102311 - INGENIERÍA TÉRMICA

Tipo de asignatura: obligatoria

Coordinador: Julián Horrillo Tello

trimestre: Primer trimestre

Créditos: 6

La lengua del curso es el español. Los apuntes del curso están escritos y las clases magistrales se impartirán en castellano, pero todos los trabajos, informes, exámenes, etc. se pueden presentar en cualquiera de los tres idiomas (catalán, castellano o inglés).

La asignatura es una de las dos asignaturas de la materia de Ingeniería Térmica y Fluidos de tercer curso. Esta área tiene como objetivo presentar conocimientos aplicados avanzados y métodos de diseño avanzados para resolver diversos problemas reales de estas dos asignaturas. La asignatura de Ingeniería Térmica utiliza de forma importante el conocimiento más teórico y básico de la asignatura de Termodinámica y Mecánica de Fluidos, pero también se presentan conocimientos más avanzados, aplicables a situaciones reales cuando la energía térmica o la variación de temperatura juegan un papel importante. En la asignatura además de los conocimientos avanzados se presentan métodos de diseño, dimensionado, proceso de selección y métodos para localizar problemas en situaciones reales.

A nivel general, esta asignatura contribuye a alcanzar los siguientes resultados de aprendizaje especificados para la materia a la que pertenece:

- Resolver problemas térmicos.

- Identificar y evaluar las variables que caracterizan los sistemas térmicos.

- Resolver problemas de transmisión de calor de diferentes niveles de dificultad.

- Utilizar software específico para el cálculo de transmisión de calor.

- Resolver y diseñar intercambiadores de calor.

- Describir el funcionamiento de las máquinas térmicas.

- Redactar informes de cálculo y ensayos justificando los resultados y extraer conclusiones.

A un nivel más concreto, al finalizar la asignatura el estudiante debe ser capaz de:

• RA1. Resolver problemas térmicos.
• RA2. Analizar e interpretar sistemas térmicos.
• RA3. Resolver y diseñar intercambiadores de calor.
• RA4. Realizar análisis experimentales para evaluar presiones y temperaturas en equipos térmicos.

La asignatura consta de 4 horas a la semana de clases presenciales en el aula (grupo grande), donde se desarrollará la materia teórica. Serán sesiones teóricas expositivas y participativas, consistentes en la exposición y desarrollo de los fundamentos teóricos con numerosos ejemplos y ejercicios y de 20 horas (10 sesiones) de prácticas de laboratorio (grupo pequeño).

Las sesiones teóricas serán de asistencia obligatoria. Durante las clases los estudiantes pueden seguir las explicaciones del profesor a través de una aplicación Nearpod. Se sugiere a los estudiantes que asistan a las clases con un dispositivo con acceso a internet y que disponga de una pantalla suficientemente grande como para observar transparencias con texto y dibujos complejos.

Durante las clases el profesor resolverá y explicará un gran número de ejercicios. Los estudiantes también tendrán acceso a un documento que contiene varios ejercicios sin resolución completa, pero con el valor del resultado final como ayuda para preparar el examen.

Las sesiones de prácticas serán de asistencia obligatoria y se realizarán en grupos reducidos. El objetivo de las prácticas es realizar trabajos aplicados en situaciones reales, pero siempre utilizando y expandiendo el conocimiento aprendido durante las clases teóricas. Las prácticas están guiadas con actividades concretas, pero los estudiantes deben realizar las actividades y preparar un informe que explique la realidad del trabajo realizado de forma independiente.

Los estudiantes dispondrán de toda la información necesaria para seguir las explicaciones del profesor. Las transparencias, los ejercicios sin resolución, las guías de las prácticas y un formulario con todas las fórmulas y tablas necesarios estarán a disposición de los estudiantes.

1. Termodinámica y transmisión de calor

• Resumen de termodinámica
• Introducción a la ingeniería térmica
• Transmisión de calor por conducción, convección y radiación,

2. Intercambiadores de calor

• Tipología y funcionamiento de los intercambiadores de calor
• Métodos de diseño de intercambiadores de calor

3. Simulación numérica de transmisión de calor e intercambiadores de calor

4. Máquinas térmicas

• Clasificación y definición de las máquinas térmicas
• Ciclos termodinámicos aplicados a las máquinas térmicas
• Turbina de gas
• Turbina de vapor
• Motores de combustión interna, motor Stirling

5. Aplicación de la energía térmica

• centrales térmicas
• centrales nucleares
• Otros tipos de aplicación de la energía térmica

Las actividades de aprendizaje son principalmente actividades prácticas que permiten a los estudiados aplicar la teoría a problemas reales. La mayoría de las actividades son obligatorias y serán evaluadas con una nota sobre 10. Estas actividades o parte de estas actividades se llevarán a cabo bajo la supervisión del profesor. Las prácticas requieren que los estudiantes continúen el trabajo realizado en clase de forma individual y entreguen un informe que refleje el resultado de su trabajo.

Algunas de las actividades son de carácter optativo (por ejemplo los ejercicios propuestos), es decir que el profesor no verificará la realización de estas actividades. Estas actividades no son obligatorias, pero su realización es importante para el aprendizaje de la asignatura.

Las actividades de carácter no evaluativo:

• Sesiones de clase teórica
• Sesiones de clase para resolver ejercicios
• Una sesión de prácticas (la primera) para repasar la asignatura de Termodinámica resolviendo ejercicios

Con el objetivo de recoger evidencia del logro de los resultados de aprendizaje esperados se realizarán las siguientes actividades de carácter evaluativo:

• Dos exámenes escritos [Relacionados con las tres competencias específicas y básicas]
  • El primer examen parcial será sobre los dos primeros temas reflejados en el apartado de contenidos. Este examen puede no realizarse en función del calendario y el ritmo de la clase (Evidencia de los resultados de aprendizaje RA1, RA2 y RA3).
  • El segundo examen parcial será sobre los dos últimos temas reflejados en el apartado de contenidos (Evidencia de los resultados de aprendizaje RA1 y RA2), en caso de que se haya hecho un primer examen parcial, o sería sobre los temas 1, 2, 4 y 5, si no hubiera habido examen (Evidencia de los resultados de aprendizaje RA1, RA2 y RA3).
• Nuevo sesiones de prácticas [Relacionadas con las cuatro competencias]
  • En la segunda práctica los estudiantes realizan medidas de transferencia de calor por conducción y convección (Evidencia de los resultados de aprendizaje RA1 y RA4).
  • En la tercera práctica los estudiantes realizan medidas de transferencia de calor por radiación (Evidencia de los resultados de aprendizaje RA1 y RA4).
  • En la cuarta práctica los estudiantes preparan y analizan una simulación numérica de transferencia de calor (Evidencia del resultado de aprendizaje RA2).
  • En la quinta práctica los estudiantes realizan medidas de un intercambiador de calor de tipo carcasa y tubo y también aplican un método de diseño de este mismo intercambiador de calor (Evidencia de los resultados de aprendizaje RA1, RA3 y RA4).
  • En la sexta práctica los estudiantes analizan una simulación numérica del intercambiador de calor del laboratorio (Evidencia de los resultados de aprendizaje RA2 y RA3).
  • En la séptima práctica los estudiantes realizan medidas con un motor de combustión interna (Evidencia de los resultados de aprendizaje RA1 y RA4).
  • En la octava práctica los estudiantes realizan cálculos y analizan una turbina de vapor (Evidencia del resultado de aprendizaje RA2).
  • En la novena práctica los estudiantes realizan cálculos y analizan una turbina de gas (Evidencia del resultado de aprendizaje RA2).
  • En la décima práctica los estudiantes utilizan un programa para simular una central nuclear (Evidencia del resultado de aprendizaje RA2).

Nota: La competencia transversal asociada a la asignatura (conocimiento tercera lengua) se trabaja a partir de las fuentes documentales que los estudiantes deben consultar.

El profesor informará a los estudiantes de las condiciones y normas especiales de cada actividad.

Los exámenes escritos se deben realizar de forma individual sin la ayuda de nadie y esta prohibido utilizar nada más que una calculadora y el formulario preparado por el profesor. El examen tendrá una nota de 0 (suspendido) en caso de que el estudiante no cumpla con esta condición de individualidad.

Después de realizar las prácticas 2, 3, 5 y 7 el grupo reducido de estudiantes (1 o 2 personas por grupo) debe preparar y entregar un informe escrito de contenido definido en la guía de práctica correspondiente. Los informes deben entregarse hasta una fecha predeterminada (normalmente 13 días después de realizar la práctica). El retraso se penalizará. Un retraso de entre 1 segundo y 1 semana la nota obtenida se multiplicará por un factor de 0,8. Un retraso de entre 1 semana y 1 segundo y 2 semanas la nota obtenida se multiplicará por un factor de 0,5. Entregas fuera de estas dos semanas de retraso no serán aceptadas.

Al final de las prácticas 4, 6, 8, 9 y 10 el grupo debe entregar una prueba de realización de la práctica (puede ser una imagen, un número o una respuesta a una pregunta concreta). Esta prueba se debe entregar a la finalización de la práctica. Entregas con posterioridad a la finalización de la práctica no serán aceptaciny evalúa con una nota de un 0 (suspendido) sin posibilidad de mejora.

Cada grupo debe preparar los informes y las pruebas de forma individual. Cualquier copia está estrictamente prohibida (copiar el trabajo de otros grupos, copiar de internet o libros, aunque se haya traducido de otra lengua está prohibido). En caso de que un grupo copiar el trabajo en las su totalidad o parcialmente de otro grupo, ambos grupos serán penalizados. Cualquier copia (aunque sólo sea una frase) resultará en un trabajo con una nota de 0 (suspendido) sin posibilidad de mejora o de evaluación sin tener en cuenta la parte copiada. El profesor utilizará un programa especial con todos los trabajos entregados para detactar plagio.

Las prácticas son de presencia obligatoria. En el caso de ausencia, el informe del estudiante se evaluará con un 0 (sin posibilidad de mejora).

Cualquier actividad no entregada se considerará puntuada con nota 0 (suspendido).

Todos los documentos se entregarán a través del moodle.

El peso evaluativo de los diferentes conceptos que intervienen en la calificación de la asignatura son:

- E1: Examen del primer parcial (30%)

- E2: Examen del segundo parcial (30%)

- P2, P3, P5, y P7: Informes de prácticas (4 x 6,25% = 25%)

- P4, P5, P8, P9 y P10: Pruebas de prácticas (5 x 3% = 15%)

Nota de práctica (PR) = 0,625 x (P2 + P3 + P5 + P7) / 4 + 0,375 x (P4 + P6 + P8 + P9 + P10) / 5

Cada estudiante debe obtener un mínimo del 40% de la nota máxima del examen y un mínimo del 40% de todos los informes y pruebas de práctica:

• Si E1 <4 y / o E2 <4: nota final = Minimum (E1, E2, PR)
• Si PR <4: nota final = 0,3 x E1 + 0,3 x E2
• Si E1> 4, E2> 4 y PR> 4: nota final = 0,3 x E1 + 0,3 x E2 + 0,4 x PR

recuperación

Las prácticas no son recuperables.

Al final del semestre se ofrece un examen de recuperación siempre que así lo indique la Dirección de Estudios de la Escuela. La recuperación se hará en la fecha y lugar que fije la Dirección de Estudios de la Escuela. Durante el examen de recuperación la nota máxima que se puede obtener es un 5 y se calcula con la siguiente fórmula donde ER es la nota del examen de recuperación. La nota máxima será en todo caso un 5:

• Si PR <4: nota final = Minimum (ER, [0,6 x ER + 0,4 x PR])
• Si ER> 4 y PR> 4: nota final = Maximum (ER, [0,6 x ER + 0,4 x PR])

YA Çengel. Transferencia de calor. McGraw Hill, 2004.

Caludio Mataix, Turbomáquinas Térmicas, Tercara Edición

Marta Muñoz, Máquinas térmicas

http://cfd.direct/openfoam/user-guide/

https://www.paraview.org/paraview-downloads/download.php?submit=Download&version=v5.3&type=data&os=all&downloadFile=ParaViewGuide-5.3.0.pdf

T. Sánchez Lencero, A. Muñoz Blanco - Turbomáquinas Térmicas

Ferziger, Computational methods for fluido dynamics, 3rd edition

Kuppan Thulukkanam, Heat exchanger design handbook

Stirling egnine design manual, NASA

http://www.salome-platform.org/user-section/documentation/current-release