Clase 1 termo.--------------------------

Clase 1 termo

1. Profesor: Phd. Diego Rivera Aguilera
Contacto: [email protected]
Fecha: 2º Semestre 2025

2. Termodinámica y Transferencia de Calor, USACH –Diego Rivera A. Información del Curso –01/12

3. Nombre de Asignatura: Termodinámica y Transferencia de calor
Horario: L1 –L2 –L3
Código: 92011
Carrera, Nivel: Ingeniería Civil Mecatrónica, 5º Nivel
Departamento: Departamento de Ingeniería Mecánica
Créditos SCT-CHILE: 5 SCT
TEL: 4 –2 –2 (hp)
Trabajo autónomo semanal: 4 (hc)
Requisitos: 92007 –Mecánica de Fluidos
Termodinámica y Transferencia de Calor, USACH –Diego Rivera A. Información del Curso –01/13
Ponderaciones (Teo/Eje/Lab)70%/0%/30%
Condiciones de aprobación 3.96
Nota eximición 4
Condiciones de eximición 4
Asistencia 75%
Semana Fecha ContenidosPonderación
Teoría 70%
5 22 / 09 / 25Unidad 1 30%
10 03 / 11 / 24Unidades 2 y 3 35%
13 24 / 11 / 25Unidades 4 y 5 35%
Laboratorios - - 30%
▪Reglas de Asistencia
▪Reglas Evaluaciones
▪Horario de consultas
Lab. Dibujo, [email protected]
▪Lunes 11:30 –17:00
▪Martes 11:30 –17:00
▪Jueves 11:30 –17:00

4. Termodinámica y Transferencia de Calor, USACH –Diego Rivera A. Información del Curso –02/13
Asignaturateórica-práctica,quetienecomopropósitodescribirymostrarlosaspectosfundamentalesdela
termodinámicaytransferenciadecalor.Laasignaturaaportaenlaformacióndelingeniero,elcualadquierelos
conocimientosteóricosfundamentales,enproblemasfísicos-mecánicos,propiosdesuespecialidad.
➢Identificarycomprenderlosestados,procesosyciclostermodinámicos,tantodeaplicacionescotidianascomo
deproblemasindustriales.
➢Distinguirlosdistintostiposdeenergíaydelosfenómenosdetransferenciadeenergía(calor-trabajo)que
ocurrenenaplicacionesdelámbitodetermo-fluidos.
➢DominarellenguajetécnicoyelusodeTablasTermodinámicasenproblemasenergéticosdeingeniería.
➢Cuantificarlaeficienciaenergéticayexergéticaatravésdelusoapropiadodelaprimeraysegundaleydela
termodinámica.
ObjetivosdeAprendizajeEspecíficos
ObjetivosdeAprendizajeGeneral(segúnelPlandeAsignatura)

5. Termodinámica y Transferencia de Calor, USACH –Diego Rivera A. Información del Curso –03/13
Desempeños Integrales Comunes (Plan de Asignatura)
▪Resolver problemas complejos desde la ingeniería, mediante soluciones integrales y de carácter
multidisciplinario, aplicando los conocimientos de ciencias básicas, humanas, y de ingeniería,
desde una perspectiva sistémica, con un enfoque innovador y orientado al emprendimiento.
▪Diseñar sistemas, componentes o procesos, considerando buenas prácticas, estándares y
tecnologías pertinentes, así como variables económicas, ambientales, culturales y sociales.
▪Formular, evaluar y gestionar proyectos del ámbito de la ingeniería aplicando elementos
económicos y considerando equipos de trabajo, aspectos y contextos involucrados en los impactos
de su quehacer profesional.

6. Termodinámica, USACH –Diego Rivera A. Información del Curso –04/13

7. ➢Canaliza, planifica y exponelos conocimientos científicos a los estudiantes en base al Plan de Asignatura.
➢Motiva al estudiantesobre los contenidos de la asignatura y su relevancia en el contexto de la Ingeniería.
➢Evalúa los resultados de aprendizaje mediante procesos sistemáticos de enseñanza-aprendizaje.
➢Se adecúaa los conocimientos científicos actuales y a las nuevas herramientas tecnológicas globales.
➢Se adapta a las competencias de los estudiantes y las circunstancias en base a la retroalimentación.
Termodinámica, USACH –Diego Rivera A.
¿Cuál es la función del Profesor/docente?
Información del Curso –04/13

8. Taxonomía de Bloom
Alto nivel cognitivo:
Bajo nivel cognitivo:
Termodinámica, USACH –Diego Rivera A.
▪Aprendizaje superficial v/s profundo
Enfoquesuperficial:nacedelaintencióndeliberarsede
laevaluaciónconelmínimoesfuerzo;soloseutilizan
actividadesdebajonivelcognitivo,comomemorizar
algosinrealizarconexiónconexperienciasprevias.
Aprendizajeprofundo:incorporaelanálisiscriticode
nuevosconocimientosintegradosdeformaactivaen
ideasyconocimientospreviosmedianteactividadesde
altonivelcognitivo,comoanalizar,sintetizar,ydiseñar.
Información del Curso –05/13

9. Termodinámica, USACH –Diego Rivera A.
PERFILPROFESOR
➢IngenieroCivilMecánico,2018(ULS)
➢DoctorenEnergíayMedioAmbiente,2023(ULS)
➢PostdocenLaboratoriodeTermofluidos,2024-2026
ÁreasdeInvestigación:
•Simulacióncomputacionaldefenómenosde
transporteconcódigospropiosdealtorendimiento
enFORTRAN
•Modelacióndefenómenostransientesmultifísicos:
Turbulencia,radiación,cambiodefase,yanálisis
localdedestruccióndeexergía
•Mejoradeeficienciaysustentabilidadenergéticaen
sistemasdealmacenamientodeenergíatérmica;
Asimilacióndedatosenproblemasdeingeniería
1.2025.Afasttemperatureestimationframeworkusingoptimallylocatedsensorsinturbulentfood-
freezingapplications.Int.JournalofMechanicalSciences(IJMS)
2.2024.EnergyanalysisofSingleandDualPCMTrombeWallconfigurationsforindoorheating
consideringdynamicscenariosinsummer/winteroftwodifferentclimateregionsthroughCFD
modeling.J.ofEnergyStg.
3.2024.EnergyanalysisofconvectivefreezercabinetwithPCMsandsalmon-filletduringcharging,
dischargingandnormaloperationprocessesbyCFDmodeling.JES
4.2022.Turbulentmixedconvectionofairinacavitywithaheat-conductinginnersolid:Effectofsurface
radiationanddiffusivityonheattransferandexergydestruction.IJMS.
5.2021.Conjugateturbulentnaturalheatconvectionandsolidfoodfreezingmodelling:Effectsofposition
andnumberofpiecesofsalmononthecoolingrate.TSEP.
6.2021.AdvantagesinpredictingconjugatefreezingofmeatinadomesticfreezerbyCFDwithturbulence
k-ɛ3Dmodelandalocalexergydestructionanalysis.IJR.
Información del Curso –06/13

10. ▪Enfoque en Ingeniería Mecatrónica (Feedback)
Termodinámica y Transferencia de Calor, USACH –Diego Rivera A. Información del Curso –07/13

11. Termodinámica, USACH –Diego Rivera A. Información del Curso –08/13

12. Termodinámica y Transferencia de Calor, USACH –Diego Rivera A. Información del Curso –08/13
UNIDADES TEMÁTICAS -Dedicación Temporal
NOMBRE CONTENIDOS
HRS.
PRESENCIALES
HRS.
AUTÓNOMAS
UNIDAD 1:
CONCEPTOS BÁSICOS
1.1. Conceptos generales
1.2. Propiedades termodinámicas
1.3. Dimensiones y unidades
1.4. Introducción a la Mecánica de Fluidos
18.0 hp 5.0 hc
UNIDAD 2:
SUSTANCIAS DE TRABAJO
2.1. Generalidades
2.2. Modelos en sustancias ideales
2.3. Sustancias reales
2.4. Gases reales
24.0 hp 12.0 hc
UNIDAD 3:
INTERACCIONES ENERGÉTICAS
3.1. Introducción
3.2. Trabajo en sistema cerrado
3.3. Calor y su intercambio
40.0 hp 14.0 hc
UNIDAD 4:
LEYES TERMODINÁMICAS
4.1. Introducción
4.2. Primera ley de la termodinámica
4.3. Recapitulación y conceptos adicionales
4.4. Segunda ley de la termodinámica
36.0 hp 12.0 hc
UNIDAD 5:
EVALUACIÓN EXERGÉTICA
5.1. Introducción
5.2. Exergía
18.0 hp 5.0 hc
Total 150.0 hc

13. Termodinámica y Transferencia de Calor, USACH –Diego Rivera A. Información del Curso –09/13
Unidad 1
➢Conceptos generales de la Termodinámica
▪Historia / Relevancia / Áreas de aplicación
▪1ra Ley: Balance energético –Definición de Energía, Trabajo y Calor
▪2da Ley: Irreversibilidades, calidad del proceso y Entropía
➢Sistemas y Volúmenes de Control
Definiciones y Ejemplos –Sistemas adiabático
➢Importancia de las dimensiones y unidades
▪Sistemas de Unidades (SI / Inglés)
▪Homogeneidad y Conversión
➢Propiedades Termodinámicas de un Sistema
▪Medio Continuo –Fases de la materia
▪Propiedades Intensivas/Extensivas –Postulado de Estado
▪Densidad y Densidad relativa
▪Escalas de Temperatura y Ley Cero de la Termodinámica
▪Escalas de Presión y Concepto de transporte hidráulico/neumático

14. Termodinámica y Transferencia de Calor, USACH –Diego Rivera A. Información del Curso –10/13
Unidad 1
➢Introducción a la Mecánica de Fluidos y Transferencia de Calor
▪Análisis local/diferencial –Balance de masa y momento lineal
▪Ecuaciones de Navier-Stokes
▪Mecanismos de Transferencia de Calor: Cond. / Conv. / Rad.
▪Convección forzada y natural
▪Teorema de Transporte de Reynolds y números adimensionales
➢Estados, Procesos y Ciclos Termodinámicos
▪Equilibrio Térmico y Mecánico
▪Proceso Cuasi estático
▪Procesos Isotérmico-Isobárico-Isocórico
▪Estado estacionario / No-estacionario
▪Ciclos y diagramas P-v-T
➢Dispositivos para la Medición
▪Transductores –Temperatura / Presión / Flujos másicos
▪Propiedades calorimétricas de los materiales
▪Aislantes térmicos y criterios de selección

15. Termodinámica y Transferencia de Calor, USACH –Diego Rivera A. Información del Curso –11/13
Unidad 2 y 3
UNIDAD 2: SUSTANCIAS DE TRABAJO
2.1. Generalidades
• Antecedentes generales y clasificación
• Sustancias Ideales y Reales
2.2. Modelos en sustancias ideales
• Ecuaciones de Gas Ideal o Perfecto
• Representaciones gráficas
• Aplicaciones técnicas
• Escurrimientos, velocidades de transporte y otros
• Gas de Van der Waals y otros modelos
2.3. Sustancias reales
• Clasificación según comportamiento al congelarse
• Superficies termodinámicas
• Diagramas termodinámicos
• Terminología, nomenclatura y ecuaciones
• Calidad de vapor, fracción de vacío, etc.
• Uso de información gráfica y tabulada.
• Aplicaciones técnicas
2.4.Gasesreales
• Factor de compresibilidad
• Ecuaciones
• Gráficas
• Aplicaciones técnicas
UNIDAD 3: INTERACCIONES ENERGÉTICAS
3.1. Introducción
• Formulación energética, unidades y otros.
• Conceptos de potencia mecánica y flujos de calor.
3.2. Trabajo en sistema cerrado
• Ecuaciones y casos particulares
• Aplicaciones a ciclos tipo máquina térmica y bomba de calor
3.3.Calorysuintercambio
• Terminología
• Calores sensibles, latentes y nominales
• Mecanismos de transferencia de calor.
• Ecuaciones para casos estacionarios y unidimensionales.
• Situaciones y mecanismos combinados de transferencia de calor.

16. Termodinámica y Transferencia de Calor, USACH –Diego Rivera A. Información del Curso –12/13
Unidad 3 y 4
UNIDAD 4: LEYES TERMODINÁMICAS
4.1.Introducción • Conceptualización de principios conservativos
4.2.Primeraleydelatermodinámica
• Situación de ciclos termodinámicos
• Ecuaciones, representación gráfica y efectos
• Ecuaciones de primera ley para procesos termodinámicos
• Energía interna y su determinación
• Eficiencia de ciclos, rendimiento térmico y coeficiente de realización
• Ecuaciones para volumen de control
• Entalpía y su determinación
• Ecuaciones en casos estacionarios y transientes
• Procesos termodinámicos en Flujo Estable Estado Estable
• Procesos termodinámicos en Flujo Uniforme Estado Uniforme
4.3.Recapitulaciónyconceptosadicionales
• Procesos isobáricos
• Dispositivos representativos FEEE
• Intercambiadores de calor y equipos térmicos como calderas y otros
• Equipos que reciben y/o producen trabajo
• Trampas de vapor y válvulas de expansión
4.4.Segundaleydelatermodinámica
• Consideraciones previas
• Tipos de procesos
• Concepto de reversibilidad
• Ciclo de Carnot
• Entropía, evaluación y gráficas
• Desigualdad de Clausius
• Definición de Planck
• Ecuaciones para procesos
• Irreversibilidad y rendimientos mecánicos
• Otros ciclos reversibles
UNIDAD 5: EVALUACIÓN EXERGÉTICA
5.1.Introducción
• Expresiones generales de primera y segunda Ley Termodinámica
• Conceptos de trabajo útil y trabajo realizado por el ambiente
• Concepto de estado muerto
5.2.Exergía
• Exergías asociadas al trabajo y al calor
• Irreversibilidades y disponibilidad de sistema
• Rendimiento exergético

17. Termodinámica, USACH –Diego Rivera A.
PRINCIPAL:
1.Termodinámica. Cengel, Y. M. Boles, KanogluM. Mc Graw-
Hill. 2019
2.Fundamentos de termodinámica técnica. Moran, M. y H.N.
Shapiro. Reverte, 2ªed. 2004.
3.Transferencia de calor y masa: fundamentos y aplicaciones.
Cengel, Y.GhajarA. McGraw-Hill 2017.
COMPLEMENTARIA:
1.Termodinámica Análisis Exergético, Reverté, 1990.
2.TheEssentials ofThermodynamics.
MiloslavPekar. Springer, 2024.
3.Technical Thermodynamics Workbook for Engineers,
typical task with detailed solutions. Achim Schmidt, 2024.
4.AdvancedEngineeringThermodynamics. AdrianBejan.
Wiley, 2016.
Información del Curso –13/13

18. Termodinámica y Transferencia de Calor, USACH –Diego Rivera A. Información del Curso –13/13