Presentación y fundamentación

Este es un curso de Termodinámica Técnica destinado a alumnos de la Carrera de Ingeniería Electromecánica, de un cuatrimestre de duración, que pertenece al bloque de Tecnologías Básicas. A diferencia de otras disciplinas, en las que primero se desarrolló una ciencia básica y luego surgió una tecnología que la aplica, la Termodinámica surge del estudio de tecnologías que pre-existían, las máquinas térmicas, y de conceptos físicos conocidos pero que no tenían relación aparente entre ellos. El corpus de conocimientos generado permitió la comprensión de los fenómenos involucrados y la optimización de las tecnologías asociadas, dando lugar a una transición energética de una escala inimaginable en la época, que permitió pasar de siglos de mano de obra basada en el trabajo manual y de tracción animal a una época de desarrollo basado principalmente en la conversión de calor en trabajo. Sus principios y conceptos fueron luego aplicados a una gran variedad de sistemas energéticos complejos, que hoy abarcan sistemas de cogeneración, trigeneración, sistemas criogénicos, sistemas de separación de gases, sistemas de aprovechamiento de nuevas fuentes de energía y sistemas de producción industrial. Permitió realizar análisis energéticos para determinar el rendimiento de una instalación, identificar las fuentes de desperdicios energéticos, cuantificar y minimizar irreversibilidades, y un sinnúmero de otros procesos de gran interés. Este origen particular determina que sea una asignatura signada por una fuerte relación con las competencias de los estudiantes de Ingeniería, en la que los principios de la física son aplicados a las tecnologías permitiéndoles adquirir una visión general de los problemas energéticos. Estos principios son los que dan soporte a asignaturas del bloque de Tecnologías aplicadas, como Máquinas Térmicas e Instalaciones Térmicas, mecánicas y frigoríficas.

Fundamentación de la inclusión de la asignatura en el plan de estudios de la carrera

Como descripto en los párrafos anteriores, los principios de la Termodinámica se arraigan en las ciencias básicas, como Física y Química, y son aplicables a innumerables sistemas y procesos físicos de distintas ramas de la Ingeniería Electromecánica, incluyendo sistemas de acondicionamiento de aire, de criogenia, de producción de energía a partir de distintas fuentes (incluidas las renovables), de estudios de superconductores, de aeronaves, etc.

Por este motivo la asignatura se encuentra integrada horizontal y verticalmente con el resto de las asignaturas del plan de estudios, proceso que se facilita a través de las asignaturas integradoras. La integración horizontal se hace con Integración III que utiliza y aplica conceptos de Termodinámica para la resolución de Balances de masa y de energía en Procesos Industriales.

La integración vertical se hace con asignaturas del nivel inferior y superior. Con las de nivel inferior destacan en particular Física I y Física II, cuyos conceptos son utilizados como inclusores de los contenidos de Termodinámica Técnica. Con las varias asignaturas de nivel superior la Termodinámica aparece como "puente" para que los alumnos las aborden y comprendan con mayor facilidad. En efecto, los temas abordados en Termodinámica Técnica, tales como balances energéticos, formas de transferencia de calor; análisis de intercambiadores de calor; sistemas de acondicionamiento de aire y refrigeradores; turbinas de gas y de vapor, compresores, turbinas hidráulicas, ventiladores, difusores, toberas, bombas, calderas, y demás constituyen un insumo importante para asignaturas tales como mecánica de fluidos y máquinas fluidodinámicas; máquinas térmicas; Instalaciones térmicas, mecánicas y frigoríficas, además de brindar las bases para la unidad Centrales eléctricas de la asignatura Centrales y Sistemas de Transmisión, y de asignaturas electivas como Fuentes Renovables de Energía.

Relación de la asignatura con el perfil de egreso

En la asignatura Termodinámica Técnica se abordan los conceptos y metodologías necesarios para identificar las causas de las pérdidas de eficiencia en los sistemas termodinámicos, y a proponer estrategias de solución utilizando las leyes de la termodinámica.

De este modo facilita la adquisición de las siguientes Competencias Genéricas y Específicas de Egreso formuladas en el Libro Rojo del CONFEDI (octubre 2018) de Argentina e incorporadas a la Resolución Ministerial de Acreditación de las carreras de Ingeniería Electromecánica (RM 1564/2021).

Competencias Genéricas.

Competencias Tecnológicas:

• CG1: Identificar, formular y resolver problemas de ingeniería

• CG4: Utilizar de manera efectiva las técnicas y herramientas de aplicación en la ingeniería

• CG5: Contribuir a la generación de desarrollos tecnológicos y/o innovaciones tecnológicas, atendiendo a las nuevas demandas sociales, económicas y ambientales

Competencias Sociales Políticas y Actitudinales:

• CG6: Desempeñarse de manera efectiva en equipos de trabajo, a través de la resolución de trabajos en grupo.

• CG7: Comunicarse con efectividad, realizando informes y exposiciones correctamente.

• CG8: Actuar con ética, responsabilidad profesional y compromiso social, considerando el impacto económico, social y ambiental de su actividad en el contexto local y global (se inculca el comportamiento ético, el aporte solidario de cada individuo en la resolución de los problemas del grupo, y se relacionan los contenidos específicos de la asignatura con los temas actuales asociados con el consumo de recursos agotables, el cambio climático, el adelgazamiento de la capa de ozono, etc)

• CG9: Aprender en forma continua y autónoma (se brinda material de estudio suplementario, videos, guías de estudio, autoevaluaciones, y se impulsa la búsqueda de información complementaria e innovadora)

• CG10: Actuar con espíritu emprendedor (se vincula constantemente cada unidad, en particular las asociadas con las máquinas generadoras y las refrigeradoras, con sus implicancias en el desarrollo de una comunidad y las oportunidades laborales asociadas).

Competencias Específicas:

La asignatura Termodinámica Técnica, del bloque de Tecnologías Básicas, desarrolla competencias científico-tecnológicas que permiten la modelación de los fenómenos relevantes a la Ingeniería, que son aplicados luego en las Tecnologías Aplicadas y que brindan competencias específicas, en particular las siguientes:

• CE1.1: Proyectar, diseñar, calcular máquinas, equipos, dispositivos, instalaciones y sistemas eléctricos o mecánicos para el desarrollo e implementación de soluciones tecnológicas óptimas, tomando en cuenta las normas vigentes, la mayor eficiencia en el uso de recursos, la ética, responsabilidad profesional, la seguridad, sustentabilidad y minimización de impactos ambientales y sociales de las alternativas posibles. En particular, en estas competencias aporta en lo referido a la mayor eficiencia en el uso de recursos, la sustentabilidad y minimización de impactos ambientales

• CE.1.3: Proyectar, diseñar, calcular sistemas de generación, transformación, transporte y distribución de energía eléctrica, mecánica, térmica, hidráulica y neumática o combinación de ellas, para el desarrollo e implementación de soluciones tecnológicas óptimas, tomando en cuenta las normas vigentes, el software informático adecuado y realizados con la mayor eficiencia en el uso de recursos, ética, responsabilidad profesional y con criterios de seguridad, sustentabilidad y minimización de impactos ambientales y sociales de las alternativas posibles. En particular, en estas competencias aporta en lo referido al conocimiento de las propiedades de las sustancias puras, que definen parámetros críticos para el diseño como presión, temperatura, volumen específico, en sistemas de generación de energía mecánica y térmica, transformación, transporte y distribución de energía térmica., así como a la eficiencia en el uso de recursos y criterios de sustentabilidad y minimización de impactos ambientales.

• CE2.1: Proyectar, dirigir y controlar la construcción, operación y mantenimiento de máquinas, equipos, dispositivos, instalaciones y sistemas eléctricos y/o mecánicos y sistemas e instalaciones de automatización y control; sistemas de generación, transformación, transporte y distribución de energía eléctrica, mecánica, térmica, hidráulica y neumática o combinación de ellas, para el desarrollo e implementación de soluciones tecnológicas óptimas que aseguren su puesta en servicio y operación, tomando en cuenta las normas vigentes, las mejores prácticas operativas, la mayor eficiencia en el uso de recursos, ética, responsabilidad profesional y con criterios de seguridad, sustentabilidad y minimización de impactos ambientales y sociales de las alternativas posibles. En particular, en estas competencias aporta en lo referido la generación, transformación, transporte y distribución de energía térmica., así como a la eficiencia en el uso de recursos y criterios de sustentabilidad y minimización de impactos ambientales

Relación de la asignatura con los alcances del título

Los alcances del título (AL) refieren claramente a un tipo de actividad laboral que podrá desempeñar el egresado Electromecánico. Las competencias científico-tecnológicas que desarrolla la Asignatura Termodinámica Técnica permiten la modelación de fenómenos relevantes a la Ingeniería, que son aplicados en las Tecnologías Aplicadas y que se relacionan y aportan a los siguientes alcances:

• AR 1: Diseñar, calcular y proyectar máquinas, equipos, dispositivos, instalaciones y sistemas eléctricos y/o mecánicos, sistemas e instalaciones de automatización y control y sistemas de generación, transformación, transporte y distribución de energía eléctrica, mecánica y térmica.

• AL1: Realizar estudios, factibilidad, planificación, dirección, instalación y puesta en marcha, operación, ensayo, medición, reparación, modificación, transformación e inspección de equipos, aparatos y accesorios cuyo principio de funcionamiento sea eléctrico, mecánico, térmico, hidráulico, neumático, o combinación de ellos.

• AL 4: Realizar asesoramiento, certificación y peritaje en asuntos de ingeniería legal, económica y financiera relacionado con máquinas, equipos, dispositivos, instalaciones y sistemas eléctricos y/o mecánicos, sistemas e instalaciones de automatización y control y sistemas de generación, transformación, transporte y distribución de energía eléctrica, mecánica y térmica.

• AL5: Medir, evaluar, verificar y controlar lo concerniente a la actividad profesional, considerando los aspectos relacionados con la higiene, seguridad, impacto ambiental y la eficiencia energética.