Temario de prácticas

Curso 2004/2005
TERMOTECNIA. Código: 27002110
(Troncal: 3 créditos teoría + 1.5 créditos prácticas)
2º I.T.A. Industrias Agrarias y Alimentarías.
Objetivos
En esta asignatura se pretende que los alumnos adquieran las siguientes competencias propias de los
Ingenieros Técnicos Agrícolas que desarrollan su actividad profesional en las Industrias Agrarias y
Alimentarías:
 Competencias tecnológicas
- Reconocer los diferentes parámetros que permiten cuantificar el estado de una masa de aire húmedo.
- Utilizar los diagramas psicrométricos para el estudio de los procesos agroindustriales en los que
intervienen mezclas de aire húmedo.
- Identificar los distintos procesos de intercambio de calor más frecuentes en la industria agroalimentaria.
- Reconocer los principales parámetros o características que intervienen en los procesos de transmisión de
calor.
- Analizar matemáticamente los procesos de intercambio de calor y cuantificar el flujo de calor que se
produce en cada caso.
- Evaluar el rendimiento de un sistema de generación de calor.
- Seleccionar y dimensionar la caldera necesaria para el suministro de una determinada cantidad de calor en
una instalación.
- Cuantificar la carga térmica que es necesario eliminar de una instalación frigorífica.
- Reconocer las diferencias existentes entre los diversos sistemas de producción de frío.
- Analizar los distintos procesos que sigue un ciclo frigorífico mediante diagramas termodinámicos.
- Dimensionar los principales elementos que constituyen un sistema frigorífico: compresores, evaporadores,
condensadores y elementos de regulación y control.
- Calcular el aislamiento térmico necesario en instalaciones de calefacción o de refrigeración.
- Conocer las características de los principales refrigerantes utilizados actualmente y la incidencia
medioambiental de algunos de ellos.

Competencias metodológicas
- Gestionar la información técnica (catálogos comerciales) disponible para la resolución de problemas
prácticos de dimensionado.
- Resolver problemas de forma sistemática:
1. Analizar los parámetros y variables que intervienen en cada problema.
2. Identificar las fórmulas, diagramas y datos que pueden utilizarse en la resolución del problema.
3. Determinar el proceso de cálculo del problema dividiéndolo en apartados e identificando la secuencia
de resolución de cada uno de ellos.
4. Utilizar las unidades del Sistema Internacional en los resultados realizando las conversiones de
unidades necesarias en el proceso de cálculo.
5. Analizar la validez de los resultados obtenidos y su grado de aproximación a la realidad en función
del orden de magnitud de los diferentes parámetros calculados.
- Utilizar el ordenador como herramienta de trabajo para la resolución de problemas complejos de procesos
de transferencias e intercambios de calor mediante una hoja de cálculo.
- Reconocer la terminología inglesa relacionada con la Termotécnia.

Competencias sociales
- Trabajar en equipo para evaluar los sistemas termodinámicos, métodos de trabajo y resultados prácticos
presentados en un artículo de investigación.
- Expresar y comunicar a un grupo de personas las conclusiones obtenidas tras el análisis en grupo de un
artículo de investigación relacionado con los contenidos de la asignatura.
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Contenidos

Temario de Teoría
Tema 1. Vapor de agua
1.1. Conceptos básicos.
1.2. Diagramas del aire húmedo y agua.
1.3. Mezclas de aire húmedo.
1.4. Procesos psicrométricos.
1.5. La humedad en la conservación de productos frescos.
1.6. Instrumentos de medida de la humedad relativa.
Tema 2. Transferencia de calor por conducción
2.1. Modos de propagación del calor.
2.2. Transmisión del calor por conducción.
2.3. Ecuación general de transmisión por conducción.
2.4. Conducción en régimen estacionario.
2.5. Casos particulares de interés en la industria.
2.6. Coeficiente de conductividad térmica.
Tema 3. Convección
3.1. Introducción. Capa límite.
3.2. Ley de enfriamiento de Newton.
3.3. Ecuaciones básicas de la convección.
3.4. Soluciones analíticas en problemas de convección forzada.
3.5. Transmisión del calor por convección libre.
3.6. Transmisión del calor en la condensación y en la ebullición.
Tema 4. Transmisión del calor por radiación
4.1. Introducción.
4.2. Energía emitida por un cuerpo negro.
4.3. Características de radiación de superficies no negras.
4.4. Intercambio radiativo entre superficies.
4.5. Factores de forma.
4.6. Radiación en presencia de gases absorbentes y emisores.
Tema 5. Intercambiadores de calor
5.1. Introducción.
5.2. Clasificación y características generales.
5.3. Coeficiente global de transmisión del calor.
5.4. Diferencia media de temperatura en los intercambiadores de calor.
5.5. Efectividad y número de unidades de transmisión.
Tema 6. Principios de generación de calor
6.1. Combustión.
6.2. Combustibles.
6.3. Poder calorífico de un combustible.
6.4. Aire necesario en la combustión.
6.5. Coeficientes de exceso de aire.
6.6. Características de los humos.
6.7. Triángulo y rendimiento de la combustión.
Tema 7. Calderas
7.1. Introducción.
7.2. Características.
7.3. Tipología.
7.4. Generadores de aire caliente.
7.5. Generadores de gases calientes.
7.6. Evacuación de humos.
7.7. Características constructivas.
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Tema 8. Balance térmico en la instalación frigorífica
8.1. Introducción.
8.2. Cálculo del balance térmico
8.2.1. Cálculo de la carga térmica debida a las pérdidas por transmisión por paredes, techo y
suelo, Q1.
8.2.2. Cálculo de la carga térmica debida a las necesidades por renovación de aire, Q2.
8.2.3. Cálculo de la carga térmica debida a las pérdidas por refrigeración y/o congelación, Q3.
8.2.4. Cálculo de la carga térmica debida a las necesidades de conservación de los productos,
Q4.
8.2.5. Cálculo de la carga térmica debida al calor desprendido por ventiladores, Q5.
8.2.6. Cálculo de la carga térmica debida al calor desprendido por circulación de operarios en
las cámaras, Q6.
8.2.7. Cálculo de la carga térmica debida a las necesidades por iluminación, Q7.
8.2.8. Cálculo de la carga térmica debida a las necesidades por pérdidas diversas, Q8.
8.3. Elección del sistema de refrigeración.
Tema 9. Producción de frío
9.1. Refrigeración.
9.2. Sistemas de producción de frío.
9.2.1. Medios químicos.
9.2.2. Medios físicos.
9.2.3. Sistemas discontinuos.
9.2.4. Sistemas continuos de producción de frío.
9.2.5. Sistemas de producción de frío sin cambio de estado del fluido.
9.2.6. Sistemas basados en efectos especiales.
Tema 10. Compresión mecánica
10.1. Diagramas termodinámicos para el estudio de ciclos frigoríficos.
10.2. Ciclo de una máquina frigorífica perfecta.
10.3. Máquina real teórica.
10.4. Efecto de la temperatura de vaporización y condensación sobre la eficacia del ciclo.
10.5. Recalentamiento del vapor.
10.6. Subenfriamiento del líquido.
10.7. Pérdidas de presión.
Tema 11. Compresores
11.1. Tipos de compresores
11.2. Descripción y principio de funcionamiento
11.3. Rendimiento volumétrico
11.4. Potencia necesaria en el compresor
11.5. Régimen de funcionamiento de un compresor
11.6. Selección del compresor
Tema 12. Evaporadores
12.1. Características y función de los evaporadores
12.2. Tipos de evaporadores
12.3. Capacidad frigorífica de los evaporadores
12.4. Coeficiente global de transmisión de calor
12.5. Diferencias de temperatura en el evaporador
12.6. Escarche y desescarche de los evaporadores
12.7. Selección del evaporador
Tema 13. Condensadores
13.1. Clasificación de los condensadores
13.2. Selección de los condensadores
13.3. Funcionamiento de los condensadores
13.4. Torres de enfriamiento o de recuperación
Tema 14. Regulación y control del sistema frigorífico
14.1. Control de la capacidad de una instalación.
14.2. Válvulas.
14.3. Presostatos.
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14.4. Reguladores de la presión de aspiración.
14.5. Bombas de circulación.
14.6. Depósito de líquido.
14.7. Subenfriador.
14.8. Enfriador intermedio.
14.9. Separador de líquido.
14.10. Separador de aceite.
14.11. Visores de líquido.
14.12. Filtros secadores.
14.13. Intercambiadores de calor intermedios.
14.14. Purgadores de aceite.
14.15. Termostatos.
Tema 15. Aislamiento térmico
15.1. Propiedades de los aislantes térmicos.
15.2. Materiales aislantes.
15.3. Fabricación de aislantes.
15.4. Cálculo del espesor del material de aislamiento.
15.5. Difusión del vapor de agua. Barrera antivapor.
15.6. Técnicas de aislamiento de almacenes frigoríficos.
15.7. Construcción en los recintos frigoríficos.
Tema 16. Refrigerantes
16.1. Características de los refrigerantes.
16.2. Clasificación de los refrigerantes.
16.3. Los refrigerantes halogenados y su incidencia medioambiental
16.4. Refrigerantes alternativos

Temario de prácticas
I. Resolución de problemas y casos prácticos
1. Diagramas del aire húmedo y agua. Procesos psicrométricos.
2. Transmisión del calor.
3. Balance térmico en la instalación frigorífica.
4. Ciclos frigoríficos. Instalaciones frigoríficas.
II. Prácticas de laboratorio
5. Aparatos para la medida de temperatura.
6. Cálculo del espesor del material de aislamiento mediante hoja de cálculo.
7. Identificación de los distintos elementos que componen una instalación frigorífica.
Las prácticas anteriores se complementarán con el estudio del Sistema Internacional de Unidades y con el
manejo de bibliografía relacionada con la asignatura de termotecnia.
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Evaluación
La asignatura se evalúa a partir del examen final y de la nota obtenida por el alumno con la realización
de dos trabajos prácticos voluntarios realizados a lo largo del cuatrimestre en el que se imparte la asignatura
de Termotecnia.

Examen :
-
Parte 1. Test (3 puntos): 60 preguntas de verdadero o falso abarcando todo el contenido de la
asignatura.
-
Parte 2. Teoría (3-4 puntos): 3-4 preguntas de desarrollo coincidentes con sub-apartados completos
del temario. Cada pregunta tiene el mismo valor (1 punto). Las respuestas se califican en función
del número de conceptos correctamente reflejados por el alumno, con respecto al número de ellos
explicados en clase con relación a esa pregunta.
-
Parte 3. Problema (3-4 puntos): Un problema en el que se pide realizar un cálculo de la entrada de
calor en una cámara frigorífica y/o de un sistema de refrigeración utilizando los diagramas de los
ciclos frigoríficos. En el enunciado del problema se facilitan todos los datos y fórmulas necesarias
para su solución además de otras que no será necesario utilizar. De esta forma el alumno debe
discernir cuales son las fórmulas y datos que debe usar y cuales no intervienen en la solución del
problema. También se entrega junto con el enunciado un diagrama de Mollier (h-log P)
correspondiente a un fluido frigorífico para que dibujen los distintos puntos de funcionamiento del
sistema de refrigeración y que definen el ciclo. La respuesta al problema se califica a partir de los
diferentes procesos de planteamiento y cálculo que deben realizar (entre 8 y 12) y a los que se les
da un valor de 0.5, 0.25 o 0.10 puntos según su importancia relativa en la solución final. En la
valoración de los resultados obtenidos en cada apartado por el alumno se tiene en cuenta
principalmente si el planteamiento y el cálculo se realizan correctamente. Los errores en los cálculos
se consideran de gran importancia si involucran cambios en las unidades en las que se expresa el
resultado o si el orden de magnitud difiere mucho de la solución real.

Trabajos prácticos:
-
Hoja de cálculo. Realización de una aplicación informática mediante una hoja de cálculo (MS
Excel) para el dimensionado del aislamiento de una cámara frigorífica y de los principales elementos
del sistema de refrigeración (evaporador, compresor y condensador).
-
Artículo científico. Realización de un trabajo resumen sobre un artículo científico (en inglés) en el
que aparece algún estudio relacionado con los sistemas de refrigeración. En clase se exponen las
principales conclusiones obtenidas en el artículo por los investigadores y la factibilidad de incorporar
estos avances a los actuales sistemas de refrigeración según la consideración del alumno.
Bibliografía básica
Amigo, P., 2000.- Termotecnia: aplicaciones agroindustriales. Mundi-Prensa, Madrid, 384 pp.
Chapman A. J. , 1990.- Transmisión del calor. Editorial Bellisco, Madrid.
Mills A.F, 1995.- Transferencia de calor. McGraw-Hill, México, 960 pp.
Sánchez M. T., 2001.- Ingeniería del frío: Teoría y práctica. Ediciones A. Madrid Vicente y Mundi-Prensa,
Madrid, 510 pp.
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Bibliografía complementaria
Abbot M.M. y Vanness H.C., 1991.- Termodinámica. McGraw-Hill, México.
Alarcón J.M., 1992.- Tratado Práctico de Refrigeración Automática. Marcombo, Madrid.
Andrés y Rodríguez-Pomatta, J. A. de, 1987.- Calor y frío industrial: unidad didáctica I, II. ETS Ingenieros
Industriales, UNED, Madrid.
ASHRAE, 1991.- Refrigeración. Sistemas y aplicaciones. Manual ASHRAE 1990. INDEX , Madrid, 524 pp.
Baskakov A. P., 1985.- Termotecnia. Editorial Mir, Moscú.
Beltran Cortés F., 1973.- Producción de frío. Centro Experimental del frío, Madrid.
Çengel Y. A., 1994.- Termodinámica. McGraw-Hill, México.
COLEGIO OFICIAL DE INGENIEROS AGRÓNOMOS DE MURCIA, 1993.- Nuevo curso de ingeniería del
frío. Ediciones A. Madrid Vicente, Madrid.
Holman J.P., 1998.- Transferencia de calor. McGraw Hill, México.
Kreith F. y Black W. Z., 1983.- Transmisión del calor. Editorial Alhambra, Madrid.
López A., 1994.- Las Instalaciones Frigoríficas en las Industrias Agroalimentarias. Ediciones A. Madrid
Vicente, Madrid.
Madrid A., 1997.- Frío industrial: fundamentos, diseño y aplicaciones. Ediciones A. Madrid Vicente, Madrid,
415 pp.
Martín F., 2000.- Manual de instalaciones de calefacción por agua caliente. Ediciones A. Madrid Vicente,
Madrid, 600 pp.
Martín F., 2000.- Manual de instalaciones de calefacción por agua caliente. Mundi-Prensa, Madrid, 592 pp.
Melgarcio P., 1995.- Aislamiento, cálculo y construcción de cámaras frigoríficas. Ediciones
Vicente, Madrid, 381 pp.
Miranda A.L. y Monicón M., 1996.- Cámaras Frigoríficas. CEAC, Madrid.
Pinazo J. M. 1988.- Transferencia de calor. Universidad Politécnica de Valencia, Valencia.
Rapin P., 1971.- Installations Frigorifiques. Editions PYC, Paris.
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A. Madrid
Artículos en revistas de investigación
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heated ducts of T-section. Energy Conversion and Management, 45: 1043–1065.
Akahira A., Alam K.C.A., Hamamoto Y., Akisawa A. y Kashiwagi T., 2004.- Mass recovery adsorption
refrigeration cycle—improving cooling capacity. International Journal of Refrigeration, 27: 225–234.
Al-Otaibi D.A., Dincer I. y Kalyon M., 2004.- Thermoeconomic optimization of vapor-compression
refrigeration systems. Int. Comm. Heat Transfer, 31 (1): 95-107.
Ameen A. y Bari S., 2004.- Investigation into the effectiveness of heat pump assisted clothes dryer for humid
tropics. Energy Conversion and Management, 45: 1397–1405.
Aprea C., Mastrullo R., Renno C. y Vanoli G.P., 2004.- An evaluation of R22 substitutes performances
regulating continuously the compressor refrigeration capacity. Applied Thermal Engineering, 24: 127–139.
Astrain D., Vián J.G. y Domínguez M., 2003.- Increase of COP in the thermoelectric refrigeration by the
optimization of heat dissipation. Applied Thermal Engineering, 23: 2183–2200.
Chou S.K., Chua K.J., Ho J.C. y Ooi C.L., 2004.- On the study of an energy-efficient greenhouse for heating,
cooling and dehumidification applications. Applied Energy, 77: 355–373.
Chunnanond K. y Aphornratana S., 2004.- Ejectors: applications in refrigeration technology. Renewable and
Sustainable Energy Reviews, 8: 129–155.
Devotta S., Asthana S. y Joshi R., 2004.- Challenges in recovery and recycling of refrigerants from Indian
refrigeration and air-conditioning service sector. Atmospheric Environment, 38: 845–854.
Gratia E. y De Herde A., 2004.- Natural ventilation in a double-skin facade. Energy and Buildings, 36: 137–
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Horuz I. y Callander T.M.S., 2004.- Experimental investigation of a vapor absorption refrigeration system.
International Journal of Refrigeration, 27: 10–16
Jeong S., 2004.- How difficult is it to make a micro refrigerator?. International Journal of Refrigeration, 27:
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Ma G.-y. y Chai Q.-h., 2004.- Characteristics of an improved heat-pump cycle for cold regions. Applied
Energy, 77: 235–247.
Ozdemir E., 2004.- Energy conservation opportunities with a variable speed controller in a boiler house.
Applied Thermal Engineering, 24: 981–993.
Sekhar S.J., Mohan Lal D. y Renganarayanan S., 2004.- Improved energy efficiency for CFC domestic
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Heat and Fluid Flow, 24: 322–333.
Yoon S.H., Cho E.S., Hwang Y.W., Kim M.S., Min K. y Kim Y., 2004.- Characteristics of evaporative heat
transfer and pressure drop of carbon dioxide and correlation development. International Journal of
Refrigeration, 27: 111–119.
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