BLOQUE 1 (B1)
Propiedades de sustancias puras, simples y compresibles
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B1-1. Repaso de conceptos básicos y definiciones
-Definición de los sistemas
-Descripción de los sistemas y de su comportamiento
-Medida de la temperatura. Principio cero
-Calor y calor específico
-Cambio de fase y calor latente
-Gas ideal. Ecuaciones de estado
-Primer principio de la termodinámica
-Transformaciones termodinámicas de un gas ideal
-Segundo principio de la termodinámica
B1-2. Propiedades de una sustancia pura, simple y compresible
-Definición del estado termodinámico
-La relación p-v-T
-El cálculo de las propiedades termodinámicas
-El modelo de gas ideal
-Energía interna, entalpía y calores específicos de gases ideales
-Cálculo de variación de energía interna y de entalpía en gases ideales
-Procesos politrópicos de un gas ideal
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BLOQUE 2 (B2)
Análisis energético de sistemas según el primer y segundo principio
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B2-1. Análisis energético en un volumen de control
-Conservación de la masa
-Conservación de la energía
-Análisis del estado estacionario
-Análisis de transitorios
B2-2. El segundo principio de la Termodinámica
-Utilización del 2º principio
-Formulaciones del 2º principio
-Identificación de irreversibilidades
-Aplicación del 2º principio a los ciclos termodinámicos
-La escala Kelvin de temperatura
-Medidas de rendimiento máximo para ciclos que operan entre dos focos térmicos
-El ciclo de Carnot
B2-3. La entropía y su utilización
-La desigualdad de Clausius
-Definición de variación de entropía
-Obtención de valores de entropía
-Variación de entropía en procesos internamente reversibles
-Balance de entropía para sistemas cerrados
-Balance de entropía para volúmenes de control
-Procesos isoentrópicos
-Rendimientos isoentrópicos de turbinas, toberas, compresores y bombas
B2-4. Análisis exergético
-Definición de exergía
-Balances de exergía
-Eficiencia exergética (segundo principio)
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BLOQUE 4 (B4)
Conceptos y principios fundamentales en transmisión de calor
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B4-1. Introducción a la transmisión de calor
-Conceptos fundamentales en la transmisión de calor
-Mecanismos de transmisión de calor: conducción, convección y radiación
-Ley de Fourier. Conductividad y difusividad térmica
-Ley de enfriamiento de Newton. Coeficiente de película
-Ley de Stefan-Boltzmann. Emisividad y absortividad
B4-2. Transmisión de calor por conducción
-Ecuación general de conducción de calor
-Conducción unidimensional en régimen estacionario. Pared plana
-Resistencia térmica. Red de resistencias térmicas
-Coeficiente global de transferencia de calor
-Conducción estacionaria con generación de energía térmica
-Conducción en sistemas radiales: cilindro y esfera
B4-3. Intercambiadores de calor
-Consideraciones generales
-Clasificación de los intercambiadores de calor. Características y criterios de selección
-Distribución de temperaturas en flujo paralelo, contracorriente y cruzado
-Consideraciones para el diseño de intercambiadores de calor
-Flujo de calor intercambiado
-Método de la diferencia de temperaturas media logarítmica (DTML)
-Método de la eficiencia-número de unidades de transferencia (E-NUT)
B4-4. Transmisión de calor por convección
-Movimiento de un fluido. Flujos laminar y turbulento
-Capas límites de convección: hidráulica y térmica
-Números adimensionales
-Convección libre y forzada
-Correlaciones empíricas para flujos externos e internos
B4-5. Transmisión de calor por radiación: principios generales
-Conceptos fundamentales. Espectro electromagnético. Radiación térmica.
-Radiación de cuerpo negro. Ley de Planck. Ley de Wien
-Definiciones: intensidad de radiación, irradiación, emisividad
-Absortividad, reflectividad y transmisividad de superficies
-Ley de Kirchhoff
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| CONTENIDOS PRÁCTICOS |
Con las siete prácticas planteadas se pretende afianzar y profundizar en los conocimientos adquiridos en las clases teóricas a la vez que se desarrollan habilidades propias de investigación: diseño de experimentos, análisis y toma de datos experimentales, discusión de resultados usando fuentes de información contrastada, etc.
PL 1. Equivalente mecánico del calor
En esta práctica se pretende determinar el equivalente mecánico del calor, es decir, la relación entre la unidad de energía (Joule) y la unidad de calor (caloría). Mediante esta experiencia práctica, se pone de manifiesto la gran cantidad de energía mecánica que es necesario transformar en calor para elevar apreciablemente la temperatura de una pequeña masa.
PL 2. Dilatación térmica lineal de sólidos
Se estudiará la dilatación térmica lineal en tubos delgados de hierro, latón y aluminio y se estimará de los coeficientes de expansión de dichos materiales para su comparación. Se evaluarán las implicaciones de la dilatación de materiales en la seguridad estructural, tal y como se recoge en el Código Técnico de Edificación (CTE).
PL 3. Iniciación a técnicas termográficas
Se pretende iniciar al alumnado en la utilización de cámaras termográficas como herramienta aplicada al estudio de aislamientos en edificaciones y mantenimiento predictivo, analizando las implicaciones medioambientales de su uso. Se estudiará también la importancia de la emisividad en esta técnica.
PL 4. Conductividad térmica de metales
Se determinará el flujo de calor que se produce a través de barras metálicas en forma de U cuyos extremos se sumergen en agua fría y caliente. Se observará que el flujo calorífico depende de la composición del material, así como de su sección transversal y su longitud.
PL 5. Determinación de propiedades de aislantes
Se pretende observar las propiedades térmicas de diferentes materiales aislantes para el manejo y la comprensión de conceptos como aislamiento térmico, conductividad térmica y capacidad calorífica.
PL 6. Intercambiador de calor
Se busca comprender mejor el funcionamiento de los intercambiadores de calor, establecer balances de energía y determinar la efectividad y el coeficiente integral de transferencia de calor en función de la dirección y el caudal de los fluidos. Así mismo, se validarán los métodos DTLM y ℰ-NUT y se aplicarán los números adimensionales para estimar los coeficientes de transferencia de calor teóricos.
PL 7. Energías alternativas. Estudio de un colector solar.
Se pretende iniciar al alumnado en el estudio de un colector solar, analizar la energía recibida por radiación y hacer un balance energético de la energía aprovechada para ACS, pudiendo así cumplir las exigencias del CTE. Se probarán diferentes configuraciones del equipo con el fin de comprender su funcionamiento y encontrar la disposición que maximice el aprovechamiento energético.
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