondiente
que cumpla con las especificaciones establecidas y,
 Proponer una solución de caso que se integre con las asignaturas; . En la
Selección del ciclo debe tener en cuenta: Tipos y propiedades de los ciclos
termodinámicos, propiedades de los combustibles.
BIBLIOGRAFIA:
TEXTO GUIA
1. Cengel Y, Boles Michael. TERMODINAMICA. . 5ª Edición. Editorial McGraw-Hill.
2006
TEXTOS COMPLEMENTARIOS
1. Van Wylen, G y otros. FUNDAMENTOS DE TERMODINÁMICA
CLÁSICA. 5ª edición. Editorial Wiley. 1994.
2. Wark, Kenneth. TERMODINÁMICA. 5ª Edición. Editorial McGraw-Hill.
2001
3. Álvarez J, Callejón I. Máquinas térmicas motoras. Alfaomega. 1ª Edición,
2005, México
4. Toledo M, Termodinámica de las turbinas de Gas. Alfaomega. 1ª Edición, 2004,
México.
E-LIBRO:
PROQUEST:
CIBERGRAFIA:
http://web.mit.edu/16.unified/www/FALL/thermodynamics/index.html
http://web.mit.edu/16.unified/www/FALL/thermodynamics/notes/node10.html
http://www.textoscientificos.com/fisica/termodinamica/
http://ocw.mit.edu/OcwWeb/Materials-Science-and-Engineering/3-00Thermodynamics-of-
MaterialsFall2002/LectureNotes/

http://www.physics.usyd.edu.au/~melrose/thermo.html
http://www.cartage.org.lb/en/themes/sciences/Physics/Thermodynamics/BasicThermodyn
amics/mainpage.htm
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/termo/Termo.html
http://www.biopsychology.org/apuntes/termodin/termodin.htm
http://www.emc.maricopa.edu/faculty/farabee/BIOBK/BioBookEner1.html
http://www.tulane.edu/~bmitche/book/thermo.html
http://www.engineeringtoolbox.com/gas-mixture-properties-d_586.html
http://www.textoscientificos.com/fisica/termodinamica/mezcla-gases
http://www.eoearth.org/article/Exergy
http://web.mit.edu/2.810/www/exergy.pdf
http://www.lowex.net/downloads/Introduction%20to%E0t%20of%20exergy.pdf
http://www.ing.unrc.edu.ar/materias/termodinamica/archivos/apuntes_ciclos_termodinamic
os.pdf
http://www.engr.siu.edu/staff1/weston/thermo/
http://scienceworld.wolfram.com/physics/ThermodynamicCycle.html

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