17 Diseño, construcción, modelado y simulación por ordenador de

TRABAJO DE FIN DE MÁSTER
Título: Diseño, construcción, modelado y simulación por ordenador de una experiencia de
laboratorio sobre enfriamiento radiativo.
Directores: Luis Dinis Vizcaíno y María Cruz de Andrés García.
Créditos: 12
OBJETIVOS
• Entrenamiento del alumno en el trabajo de investigación teórico-experimental: diseño y
montaje de experimentos, realización de medidas, tratamiento de datos y análisis de
resultados.
• Familiarizar al alumno con las técnicas de creación y manejo de modelos y simulación
numérica, aplicados al experimento concreto que habrá de llevar a cabo.
CARGA Y DISTRIBUCIÓN HORARIA
La distribución de la carga corresponderá al siguiente esquema inicial, pudiendo modificarse en
función de las dificultades encontradas en cada parte:
•
•
•
3 créditos dedicados al objetivo número 1, diseño y elaboración del experimento.
6 créditos para la realización del modelo teórico y la simulación por ordenador (objetivos 2 y
3).
3 créditos para la redacción de la memoria final.
RESUMEN
Diseño y montaje y análisis teórico-experimental de un experimento que permita visualizar y
cuantificar la influencia del recubrimiento externo de un cuerpo sobre el enfriamiento del mismo.
PLAN DE ACCIÓN Y METODOLOGÍA DE TRABAJO
El trabajo constará de tres partes.
1.- Diseño y elaboración de un experimento en el que se ponga de manifiesto el efecto de la diferente
emisión de radiación infrarroja en el enfriamiento de dos objetos de las mismas características físicas y
geométricamente iguales dotados de un recubrimiento externo diferente. Utilizando los materiales
disponibles en el Laboratorio de Energías Renovables se construirá el prototipo y el montaje
experimental que permita seguir la evolución de temperaturas en el interior de los mencionados
objetos, con la precisión suficiente para apreciar el efecto de la diferente emisión térmica.
2.- Construcción del modelo teórico de los procesos de transmisión del calor que tienen lugar en el
experimento. Será necesario construir un modelo tridimensional realista para su resolución mediante
ordenador en la siguiente fase. Para la elaboración de dicho modelo se puede acudir a la literatura
existente sobre el tema. Idealmente, se debería también lograr un modelo aproximado simple de
resolución analítica o numérica.
3.- Resolución del modelo por computador y comparación de los resultados con los obtenidos
experimentalmente. La simulación permitirá estudiar cómo varía el enfriamiento en función de los
parámetros del modelo que controlan las propiedades térmicas de los materiales, las dimensiones del
sistema, los coeficientes de transferencia de calor, las condiciones ambientales circundantes, etc...
Como beneficio adicional al trabajo de investigación propuesto, y en función de los resultados de los
resultados obtenidos, la experiencia podría plasmarse en el diseño teórico experimental de una
práctica de laboratorio para los estudiantes del Máster en Energía.
CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
El desarrollo de actividades seguirá el esquema correspondiente a la distribución de la carga y por
tanto, las actividades se desarrollarán en el siguiente orden:
1.
2.
3.
4.
5.
Diseño y montaje de la experiencia
Toma de datos.
Modelado teórico
Simulación numérica
Redacción de la memoria final
BIBLIOGRAFIA
1.- A. Bejan. “Heat transfer”. John Wiley &sonss, Inc. 1993
2.- Y. Cengel, Afshin J. Ghaja. “Heat and mass transfer: fundamentals & applications”. McGraw Hill,
2011
3.- Heat Conduction in two and three dimensions.
T. Blomberg (1996)
http://buildingphysics.com/manuals/avh_TB.pdf