ECUACIONES DIFERENCIALES ORDINARIAS. PROGRAMACIÓN DE CLASES

CARRERA: Ing. Mecánica Eléctrica

HORAS SEM:  6     T: 4             P: 2

MATERIA: Transferencia de Calor

CICLO ESCOLAR  2018-B

CLAVE:    I7435

CARGA HORARIA TOTAL   102  HRS.

CREDITOS: 9

PRE-REQUISITOS

ECUACIONES DIFERENCIALES ORDINARIAS I.  

INGENIERIA TERMODINÁMICA.

COMPETENCIAS

Que los alumnos se enteren desde el inicio del contenido del programa de estudios de la materia y tengan comentarios en torno al mismo. El programa contiene el criterio de evaluación que se adoptará para asignar calificaciones al término del curso, y la bibliografía recomendada.

Que el estudiante sitúe y comprenda el marco  panorámico de la transferencia de calor.  Que aprenda con significado las  leyes básicas de los tres modos de transferencia de calor.

Que el estudiante identifique con significado las analogías con los circuitos eléctricos.

Que el estudiante reconstruya la metodología de análisis a partir de modelos físicos de varias geometrías obteniendo las correspondientes ecuaciones diferenciales e integrándolas para estado estable, una dimensión, sin y con generación interna de calor.

Que el alumno identifique métodos de solución analítica para conducción en varias dimensiones, estados estable y transitorio, presentación en fórmulas..

Que el estudiante desarrollo su habilidad y gusto por la solución de problemas de aplicación ingenieril.

Que el estudiante comprenda que la convección se tipifica en dos grandes rubros con teorías diferentes.

Que el estudiante refuerce y tenga presente, para aplicarlo ya, el conocimiento sobre capa límite.

Que el estudiante reconstruya con significado la metodología de análisis para flujo laminar externo sobre placas planas.

Que el estudiante reconstruya con significado la metodología de análisis para flujo laminar interno en tuberías.

Que el estudiante incorpore en su haber las correlaciones de diseño surgidas empíricamente y por analogías.

Que el alumno incremente su habilidad resolviendo problemas de aplicación

de la convección forzada.

Que en convección natural el alumno reconstruya la metodología de análisis para flujo laminar sobre placa vertical y que el estudiante incorpore en su haber las correlaciones de diseño surgidas empíricamente.

Que el estudiante comprenda las leyes fundamentales de la radiación térmica, las propiedades radiantes y los factores de forma.

Que el alumno reconstruya las metodologías de análisis para intercambio radiante entre superficies negras.

CONTENIDO

1. INTRODUCCIÓN AL CURSO                      

2. CONDUCCIÓN

3 CONVECCIÓN

4 RADIACIÓN TÉRMICA

METODOLOGÍA DEL CURSO

. Discusión grupal con significado del conocimiento

. Cumplimiento de horarios

. Asignación de tareas

. Exigencia de responsabilidad a los alumnos

. Reflexión

. Crítica constructiva

. Trabajo en grupo

PROGRAMACIÓN DE CLASES

SESIONES

(hrs)

TEMA

SEMANA

REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA

INTRODUCCIÓN AL CURSO

0.5

 Entrega y explicación a los alumnos del programa de estudios.

1

I.- MODOS BÁSICOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR

0.5

1.1 Relación de la transferencia de calor con la termodinámica  

1

Ref. A: pp. 1-4

0.5

1.2  Conducción del calor

1

Ref. A: pp. 4-5

1.0

1.2.1 Paredes planas    

1

Ref. A: pp. 5-8

0.5

1.2.2 Conductividad térmica                

1

Refs.: A: pp. 8-11

1.0

1.2.3 Resistencia de contacto  

1

Ref. A:pp. 11-17

1.5

1.3 Convección

2

Ref. A: pp. 17-21

1.0

1.4  Radiación                                  

2

Ref. A: pp 21-24

1.0

1.5 Sistemas de transferencia de calor combinados

2

Ref. A: pp. 24-25

2.0

Seguridad en el laboratorio de transferencia de calor

2

Practica de laboratorio

2.0

1.5.1  Paredes planas en serie y en paralelo  

3

Ref. A: pp. 25-32

1.0

Asesoría a los alumnos en la  

        solución de problemas

        dentro del aula (HORAS DE  

        PRACTICA)            

3

Refs.: A, 1, 2, 3, 4 y 5.

1.0

1.5.2  Convección y conducción en serie

3

Ref. A: pp. 32-34

1.0

1.5.3  Convección y radiación en paralelo

4

Ref. A: pp. 35-37

1.0

1.5.4  Coeficiente total de transferencia de calor

4

Ref. A: pp. 37-41

1.0

1.6  Aislamiento térmico

4

Ref, A: pp. 41-47

1.0

Asesoría a los alumnos en la  

        solución de problemas

        dentro del aula (HORAS DE  

        PRACTICA)            

4

Refs.: A, 1, 2, 3, 4 y 5.

2.0

Medición de la conductividad térmica de una placa

4

Practica de laboratorio

0.25

1.7 Transferencia de calor y Ley de la conservación de la energía

5

Ref. A: pp. 47

0.25

1.7.1 primera Ley de la termodinámica

5

Ref. A: pp.47-49

1.0

1.7.5  Conservación de energía aplicada al análisis de transferencia de calor

5

Ref. A: pp. 49-52

1.5

Asesoría a los alumnos en la  

        solución de problemas

        dentro del aula (HORAS DE  

        PRACTICA)            

5

Refs.: A, 1, 2, 3, 4 y 5.

II.- CONDUCCIÓN DE CALOR

0.5

2.1 Introducción

5

Ref. A: pp.73-74

0.5

2.2  Ecuación de conducción

5

Ref. A: pp. 74

1.0

2.2.1  Coordenadas rectangulares

6

Ref. A: pp. 74-77

1.0

2.2.2  Forma dimensional

6

Ref. A: pp. 77-78

1.5

2.2.3  Coordenadas cilíndricas y esféricas

6

Ref. A: pp. 79-80

0.5

2.3  Conducción estacionaria de calor en geometrías simples

6

Ref. A: pp. 80

2.0

2.3.1  Pared plana con y sin generación de calor

7

Ref. A: pp. 80-83

2.0

2.3.2  Formas cilíndricas y esféricas sin generación de calor

7

Ref. A: pp. 84-90

1.5

2.3.3  Cilindro sólido de longitud finita con generación de calor

8

Ref. A: pp. 91-95

2.0

Asesoría a los alumnos en la  

        solución de problemas

        dentro del aula (HORAS DE  

        PRACTICA)            

8

Refs.: A, 1, 2, 3, 4 y 5.

2.0

Evaluación de perdidas de calor en un sistema de paredes compuestas con disipación calorífica unidimensional de un cilindro

8

Practica de laboratorio

0.5

2.4   Superficies extendidas

8

Ref. A: pp. 95

2.0

2.4.1  Aletas de sección transversal uniforme

9

Ref. A: pp. 95-100

2.0

2.4.2  Selección y diseño de aletas

9

Ref. A: pp. 100-106

1.0

Asesoría a los alumnos en la  

        solución de problemas

        dentro del aula (HORAS DE  

        PRACTICA)            

10

Refs.: A, 1, 2, 3, 4 y 5.

III.- ANÁLISIS DE LA TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONVECCIÓN

0.5

4.1  Introducción

10

Ref. A: pp. 233

1.0

4.2  Transferencia de calor por convección

10

Ref. A: pp. 233-236

1.5

4.3  Fundamentos de capas límite

10

Ref. A: pp. 236-237

2.0

Limite de estabilidad de llama para un combustible gaseoso

10

Practica de laboratorio

1.0

Asesoría a los alumnos en la  

        solución de problemas

        dentro del aula (HORAS DE  

        PRACTICA)            

11

Refs.: A, 1, 2, 3, 4 y 5.

1.0

4.4  Ecuaciones de conservación de masa, cantidad de movimiento y energía para un flujo laminar sobre una placa plana

11

Ref. A: pp. 238-242

1.0

4.5  Ecuaciones de capa límite adimensionales y parámetros de similitud

11

Ref. A: pp. 242-244

0.5

4.5.1  Coeficiente de fricción

11

Ref. A: pp. 244-245

0.5

4.5.2  Número de Nusselt

11

Ref. A: pp. 245

2.2

Proporción aire/combustible en la combustión de un combustible gaseoso

Practica de laboratorio

0.5

4.6 Grupos adimensionales relevantes en la transferencia de calor y el flujo de fluidos

12

Ref. A: pp. 254-255

0.5

4.7  Solución analítica para el flujo laminar de capa límite sobre una placa plana

12

Ref. A: pp. 255-256

1.5

4.7.1  Espesor de la capa limitadora y fricción superficial

12

Ref. A: pp. 256-259

0.5

4.7.2  Transferencia de calor por convección

12

Ref. A: pp. 259-260

1.0

4.7.3  Evaluación del coeficiente de transferencia de calor por convección

12

Ref. A: pp. 260-264

1.0

4.8  Evaluación de la transferencia de calor y de los coeficientes de fricción en flujo laminar

13

Ref. A: pp. 267-269

1.0

Asesoría a los alumnos en la  

        solución de problemas

        dentro del aula (HORAS DE  

        PRACTICA)            

13

Refs.: A, 1, 2, 3, 4 y 5.

2.0

4.9  Analogía entre la cantidad de movimiento y la transferencia de calor en flujo turbulento sobre una superficie plana

13

Ref. A: pp. 270-275

1.0

4.10  Analogía de Reynolds para flujos turbulentos sobre superficies planas

14

Ref. A: pp. 276-277

1.0

4.11  Capa delimitadora combinada

14

Ref. A: pp. 277-279

2.0

4.10  Condiciones de frontera especiales y flujo de alta velocidad

14

Ref. A: pp. 280-285

1.0

Asesoría a los alumnos en la  

        solución de problemas

        dentro del aula (HORAS DE  

        PRACTICA)            

15

Refs.: A, 1, 2, 3, 4 y 5.

EXAMÉN DEPARTAMENTAL,  

IV.- CONVECCIÓN FORZADA SOBRE SUPERFICIES EXTERIORES

0.5

5.1  Flujo sobre cuerpos sólidos macizos

15

Ref. A: pp. 421-423

2.5

5.2  Cilindros, esferas y otras formas sólidas

15

Ref. A: pp. 423-434

3.0

5.3  Haces de tubos expuestos a flujo transversal

16

Ref. A: pp. 445-460

1.0

Asesoría a los alumnos en la  

        solución de problemas

        dentro del aula (HORAS DE  

        PRACTICA)            

16

Refs.: A, 1, 2, 3, 4 y 5.

2.0

Intercambiador de calor de dos pasos en tubos y uno en coraza

16

Practica de laboratorio

5.4  Chorros libres, confinados, clasificación y flujo

 17

Ref. A: pp. 460-462

5.5  Chorros superficiales libres-correlaciones de transferencia de calor

17

Ref. A: pp. 460-462

5.6  Correlaciones de transferencia de calor con un chorro circular o redondo sobre una superficie libre SRJ

17

Ref. A: pp. 462-466

1.0

Asesoría a los alumnos en la   solución de problemas

        dentro del aula (HORAS DE  

        PRACTICA)            

17

Refs.: A, 1, 2, 3, 4 y 5.

2.0

Efectos de operación en intercambiadores de calor de un solo paso cuando se conecta en contracorriente y en paralelo

17

Practica de laboratorio

ABREVIATURAS (en la cuarta columna de la tabla “programación de clases”:

Ref. = Referencia bibliográfica; Refs. = Referencias bibliográficas; SC = Subcapítulo; S = Sección; p = página; pp = páginas; exc. ec. = excepto ecuación; exc. ecs. = excepto ecuaciones; SC = Subcapítulo; S = Sección.