Datos Identificativos 2015/16
Asignatura (*) Termodinámica e Termotecnia Código 631G02254
Titulación
Grao en Tecnoloxías Mariñas
Descriptores Ciclo Período Curso Tipo Créditos
Grao 1º cuadrimestre
Segundo Obrigatoria 6
Idioma
Castelán
Modalidade docente Presencial
Prerrequisitos
Departamento Enerxía e Propulsión Mariña
Coordinación
Baaliña Insua, Alvaro
Correo electrónico
alvaro.baalina@udc.es
Profesorado
Baaliña Insua, Alvaro
Correo electrónico
alvaro.baalina@udc.es
Web http://www.udc.es/grupos/gifc
Descrición xeral En esta asignatura se desarrollan conceptos básicos para la comprensión de la mayor parte de los procesos ligados a la energía en una instalación, tanto a bordo de un buque como en tierra.
A modo de ejemplo, permite conocer, analizar y optimizar el funcionamiento de un motor de combustión interna, de una caldera o de una turbina.
Sin el conocimiento de los principios termodinámicos resulta muy difícil la comprensión de numerosas asignaturas del plan de estudios, entre las que se encuentran Termotecnia, Turbinas de vapor y gas, Motores de combustión interna, Sistemas auxiliares del buque, Generadores de vapor, Técnicas de frío, etc.
Para cursar la asignatura es conveniente tener conocimientos previos de Física y Matemáticas.

Competencias do título
Código Competencias do título
A2 CE2 - Capacidade para a dirección, organización e operación das actividades obxecto das instalacións marítimas no ámbito da súa especialidade.
A6 CE6 - Coñecementos e capacidade para a realización de auditorías enerxéticas de instalacións marítimas.
A7 CE7 - Capacidade para a operación e posta en marcha de novas instalacións ou que teñan por obxecto a construción, reforma, reparación, conservación, instalación, montaxe ou explotación, realización de medicións, cálculos, valoracións, taxacións, peritacións, estudos, informes, e outros traballos análogos de instalacións enerxéticas e industriais mariñas, nos seus respectivos casos, tanto con carácter principal como accesorio, sempre que quede comprendido pola súa natureza e característica na técnica propia da titulación, dentro do ámbito da súa especialidade, é dicir, operación e explotación.
A17 CE17 - Modelizar situacións e resolver problemas con técnicas ou ferramentas físico-matemáticas.
A20 CE20 - Ser capaz de identificar, analizar e aplicar os coñecementos adquiridos nas distintas materias do Grao, a unha situación determinada formulando a solución técnica máis axeitada dende o punto de vista económico, ambiental e de seguridade.
A21 CE37 - Capacidad para ejercer como Oficial de Máquinas de la Marina Mercante, una vez superados los requisitos exigidos por la Administración Marítima.
A30 CE42 - Operar, reparar, manter, reformar, optimizar a nivel operacional as instalacións industriais relacionadas coa enxeñaría mariña, como motores alternativos de combustión interna e subsistemas; turbinas de vapor, caldeiras e subsistemas asociados; ciclos combinados; propulsión eléctrica e propulsión con turbinas de gas; equipos eléctricos, electrónicos, e de regulación e control do buque; as instalacións auxiliares do buque, tales como instalacións frigoríficas, sistemas de goberno, instalacións de aire acondicionado, plantas potabilizadoras, separadores de sentinas, grupos electróxenos, etc.
A32 CE44 - Coñecer o balance enerxético xeral, que inclúe o balance termo-eléctrico do buque, ou sistema de mantemento da carga, así como a xestión eficiente da enerxía respectando o medio.
A55 Coñecer o balance enerxético xeral, incluíndo o balance termo-eléctrico, así como a xestión eficiente da enerxía respectando o medio.
B2 CT2 - Resolver problemas de forma efectiva.
B7 CT7 - Capacidade para interpretar, seleccionar e valorar conceptos adquiridos noutras disciplinas do ámbito marítimo, mediante fundamentos físico-matemáticos.
C6 C6 - Valorar criticamente o coñecemento, a tecnoloxía e a información dispoñible para resolver os problemas cos que deben enfrontarse.
C10 CB2 - Aplicar os coñecementos no seu traballo ou vocación dunha forma profesional e poseer competencias demostrables por medio da elaboración e defensa de argumentos e resolución de problemas dentro da área dos seus estudos
C11 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

Resultados de aprendizaxe
Resultados de aprendizaxe Competencias do título
Análisis y síntesis de los conceptos termodinámicos Capacidad para razonar y comprender las interacciones energéticas en diversos sistemas Capacidad para resolver problemas energéticos y de optimización a través del concepto de entropía e irreversibilidad. Planificación y toma decisiones en cuanto a la gestión energética de instalaciones industriales. Razonamiento crítico acerca de los modelos físicos aplicables Hábito de estudio y estructuración de la información a través de tablas y diagramas bidimensionales de parámetros termodinámicos A2
A6
A7
A17
A20
A21
A30
A32
A55
B2
B7
C6
C10
C11

Contidos
Temas Subtemas
1.- INTRODUCCIÓN 1.1.- OBJETIVOS DE LA TERMODINÁMICA.

2.1.- SISTEMA Y 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.- TRABAJO, ENERGÍA Y CALOR. 1.2.- TRABAJO. FORMAS DE TRABAJO CUASIESTÁTICO.
1.2.1.- Formas mecánicas del trabajo
1.2.2.- Definición termodinámica del trabajo. Formas de trabajo cuasiestático.

2.2.- INTERACCIÓN ADIABÁTICA DE TRABAJO. ENERGÍA TOTAL
2.2.1.- Interacciones adiabáticas de trabajo.
2.2.2.- Energía total. Postulado III.
2.2.3.- Energía interna. Primer principio para un sistema cerrado.

3.2.- INTERACCIONES DE CALOR.
3.2.1.- Postulado III y trabajo no adiabático.
3.2.2.- Equilibrio térmico. Postulado IV.
3.2.3.- El Postulado IV como base de la termometría. Escalas termométricas

4.2.- LEYES DE LOS GASES.
4.2.1.- Ecuación de estado de gas ideal.
4.2.2.- Mezclas de gases ideales.
3.- ESTADOS Y PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS PURAS 1.3.- SUSTANCIAS PURAS.
1.3.1.- Sistema simple compresible.
1.3.2.- Superficie pvT de una sustancia pura. Proyecciones.
1.3.3.- Propiedades térmicas.

2.3.-VALORES DE LAS PROPIEDADES.
2.3.1.- Tablas de propiedades de sustancias puras.
2.3.2.- Propiedades del vapor húmedo.
2.3.3.- Aproximaciones para líquido comprimido y modelo de sustancia incompresible.
2.3.4.- Gas real. Factor de compresibilidad.
Ecuaciones de estado
Carta generalizada. Ley de los estados correspondientes.
4.- PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA PARA SISTEMAS ABIERTOS 1.4.- PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA PARA SISTEMAS ABIERTOS.
1.4.1.- Masa, volumen y superficie de control. Ecuación de la Primera Ley.
2.4.2.- Balances de materia y energía en un volumen de control.
Energía de flujo.
3.4.3.- Análisis integral y diferencial.
3.4.4.- Balances de materia y energía en régimen permanente y no permanente.
5.- SEGUNDO PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA 1.5.- ENTROPÍA Y SEGUNDA LEY.
1.5.1.- Limitaciones del Primer Principio.
1.5.2.- Máquina Térmica. Interacciones energéticas entre dos focos.
1.5.3.- Enunciados del Segundo Principio.
Kelvin-Plank.
Clausius.
Equivalencia de ambos enunciados.
1.5.4.- Reversibilidad. Enunciados de Carnot.
1.5.5.- Escala termodinámica de temperatura.
1.5.6.- Ciclo de Carnot.
6.- ENTROPY AND IRREVERSIBILITY 1.6.- THEOREM OF CLAUSIUS. FUNCTION ENTROPY.

2.6.- ENTROPY

3.6.- PRINCIPLE OF INCREASE OF ENTROPY.
IRREVERSIBILITY.

3.6.1.- Balance of entropy for a closed system.
3.6.2.- Principle of increase of entropy.

4.6.- CHANGE OF ENTROPY.

4.6.1.- Equations Tds.
Model of ideal gas. Mixtures liquid-vapor.
Hypothesis of constant or variable specific heats .
Incompressible substance .

5.6.- DIAGRAMS T-S And H-S.

Graphic interpretation of heat transfer in an internally reversible process.
Mollier Diagram.

6.6.- BALANCE OF ENTROPY FOR A CONTROL VOLUME
6.6.1.- Balance of entropy for control volumes.
Application to flow estacionario and no estacionario.

7.6.- WORK IN PROCESSES OF FLOW ESTACIONARIO INTERNALLY REVERSIBLE.

8.6.- PERFORMANCE ISOENTRÓPICO OF DEVICES IN DIET ESTACIONARIO.
7.6.1.- Turbines.
7.6.2.- Compressors and bombs.
7.6.3.- Nozzles and diffusers.
7.- FLUJO A ALTA VELOCIDAD 1.7.- ESTANCAMIENTO ADIABÁTICO DE UN FLUIDO

2.7.- VELOCIDAD DEL SONIDO Y NÚMERO DE MACH.

3.7.- FLUJO CON VARIACIÓN DE SECCIÓN DE PASO.

4.7.- RELACIONES ENTRE PROPIEDADES DE FLUJO Y NÚMERO DE MACH.

5.7.- EFECTO DE LA CONTRAPRESIÓN EN TOBERAS.
8.- CICLOS DE VAPOR Y GAS 1.8.- Ciclo de Rankine,rendimiento y mejoras.
2.8.- Ciclos de gas.
2.8.1.- Ciclos Otto y Diesel
2.8.2.- Ciclo Brayton, mejoras. Ciclo combinado
3.8.- Ciclos de refrigeración.
9.- Termodinámica del aire húmedo. Psicometría 1.9.- Propiedades
2.9.- Aplicaciones. Acondicionamiento de aire
10.- Mezclas reactivas.Combustión 1.10.- Combustión, cálculos

Planificación
Metodoloxías / probas Competencias Horas presenciais Horas non presenciais / traballo autónomo Horas totais
Actividades iniciais C6 2 0 2
Sesión maxistral A2 A6 A7 A17 A20 A21 A32 A55 B2 B7 C6 28 42 70
Solución de problemas A6 A7 A17 A20 A21 A32 A55 B2 B7 C6 11 22 33
Aprendizaxe colaborativa A2 A6 A20 B2 B7 C6 C10 C11 8 0 8
Traballos tutelados A2 A6 A7 A17 A20 A21 A30 A32 A55 B2 B7 C6 C10 C11 5 15 20
Análise de fontes documentais A20 B7 C6 C10 C11 0 5 5
Proba obxectiva A2 A6 A7 A17 A20 A21 A30 A32 A55 B2 B7 C6 C10 C11 3 6 9
 
Atención personalizada 3 0 3
 
*Os datos que aparecen na táboa de planificación son de carácter orientativo, considerando a heteroxeneidade do alumnado

Metodoloxías
Metodoloxías Descrición
Actividades iniciais Se realizará una presentación del curso, haciendo hincapié en la importancia de esta materia como base para el aprendizaje del resto de materias del Grado y para el ejercicio de la profesión en el ámbito de la Ingeniería Marina.
Se establecerán los criterios de docencia, calificación y las fuentes bibliográficas más destacadas.
Sesión maxistral Se realizará la explicación detallada de los contenidos de la materia y que se distribuyen en temas. El alumno contará en todo momento con una copia mecanografiada del tema a tratar en cada sesión magistral. Se fomenta la participación en clase, a través de comentarios que relacionan los contenidos teóricos con experiencias de la vida real.
Solución de problemas Se resolverán las colecciones de ejercicios propuestas para cada tema, permitiendo la aplicación de los modelos matemáticos más adecuados a cada caso, incluyendo manejo de tablas, aplicación de las hipótesis más adecuadas, relación con los contenidos teóricos desarrollados en las sesiones magistrales y relación con el ejercicio profesional
Aprendizaxe colaborativa Se trata de resolver problemas en grupo, con la posibilidad de exponer resultados
Traballos tutelados Resolución de problemas de mayores exigencias que los resueltos en clase o de temas de especial relevancia.
Análise de fontes documentais Mediante la utilización de fuentes bibliográficas de distintos tipos, el alumno se habituará a la búsqueda individualizada de información con el objeto de profundizar o enfocar el aprendizaje desde otros puntos de vista que no sean exclusivamente los del docente. Constituye un entrenamiento de cara a las necesidades futuras del alumno dentro de su desarrollo profesional.
Proba obxectiva Se realizará una prueba parcial con el fin de que el alumno se familiarice con el tipo de cuestiones que se plantean en las pruebas escritas. Constará de una parte teórica y otra práctica, de tal forma que ambas computan por el 50% de la nota. Los exámenes ordinarios y extraordinarios se regirán por el mismo formato.

Atención personalizada
Metodoloxías
Solución de problemas
Sesión maxistral
Aprendizaxe colaborativa
Traballos tutelados
Descrición
Planteamiento de dudas y resolución de las mismas de forma individual o en grupo

Avaliación
Metodoloxías Competencias Descrición Cualificación
Solución de problemas A6 A7 A17 A20 A21 A32 A55 B2 B7 C6 Resolución de problemas a través de EES. 10
Sesión maxistral A2 A6 A7 A17 A20 A21 A32 A55 B2 B7 C6 La asistencia a las sesiones presenciales computará dentro de la nota final. Competencias evaluadas. 10
Proba obxectiva A2 A6 A7 A17 A20 A21 A30 A32 A55 B2 B7 C6 C10 C11 El alumno demostrará su destreza en el aprendizaje teórico-práctico de los contenidos. 70
Traballos tutelados A2 A6 A7 A17 A20 A21 A30 A32 A55 B2 B7 C6 C10 C11 Presentación y defensa de los trabajos realizados. Se valorará estructura, pulcritud, método expositivo y originalidad. 10
 
Observacións avaliación

Se realizará un examen final que recoja las metodologías seguidas durante el curso, para aquellos alumnos que no hayan seguido la docencia y que representará el 100 % de la calificación.

Los criterios de evaluación
contemplados en los cuadros A-III/1 y A-III/2 del Código STCW y sus enmiendas relacionados con esta materia se tendrán en
cuenta a la hora de diseñar y realizar la evaluación.


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
Matemáticas 1/631G02151
Física I/631G02153
Matemáticas II/631G02156
Química/631G02157
Física II/631G02158

Materias que se recomenda cursar simultaneamente

Materias que continúan o temario
Motores de Combustión Interna/631G02351
Turbinas de Vapor e Gas/631G02352
Técnicas de Frío e Aire acondicionado/631G02355
Máquinas Térmicas Mariñas/631G02361

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