Datos Identificativos 2023/24
Asignatura (*) Termodinámica e Termotecnia Código 631G03014
Titulación
Grao en Máquinas Navais
Descriptores Ciclo Período Curso Tipo Créditos
Grao 1º cuadrimestre
Segundo Obrigatoria 6
Idioma
Castelán
Inglés
Modalidade docente Presencial
Prerrequisitos
Departamento Ciencias da Navegación e Enxeñaría Mariña
Coordinación
Baaliña Insua, Alvaro
Correo electrónico
alvaro.baalina@udc.es
Profesorado
Baaliña Insua, Alvaro
Miguel Catoira, Alberto De
Romero Gomez, Javier
Correo electrónico
alvaro.baalina@udc.es
alberto.demiguel@udc.es
j.romero.gomez@udc.es
Web http://https://estudos.udc.es/es/subject/631G03V01/631G03014
Descrición xeral Nesta asignatura desenrólanse conceptos básicos para a comprensión da maior parte dos procesos ligados á enerxía nunha instalación, tanto a bordo dun buque como en terra.
A modo de exemplo, permite coñecer, analizar e optimizar o funcionamento dun motor de combustión interna, dunha caldeira ou dunha turbina.
Sin o coñecemento dos principios termodinámicos resulta moi difícil a comprensión de numerosas asignaturas do plano de estudos, entre as que se encontran, Turbinas de vapor e gas, Motores de combustión interna, Sistemas auxiliares do buque, Xeneradores de vapor e Transferencia de Calor, Técnicas de frío, etc.
Para cursar a asignatura é conveniente ter coñecementos previos de Física e Matemáticas.

Competencias do título
Código Competencias / Resultados do título
A1 CE01 - Realizar unha garda de máquinas segura
A2 CE02 - Facer funcionar a maquinaria principal e auxiliar e os sistemas de control correspondentes.
A6 CE06 - Mantemento e reparación das máquinas e o equipo de a bordo.
A73 CE73 - Modelizar situacións e resolver problemas con técnicas ou ferramentas físico-matemáticas.
A74 CE74 - Avaliar de forma cualitativa e cuantitativa os datos e resultados, así como a representación e interpretación matemáticas de resultados obtidos experimentalmente.
A78 CE78 - Adquirir coñecementos de termodinámica aplicada e da transmisión da calor.
A86 CE86 - Operar, reparar, manter e optimizar as instalacións auxiliares dos buques que transportan cargas especiais, tales como quimiqueros, LPG, LNG, petroleiros, cementeros, Ro- Ro, Pasaxe, botes rápidos, etc.
A89 CE89 - Poñer en marcha e operar novas instalacións en buques, instalacións marítimas e industriais.
A90 CE90 - Operar, reparar, manter e optimizar a nivel operacional as instalacións industriais relacionadas coa enxeñería mariña, como motores alternativos de combustión interna e subsistemas; turbinas de vapor e de gas, caldeiras e subsistemas asociados; ciclos combinados; equipos eléctricos, electrónicos, e de regulación e control; as instalacións auxiliares, tales como instalacións frigoríficas, instalacións de aire acondicionado, plantas potabilizadoras, grupos electrógenos, etc.
A95 CE95 - Coñecer o balance enerxético xeneral, incluíndo o balance termo-eléctrico, así como a xestión eficiente da enerxía respectando o medio ambiente.
A96 CE96 - Realización de auditorías enerxéticas de instalacións marítimas.
A99 CE99 - Ter a capacidade para exercer como Oficial de Máquinas da Mariña Mercante, unha vez superados os requisitos esixidos pola Administración Marítima.
A100 CE100 - Ter a capacidade para exercer como oficial ETO da Mariña Mercante, unha vez superados os requisitos esixidos pola Administración Marítima.
B2 CB2 - Aplicar os coñecementos no seu traballo ou vocación dunha forma profesional e posuír competencias demostrables por medio da elaboración e defensa de argumentos e resolución de problemas dentro da área dos seus estudos
B3 CB3 - Ter a capacidade de reunir e interpretar datos relevantes para emitir xuicios que inclúan unha reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica ou ética
B5 CB5 - Ter desenvolvido aquelas habilidades de aprendizaxe necesarias para emprender estudos posteriores con un alto grao de autonomía.
B7 CG02 - Resolver problemas de forma efectiva.
B16 CG11 - Valorar criticamente o coñecemento, a tecnoloxía e a información dispoñible para resolver os problemas cos que deben enfrontarse.
C3 CT03 - Utilizar as ferramentas básicas das tecnoloxías da información e as comunicacións (TIC) necesarias para o exercicio da súa profesión e para a aprendizaxe ao longo da súa vida.
C7 CT07 - Desenvolver a capacidade de traballar en equipos interdisciplinares ou transdisciplinares, para ofrecer propostas que contribúan a un desenvolvemento sostible ambiental, económico, político e social.

Resultados de aprendizaxe
Resultados de aprendizaxe Competencias / Resultados do título
Análise e síntese dos conceptos termodinámicos Capacidade para razoar e comprender as interaccións enerxéticas en diversos sistemas Capacidade para resolver problemas enerxéticos e de optimización a través do concepto de entropía e irreversibilidad. Planificación e toma decisións en canto á xestión enerxética de instalacións industriais. Razoamento crítico acerca dos modelos físicos aplicables Hábito de estudo e estruturación da información a través de táboas e diagramas bidimensionáis de parámetros termodinámicos As seguintes competencias incluidas no Cadro A-III/1 do Código STCW enmendado por Manila; Función: Maquinaria naval, a nivel operacional -1.1 Realizar unha garda de máquinas segura -1.2 Facer funcionar a maquinaria principal e auxiliar e os sistemas de control correspondentes. A1
A2
A6
A73
A74
A78
A86
A89
A90
A95
A96
A99
A100
B2
B3
B5
B7
B16
C3
C7

Contidos
Temas Subtemas
1.- INTRODUCIÓN 1.1.- OBXECTIVOS DA TERMODINÁMICA.

2.1.- SISTEMA E PROPIEDADES TERMODINÁMICAS
2.1.1.- Sistema Termodinámico.
2.1.2.- Propiedades Termodinámicas.
Primitivas-Derivadas.
Intensivas-Extensivas.
2.1.3.- Estados de un sistema.
Postulado I (de estado).
Postulado II (de equilibrio).
2.1.4.- Procesos Termodinámicos.
2.- TRABALLO, ENERXÍA E CALOR. 1.2.- TRABAJO. FORMAS DE TRABALLO CUASIESTÁTICO.
1.2.1.- Formas mecánicas do trabajo
1.2.2.- Definición termodinámica do trabajo. Formas de traballo cuasiestático.

2.2.- INTERACCIÓN ADIABÁTICA DE TRABALLO. ENERXÍA TOTAL
2.2.1.- Interacciones adiabáticas de traballo.
2.2.2.- Enerxía total. Postulado III.
2.2.3.- Enerxía interna. Primer principio para un sistema cerrado.

3.2.- INTERACCIONS DE CALOR.
3.2.1.- Postulado III e traballo non adiabático.
3.2.2.- Equilibrio térmico. Postulado IV.
3.2.3.- O Postulado IV como base da termometría. Escalas termométricas

4.2.- LEIS DOS GASES.
4.2.1.- Ecuación de estado de gas ideal.
4.2.2.- Mezclas de gases ideais.
3.- ESTADOS E PROPIEDADES DAS SUSTANCIAS PURAS 1.3.- SUSTANCIAS PURAS.
1.3.1.- Sistema simple compresible.
1.3.2.- Superficie pvT dunha sustancia pura. Proxeccións.
1.3.3.- Propiedades térmicas.

2.3.-VALORES DAS PROPIEDADES.
2.3.1.- Táboas de propiedades de sustancias puras.
2.3.2.- Propiedades do vapor húmido.
2.3.3.- Aproximacións para líquido comprimido e modelo de sustancia incompresible.
2.3.4.- Gas real. Factor de compresibilidad.
Ecuacións de estado
Carta xeneralizada. Lei dos estados correspondentes.
4.- PRIMER PRINCIPIO DA TERMODINÁMICA PARA SISTEMAS ABERTOS 1.4.- PRIMEIRO PRINCIPIO DA TERMODINÁMICA PARA SISTEMAS ABERTOS.
1.4.1.- Masa, volume e superficie de control. Ecuación da Primeira Lei.
2.4.2.- Balances de materia e enerxía nun volume de control.
Enerxía de fluxo.
3.4.3.- Análise integral e diferencial.
3.4.4.- Balances de materia e enerxía en réxime permanente e non permanente.
5.- SEGUNDO PRINCIPIO DA TERMODINÁMICA 1.5.- ENTROPÍA E SEGUNDA LEI.
1.5.1.- Limitacións do Primeiro Principio.
1.5.2.- Máquina Térmica. Interaccións enerxéticas entre dous focos.
1.5.3.- Enunciados do Segundo Principio.
Kelvin-Plank.
Clausius.
Equivalencia de ámbolos dous enunciados.
1.5.4.- Reversibilidade. Enunciados de Carnot.
1.5.5.- Escala termodinámica de temperatura.
1.5.6.- Ciclo de Carnot.

6.- ENTROPÍA E IRREVERSIBILIDADE 1.6.- TEOREMA DE CLAUSIUS. ENTROPÍA.

2.6.- ENTROPÍA

3.6.- PRINCIPIO DE INCREMENTO DE ENTROPÍA.
IRREVERSIBILIDADE.

3.6.1.-Balance de entropía para un sistema pechado.
3.6.2.- Principio de incremento de entropía.

4.6.- CAMBIO DE ENTROPÍA.

4.6.1.- Ecuacións Tds.
Modelo de gas ideal. Mesturas liquido-vapor.
Hipótese de calores específicos constantes.
Sustancia incompresible.

5.6.- DIAGRAMAS T-S E H-S.

Interpretación gráfica da calor nun diagrama T-s.
Diagrama de Mollier.

6.6.- BALANCE DE ENTROPIA PARA UN VOLUME DE CONTROL
6.6.1.- Balance de entropía para volumes de control.
Aplicación a procesos en réxime estacionario e non estacionario.

7.6.- TRABALLO EN PROCESOS DE FLUXO ESTACIONARIO INTERNAMENTE REVERSIBLES.

8.6.-RENDEMENTO ISOENTRÓPICO DE EQUIPOS EN RÉXIME ESTACIONARIO.
7.6.1.- Turbinas.
7.6.2.- Compresores e bombas.
7.6.3.- Toberas e difusores.


7.- FLUXO A ALTA VELOCIDADE 1.7.- ESTANCAMENTO ADIABÁTICO DUN FLUÍDO

2.7.- VELOCIDADE DO SON E NÚMERO DE MACH.

3.7.- FLUXO CON VARIACIÓN DE SECCIÓN DE PASO.

4.7.- RELACIÓNS ENTRE PROPIEDADES DE FLUXO E NÚMERO DE MACH.

5.7.- EFECTO DA CONTRAPRESIÓN EN TOBERAS.
8.- CICLOS DE VAPOR E GAS 1.8.- Ciclo de Rankine,rendemento e melloras.
2.8.- Ciclos de gas.
2.8.1.- Ciclos Otto e Diesel
2.8.2.- Ciclo Brayton, melloras. Ciclo combinado
3.8.- Ciclos de refrixeración.
9.- Termodinámica do aire húmido. Psicometría 1.9.- Propiedades
2.9.- Aplicacións. Acondicionamento de aire
10.- Mezclas reactivas.Combustión 1.10.- Combustión, cálculos
O desenvolvemento dos temas anteriores*, cumpre coa columna 2, Coñecementos, Comprensión e Suficiencia, do Convenio STCW, modificado por Manila 2010, das seguintes Táboas:

* A obtención das competencias establecidas na Columna 1 das devanditas Táboas STCW, complétanse coa superación dos contidos incluidos nas seguintes materias complementarias a esta:
Motores de combustión interna.
Turbinas de vapor e gas.
Transferencia de calor e xeradores de vapor.
Instalacións marítimas e propulsores.
Automatización de instalacións marítimas.
Prácticas externas en buque

1.- Táboa A-III/1 de Especificación das normas mínimas de competencia aplicables aos oficiais encargados
da garda nunha cámara de máquinas con dotación permanente e dos designados para prestar servicio en cámaras de máquinas sen dotación permanente
Función: Maquinaria naval, a nivel operacional
Competencias:
-1.1 Realizar unha garda de máquinas segura
-1.2 Facer funcionar a maquinaria principal e auxiliar e os sistemas de control correspondientes.
O desenvolvemento e superación destes contidos, xunto cos correspondentes a outras materias que inclúan a adquisición de competencias específicas da titulación, garanten o coñecemento, comprensión e suficiencia das competencias recollidas no cadro AIII/2, do Convenio STCW, relacionadas co nivel de xestión de Oficial de Máquinas de Primeira da Mariña Mercante, sin limitación de potencia da planta propulsora e Xefe de Máquinas da Mariña Mercante ata o máximo de 3000 kW. Cadro A-III/2 del Convenio STCW.
Especificación das normas mínimas de competencia aplicables aos xefes de máquinas e primeiros oficiais de máquinas de buques cuxa máquina propulsora principal teña unha potencia igual ou superior a 3 000 kW

Planificación
Metodoloxías / probas Competencias / Resultados Horas lectivas (presenciais e virtuais) Horas traballo autónomo Horas totais
Actividades iniciais B7 B16 2 0 2
Sesión maxistral A2 A6 A73 A74 A78 A86 A89 A90 A95 A96 A99 A100 B2 B3 B5 C3 C7 28 42 70
Solución de problemas A1 A2 A6 A73 A74 A78 A86 A89 A90 A95 A96 A99 A100 B2 B3 B5 B7 B16 C3 C7 10 24 34
Aprendizaxe colaborativa A1 A2 A6 A73 A74 A78 A86 A89 A90 A95 A96 A99 A100 B2 B3 B5 B7 B16 C3 C7 5 5 10
Traballos tutelados B2 B3 B5 B7 B16 C3 C7 3 15 18
Análise de fontes documentais A1 A2 A6 A78 A86 A89 B2 B3 B5 B16 C3 0 4 4
Proba obxectiva A1 A2 A6 A73 A74 A78 A86 A89 A90 A95 A96 A99 A100 B2 B3 B5 B7 B16 C3 C7 4 6 10
 
Atención personalizada 2 0 2
 
*Os datos que aparecen na táboa de planificación son de carácter orientativo, considerando a heteroxeneidade do alumnado

Metodoloxías
Metodoloxías Descrición
Actividades iniciais Realizarase unha presentación do curso, facendo fincapé na importancia desta materia como base para a aprendizaxe do resto de materias do Grao e para o exercicio da profesión no ámbito da Enxeñaría Mariña.
Estableceranse os criterios de docencia, cualificación e as fontes bibliográficas máis destacadas.
Sesión maxistral Realizarase a explicación detallada dos contidos da materia e que se distribúen en temas. O alumno contará en todo momento cunha copia mecanografiada do tema a tratar en cada sesión maxistral. Foméntase a participación en clase, a través de comentarios que relacionan os contidos teóricos con experiencias da vida real.
Solución de problemas Resolveranse as coleccións de exercicios propostas para cada tema, permitindo a aplicación dos modelos matemáticos máis axeitados a cada caso, incluíndo manexo de táboas, aplicación das hipóteses máis adecuadas, relación cos contidos teóricos desenvolvidos nas sesións maxistrais e relación co exercicio profesional
Aprendizaxe colaborativa Trátase de resolver problemas en grupo, coa posibilidade de expor resultados. Participación do alumnado na formulación de ideas e conceptos relacionados coa materia, convidando á procura de información e manter actitude crítica ante temas de actualidade relacionados coa enerxía.
Posese plantear o deseño dun portafolio dixital e empregar procedementos de traballo colaborativo.
Traballos tutelados Resolución dos problemas non completados nas sesións de grupos reducidos, con indicacións xenéricas para a súa resolución por parte do docente ou de temas de especial relevancia.
Análise de fontes documentais Mediante a utilización de fontes bibliográficas de distintos tipos, o alumno habituarase á procura individualizada de información co obxecto de profundar ou enfocar a aprendizaxe desde outros puntos de vista que non sexan exclusivamente os do docente. Constitúe un adestramento cara ás necesidades futuras do alumno dentro do seu desenvolvemento profesional.
Proba obxectiva Realizarase unha proba parcial co fin de que o alumno se familiarice co tipo de cuestións que se expoñen nas probas escritas. Constará dunha parte teórica e outra práctica, de tal forma que ambas computan polo 50% da nota. Os exames ordinarios e extraordinarios rexeranse polo mesmo formato.

Atención personalizada
Metodoloxías
Sesión maxistral
Solución de problemas
Aprendizaxe colaborativa
Traballos tutelados
Descrición
A atención personalizada ligada ás metodoloxías que a contemplan, pretende fomentar a máxima interacción co alumnado, co obxecto de optimizar o seu esforzo e mellorar a súa aprendizaxe.
A través de dita interacción, xunto co resto de procesos de avaliación, determinarase o grao de aprendizaxe das competencias da materia, permitindo prestar atención personalizada a aqueles alumnos que máis o necesitan a través de tutorías individualizadas, cuxa convocatoria se realizará en consonancia co alumnado implicado.
Así mesmo, ademais das tutorías presenciais programadas polo profesor, o estudante poderá acudir a tutoría, cantas veces o requira, e en horario compatible coas actividades docentes, investigadoras e de xestión do profesor.
De acordo coa "norma que regula ou réxime de dedicación ao estudo dúas estudantes de grao na UDC" (Art.3.b e 4.5) e as "normas de avaliación, revisión e reclamación dás cualificacións dúas estudos de grao e mestrado universitario (Art. 3 e 8b), o alumnado con recoñecemento de dedicación a tempo parcial e dispensa académica de exención de asistencia, poderá participar dun sistema personalizado e flexible de tutorías de orientación e avaliación co fin de determinar o grao de aprendizaxe competencial alcanzado. En referencia a este último punto, as tutorías servirán para a realización daquelas actividades englobadas dentro da metodoloxía de probas obxectivas e solución de problemas.

Avaliación
Metodoloxías Competencias / Resultados Descrición Cualificación
Sesión maxistral A2 A6 A73 A74 A78 A86 A89 A90 A95 A96 A99 A100 B2 B3 B5 C3 C7 A asistencia ás sesións presenciais computará dentro da nota final. Pasarase unha folla de firma como evidencia para a cualificación desta metodoloxía. 5
Solución de problemas A1 A2 A6 A73 A74 A78 A86 A89 A90 A95 A96 A99 A100 B2 B3 B5 B7 B16 C3 C7 Resolución de problemas a través de EES. Pasarase unha folla de firma como evidencia para a cualificación desta metodoloxía. 5
Proba obxectiva A1 A2 A6 A73 A74 A78 A86 A89 A90 A95 A96 A99 A100 B2 B3 B5 B7 B16 C3 C7 O alumno demostrará a suúa destreza no aprendizaxe teórico-práctico dos contidos. 70
Traballos tutelados B2 B3 B5 B7 B16 C3 C7 Presentación e defensa dos traballos realizados. Valorarase estrutura, pulcritude, método expositivo e orixinalidade. O alumno pode non optar por esta metodoloxía pasando a computar a porcentaxe da cualificación na proba obxectiva.
Pódese plantear o deseño dun portafolio dixital.
20
 
Observacións avaliación


O alumnado con recoñecemento de dedicación
a tempo parcial e dispensa académica de exención de asistencia, segundo
establece a "NORMA QUE REGULA O RÉXIME DE DEDICACIÓN AO ESTUDO DÚAS
ESTUDANTES DE GRAO NA UDC ( Arts. 2.3; 3. b; 4.3 e 7.5) (04/05/2017): Tera
dereito a presentarse a unha proba obxetiva/presentación de traballo a proposta do profesor con posibilidade de obtención do
100% nota”.

A realización fraudulenta das probas ou actividades de avaliación, unha vez comprobada, implicará directamente a perda do dereito á oportunidade na que se cometa a falta e respecto da materia na que se tivese cometido. O/a estudante será cualificado con “suspenso” (nota numérica 0) na convocatoria correspondente do curso académico, tanto se a comisión da falta se produce na primeira oportunidade como na segunda. Para isto, procederase a modificar a súa cualificación na acta de primeira oportunidade, se fose necesario.

Fontes de información
Bibliografía básica Rogers, G.; Mayhew, Y. (1992). Engineering Thermodynamics. Work and Heat Transfer. Singapore. Longman
Moran, M. J. ; Shapiro, H. N (2004). Fundamentos de Termodinámica Técnica . Barcelona.. Reverte
Çengel, Y. A.; Boles, M. A. (2006). Termodinámica. México. McGrawHill
Agüera, J.: (1999). Termodinámica Lógica y Motores Térmicos. Madrid. Ciencia 3.

Bibliografía complementaria Sonntag, R.; Borgnakke, C (2007). Introduction to engineering thermodynamics.. USA. Wiley
Segura, J. (1990). Termodinámica Técnica. Barcelona. Reverté


Recomendacións
Materias que se recomenda ter cursado previamente
Química/631G03002
Matemáticas I/631G03001
Matemáticas II/631G03006
Física I/631G03003
Física II/631G03008

Materias que se recomenda cursar simultaneamente

Materias que continúan o temario
Turbinas de Vapor e Gas/631G02352
Operación de Sistemas do Buque con Simulador/631G03043
Técnicas de Frío Aplicadas ao Buque/631G03024
Motores de Combustión Interna/631G03028
Transferencia de Calor e Xeradores de Vapor/631G03022

Observacións


(*)A Guía docente é o documento onde se visualiza a proposta académica da UDC. Este documento é público e non se pode modificar, salvo casos excepcionais baixo a revisión do órgano competente dacordo coa normativa vixente que establece o proceso de elaboración de guías