GDOC-2014-2098

Termodinámica técnica y fundamentos de transmisión de calor - [29713]


Curso: 2014-2015

Universidad de Zaragoza, Zaragoza

Titulación: Graduado en Ingeniería Mecánica

Idioma: Español

Profesor(es): Royo Herrer, Francisco Javier ; Zabalza Bribian, Ignacio ; Diez Pinilla, Luis Ignacio ; Pallarés Ranz, Javier ; Usón Gil, Sergio

Resumen: La asignatura forma parte del grupo de materias obligatorias de la Rama Industrial. Se trata de una asignatura de 6 créditos que se imparte en el primer cuatrimestre de segundo curso en el Grado de Ingeniería Mecánica. La Termodinámica Técnica y Fundamentos de Transmisión de Calor (TT and FTQ) es la primera asignatura de la carrera en la que los estudiantes toman contacto con aplicaciones tecnológicas, dando respuestas coherentes a preguntas tan básicas para un ingeniero mecánico como cuáles son, cómo funcionan y para qué se utilizan los equipos más importantes y habituales en Ingeniería Térmica y de Procesos. También fundamenta, de forma rigurosa, el concepto de energía, preocupación mundial en el presente siglo, e íntimamente relacionada con el cambio climático al estar los sistemas de producción de electricidad y de automoción mayoritariamente basados en la combustión de carbón, gas natural, derivados del petróleo, etc., en los que se emite el gas CO2, uno de los principales responsables del efecto invernadero sobre nuestro planeta, que ya está afectando al clima a escala mundial. Otro aspecto muy importante es el manejo coherente de las unidades de medida de las magnitudes tecnológicas, sus múltiplos y sus transformaciones. Una misma magnitud, como por ejemplo la energía, se puede expresar en muy diferentes unidades tales como: kWh (kilowatio-hora) unidad en la que se basa el recibo de consumo de energía eléctrica de un hogar o una empresa, julio, caloría, etc. En cualquier caso se dará especial importancia a las unidades de sistema internacional (S.I.) para habituar a su manejo sistemático. Conviene destacar que raramente un equipo se encuentra aislado en una industria, sino que forma parte de un conjunto más amplio de equipos a los que se encuentra conectado por tuberías y válvulas. A ese conjunto de equipos interconectados con un determinado objetivo se le denomina instalación. Por ejemplo, una instalación de refrigeración básica incluye diferentes intercambiadores de calor, válvulas y un compresor por los que circula un fluido de trabajo, en este caso un refrigerante. El estudio de la asignatura capacita al estudiante para analizar no sólo los equipos individuales sino también las instalaciones de las que forman parte. Un conjunto muy importante de instalaciones realizan procesos denominados ciclos, que tienen la particularidad de que su origen y su final están conectados, es decir, el fluido a su paso por la instalación empieza en unas ciertas condiciones térmicas (estado termodinámico) y termina en el mismo estado. Se pretende el funcionamiento estable y continuo en el tiempo de la instalación. Por ejemplo, los ciclos termodinámicos de potencia (en centrales térmicas, termosolares, etc.) transforman los combustibles fósiles (carbón, gas natural, gasoil, etc.) o la energía solar en electricidad, que constituye un gran porcentaje de la energía consumida por las sociedades industrializadas. El cálculo del rendimiento de dichos ciclos —qué fracción o porcentaje del combustible inicial se consigue transformar en electricidad— tiene serias implicaciones energéticas, medioambientales y económicas. Una vez más, la TT-FTQ habilita para esos cálculos. Finalmente, el dimensionado de los equipos de intercambio de calor, piezas clave de los ciclos de potencia y refrigeración, se basa en los principios de la transmisión de calor. También el cálculo de las pérdidas térmicas de una vivienda o una nave industrial, los tratamientos térmicos, las aplicaciones de la energía solar, y en general cualquier proceso térmico necesitan para su análisis de la combinación de la Termodinámica Técnica con los fundamentos de la Transmisión de Calor.  Los contenidos de la asignatura son los siguientes: -         Conceptos de introducción y definiciones básicas. -         Propiedades de las sustancias puras. -         Primer y Segundo Principios de la Termodinámica y sus balances correspondientes. -         Ciclos de potencia y refrigeración e instalaciones correspondientes. -         Introducción a la transferencia de calor: conducción, convección y radiación. Fundamentos de conducción del calor. Introducción a la transferencia de calor por convección.

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