128212010 - Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial

ASIGNATURA: TERMOTECNIA
Código: 128212010
Titulación: INGENIERO TÉCNICO INDUSTRIAL
Curso: 2º
Profesor(es) responsable(s):
- JOAQUÍN ZUECO JORDÁN (TEORÍA Y PRÁCTICAS)
- FERNANDO ILLÁN GÓMEZ (TEORÍA)
- JOSÉ PABLO DELGADO MARÍN (PRÁCTICAS)
Departamento: INGENIERÍA TÉRMICA Y DE FLUIDOS
Tipo (T/Ob/Op): T
Créditos (T+P): 3+3
Descriptores de la asignatura según el Plan de Estudios:
Fundamentos térmicos y termodinámicos. Equipos y generadores
térmicos. Calor y frío industrial
Objetivos de la asignatura:
Introducir al alumno en la terminología y principios fundamentales de la
Termodinámica Técnica, y capacitarlos para aplicar los métodos de análisis de
sistemas termodinámicos
Materias relacionadas con esta asignatura:
- Fundamentos físicos de la ingeniería
- Fundamentos matemáticos de la ingeniería
- Fundamentos químicos de la ingeniería
Programa de la asignatura
A. Programa de Teoría:
PARTE I. FUNDAMENTOS DE TERMODINÁMICA
Tema 1 Conceptos básicos de termodinámica
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
Termodinámica y termotecnia
Sistemas termodinámicos. Tipos de sistemas
Propiedades, estados, procesos y equilibrio
Dimensiones y unidades
Volumen específico y presión
Temperatura, equilibrio térmico y principio cero de la Termodinámica
1.7 Metodología para resolver problemas de termodinámica
Tema 2 La energía y el primer principio de la termodinámica
2.1 Concepto mecánico de la energía. Trabajo, energía cinética y potencial
2.2 Energía transferida mediante trabajo. Trabajo de expansión o compresión
2.3 Energía de un sistema. El principio de conservación de la energía para
sistemas cerrados
2.4 Transferencia de energía mediante calor
2.5 Balance de energía para sistemas cerrados
2.6. Análisis energético de procesos según el primer principio. Ciclos
termodinámicos
Tema 3 Propiedades de una sustancia pura, simple y compresible
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
El principio de estado
La relación p-v-T. Procesos de cambio de fase
Valores de las propiedades termodinámicas
El modelo de sustancia incompresible
La relación p-v-T para gases. Factor de compresibilidad
El modelo de gas ideal y del gas perfecto
Procesos politrópicos de un gas ideal
Tema 4 Análisis energético de sistemas abiertos
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
Conservación de la masa para un volumen de control
Conservación de la energía para un volumen de control
Análisis de volúmenes de control en estado estacionario
Aplicaciones del primer principio para sistemas abiertos
Procesos transitorios. Ejemplos
Tema 5 El segundo principio de la termodinámica
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
5.6
Introducción
Formulaciones del Segundo Principio de la Termodinámica
Procesos reversibles e irreversibles
Corolarios del Segundo Principio para ciclos termodinámicos
Medidas del rendimiento máximo para ciclos operando entre dos reservorios
El ciclo de Carnot
Tema 6 Entropía
6.1
6.2
6.3
6.4
La desigualdad de Clausius
Definición del cambio de entropía
Entropía de una sustancia pura, simple y compresible
Las ecuaciones T dS. Cambio de entropía de un gas ideal y una sustancia
incompresible
6.5 Cambio de entropía en procesos internamente reversibles
6.6 Balance de entropía para sistemas cerrados
6.7 Balance de entropía para volúmenes de control
6.8 Rendimientos isoentrópicos de turbinas, toberas, compresores y bombas
6.9 Transferencia de calor y trabajo en procesos de flujo estacionario
internamente reversibles
6.10 Entropía y degradación de la energía
6.11 Reversibilidad y producción de trabajo
7. Relaciones entre propiedades termodinámicas
7.1 Conceptos fundamentales
7.2 Funciones termodinámicas de dos variables. Relaciones de Maxwell
7.3 La ecuación de Clapeyron
7.4 Coeficientes de expansión y compresibilidad isoterma, compresibilidad
isoentrópica
7.5 Relación entre propiedades (T,v) y (T,p)
7.6 Definición del coeficiente de Joule-Thomson y su obtención
7.7 Obtención del calor específico, relaciones termodinámicas
PARTE II. CALOR Y FRÍO INDUSTRIAL
Tema 8 Sistemas de refrigeración y bomba de calor
8.1. Introducción. Ciclo de Carnot inverso
8.2 Refrigeración por compresión de vapor
8.3 Refrigerantes. Propiedades
8.4 Sistema empleado en frigorífico doméstico
8.5 Sistemas en cascada y de compresión multietapa
8.6 Sistemas para licuación de gases
8.7 Refrigeración por absorción
8.8 Bomba de calor
8.9 Sistemas de refrigeración con gas
Tema 9 Mezclas no reactivas de gases ideales y psicrometría
9.1 Descripción de la mezcla
9.2 Relaciones p-v-T en mezclas de gases ideales
9.3 U, H y S para mezclas de gases ideales
9.4 Procesos con mezclas a composición constante
9.5 Mezcla de gases ideales
9.6. Principios básicos de psicrometría
9.7. Aplicación de la conservación de la masa y la energía a los sistemas
psicrométricos
9.8. Las temperaturas de saturación adiabática y de bulbo húmedo
9.9. Diagrama psicrométrico
9.10. Procesos psicrométricos
Tema 10 Mezclas reactivas y combustión
10.1 El proceso de combustión
10.2 Conservación de la energía en sistemas reactivos
10.3 Temperatura adiabática de la llama
B. Programa de Prácticas (resumido):
Denominación de la práctica
Duración
(h)
Medidas termométricas
Equivalente mecánico del calor
Gas ideal
Diagrama p-v-T
Análisis de ciclos: Cyclepad
Ensayos en una máquina frigorífica
Efecto Joule-Thomson
Coeficiente adiabático de los gases
Problemas de la asignatura
1,5
1,5
1,5
1,5
3
1,5
1,5
1
17
Tipo de práctica
(Aula, laboratorio,
informática)
Laboratorio
Laboratorio
Laboratorio
Laboratorio
Sala informática
Laboratorio
Laboratorio
Laboratorio
Aula
Ubicación física
(sede Dpto., aula
informática...)
Sede Dept.
Sede Dept.
Sede Dept.
Sede Dept.
Sala informática
Sede Dept.
Sede Dept.
Sede Dept.
Aula de clase
C. Bibliografía básica:
Moran, M.J. & Shapiro, H.N. (tomos I y II): Fundamentos de Termodinámica
Técnica. Editorial Reverte, S.A., 1993
Cengel, Y. & Boles, M. Termodinámica, McGraw Hill, 1996
Black W.Z. & Hartley J.G. Termodinámica, Ed. Continental, S.A., 1989
D. Evaluación del alumno:
-
Tipo de examen: escrito
Teoría (30%):
Preguntas del programa de teoría, cuestiones tipo test y/o
cuestiones a desarrollar. Se realizarán sin ningún tipo de
ayuda
Problemas (70%): Problemas. El alumno podrá disponer de formulario de la
asignatura.
La nota final del examen es la media ponderada de la nota de teoría y la
de problemas. Deberá superarse una mínima puntuación (1 punto) en la parte
de teoría para aprobar la asignatura, además de asistir y entregar la memoria
de prácticas.
A lo largo del curso se realizaran diferentes actividades (entrega y
exposición de trabajos, seminario de problemas, entrega de problemas, ect.) de
carácter voluntario, siendo la puntuación máxima alcanzable con la realización
de las mismas de 2,5 puntos.
E. Observaciones:
- Recomendaciones al alumno (calculadora, tablas termodinámicas,....)