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UANL - FIME
Transferencia de Calor 1
IT-7-ACM-04-R03
Revisión: 1
VIGENTE A PARTIR DEL: 8 de Agosto del 2011
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
PROGRAMA ANALÍTICO FIME
Nombre de la unidad de aprendizaje: Transferencia de Calor
Frecuencia semanal: 3 hrs.
Horas presenciales: 42 hrs. Horas de trabajo extra-aula: 28 hrs.
Modalidad: Presencial
Período académico: Semestral
Unidad de aprendizaje: ( X ) obligatoria ( ) optativa Área curricular, según el nivel educativo: Licenciatura ( X ) Formación básica profesional ( ) Formación profesional ( ) Formación general Universitaria ( ) Libre elección Créditos UANL: 3 incluyendo el laboratorio
Fecha de elaboración: 17/02/2013 Fecha de la última actualización: 17/05/2013
Responsables del diseño: M.C. Roberto Carlos Cabriales Gómez
M.C. Raúl Acosta Landin
M.C. Benito Garza
M.C. Diana Cobos Zaleta
M.C. Humberto Arroyo
M.C. Yanet Villalobos
Dr. Simón Martínez
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Presentación:
El trabajo del ingeniero es trascendental en el desarrollo de civilizaciones, siempre lo ha hecho participando en investigación, difusión del
desarrollo científico y tecnológico en las áreas de su competencia profesional.
Los ingenieros deben mostrar sus capacidades, habilidades y destrezas para planear, decidir y cuantificar los parámetros involucrados en las
diferentes manifestaciones de la transferencia de calor.
El plan curricular vigente basado en competencias y de carácter flexible tiene como finalidad ofrecer al discente un espacio para integrarse a las
actividades profesionales. La unidad de aprendizaje de Transferencia de Calor, brinda la posibilidad de integrar y aplicar los conocimientos,
destrezas y habilidades directamente en el campo de acción de su competencia.
Esta unidad de aprendizaje se encuentra dividida en tres etapas en donde el estudiante durante la primera de ellas podrá diferenciar los
fenómenos de transporte energéticos, los mecanismos involucrados, así como las leyes que los sustentan. En la segunda etapa podrá analizar la
transferencia de calor que se efectúa por conducción, caracterizándola en estado estable o en estado transitorio en una o más dimensiones,
utilizando los modelos matemáticos más apropiados para su aplicación industrial. En la tercera etapa podrá identificar transferencia de calor por
convección, sus parámetros y la influencia de las propiedades de un fluido. Todos estos conocimientos le permitirán al estudiante tomar
decisiones oportunas y pertinentes que contribuyan en el desarrollo tecnológico.
Propósito:
Esta unidad de aprendizaje tiene como finalidad permitir a los estudiantes de ingeniería adquirir la habilidad de aplicar, interpretar y
evaluar, las leyes y modelos de transferencia de calor que intervienen en su actividad profesional. De manera socialmente responsable que
contribuya al uso eficiente de la energía y desarrollo sustentable.
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Competencias del perfil de egreso: a. Competencias de la Formación General Universitaria a las que contribuye esta unidad de aprendizaje:
Esta unidad de aprendizaje contribuye al desarrollo de las siguientes competencias generales:
Competencias instrumentales:
• Maneja las tecnologías de la información y la comunicación como herramienta para el acceso a la información y su transformación en
conocimiento, así como para el aprendizaje y trabajo colaborativo con técnicas de vanguardia que le permitan su participación constructiva en la
sociedad.
• Emplea pensamiento lógico, crítico, creativo y propositivo para analizar fenómenos naturales y sociales que le permitan tomar decisiones
pertinentes en su ámbito de influencia con responsabilidad social.
Competencias personales y de interacción social
• Interviene frente a los retos de la sociedad contemporánea en lo local y global con actitud crítica y compromiso humano, académico y
profesional para contribuir a consolidar el bienestar general y el desarrollo sustentable.
• Practica los valores promovidos por la UANL: verdad, equidad, honestidad, libertad, solidaridad, respeto a la vida y a los demás, respeto a
la naturaleza, integridad, ética profesional, justicia y responsabilidad, en su ámbito personal y profesional para contribuir a construir una
sociedad sostenible.
Competencias integradoras
• Construye propuestas innovadoras basadas en la comprensión holística de la realidad para contribuir a superar los retos del ambiente global
interdependiente.
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b. Competencias específicas del perfil de egreso a las que contribuye la unidad de aprendizaje:
Aplicar las leyes de transporte energético mediante los modelos de transferencia de calor que intervienen en la actividad profesional de manera socialmente
responsable para contribuir al uso eficiente de la energía y desarrollo sustentable.
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Representación gráfica
Competencias de la Unidad de Aprendizaje
Instrumentales
Maneja las tecnologías de la información y la comunicación como herramienta para el acceso a la
información y su transformación en conocimiento, así como para el aprendizaje y trabajo colaborativo con
técnicas de vanguardia que le permitan su participación constructiva en la sociedad
Aplicar las leyes de transporte energético
mediante los modelos de transferencia de calor
Diferenciar los fenómenos de transporte energéticos y los mecanismos involucrados, aplicando las leyes que los sustentan, para
utilizarlos en los diferentes casos de estudio
Emplea pensamiento lógico, crítico, creativo y
propositivo para analizar fenómenos naturales y sociales que le permitan tomar decisiones pertinentes en su ámbito de influencia con
responsabilidad social
Aplicar las leyes de transporte energético de manera
socialmente responsable para contribuir al uso eficiente de
la energía y desarrollo sustentable
Distinguir la transferencia de calor por convección, integrando sus parámetros, fundamentos y
propiedades, para el ejercicio de la actividad profesional
Personales y de Interacción
Social
Interviene frente a los retos de la sociedad contemporánea en lo local y global con actitud crítica y compromiso humano,
académico y profesional para contribuir a consolidar el bienestar general y el
desarrollo sustentable
Aplicar las leyes de transporte energético de manera
socialmente responsable
Analizar la transferencia de calor que se efectúa por conducción, caracterizándola en estado estable
o transitorio en una o más dimensiones para su aplicación industrial
Practica los valores promovidos por la UANL: verdad, equidad, honestidad, libertad, solidaridad, respeto a la vida y a los demás,
respeto a la naturaleza, integridad, ética profesional, justicia y responsabilidad, en su ámbito personal y profesional para contribuir a
construir una sociedad sostenible
Integradoras
Construye propuestas innovadoras basadas en la comprensión holística de la realidad
para contribuir a superar los retos del ambiente global interdependiente
Aplicar las leyes de transporte energético mediante los
modelos de transferencia de calor que intervienen en la
actividad profesional
Analizar la transferencia de calor para su aplicación industrial
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Unidad temática 1: Fundamentos de la Transferencia de Calor. Competencias particulares: Diferenciar los fenómenos de transporte energéticos y los mecanismos involucrados, aplicando las leyes que los sustentan, para utilizarlos en los
diferentes casos de estudio.
Elementos de
Competencia
Evidencias de
aprendizaje
Criterios de
desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos
Diferenciar los
diferentes tipos de
fenómenos de
transporte
conocimientos
necesarios en la
ingeniería aplicada, para
una óptima aplicación
tecnológica, aplicando
las leyes y modelos de
transferencia de calor
de esta unidad temática.
Mapa conceptual
de los diferentes
fenómenos de
transporte
energéticos.
Mapa conceptual de los
diferentes fenómenos de
transporte energéticos.
Contenido:
� Portada y contenido
de acuerdo a los
lineamientos del
profesor.
� Mapa conceptual
grafico con
contenido solicitado
en la actividad.
Se recomienda realizar algunas actividades
como: Discusión de los conceptos a través
de debates grupales, lluvias de ideas que
involucren ayuden a diferenciar los
diferentes tipos de fenómenos de
transporte relacionándolos con las
aplicaciones industriales y los equipos
requeridos en cada uno de los procesos.
Generación de un mapa conceptual de los
diferentes fenómenos de transporte
energéticos como lo es la conducción,
convección y radiación indicando ley que
describe y al menos un ejemplo por
fenómeno. Colocando los conceptos en
jerarquías y conexiones adecuadas y
colocando relaciones en todas las
conexiones, dando como resultado final un
mapa que sea fácil de interpretar.
Fundamento de los
fenómenos de
transporte.
Mecanismos de la
Transferencia de Calor.
Leyes y Ecuaciones que
Rigen Estos
Mecanismos.
Aula de clase
Libros de apoyo
Bases de Datos
Rubrica
Internet
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Unidad temática 2: Conducción en estado estable y estado transitorio. Competencias particulares: Analizar la transferencia de calor que se efectúa por conducción, caracterizándola en estado estable o transitorio en una o más dimensiones
para su aplicación industrial.
Elementos de
Competencia
Evidencias de
aprendizaje
Criterios de
desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos
Identificar las
diferentes formas de
transmisión de calor
por conducción en
estado estable y
transitorio utilizando
métodos analíticos
con pensamiento
lógico para analizar
fenómenos
naturales.
Ejercicios de
conducción en estado
estable.
Ejercicios de estado
transitorio.
Ejercicios de conducción en
estado estable:
� Portada
� Contenido de acuerdo
a los lineamientos del
profesor.
� Obtener solución
correcta de acuerdo a
los parámetros del
modelo utilizado junto
a su justificación,
expresado en el
procedimiento.
Ejercicios de estado
transitorio:
� Portada
� Contenido de acuerdo
a los lineamientos del
profesor.
� Obtener solución
correcta de acuerdo a
los parámetros del
modelo utilizado junto
a su justificación,
expresado en el
procedimiento
Se recomienda realizar algunas actividades
como: Discusión y ejercicios de los conceptos
en los cuales se involucre los diferentes
fenómenos que se presentan durante la
transferencia de calor por conducción.
Desarrollando las ecuaciones diferenciales que
describen el fenómeno. También se
recomienda abordar los casos de estudio
utilizando métodos numéricos.
Resuelve el ejercicio de conducción en estado
estable en ingeniería y verifica los resultados
obtenidos con un método analítico y/o
numérico con la adecuada toma de decisiones
con pensamiento lógico para analizar
fenómenos naturales.
Resuelve el ejercicio de conducción en estado
transitorio para aplicaciones en ingeniería,
verifica los resultados obtenidos con métodos
analíticos como gráficos.
La ley de Fourier.
La Conductividad
Térmica.
Sistemas
Unidimensionales.
Sistemas
Generadores de
Calor.
Superficies
extendidas (Aletas).
Conducción
Multidimensional.
Sistemas
concentrados
Conducción en
estado transitorio
con diferentes
enfoques.
Aula de clase
Libros de apoyo
Bases de Datos
Rubrica
Internet
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Unidad temática 3: Convección forzada y natural Competencias particulares: Distinguir la transferencia de calor por convección, integrando sus parámetros, fundamentos y propiedades, para el ejercicio de la actividad
profesional.
Elementos de
Competencia
Evidencias de
aprendizaje Criterios de desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos
Distinguir la
transferencia de
calor por convección
utilizando métodos
analíticos y/o
empíricos con
pensamiento lógico,
integrando
fundamentos y
propiedades, para el
ejercicio de la
actividad
profesional.
Ejercicios de
convección forzada.
Ejercicios de
convección natural.
Ejercicios de convección
forzada:
� Portada
� Contenido de acuerdo a
los lineamientos del
profesor.
� Obtener solución
correcta de acuerdo a los
parámetros del modelo
utilizado junto a su
justificación, expresado
en el procedimiento.
Ejercicios de convección
natural: � Portada
� Contenido de acuerdo a
los lineamientos del
profesor.
� Obtener solución
correcta de acuerdo a los
parámetros del modelo
utilizado junto a su
justificación, expresado
en el procedimiento
Se recomienda realizar algunas
actividades como: Discusión y ejercicios
de los conceptos en los cuales se
involucre los diferentes fenómenos que
se presentan durante la transferencia de
calor por convección forzada o natural.
Desarrollando las co-relaciones
empíricas y semi-empíricas.
Resuelve casos de ingeniería relacionado
a la transmisión de calor por convección
forzada y verifica los resultados
obtenidos mediante un método analítico
y/o empírico.
Calcula la convección natural mediante
ejercicios usando pensamiento lógico
para analizar fenómenos naturales.
La ley de enfriamiento
de Newton.
El coeficiente de
película.
Convección forzada
interna y externa.
Relaciones empíricas.
Convección natural.
Análisis en
intercambiadores de
calor.
Aula de clase
Libros de apoyo
Bases de Datos
Rubrica
Internet
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Evaluación integral de procesos y productos (ponderación /evaluación sumativa) Evidencia Ponderación
Mapa conceptual de las diferentes manifestaciones de la transferencia de calor. 5% Ejercicios de conducción en estado estable. 10% Examen medio curso 20% Ejercicios de estado transitorio. 10% Ejercicios de convección forzada. 10% Ejercicios de convección natural. 5% Examen ordinario 20%
Producto integrador de aprendizaje: Producto integrador 20 %
Al finalizar la unidad de aprendizaje el estudiante entregará un proyecto en el cual analizará desde el punto de vista de la transferencia de
calor una aplicación específica utilizando tecnologías de la información, conteniendo: portada, tabla de contenido, resumen, introducción,
antecedentes, metodología y resultados, conclusiones reflexivas y referencias bibliográficas. La actividad deberá contener las aplicaciones,
impacto social y científico. Se entregará el proyecto de forma impresa, así como un CD que contenga las fuentes de información analizada y el
documento principal.
Fuentes de apoyo y consulta:
� Libro: Transferencia de Calor y de Masa. Un enfoque práctico
Autor: Yunus A. Cengel
Editorial: Prentice Hall
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� Libro: Heat Transfer
Autor: J.P. Holman
Editorial: McGraw-Hill
� Libro: Conduction of Heat in Solid
Editorial: Oxford University Press
Autor: H.S. Carslaw& J.C. Jaeger
� Libro: Heat Transfer
Autor: A.F. Mills
Editorial: Prentice Hali
� Libro: Fundamentals of Heat Conduction and Mass Transfer
Autor: Incropera, F. P, Dewitt, D. P., Bergam, T. L. and Lavine, A. S.,
Editorial: John Wiley & Sons
� Tema: Heat transfer
Liga:http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/thermo/heatra.html#c2
Merlot Classic Award winner for 2005
Fecha última revisión: Febrero 2013
� Tema: Applied Thermal Engineering
Liga: http://www.journals.elsevier.com/applied-thermal-engineering/
Fecha última revisión: Abril 2013
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� Revista: Lat. Am. J. Phys. Educ.
Año: 2009
# de revista: 2, Vol. 3
Mes:Mayo
Nombre del artículo: Linear relationships in heat transfer
Autor: E. Marín
Lat. Am. J. Phys. Educ. Vol. 3, No. 2, May 2009
Perfil del docente: El profesor deberá tener Maestría y/o Doctorado en Ingeniería o afín con bases firmes en Termodinámica y fenómenos de transporte, siendo
honesto, responsable y con una ética profesional.
Ficha bibliográfica del profesor: M.C. Roberto Carlos Cabriales Gómez trabaja como profesor asignatura A y jefe de la Academia de Conversión de Energía Térmica de la Facultad
de Ingeniería Mecánica y Eléctrica desde el año 2003, cursó la carrera de Ingeniero Mecánico Electricista obteniendo su licenciatura en 2001
mediante Examen Honorífico, obtuvo su Maestría en Ciencias en Ingeniería Mecánica con especialidad en Materiales en 2003, es doctorante en
Ingeniería de Materiales. En 2003 ganó el premio de la mejor Tesis de Maestría de la U.A.N.L. en el área de ingeniería y tecnología, en 2004
obtuvo reconocimiento en el premio estatal de la juventud, ha colaborado diversas investigaciones y cuenta con publicaciones en revistas
nacionales e internacionales y es autor de 2 libros con ISBN.
M C Raúl Acosta Landín trabaja como catedrático en la FIME de la UANL desde 1987 hasta la fecha, obtuvo su licenciatura como Ingeniero
electromecánico en 1983 por el Tecnológico de Matamoros, la Maestría en Sistemas de información para la administración en 1997 por la
Facultad de ciencias químicas de la UANL y la Maestría en Ingeniería mecánica con especialidad en térmica y fluidos en 1999 por la FIME de la
UANL.
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M.C. Benito Sergio Garza Espinosa se desempeña como profesor de tiempo completo desde 1973 a la fecha y desde 1970 a la fecha como
profesor asociado, Ingeniero Mecánico Electricista, Maestro Ciencias en Ingeniería Mecánica con Especialidad en Térmica y Fluidos en 1975 en la
FIME de la UANL.
M. C. Diana Cobos Zaleta, trabaja como docente con asignatura A y base en la FIME de la UANL en el departamento de Ingeniería Térmica desde
el 2003 hasta la fecha, obtuvo su licenciatura como Ingeniero Mecánico Electricista en el 2000 con mención honorífica y su Maestría en Ciencias
en Ingeniería de Sistemas en 2003, cuenta con publicaciones en revistas internacionales y es co-autora de 2 libros.
M. C. Yanet Villalobos Morales, trabaja como docente con asignatura A y base en la FIME de la UANL en el departamento de Ingeniería Térmica
desde el 2004 hasta la fecha, obtuvo su licenciatura como Ingeniero Mecánico Administrador en el 2000 y su Maestría en Ciencias en Ingeniería
de Sistemas en la FIME de la UANL.
M.C. Humberto Arroyo, trabaja como profesor de asignatura en la facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica desde 1996 hasta la fecha, obtuvo
su licenciatura en 1995 como Ingeniero Mecánico Electricista, y su Maestría en Ingeniería Mecánica con Especialidad en Diseño Mecánico en el
2005 en la FIME de la UANL.
Dr. Simón Martínez es Ingeniero Mecánico, cuenta con Maestría en Ingeniería Mecánica, estudios realizados en la Facultad de Ingeniería
Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León en 1994 y 1999 respectivamente; además de un Diploma de Estudios
Avanzados en Suficiencia Investigadora en Ingeniería Mecánica (DEA/SI) con especialidad en procesos termofluidodinámicos en MCIA en el 2002;
obtuvo su Doctorado en la misma especialidad en el 2003. Estudios realizados en la Universidad Politécnica de Valencia, España
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JEFATURA DE ACADEMIA JEFATURA DE DEPARTAMENTO
COORDINACIÓN DE LA DIVISIÓN SUBDIRECCIÓN ACADÉMICA DE MECÁNICA