Datos Identificativos 2016/17
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
Inglés
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 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 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
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 A2
A6
A7
A17
A20
A21
A30
A32
A55
B2
B7
C6
C10
C11

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

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 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.
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
Solución de problemas
Sesión maxistral
Aprendizaxe colaborativa
Traballos tutelados
Descrición
Planteamento de dúbidas e resolución das mesmas de forma individual ou 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. Pasarase unha folla de firma como evidencia para a cualificación desta metodoloxía. 5
Sesión maxistral A2 A6 A7 A17 A20 A21 A32 A55 B2 B7 C6 A asistencia ás sesións presenciais computará dentro da nota final. Pasarase unha folla de firma como evidencia para a cualificación desta metodoloxía. 5
Proba obxectiva A2 A6 A7 A17 A20 A21 A30 A32 A55 B2 B7 C6 C10 C11 O alumno demostrará a suúa destreza no aprendizaxe teórico-práctico dos contidos. 80
Traballos tutelados A2 A6 A7 A17 A20 A21 A30 A32 A55 B2 B7 C6 C10 C11 Presentación e defensa dos traballos realizados. Valorarase estrutura, pulcritud, método expositivo e orixinalidade. O alumno pode non optar por esta metodoloxía pasando a computar a porcentaxe da cualificación na proba obxectiva. 10
 
Observacións avaliación
p>Realizarase un exame final que recolla as metodoloxías seguidas durante o curso, para aqueles alumnos que non seguisen a docencia e que representará o 100 % da cualificación.

Os criterios de avaliación
contemplados nos cadros A-III/1 e A-III/2 do Código STCW e as súas emendas relacionados con esta materia teranse en conta á hora de deseñar e realizar a avaliación.






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