Francisco José Sánchez de la Flor

Dotar al alumno de la facultad de aplicar los principios de la Termodinámica a
sistemas típicos en ingeniería. Proporcionar la formación necesaria para que el
graduado sea capaz de comprender y resolver los diversos problemas y procesos
industriales planteados en el ámbito energético-tecnológico, así como de
asimilar adecuadamente el manejo de equipos y centrales industriales.

11. TEMARIO DESARROLLADO (con indicación de las competencias que se van a
trabajar en cada tema)
BLOQUE I: Fundamentos térmicos y termodinámicos:
Tema 1 .- Fundamentos de la Termodinámica.
Introducción. Sistema Termodinámico: Abierto, cerrado, Aislado. Variables de
estado. Equilibrio Térmico: Temperatura. Procesos termodinámicos en sistemas
cerrados: reversibles/ irreversibles. Procesos en sistemas abiertos: procesos
estacionarios, Ecuación de continuidad.
Tema 2.- Primer Principio de la Termodinámica.
Introducción. Formas de energía: Energías almacenadas y en tránsito. Sistema
termodinámico cerrado y abierto. Proceso termodinámico reversible e
irreversible. Primer Principio: sistemas cerrados, sistemas abiertos, procesos
cíclicos.
Tema 3.- Termodinámica de Gases.
El modelo de gas ideal y gas real: ecuaciones de estado. Energía interna,
entalpía y calores específicos de los gases. Procesos politrópicos de un gas
ideal. Procesos específicos de un gas ideal. Representación de los procesos en
diagrama P-V. El calor, la entropía y el diagrama T-S.
Tema 4.- Segundo Principio de la Termodinámica.
Planteamiento general. Ciclo termodinámico y motor térmico. Rendimiento térmico
de un ciclo. Segundo principio de la termodinámica. Ciclo y motor de Carnot.
Tema 5.- Sistemas Abiertos.
Sistema abierto: régimen permanente de flujo. Ecuación de continuidad. Ecuación
de la energía o Primer Principio. Análisis de sistemas abiertos: procesos de
derrame de válvulas, toberas y difusores; turbinas; calderas; compresores
adiabáticos y refrigerados; bombas; condensadores; cta.
BLOQUE II: Equipos y generadores térmicos. Motores térmicos:
Tema 6.- Termodinámica del Vapor de Agua.
La relación P-V-T. Curvas de saturación. Diagramas P-V y T-S. Análisis de la
transformación de agua en vapor a presión constante. Vapor húmedo: título.
Determinación de propiedades termodinámicas: tablas y diagramas.
Tema 7.- Ciclos con Vapor de Agua.
Utilización de ciclos de vapor. Ciclo Rankine. Ciclo con recalentamiento. Ciclo
regenerativo.
Tema 8.- Plantas de Potencia con Ciclos de Vapor.
Partes fundamentales y descripción general. Balances de energía en la planta.
Diagrama de Sankey. Rendimientos. Consumos específicos.
Tema 9.- Termodinámica del Aire Húmedo.
Introducción y conceptos fundamentales. Humedad absoluta., específica y
relativa. Entalpía del aire húmedo. Temperatura de saturación adiabática.
Temperatura seca y húmeda. Diagramas sicrométricos. Procesos básicos con aire
húmedo.
Tema 10.- Producción de Frío
Introducción. Ciclo inverso de Carnot. Máquina frigorífica de compresión simple
de vapor. El intercambio térmico en evaporador y condensador. Sistemas de
compresión en dos etapas. Sistemas de compresión en cascada. Sistema de
compresión con doble evaporación: frío a dos temperaturas. Sistemas de
absorción.
Tema 11.- Generación de Energía Térmica. Combustibles y Combustión.
Parte I. Combustibles. Fuentes convencionales de energía térmica. Combustibles.
Comburentes. Propiedades y características de los combustibles (Humedad;
materiales volátiles y carbono fijo; cenizas; limites de inflamabilidad;
temperatura de inflamación y combustión; combustión espontanea; el carbón
frente al calor; viscosidad; intercambiabilidad de gases combustibles; poderes
comburivoros y fumigeros; poder calorífico).
Parte II. Combustión. Aire mínimo para la combustión. Coeficiente de exceso de
aire. Volumen y composición de humos. Humos secos. El triángulo de la
combustión (La recta de combustión completa; el triángulo de la combustión
completa; utilización del triángulo). Rendimiento de la combustión. Control de
la combustión
BLOQUE III: Calor y frío industrial.:
Tema 12.- Introducción a la Transferencia de Calor.
Introducción. Mecanismos de transferencia: conducción, convección y radiación.
Balances de energía en un volumen de control, flujo a través de una superficie.
Tema 13.- Transferencia de Calor por Conducción.
Ley de Fourier: ecuación, conductividad térmica. Ecuación general de
transferencia por conducción. Conducción Unidimensional Permanente: hipótesis
de aplicabilidad. Soluciones elementales: Placa plana; Cilindro Hueco.
Coeficiente Global de Transferencia. Resistencia de ensuciamiento.
Conductividad térmica variable. Espesor crítico de aislamiento. Superficies
extendidas.
Tema 14. Transferencia de Calor por Convección.
Introducción. Coeficiente de película. Ecuación general de transferencia por
convección. Flujo laminar y turbulento. Parámetros adimensionales (Reynolds,
Nusselt,..). Convección natural y forzada. Correlaciones del coeficiente de
película.
Tema 15. Transferencia de Calor por Radiación.
Parte I: Definiciones y propiedades. Emisión superficial y volumétrica.
Intensidad de radiación (Emisión, Irradiación y Radiosidad). El cuerpo negro.
Emisividad de una superficie. Absortividad, reflectividad y transmisividad. Ley
de Kirchhoff. Superficies grises.
Parte II: Intercambio radiante entre superficies. Factor de forma. Intercambio
radiante entre cuerpos negros. Intercambio radiantes entre cuerpos grises.
Intercambio en recintos cerrados
Tema 16. Intercambiadores de Calor.
Introducción: utilidad, clasificación. Campo de temperaturas: necesidad;
diferencia de temperatura logarítmica media( doble tubo equicorriente; doble
tubo contracorriente; carcasa y tubo). Métodos generales de diseño: factor
corrector de DTLM; efectividad-NTU. Problema directo e inverso.

Las diferentes actividades programadas son las siguientes:
-Clases teóricas.
-Clases prácticas de problemas en el aula.
-Seminarios.
-Visitas a empresas.
-Tutorías especializadas.
-Actividades Académicas Dirigidas con presencia del profesor.

Las clases de la asignatura alternarán el desarrollo teórico con el práctico de
cada uno de los temas que la componen. Además, en los  temas que así lo
aconsejen, y en la medida de lo posible se facilitará al alumno la posibilidad
de resolver ciertos tipos de problemas mediante el uso de ordenador.
Por último, y en función de los fondos destinados a la realización de visitas a
empresas, se realizará una o dos a lo largo del cuatrimestre. En tal caso,
estarán precedidas de una charla seminario sobre la materia a tratar, y
posteriormente se propondrá a los alumnos realizar una memoria de dichas
visitas.

Nº de Horas (indicar total): 210

• Clases Teóricas: 40  
• Clases Prácticas: 23  
• Exposiciones y Seminarios: 5  
• Tutorías Especializadas (presenciales o virtuales):
  • Colectivas: 12  
  • Individules: 2  
• Realización de Actividades Académicas Dirigidas:
  • Con presencia del profesorado: 10  
  • Sin presencia del profesorado: 5  
• Otro Trabajo Personal Autónomo:
  • Horas de estudio: 97.5  
  • Preparación de Trabajo Personal: 11.5  
  • ...
     
• Realización de Exámenes:
  • Examen escrito: 4  
  • Exámenes orales (control del Trabajo Personal):  

a)      Criterios de evaluación
Los criterios de evaluación a tener en cuenta para la calificación final serán
los siguientes:

·        Precisión en el conocimiento y análisis de hechos
·        Integración de conocimientos
·        Capacidad de análisis
·        Adecuación formal de los trabajos prácticos
·        Rigurosidad en el establecimiento de conclusiones

b)      Técnicas de evaluación

De forma general, los métodos de evaluación para valorar la adquisición tanto
de los conocimientos como de las competencias básicas expuestas anteriormente
se basan en:

•  Superación de exámenes de contenidos teóricos y prácticos.
Se evaluarán los conocimientos teóricos de la asignatura, así como, la
capacidad de resolución de problemas.Se realizarán exámenes independientes para
las dos partes principales que componen la asignatura, que son termodinámica y
transferencia de calor. Ambas partes habrá que aprobarlas por separado.

•  Elaboración de memorias de prácticas de laboratorio/ordenador o
seminarios
En los seminarios se propondrá la elaboración de una memoria sobre los mismos,
como por ejemplo la resolución de problemas con ayuda de programas informáticos.

•  Realización de trabajos propuestos.
Se propondrá al alumno realización, individualmente o en grupo, de problemas
concretos en los que pueda evaluarse los conocimientos adquiridos de las
principales materias.


c)      Sistema de calificación

Se evaluarán los conocimientos teóricos de la asignatura, así como, la
capacidad de resolución de problemas. Se realizarán exámenes independientes
para las dos partes principales que componen la asignatura, que son
termodinámica y transferencia de calor. Ambas partes habrá que aprobarlas por
separado.
La calificación final se verá incrementada por la presentación o entrega de los
trabajos, prácticas y/o visitas planteadas hasta un máximo de 2 puntos por cada
una de las dos partes antes citadas.

BLOQUES I y II: Fundamentos térmicos y termodinámicos. Equipos y generadores
térmicos. Motores térmicos:
- Fundamentos de Termodinámica Técnica (Vol I y II), M.J. Moran y H.N. Shapiro
(Reverté, 1995).
- Termodinámica. K. Wark y D.E. Richards (McGraw-Hill, 6ª ed., 2000).
- Termodinámica (Vol I y II). Y.A. Cengel y M.A. Boles (McGraw-Hill, 4ª ed.,
2003).
- Termodinámica Técnica y Máquinas Térmicas. MATAIX C. (Ediciones ICAI, 1978).
- Curso Adaptación TERMOTECNIA. ETSII. (UNED)
- Termodinámica básica y aplicada. Isidoro Martínez. (Ed. dossat.)
- Ingerniería Termodinámica. J.B. Jones y R.E. Dugan (Prentice Hall, 1997).
- Termodinámica Lógica y Motores Térmicos. J. Agüera Soriano (Ciencia 3, 1993).
- Termodinámica clásica. L.D. Russell y G.A. Adebiyi. (Addison-Wesley
Iberoamericana, 1997).
- Ingeniería Termodinámica. F.F. Huang (CECSA, 1981).
- Termodinámica: Análisis Exergético. J.L. Gómez, M. Monleón y A. Ribes
(Reverté, 1990).
- Problemas de Termodinámica Técnica. J.L. Segura (Reverte, 1993).
- Problemas de termodinámica técnica. C.A. García (Alsina, Buenos Aires, 1997).
- Problemas de termodinámica. V.M. Faires, C.M. Simmang y A.V. Brewer. (6ª ed.
Limusa, Mexico, 1992).
- Termodinámica lógica y motores térmicos. Problemas resueltos. J. Agüera
Soriano. (Ciencia, 1993).
- Problemas resueltos de termodinámica técnica. Primer y segundo principio. M.
Vázquez (Servicio Publicaciones Universidad de Vigo, 1997).
- Termodinámica. Cuadernos de trabajo. G. Boxwer (Addison-Wesley
Iberoamericana, 1993).

BLOQUE III: Calor y frío industrial.:
- Transmisión de calor. HOLMAN, J.P. (8ª Edición, McGrawh-Hill, 1998)
- Transferencia de calor. CHAPMAN A.J. (CECSA, 1991.)
- Fundamentos de Transferencia de Calor y Masa. INCROPERA, F.P.; De WITT, D.P.
- La transmisión del calor: principios fundamentales. F. Kreith y W.Z. Black
(Alhambra, 1983).
- Transferencia de Calor. PITTS, D.R.; SISSON, L.E. ( McGrawh-Hill. (Shaum).
1979)
- Una clase de problemas de transmisión de calor. E. Muñoz y C. Corrochano
(Bellisco, Madrid, 1998).