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ASIGNATURA: Introducción a la Ingeniería Térmica
Código: 141213003
Titulación: Ingeniero Industrial
Curso:
3, 2C
Profesor(es) responsable(s):
Juan Pedro Luna Abad
Departamento: Ingeniería Térmica y de Fluidos
Tipo (T/Ob/Op):
Ob
Créditos (T+P):
3+3
Descriptores de la asignatura según el Plan de Estudios:
Introducción a las máquinas térmicas. Ciclos termodinámicos de producción de potencia,
turbinas de vapor y turbinas de gas, motores de combustión alterna alternativos.
Producción de frío. Sistemas termodinámicos no reactivos: termodinámica del aire
húmedo- Sistemas termodinámicos reactivos: combustión.
Objetivos de la asignatura:
Capacitar al alumno para acometer el estudio y análisis de los sistemas térmicos que se
van a encontrar en la práctica del ejercicio profesional. Reconocer los elementos
constructivos de equipos térmicos e iniciación en las técnicas experimentales empleadas
en el análisis de los mismos. Introducir al alumno en la aplicación de los principios
termodinámicos para el análisis de modelos simplificados de máquinas y equipos térmicos.
Introducir al alumno en el análisis de los sistemas de generación térmica, frigorífica y de
potencia. Balances de energía y exergía de los sistemas térmicos.
Materias relacionadas con esta asignatura:
- Mecánica de fluidos
- Termodinámica, Transmisión de calor
- Cálculo y Álgebra
Programa de la asignatura
A. Programa de Teoría:
CAPÍTULO 1. Termodinámica de sistemas abiertos y cerrados. Balances de
energía y exergía
Lección 1. Balance de energía en sistemas cerrados y abiertos
Primer principio de la termodinámica en sistemas abiertos. Balance de energía en sistemas
abiertos.
Lección 2. Balance de entropía en sistemas cerrados y abiertos
Desigualdad de Clausius. Segundo principio de la termodinámica en sistemas abiertos.
Entropía. Balance de entropía en sistemas abiertos.
Lección 3. Balance de exergía en sistemas cerrados y abiertos
Definición de exergía. Trabajo máximo reversible en un sistema. Exergía de trabajo.
Exergía de calor. Exergía perdida. Grado de Irreversibilidad de un proceso. Balance de
exergía en sistemas cerrados. Balance de exergía en sistemas abiertos. Irreversibilidad y
rendimiento Exergético.
Lección 4. Termodinámica de mezclas en sistemas no reactivos
Introducción a la psicrometría. Composición del aire húmedo. Propiedades del aire
húmedo. Variables que caracterizan al aire húmedo. Diagramas psicrométricos.
Operaciones y transformaciones del aire húmedo, mezcla de corrientes, calentamiento,
enfriamiento, humectación, desecación, etc.
Lección 5. Termodinámica de mezclas en sistemas reactivos. Combustión
Introducción a la combustión. Proceso de combustión. Combustibles. Aire de combustión.
Productos de la combustión. Conservación de la energía en sistemas de combustión.
Entalpía de formación. Balance de energía. Entalpía de combustión y poderes caloríficos.
Temperatura adiabática de llama.
CAPÍTULO 2. CICLOS DE PRODUCCION DE POTENCIA
Lección 6. Ciclo de turbina de vapor para producción de potencia
Ciclo de Carnot para fluido condensable. Ciclo Rankine ideal para fluido condensable. Ciclo
Rankine con recalentamiento y recalentamiento. Influencia de la presión y de la
temperatura. Irreversibilidades en el Ciclo Rankine. Ciclo Rankine regenerativo. Balances
de energía y exergía en Ciclo Rankine. Rendimiento en Ciclo Rankine.
Lección 7. Ciclo de turbina de gas para producción de potencia
Ciclos de abiertos y ciclos cerrados. Ciclo de Brayton de turbina de gas. Coeficiente de
trabajo. Ciclo teórico de turbina de gas. Rendimiento del ciclo de gas teórico. Efecto de la
relación de trabajo en el rendimiento del ciclo teórico. Ciclo regenerativo. Ciclo con
recalentamiento. Ciclo con varias etapas de compresión y refrigeración intermedia. Ciclos
reales de turbina de gas, irreversibilidades en ciclos abiertos y cerrados. Definición de
rendimiento en ciclos de turbina de gas, consumo específico de combustible.
CAPÍTULO 3. MOTORES DE COMBUSTION INTERNA ALTERNATIVOS
Lección 8. Motores de combustión interna alternativos
Introducción a los MCIA. Clasificación de los MCIA a tendiendo al tipo de encendido, ciclo
de combustión, número y disposición de cilindros, etc. Elementos de los MCIA. Ciclos de
trabajo, Motores de 4 tiempos, Motores de 2 tiempos. Parámetros indicados y efectivos en
MCIA, rendimiento indicado y efectivo. Ciclos termodinámicos ideales en MCIA,
rendimiento teórico. Renovación de la carga en motores de 4 y 2 tiempos. Curvas
características. Sobrealimentación en MEC. Prestaciones de los MCIA.
CAPÍTULO 4. PRODUCCIÓN DE FRÍO.
Lección 9. Máquina de frío de compresión mecánica simple, MFCMS. Máquina
de frío por absorción
Generalidades. Ciclo de Carnot inverso para producción de frío. Ciclo de Carnot inverso
con fluido condensable, eficiencia. Máquinas ditérmicas y tritérmicas. Eficiencia, COP, en
máquinas de frío y bombas de calor. Fenómenos usados en la producción de frío. Máquina
de frío de compresión mecánica simple. Fluidos frigorígenos y elementos constitutivos de
los sistemas de compresión de vapor. MFCMS con intercambiador intermedio. Efecto del
subenfriamiento y recalentamiento en el COP. MFCMS con diferentes niveles de frío.
Irreversibilidades en los ciclos de producción de frío. Máquinas tritérmicas. Producción de
frío mediante proceso de absorción. Refrigerantes.
B. Programa de Prácticas (resumido):
Denominación de la práctica
Duración
(h)
Cálculo de ciclos de Vapor mediante soporte
informático
Cálculo de ciclos de Gas mediante soporte
informático
Termometría
2 hora
1 hora
Elementos de los MCIA
1 hora
Diagrama de distribución en los MCIA
1 hora
Sobrealimentación en los MEC
1 hora
Descripción y ciclos de frío y psicrometría
2 hora
Cálculo de ciclos de frío mediante soporte
informático
2 horas
2 horas
Tipo de práctica
(Aula, laboratorio,
informática)
Aula
de
Informática
Aula
de
Informática
Laboratorio
termotecnia
Laboratorio
termotecnia
Laboratorio
termotecnia
Laboratorio
termotecnia
Laboratorio
termotecnia
Aula
de
Informática
Ubicación física
(sede Dpto., aula
informática, ...)
ETSII, Campus del Hospital
de Marina.
ETSII, Campus del Hospital
de Marina
ETSII, Campus del Hospital
de Marina
ETSII, Campus del Hospital
de Marina
ETSII, Campus del Hospital
de Marina
ETSII, Campus del Hospital
de Marina
ETSII, Campus del Hospital
de Marina
ETSII, Campus del Hospital
de Marina
C. Bibliografía básica:
1. TERMODINÁMICA TÉCNICA. J.L. Gómez Ribelles, M. Monleón Parda, G. Gallego
Ferrer. Servicio de Publicaciones de la Universidad Politécnica de Valencia.
2. FUNDAMENTOS DE TERMODINÁMICA TÉCNICA (Tomo I y II). M. J. Moran, H.
N. Shapiro. Editorial: Reverté, S.A.
3. TERMODINÁMICA. K .Wark, Editorial. McGraw-Hill
4. MÁQUINAS TÉRMICAS, tomos I y III. M. Muñoz Torralbo, F. Payri González.
UNED.
5. MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA ALTERNATIVOS. M. Muñoz, F. Payri.
Editorial: Sección de publicaciones de la E.T.S.I.I. Fundación General U.P.M.
6. MANUAL DE CLIMATIZACIÓN. (Tomo I). J.M. Pinazo Ojer. Servicio de
Publicaciones de la Universidad Politécnica de Valencia.
7. LA PRODUCCIÓN DE FRÍO. Enrique Torrella Alcaraz. Servicio de Publicaciones
de la Universidad Politécnica de Valencia.
8. PROBLEMAS RESUELTOS DE MOTORES TÉRMICOS Y TURBOMÁQUINAS
TÉRMICAS. M. Muñoz Domínguez. UNED.
9. EJERCICIOS DE LA PRODUCCIÓN DE FRÍO. Enrique Torrella Alcaraz. Servicio de
Publicaciones de la Universidad Politécnica de Valencia.
10. PROBLEMAS RESUELTOS DE TERMODINÁMICA. J. Cañada y otros. Servicio de
Publicaciones de la Universidad Politécnica de Valencia.
D. Evaluación del alumno:
Composición de los exámenes:
Teoría:
Cuestiones sobre el contenido del programa de la asignatura.
Problemas: Problemas sobre el contenido del programa de la asignatura.
Para el desarrollo del examen (teoría y problemas), el alumno solo podrá emplear el
material indicado por el profesor y que estará descrito en el momento de la convocatoria
del examen. La nota final del examen será la media ponderada de la nota de teoría y
problemas. Ambas partes puntuarán por igual. Para promediar ambas partes debe de
llegarse a un valor mínimo en cada una de ellas y que será indicado en la convocatoria del
examen. Una vez alcanzado ese valor mínimo serán promediadas ambas partes y se
sumará la nota de las prácticas.
Prácticas:
Para aprobar la asignatura es necesaria la asistencia a las prácticas, así como
superar el examen o trabajo propuesto por el profesor.
La nota final de la asignatura será en un 90% la calificación del examen y en un 10% la
calificación de las prácticas.
E. Observaciones:
Recomendaciones al alumno: adquirir el libro de tablas y gráficos termodinamicos.