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- Ciencias sociales y jurídicas
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Ingeniería y arquitectura
- Doble Grado en Ingeniería Civil e Ingeniería de los Recursos Mineros y Energéticos
- Doble Grado en Ingeniería en Tecnologías y Servicios de Telecomunicación / Grado en Ciencia e Ingeniería de Datos
- Doble Grado en Ingeniería Informática del Software / Grado en Matemáticas
- Doble Grado en Ingeniería Informática en Tecnologías de la Información / Grado en Ciencia e Ingeniería de Datos
- Grado en Ciencia e Ingeniería de Datos
- Grado en Ingeniería Civil
- Grado en Ingeniería de los Recursos Mineros y Energéticos
- Grado en Ingeniería de Organización Industrial
- Grado en Ingeniería de Tecnologías Industriales
- Grado en Ingeniería de Tecnologías Mineras
- Grado en Ingeniería Eléctrica
- Grado en Ingeniería Electrónica Industrial y Automática
- Grado en Ingeniería en Geomática
- Grado en Ingeniería en Tecnologías y Servicios de Telecomunicación
- Grado en Ingeniería Forestal y del Medio Natural
- Grado en Ingeniería Forestal y del Medio Natural (En extinción)
- Grado en Ingeniería Informática del Software
- Grado en Ingeniería Informática en Tecnologías de la Información
- Grado en Ingeniería Mecánica
- Grado en Ingeniería Química
- Grado en Ingeniería Química Industrial
- Grado en Marina
- Grado en Náutica y Transporte Marítimo
- Información, acceso y becas
Ingeniería Térmica
- Prácticas de Laboratorio (14 Hours)
- Prácticas de Aula/Semina (7 Hours)
- Clases Expositivas (35 Hours)
- Tutorías Grupales (2 Hours)
NOMBRE | Ingeniería térmica | CÓDIGO | GIMINA01-2-009 | ||||||||
TITULACIÓN | Grado en Ingeniería de los Recursos Mineros y Energéticos | CENTRO | Escuela Politécnica de Mieres | ||||||||
TIPO | Obligatoria | Nº TOTAL DE CRÉDITOS | 6 ECTS | ||||||||
PERIODO | Semestral | IDIOMA | Español | ||||||||
COORDINADOR | TELÉFONO /EMAIL | UBICACIÓN | |||||||||
Mª Pilar Castro García | castromaria@uniovi.es | Escuela Politécnica de Mieres / Escuela Politécnica de Gijón | |||||||||
PROFESORADO | TELÉFONO /EMAIL | UBICACIÓN | |||||||||
Mª Pilar Castro García | castromaria@uniovi.es | Escuela Politécnica de Mieres Escuela Politécnica de Gijón |
Esta asignatura pertenece al módulo Común a toda la titulación, dentro de la materia Energía y Medio Ambiente. Su carácter es Obligatorio, ya que en ella se presentan conceptos y competencias imprescindibles para la formación de un graduado en ingeniería, tanto para el estudio de asignaturas posteriores, como para su ejercicio profesional como ingenieroEsta asignatura es de carácter tecnológico, aunque con una base en la termodinámica y en la física.
La asignatura aporta al alumno una forma de pensar basando los razonamientos en balances, fundamentalmente energéticos. Comprendiendo el fundamento de los procesos térmicos.
El alumno será capaz de relacionar el ámbito de estudio de la termodinámica y la transferencia de calor y podrá resolver problemas en las aplicaciones más importantes de ambas disciplinas en el campo de la Ingeniería Térmica.
Es altamente recomendable que el alumno tenga los conocimientos de:
- Física general, equivalentes a un primer curso universitario, resaltando la importancia de recordar conceptos relativos a magnitudes físicas, unidades, cambio de unidades, ecuaciones dimensionales y adimensionales. de las leyes generales de la mecánica y de los principios de la termodinámica
- Matemáticas equivalentes a un primer curso universitario de cálculo numérico, resaltando la importancia las integrales y las ecuaciones diferenciales.
Competencias generales:
Ser capaz de analizar y sintetizar: CG01
Ser capaz de organizar y planificar CG02
Ser capaz de comunicarse de forma oral y escrita en la lengua nativa, tanto en ámbitos profesionales como de divulgación: CG03
Ser capaz de proyectar, inspeccionar y dirigir obras, en su ámbito: CG04
Saber aplicar conocimientos básicos de informática relativos al ámbito de estudio y de las tecnologías de información y comunicación (TICs): CG05
Ser capaz de gestionar la información: CG06
Ser capaz de resolver problemas: CG07
Ser capaz de tomar decisiones CG08
Saber gestionar de forma óptima el tiempo de trabajo y organizar los recursos disponibles: CG09
Ser capaz de trabajar en equipo: CG10
Ser capaz de desarrollar un razonamiento crítico: CG15
Ser capaz de aprender de manera autónoma: CG17
Ser capaz de liderar: CG20
Ser capaz de tener iniciativa y espíritu emprendedor CG22
Competencias específicas:
Comprender y dominar los conceptos básicos sobre las leyes generales de la mecánica y de la termodinámica y su aplicación para la resolución de los problemas propios de la ingeniería. Transferencia de calor y materia y máquinas térmicas: (CC4,CE10)
Conocer los principios de mecánica de fluidos e hidráulica: CE15
Resultados de aprendizaje
Relacionar el ámbito de estudio de la Termodinámica y la Transferencia de Calor y conocer las aplicaciones más importantes de ambas disciplinas en el campo de la Ingeniería Térmica: 2RA6
Aplicar balances de masa, energía y entropía a diversos sistemas, entre los que se encuentran los principales equipos presentes en las plantas industriales (motores, turbinas, compresores, calderas, condensadores, etc.):2RA7
Conocer los equipos que integran los ciclos de producción de potencia (vapor, gas y combinados) y frigoríficos utilizados comúnmente en la industria y ser capaz de realizar su análisis termodinámico al objeto de valorar su eficiencia energética 2RA8
Conocer las características principales y las leyes físicas fundamentales en las que se basan los tres mecanismos básicos de transferencia de calor (conducción, convección y radiación): 2RA9
Expresar matemáticamente las ecuaciones que describen la transferencia de calor en un problema físico a partir de balances fundamentales (masa, cantidad de movimiento y calor) y de las leyes en las que se basan los mecanismos básicos: 2RA10
Bloque I: Fundamentos dE Termodinámica aplicada.
(Descriptor en la memoria de grado àTermodinámica Aplicada)
Lección 1. Propiedades y Procesos en los Sistemas Termodinámicos
Sistemas termodinámicos.- Propiedades de estado.- Ecuación de estado.- Procesos termodinámicos.- Energía y tipos de energía.-Propiedades de estado, su determinación mediante el uso de Tablas y/o las ecuaciones de estado
Lección 2. Principios básicos de la Termodinámica
Principios de conservación.- Flujos de energía: calor y trabajo.- Formulación de Primer Principio.- Aplicaciones del primer principio: trabajo de expansión en procesos teóricos.- Procesos de intercambio de calor: capacidades caloríficas.- Procesos adiabáticos y politrópicos.
BLOQUE II: FUNDAMENTOS TÉRMICOS Y TERMODINÁMICOS DE LAS MAQUINAS TERMICAS.(Descriptor en la memoria de grado àAplicación de los principios de la termodinámica a máquinas y motores térmicos)
Lección 3. PRIMER PRINCIPIO EN SISTEMAS ABIERTOS
Volumen de control en sistemas abiertos.- Ecuación del balance de masa: régimen permanente y transitorio.- Ecuación del balance de energía: trabajo de flujo y trabajo de eje.- Aplicación de la ecuación general de la energía a equipos de ingeniería: bombas, toberas y difusores, turbinas y compresores, cambiadores de calor o calderas, válvulas de estrangulación
Lección 4. SEGUNDO PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA
Limitaciones del Primer Principio y objetivos del Segundo Principio.- Formulaciones de Clausius y Kelvin.- Máquinas Térmicas: rendimiento térmico.- Máquinas reversibles: ciclo de Carnot.- Corolarios del Segundo Principio. Definición entropía y aplicaciones. Generación de entropía. Rendimiento isentrópico de un equipo.- Valoración de la entropía en procesos reversibles.- Entropía en procesos irreversibles: trabajo de rozamiento.- Diagrama entrópico y diagrama de Mollier.-
BLOQUE III: INSTALACIONES, EQUIPOS Y MOTORES TERMICOS
(Descriptor en la memoria de grado àCiclos de vapor. Ciclos de gas. Ciclos combinados. Ciclos frigoríficos)
Lección 5. MOTORES ALTERNATIVOS DE COMBUSTIÓN INTERNA (MACI)
Características generales y tipos de motores.- Ciclos teóricos de los MACI.- Ciclo Otto.- Ciclo Diesel.- Ciclo mixto o Sabathé.- Ciclos reales: tipos de pérdidas.- Ciclos operativos de 4 tiempos y de 2 tiempos.- Parámetros de operación del motor: rendimiento, presión media, potencia, consumo
Lección 6. INSTALACIONES CON TURBINAS DE VAPOR.
Propiedades de estado de las sustancias puras: superficie p-v-T.- Diagramas p-v, T-v y p-T.- Diagramas termodinámicos del agua.- Diagramas T-s y h-s del fluido agua-vapor.- Tablas termodinámicas del fluido agua-vapor. Características del vapor como fluido de trabajo.- Ciclo de Carnot con vapor.- Ciclo práctico de Rankine con vapor sobrecalentado.- Rendimiento del ciclo de Rankine básico.- Parámetros característicos de un ciclo de Rankine: Consumo específico de vapor y consumo específico de calor.- Caudal de refrigeración del condensador.- Ciclos mejorados: ciclo con recalentamiento intermedio y ciclo regenerativo con extracción de vapor.- Tipos de calentadores regenerativos.- Circuito general de las instalaciones con turbina de vapor
Lección 7. INSTALACIONES CON TURBINAS DE GAS.
Ciclo de Brayton de turbina de gas: componentes para circuito cerrado y circuito abierto.- Rendimiento del ciclo simple.- Análisis de pérdidas: rendimiento del ciclo real.- Ciclos mejorados: refrigeración en la compresión y recalentamiento del gas.- Ciclo con regeneración del calor de escape.- Características de los compresores.- Características de cámaras de combustión. Características de las turbinas.- Aplicaciones de las turbinas de gas
Lección 8. CICLOS COMBINADOS Y COGENERACIÓN.
Ciclo combinado de turbina de gas y de vapor.- Rendimiento combinado.- Sistemas de cogeneración.- Rendimiento eléctrico y rendimiento total
Lección 9.- MÁQUINAS FRIGORÍFICAS y bombas de calor.
Máquinas frigoríficas y bombas de calor. Ciclo inverso de Carnot: eficiencia frigorífica reversible.- Coeficiente de operación de bombas de calor reversibles.- Máquinas frigoríficas reales
BLOQUE IV: TRANSMISIÓN DE CALOR
(Descriptor en la memoria de grado àFundamentos de Transmisión de Calor: Análisis de la conducción en régimen permanente y régimen variable. Fundamentos y correlaciones de la convección. Principios de radiación. Sistemas combinados de transmisión de calor)
Lección 10. MECANISMOS Y LEYES DE LA TRANSMISIÓN DE CALOR (Descriptor en la memoria de grado àFundamentos de Transmisión de Calor)
Concepto de flujo calorífico.- Flujo de calor por conducción: Ley de Fourier.- Conductividad calorífica.- Flujo de calor por convección: Ley de Newton.- Coeficiente pelicular de convección.- Flujo de calor por radiación: Ley de Stefan-Boltzmann
Lección 11. TRANSMISIÓN DE CALOR POR CONDUCCIÓN(Descriptor en la memoria de grado àAnálisis de la de la conducción en régimen permanente y régimen variable).
Ejemplo y resolución de de problemas.- placa plana.- aplicación al dimensionado de sistemas de climatización. Geometría cilíndrica.- Aplicación al cálculo de pérdidas térmicas y al aislamiento de tuberías.
Lección 12. TRANSMISIÓN DE CALOR POR CONDUCCIÓN EN REGIMEN TRANSITORIO. (Descriptor en la memoria de grado àAnálisis de la de la conducción en régimen permanente y régimen variable)
Concepto básico de régimen transitorio. Balance de energía en un elemento diferencial de volumen, su integración y ecuación diferencial resultante. Conceptos básicos de su resolución mediante métodos numéricos.
Lección 13. TRANSMISIÓN DE CALOR POR CONVENCCIÓN. (Descriptor en la memoria de grado àFundamentos y correlaciones de la convección).
Ecuación básica.- ley de newton.- Concepto de ecuación a-dimensional.- concepto de número a-dimensional. Ejemplo de números a-dimensionales. Exposición y resolución para geometrías sencillas. Flujo en el interior de tuberías.
Lección 14 RADIACCIÓN (Descriptor en la memoria de grado àPrincipios de radiación).
Conceptos fundamentales de radiación, interacción de la radiación con la materia. Cuerpo negro, gris. Emisividad, adsortividad, transmisividad. Cuerpos reales. Concepto de medios participativos.
Lección 15. TRANSFERENCIA DE CALOR COMBINADA(Descriptor en la memoria de grado àSistemas combinados de transmisión de calor)
Conductancia térmica y resistencia térmica: analogía eléctrica en los mecanismos simples.- Transferencia combinada: Coeficiente global de transmisión de calor.- Aplicaciones de la analogía eléctrica: circuitos térmicos en transmisión compleja
PRACTICAS DE LABORATORIO
7 sesiones de prácticas de laboratorio:
Práctica 1. Motor de Stirling: Descripción del equipo, explicación de los elementos básicos del motor y su funcionalidad, observación de su funcionamiento como motor y como máquina frigorífica.
Práctica 2. Equipo frigorífico de compresión mecánica de vapor: funcionamiento y rendimiento.
Práctica 3. Caseta térmica: comportamiento térmico de materiales de construcción.
Práctica 4. Introducción al programa Engineering Equation Solver (EES): obtención de datos de tablas termodinámicas y resolución de ejemplos sencillos.
Práctica 5. Resolución de un ciclo de potencia de vapor con EES.
Práctica 6. Resolución de un ciclo de potencia de gas con EES.
Práctica 7. Resolución de un ciclo de refrigeración con EES.
En cada una de las practicas se controla la asistencia de los alumnos y se les evalúa activa de en la misma. Esta evaluación puede ser mediante una pequeña cuestión escrita de unos 5 minutos de duración o mediante la entrega del informe realizado durante la realización de la practica con los valores y los cálculos realizados, o mediante un informe que incluyendo los datos tomados en la práctica lo elabore el alumno en casa y lo entrega unos días más tarde.
Las clases son básicamente expositivas, el profesor expondrá las ideas más importantes o bien las que más dificultad presenten, dejando la teoría más básica para ser estudiada por el propio alumno. Resolverá también, para todos los alumnos del aula, las dudas más generales del programa.
Se utilizara un gran número de horas para la realización de problemas en clase.
TRABAJO PRESENCIAL | TRABAJO NO PRESENCIAL | |||||||||||
Temas | Horas totales | Clase Expositiva | Prácticas de aula /Seminarios/ Talleres | Prácticas de laboratorio /campo /aula de informática/ aula de idiomas | Prácticas clínicas hospitalarias | Tutorías grupales | Prácticas Externas | Sesiones de Evaluación | Total | Trabajo grupo | Trabajo autónomo | Total |
Bloque I: Fundamentos dE Termodinámica aplicada. | 8 | 3 | 1 | 3 | 5 | 5 | ||||||
BLOQUE II: FUNDAMENTOS TÉRMICOS Y TERMODINÁMICOS DE LAS MAQUINAS TERMICAS. | 45 | 12 | 3 | 4 | 1 | 19 | 26 | 26 | ||||
BLOQUE III: INSTALACIONES, EQUIPOS Y MOTORES TERMICOS | 41 | 8 | 1 | 6 | 15 | 10 | 16 | 26 | ||||
BLOQUE IV: TRANSMISIÓN DE CALOR | 50 | 12 | 3 | 2 | 17 | 8 | 25 | 33 | ||||
Compendio final | 4 | 4 | 2 | 0 | 6 | |||||||
Total | 150 | 39 | 7 | 12 | 2 | 0 | 60 | 18 | 72 | 90 0 |
MODALIDADES | Horas | % | Totales | |
Presencial | Clases Expositivas | 39 | 65 | 60 |
Práctica de aula / Seminarios / Talleres | 7 | 12 | ||
Prácticas de laboratorio / campo / aula de informática / aula de idiomas | 12 | 20 | ||
Prácticas clínicas hospitalarias | ||||
Tutorías grupales | 2 | 3 | ||
Prácticas Externas | ||||
Sesiones de evaluación | 0 | 0 | ||
No presencial | Trabajo en Grupo | 18 | 20 | 90 |
Trabajo Individual | 70 | 80 | ||
Total | 150 | 100% | 150 |
7.1Evaluación del aprendizaje de los estudiantes. Convocatoria ordinaria.
La evaluación se realizará según las siguientes formulas:
- Ejercicios, trabajos, y exposiciones desarrolladas durante el curso 15% Horquilla en la memoria grado à10% -30%
- Asistencia y participación activa en las prácticas de laboratorio 5%
- Asistencia a clase y participación activa en las mismas 5%
Horquilla en la memoria grado para la suma de los dos aspectos à10%-30%
- Informe / examen sobre las prácticas de laboratorio 15 % Horquilla en la memoria gradoà10 % -30%
- Examen de carácter teórico o práctico 60%. Horquilla en la memoria grado à25%-60%
El examen escrito constará de 2 bloques. La nota mínima será de 3,5 sobre 10. De no llegar a este umbral, la nota final de la asignatura será la obtenida en el examen escrito.
- Bloque de problemas. 2 Problemas.
Son problemas largos para cuya resolución se necesita entre 45 min y 1h por problema.
Se resolverán en hojas separadas disponiendo únicamente de un folio por las dos caras para resolver cada problema. No se acepta que se entregue más de una hoja por problema. El alumno deberá entregar la hoja con su nombre aunque haya dejado un problema en blanco.
El tiempo total disponible para la resolución del bloque de problemas será indicado en el examen, pero estará comprendido entre un mínimo de 1hora y media y las 2 horas.
Solo se puede utilizar bolígrafo, y calculadora básica (no programable y sin memoria) así como las tablas de aire-gas ideal y de vapor de agua para poder resolver los problemas.
Bloque teórico
El bloque teórico podrá constar o bien de un bloque de cuestiones o bien de un bloque prueba test, el profesor escogerá una de las dos opciones en función de criterios pedagógicos.
- Bloque de cuestiones. 5 cuestiones teórico-prácticas cortas.
Pequeñas preguntas de teoría o bien pequeños ejercicios prácticos para cuya resolución se necesita un pequeño razonamiento teórico.
Se utilizara un tiempo que se indicará en el examen que estará comprendido entre los 30 y los 60 minutos.
Para el bloque de cuestiones el alumno utilizará únicamente un folio por las dos caras para responder a las 5 cuestiones.
Solo bolígrafo
- Boque prueba test.
Entre 5 y 15 preguntas test con 4 ó 5 opor pregunta, solo una respuesta correcta por pregunta, Cada respuesta errónea resta un 25% de una respuesta correcta. Si el resultado del test diera negativo la nota del test sería un cero.
El tiempo de resolución será indicado en el examen orientativamente será de unos 10 – 15 minutos.
Solo bolígrafo
Es obligatoria la asistencia al menos al 70 % de las prácticas de laboratorio.
- Asistencia a clase y participación activa en las mismas 0,5 puntos máximo
7.2 Evaluación del aprendizaje de los estudiantes. Convocatoria extraordinaria.
La evaluación de las convocatorias extraordinarias se realizará siguiendo el mismo procedimiento que para la convocatoria ordinaria correspondiente.
La evaluación se realizará según las siguientes formulas:
- Ejercicios, trabajos, y exposiciones desarrolladas durante el curso 15% Horquilla en la memoria grado à10% -30%
- Asistencia y participación activa en las prácticas de laboratorio 5%
- Asistencia a clase y participación activa en las mismas 5%
Horquilla en la memoria grado para la suma de los dos aspectos à10%-30%
- Informe / examen sobre las prácticas de laboratorio 15 % Horquilla en la memoria gradoà10 % -30%
- Examen de carácter teórico o práctico 60%. Horquilla en la memoria grado à25%-60%
El examen escrito tiene la misma estructura que el de la convocatoria ordinaria correspondiente.. La nota mínima será de 5 sobre 10. De no llegar a este umbral, la nota final de la asignatura será la obtenida en el examen escrito..
- La nota del examen totaliza los 6 puntos máximos.
- Los trabajos, ejercicios, y exposiciones desarrolladas durante el curso 1,5 puntos máximo.
- La asistencia y participación activa en las practicas de laboratorio 0,5 puntos máximo
- El informe / examen sobre las prácticas de laboratorio 1,5 puntos máximo
- Asistencia a clase y participación activa en las mismas 0,5 puntos máximo
7.3 Evaluación diferenciada.
La evaluación diferenciada en la asignatura Ingeniería Térmica consistirá en las siguientes pruebas:
- Un examen final escrito de los conocimientos impartidos en las clases expositivas y en las prácticas de aula que se realizará en la fecha oficial que la EPM programe para los demás alumnos de la asignatura. Esta prueba tiene un peso del 70% sobre la nota final de la asignatura. La nota mínima será de 3,5 sobre 10. De no llegar a este umbral, la nota final de la asignatura será la obtenida en el examen escrito.
- Un examen final de prácticas que evaluará mediante prueba escrita los conocimientos correspondientes a las prácticas de laboratorio así como los correspondientes a las practicas con ordenador:
Esta prueba a criterio del profesor podrá constar de hasta dos partes separadas,
- Una correspondiente a prácticas de ordenador.
- Otra correspondiente a de prácticas de laboratorio.
Se realizará en la misma fecha y hora que el examen final escrito oficial. Representa un 30% de la nota final de la asignatura.
Este mecanismo de evaluación diferenciada podrá ser sustituido por otro mecanismo de evaluación, específico para cada alumno, en virtud del artículo 7 del Reglamento de evaluación de la Universidad de Oviedo
Actividad | Fecha | % de las Competencias cubiertas |
Examen escrito | Misma fecha que en las convocatorias oficiales | 70 |
Examen práctico: laboratorio y ordenador | Misma fecha y hora que en las convocatorias oficiales | 30 |
Apuntes de la asignatura.
Termodinámica Técnica: Moran y Shapiro.
Transferencia de calor, Mills, A. F, Elsevier España, S.A.