TRABAJO FINAL

UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO

FACULTAD NACIONAL DE INGENIERIA

Departamento de Ciencias Exactas e Ingeniería

Carrera: Ingeniería Mecánica Electromecánica

Participante: Ing. Dayan Junior López Mamani

PLAN GLOBAL TERMODINÁMICA TÉCNICA

I. Datos genérales

INSTITUCIÓN DE FORMACIÓN : Universidad Técnica de Oruro

AREA / DECANATO : Facultad Nacional de Ingeniería

CARRERA : Ingeniería Mecánica

NIVEL DE FORMACIÓN : Licenciatura en Ingeniería Mecánica

MATERIA : Termodinámica Técnica

DOCENTE : Ing. Dayan Junior López Mamani

MODALIDAD : Semipresencial

PLAN DE ESTUDIOS : Semestral-2025

SIGLA Y CÓDIGO : MEC – 2244

SEMESTRE/ AÑOS DE ESTUDIO : Tercer Semestre

CARGA HORARIA : 6Hrs. Semanales; 24 Hrs mes; 144 Hrs. Semestre.

NÚMERO DE MESES : 6 Meses

PRE-REQUISITOS : Cálculo 2 (MAT – 1102).

II. JUSTIFICACIÓN DE LA MATERIA O ASIGNATURA

La asignatura Termodinámica Técnica, destinado a futuros ingenieros, es esencial en la formación del/a ingeniero/a mecánico/a porque aporta los fundamentos teóricos y las herramientas prácticas necesarias para analizar y diseñar procesos energéticos y sistemas térmicos presentes en la industria. La formación en termodinámica permite comprender las relaciones entre energía, trabajo y transferencia térmica, habilitando al estudiante para identificar problemas tecnológicos, plantear hipótesis, modelar y aplicar soluciones reales en contextos productivos locales y regionales de nuestro País.

Desde la perspectiva del currículo crítico para la educación superior, la materia contribuye a formar profesionales con pensamiento analítico-crítico, capaces de vincular conocimientos científicos con demandas sociales y productivas, promoviendo prácticas sostenibles y éticas en el ejercicio profesional.

III. Objetivos

OBJETIVO GENERAL

Generar en los/as estudiantes capacidades de observación y razonamiento lógico para aplicar los principios fundamentales de la termodinámica clásica para analizar y resolver problemas reales de balances de masa y energía, modelar ciclos térmicos y manejar equipos e instrumentos básicos utilizados en procesos industriales, evaluando impactos y proponiendo soluciones contextualizadas. Analizar los principios básicos y fundamentales de la termodinámica clásica para aplicarlos en la solución de problemas físicos.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

· Diferenciar y aplicar los conceptos de calor, temperatura y energía en procesos termodinámicos.

· Expresar y utilizar las leyes de la termodinámica para formular ecuaciones de balance en sistemas cerrados y abiertos.

· Evaluar variaciones de entropía en procesos y su implicación en la eficiencia de sistemas térmicos.

· Analizar y resolver ciclos termodinámicos (Otto, Diesel, Brayton, Rankine) y calcular rendimientos y balances asociados.

· Manejar e interpretar tablas, diagramas termodinámicos y software de análisis (p. ej. EES, Matcad) aplicados a problemas reales.

· Diseñar y ejecutar prácticas de laboratorio que permitan verificar teorías y resultados numéricos.

IV. Competencias A DESARROLLAR

· Competencia conceptual (saber):

Ø Comprender los principios y leyes de la termodinámica (energía, entropía, trabajo, entalpía).

Ø Identificar propiedades y comportamiento de sustancias puras y mezclas (diagramas p-v-T, tablas y gráficos).

Ø Conocer los fundamentos de los principales ciclos termodinámicos (Otto, Diesel, Brayton, Rankine).

· Competencia procedimental (saber hacer):

Ø Formular y resolver balances de masa y energía para sistemas cerrados y abiertos.

Ø Aplicar métodos analíticos y software especializado para modelar problemas termodinámicos.

Ø Diseñar y ejecutar ensayos y prácticas de laboratorio y registrar resultados experimentales.

Ø Elaborar informes técnicos y presentar conclusiones argumentadas.

• Competencia actitudinal (saber ser y convivir):

Ø Desarrollar pensamiento crítico y autocrítica en el análisis de soluciones técnicas.

Ø Trabajar en equipo y comunicar resultados de forma ética y responsable.

Ø Fomentar el compromiso con la sostenibilidad y la seguridad industrial

V. Contenidos mínimos - analíticos

5.1 UNIDAD 1

TITULO : INTRODUCCION A LA TERMODINAMICA

OBJETIVOS : Definición conceptual de la termodinámica y su terminología

CONTENIDO:

5.1.1 Definiciones

5.1.2 Terminología Termodinámica

5.1.3 Sistema, Entorno Y Frontera

5.1.4 Propiedades. 1.5. Estado.

5.1.5 Proceso.

5.1.6 Ciclo.

5.1.7 Unidades

5.2 UNIDAD 2

TITULO: PROPIEDADES DE UNA SUBSTANCIA PURA

OBJETIVO

Ratificar el concepto fundamental de la indisolubilidad masa-energía y que la evaluación de los procesos energéticos pasa por el conocimiento y capacidad de evaluar las propiedades de la materia, masa o substancia.

CONTENIDO:

5.2.1 Concepto

5.2.2 Superficie p,v,T,

5.2.3 Superficie p,v,T para el agua

5.2.4 Cambios de fase para el agua

5.2.5 Sistemas de dos fases

5.2.6 Cambios de fase a presión constante

5.2.7 Diagramas de fase.

5.2.8 Punto triple y punto crítico;

5.2.9 Diagramas s-T, h-p de dos fases;

5.2.10 Diagramas de Mollier.

5.2.11 Propiedades de un sistema de dos fases.

5.3 UNIDAD 3

TITULO: RELACIONES DE ENERGIA TRABAJO Y CALOR

OBJETIVO

Reconocer la importancia del concepto de energía, de sus formas, el significados de sus relaciones y la capacidad de cuantificarlas e interpretar coherentemente estos resultados

CONTENIDO:

5.3.1 Concepto

5.3.2 Consideraciones Generales sobre la masa

5.3.3 Energía potencial

5.3.4 Energía cinética

5.3.5 Energía interna

5.3.6 Trabajo

5.3.7 Potencia

5.3.8 Calor

5.4 UNIDAD 4

TITULO: PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINAMICA

OBJETIVO

Que el alumno funcionalice y aplique como herramienta el balance de Energías

CONTENIDO:

5.4.1 Concepto

5.4.2 Sistemas Cerrados

5.4.3 Sistemas Abiertos

5.4.4 Energía interna

5.4.5 Primer Principio para Sistemas Cerrados

5.4.6 Entalpía

5.4.7 Primer Principio para Sistemas Abiertos

5.4.8 Entropía.

5.5 UNIDAD 5

TITULO: GAS IDEAL Y MEZCLA DE GASES IDEALES

OBJETIVO

Examinar los métodos de análisis del comportamiento de los gases.

CONTENIDO:

5.5.1 Definición

5.5.2 Ley de Boyle.

5.5.3 Ley De Charles

5.5.4 Ecuación de condición o estado de un gas ideal

5.5.5 Relaciones energéticas importantes para gases ideales

5.5.6 Mezcla de gases ideales

5.6 UNIDAD 6

TITULO: PROCESOS

OBJETIVO

Establecer las relaciones y resolver cuantitativamente problemas relacionados con los principales procesos.

CONTENIDO:

5.6.1 Introducción

5.6.2 Proceso A Volumen Constante

5.6.3 Proceso a Presión Constante

5.6.4 Proceso Isotérmico

5.6.5 Proceso Isentrópico

5.6.6 Proceso Politrópico

5.6.7 Procesos y Relaciones Anexas

5.7 UNIDAD 7

TITULO: SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA Y EL CICLO DE CARNOT

OBJETIVO: Establecer la relación entre la Segunda Ley el concepto de rendimiento y el ciclo termodinámico a través del Ciclo de Carnot.

CONTENIDO:

5.7.1 Introducción

5.7.2 definiciones fundamentales de los ciclos termodinámicos

5.7.3 Enunciados de la Segunda Ley: Clausiius y Kelvin Planck

5.7.4 Máquinas térmicas

5.7.5 Ciclo de máximo rendimiento

5.7.6 Ciclo de Carnot.

5.7.7 Ciclos referenciales

5.8 UNIDAD 8.

TITULO: CICLOS GASEOSOS DE POTENCIA

OBJETIVO

Establecer el conocimiento y la capacidad de resolución de los ciclos gaseosos de potencia más importantes.

CONTENIDO:

5.8.1 Definiciones Ciclos gaseosos de potencia

5.8.2 Ciclo Otto, Ciclo Diesel, Ciclo Dual

5.8.3 Variantes de los ciclos de MCI.

5.8.4 Ciclo Brayton

5.8.5 Variantes de los ciclos Brayton.

5.9 UNIDAD 9

TITULO: CICLOS RANKINE DE POTENCIA Y REFRIGERACIÓN

OBJETIVO:

Establecer el conocimiento y la capacidad de resolución de los ciclos rankime de potencia y refrigeración más importantes.

CONTENIDO:

5.9.1 Introducción

5.9.2 Ciclo Rankine de potencia

5.9.3 Variantes del ciclo Rankine de Potencia

5.9.4 Ciclo Rankine de Refrigeración

5.9.5 Ciclo Rankine para bombas de calor.

VI. MÉTODOLOGIA

Enfoque: Crítico, participativo, problematizador con alternación de exposición teórica, aprendizaje basado en problemas (ABP), laboratorios experimentales, estudio de casos y proyectos aplicados.
Estrategias:

o Clases magistrales sincrónicas, de acuerdo a la situación o cronograma se realizara videoconferencia para presentar conceptos y problemas claves.

o Actividades prácticas y resolución de problemas (asíncronas y presenciales en laboratorio).

o Seminarios y debates en foros para el análisis crítico de textos y casos.

o Trabajo por proyectos y estudios de caso aplicados a procesos térmicos reales (visitas a planta cuando sea posible).

o Uso de software especializado (EES, Mathcad, etc.) para modelado y simulación.

Recursos y materiales: pizarra / presentaciones, guías de prácticas, artículos científicos, software (EES), laboratorios virtuales, videos demostrativos, plataforma Open Campus / Moodle / Zoom, lectura guiada.
Actividades: exposiciones, resolución de problemas, entregas escritas, informes de laboratorio, presentaciones grupales, participación en foros, visitas industriales y feria técnica (EXPOTECO).

VII. EVALUACION

Ø Principios: Evaluación Diagnostica, evaluación formativa y formativa-sumativa, coherente con las competencias.

Ø Momentos:

Diagnóstica: al inicio (actividad breve para mapear conocimientos previos).
Formativa (continua): a lo largo del semestre (tareas, prácticas, participación, foros, informes y proyectos).
Sumativa (final): prueba final práctica y teórica / exposición de investigación.

Ø Ponderación:

Evaluación continua: 60% (compuesta por: trabajos y proyectos 12.5%, pruebas ejecución 25%, pruebas respuesta corta 22.5%, pruebas larga 20%, pruebas objetivas 20% — estos porcentajes son relativos dentro de la continua; se consolidan en la nota del 60%).
Evaluación final presencial: 40% (teórico y práctico).

Ø Instrumentos: pruebas de ejecución (simulaciones / prácticas), exámenes de desarrollo, pruebas objetivas, informes de laboratorio, trabajos en grupo y proyectos, participación en foros.

Ø Criterios de calificación y rúbrica básica:

Exactitud y corrección técnica (40%)
Razonamiento y argumentación (25%)
Aplicación práctica / experimentación (20%)
Presentación, ortografía y formato (10%)
Puntualidad y cumplimiento (5%)

Ø Políticas: entregas fuera de plazo se califican con 0 salvo justificativo; plagio = 0 en la actividad correspondiente; la evaluación final debe aprobarse junto con la continua para superar la asignatura.

VIII. Bibliografía

Ø Introducción a la termodinámica clásica y estadística, Richard E. Sonntag y Gordon J. Van Wylen; Editorial NORIEGA-LIMUSA; Mexico; Quinta edición 1994; Paginas 637 a la 688.

Ø Fundamentos de Termodinámica, Van Wylen – Sonntag – Borgnakke; Editora Edgar Blucher; Brasil; Quinta edición – 2002; Paginas 319 a la 343.

Ø Termodinámica, Faires; Editorial UTEHA – México; Wuinta edición – 1995; Paginas 194 a 221.

Ø Termodinámica, Yunus A. Cengel – Michael A. Boles; Editorial Mc Graw Hill; Colombia, Séptima edición – 2018.

IX. Cronograma

AVANCE DE CONTENIDOS	CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
	MES 1				MES 2				MES 3				MES 4				MES 5				MES 6
	1	2	3	4	1	2	3	4	1	2	3	4	1	2	3	4	1	2	3	4	1	2	3	3
Tema 1, 2 y 3
Laboratorio
Primer parcial
Tema 4, 5 y 6
Laboratorio
Visita empresarial
Segundo parcial
Tema 7, 8 y 9
Laboratorio
Seminario de búsqueda
Tercer Parcial
Evaluación final y exposición investigación

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Ing. Dayan Junior López Mamani
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