Datos Identificativos 2023/24
Asignatura (*) Termodinámica y Termotecnia Código 631G03014
Titulación
Grao en Máquinas Navais
Descriptores Ciclo Periodo Curso Tipo Créditos
Grado 1º cuatrimestre
 Segundo Obligatoria 6
Idioma
Castellano
Inglés
Modalidad docente Presencial
Prerrequisitos
Departamento Ciencias da Navegación e Enxeñaría Mariña
Coordinador/a
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
Descripción general 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 del título
Código Competencias del título
A1 CE01 - Realizar una guardia de máquinas segura.
A2 CE02 - Hacer funcionar la maquinaria principal y auxiliar y los sistemas de control correspondientes.
A6 CE06 - Mantenimiento y reparación de las máquinas y el equipo de a bordo.
A73 CE73 - Modelizar situaciones y resolver problemas con técnicas o herramientas físico-matemáticas.
A74 CE74 - Evaluar de forma cualitativa y cuantitativa los datos y resultados, así como la representación e interpretación matemáticas de resultados obtenidos experimentalmente.
A78 CE78 - Adquirir conocimientos de termodinámica aplicada y de la transmisión del calor.
A86 CE86 - Operar, reparar, mantener y optimizar las instalaciones auxiliares de los buques que transportan cargas especiales, tales como quimiqueros, LPG, LNG, petroleros, cementeros, Ro-Ro, Pasaje, botes rápidos, etc.
A89 CE89 - Poner en marcha y operar nuevas instalaciones en buques, instalaciones marítimas e industriales.
A90 CE90 - Operar, reparar, mantener y optimizar a nivel operacional las instalaciones industriales relacionadas con la ingeniería marina, como motores alternativos de combustión interna y subsistemas; turbinas de vapor y de gas, calderas y subsistemas asociados; ciclos combinados; equipos eléctricos, electrónicos, y de regulación y control; las instalaciones auxiliares, tales como instalaciones frigoríficas, instalaciones de aire acondicionado, plantas potabilizadoras, grupos electrógenos, etc.
A95 CE95 - Conocer el balance energético general, incluyendo el balance termo-eléctrico, así como la gestión eficiente de la energía respetando el medio ambiente.
A96 CE96 - Realización de auditorías energéticas de instalaciones marítimas.
A99 CE99 - Tener la capacidad para ejercer como Oficial de Máquinas de la Marina Mercante, una vez superados los requisitos exigidos por la Administración Marítima.
A100 CE100 - Tener la capacidad para ejercer como oficial ETO de la Marina Mercante, una vez superados los requisitos exigidos por la Administración Marítima.
B2 CB2 - Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio
B3 CB3 - Que los estudiantes tengan la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro de su área de estudio) para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética
B5 CB5 - Que los estudiantes hayan desarrollado aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía
B7 CG02 - Resolver problemas de forma efectiva.
B16 CG11 - Valorar críticamente el conocimiento, la tecnología y la información disponible para resolver los problemas con los que deben enfrentarse.
C3 CT03 - Utilizar las herramientas básicas de las tecnologías de la información y las comunicaciones (TIC) necesarias para el ejercicio de su profesión y para el aprendizaje a lo largo de su vida.
C7 CT07 - Desarrollar la capacidad de trabajar en equipos interdisciplinares o transdisciplinares, para ofrecer propuestas que contribuyan a un desarrollo sostenible ambiental, económico, político y social

Resultados de aprendizaje
Resultados de aprendizaje Competencias del 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. Las siguientes competencias incluidas en el Cuadro A-III/1 del Código STCW enmendado por Manila; Función: Maquinaria naval, a nivel operacional -1.1 Realizar una guardia de máquinas segura -1.2 Hacer funcionar la maquinaria principal y auxiliar y los sistemas de control correspondientes. A1
A2
A6
A73
A74
A78
A86
A89
A90
A95
A96
A99
A100
 B2
B3
B5
B7
B16
 C3
C7

Contenidos
Tema Subtema
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.- ENTROPÍA E IRREVERSIBILIDAD 1.6.- TEOREMA DE CLAUSIUS. ENTROPÍA.

2.6.- ENTROPÍA

3.6.- PRINCIPIO DE INCREMENTO DE ENTROPÍA.
IRREVERSIBILIDAD.

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

4.6.- CAMBIO DE ENTROPÍA.

4.6.1.- Ecuaciones Tds.
Modelo de gas ideal. Mezclas liquido-vapor.
Hipótesis de calores específicos constantes.
Sustancia incompresible.

5.6.- DIAGRAMAS T-S Y H-S.

Interpretación gráfica del calor en un diagrama T-s.
Diagrama de Mollier.

6.6.- BALANCE DE ENTROPIA PARA UN VOLUMEN DE CONTROL
6.6.1.- Balance de entropía para volúmenes de control.
Aplicación a procesos en régimen estacionario y no estacionario.

7.6.- TRABAJO EN PROCESOS DE FLUJO ESTACIONARIO INTERNAMENTE REVERSIBLES.

8.6.-RENDIMIENTO ISOENTRÓPICO DE EQUIPOS EN RÉGIMEN ESTACIONARIO.
7.6.1.- Turbinas.
7.6.2.- Compresores y bombas.
7.6.3.- Toberas y difusores.
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
El desarrollo de los temas anteriores* cumple con la columna 2, Conocimientos, Comprensión y Suficiencia, del Convenio STCW, modificado por Manila 2010, de los siguientes Cuadros:
* La obtención de las competencias establecidas en la Columna 1 de los respectivos Cuadros STCW, se completan con la superación de los contenidos relacionados en las siguientes materias complementarias a esta:
Motores de combustión interna.
Turbinas de vapor y gas.
Transferencia de calor y generadores de vapor.
Instalaciones marítimas y propulsores.
Automatización de instalaciones marítimas.
Prácticas externas en buque

 1.- Cuadro A-III/1 de Especificación de las normas mínimas de competencia aplicables a los oficiales encargados
de la guardia en una cámara de máquinas con dotación permanente y de los designados
para prestar servicio en cámaras de máquinas sin dotación permanente
Función: Maquinaria naval, a nivel operacional
Competencias:
-1.1 Realizar una guardia de máquinas segura
-1.2 Hacer funcionar la maquinaria principal y auxiliar y los sistemas de control correspondientes.
El desarrollo y superación de estos contenidos, junto con los correspondientes a otras materias que incluyan la adquisición de competencias específicas de la titulación, garantizan el conocimiento, comprensión y suficiencia de las competencias recogidas en el cuadro AIII/2, del Convenio STCW, relacionadas con el nivel de gestión de Oficial de Máquinas de Primera de la Marina Mercante, sin limitación de potencia de la planta propulsora y Jefe de Máquinas de la Marina Mercante hasta un máximo de 3000 kW. Cuadro A-III/2 del Convenio STCW.
Especificación de las normas mínimas de competencia aplicables a los Jefes de máquinas y Primeros Oficiales de máquinas de buques cuya máquina propulsora principal tenga una potencia igual o superior a 3 000 kW

Planificación
Metodologías / pruebas Competéncias Horas presenciales Horas no presenciales / trabajo autónomo Horas totales
Actividades iniciales B7 B16 2 0 2
Sesión magistral 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
Aprendizaje colaborativo A1 A2 A6 A73 A74 A78 A86 A89 A90 A95 A96 A99 A100 B2 B3 B5 B7 B16 C3 C7 5 5 10
Trabajos tutelados B2 B3 B5 B7 B16 C3 C7 3 15 18
Análisis de fuentes documentales A1 A2 A6 A78 A86 A89 B2 B3 B5 B16 C3 0 4 4
Prueba objetiva 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
 
(*)Los datos que aparecen en la tabla de planificación són de carácter orientativo, considerando la heterogeneidad de los alumnos

Metodologías
Metodologías Descripción
Actividades iniciales 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 magistral 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. Se desarrollará esta metodología fundamentalmente en las sesiones de grupos reducidos e interactivos.
Aprendizaje colaborativo Se trata de resolver problemas en grupo, con la posibilidad de exponer resultados. Participación del alumnado en el planteamiento de ideas y conceptos relacionados con la materia, invitando a la búsqueda de información y mantener actitud crítica ante temas de actualidad relacionados con la energía.
Se puede plantear el diseño de un portafolio digital.
Trabajos tutelados Resolución de los problemas no completados en las sesiones de grupos reducidos, con indicaciones genéricas para su resolución por parte del docente o de temas de especial relevancia.
Análisis de fuentes documentales 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.
Prueba objetiva 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
Metodologías
Sesión magistral
Solución de problemas
Aprendizaje colaborativo
Trabajos tutelados
Descripción
La atención personalizada ligada a las metodologías que la contemplan, pretende fomentar la máxima interacción con el alumnado, con el objeto de optimizar su esfuerzo y mejorar su aprendizaje.
A través de dicha interacción, junto con el resto de procesos de evaluación, se determinará el grado de aprendizaje de las competencias de la materia, permitiendo prestar atención personalizada a aquellos alumnos que más lo necesitan a través de tutorías individualizadas, cuya convocatoria se realizará en consonancia con el alumnado implicado.
Así mismo, además de las tutorías presenciales programadas por el profesor, el estudiante puede acudir a tutoría, cuantas veces lo desee, y en horario compatible con las actividades docentes, investigadoras y de gestión del profesor.
De acuerdo con la "norma que regula o réxime de dedicación ao estudo dos estudantes de grao na UDC" (Art.3.b e 4.5) y las "normas de avaliación, revisión e reclamación das cualificacións dos estudos de grao e mestrado universitario (Art. 3 e 8b), el alumnado con reconocimiento de dedicación a tiempo parcial y dispensa académica de exención de asistencia, podrá participar de un sistema personalizado y flexible de tutorías de orientación y evaluación con el fin de determinar el grado de aprendizaje competencial alcanzado. En referencia a este último punto, las tutorías servirán para la realización de aquellas actividades englobadas dentro de la metodología de pruebas objetivas y solución de problemas.

Evaluación
Metodologías Competéncias Descripción Calificación
Sesión magistral A2 A6 A73 A74 A78 A86 A89 A90 A95 A96 A99 A100 B2 B3 B5 C3 C7 La asistencia a las sesiones presenciales computará dentro de la nota final.Se pasará una hoja de firmas como evidencia para la calificación de esta metodología. 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. Se pasará una hoja de firmas como evidencia para la calificación de esta metodología. 5
Prueba objetiva A1 A2 A6 A73 A74 A78 A86 A89 A90 A95 A96 A99 A100 B2 B3 B5 B7 B16 C3 C7 El alumno demostrará su destreza en el aprendizaje teórico-práctico de los contenidos de la materia. 70
Trabajos tutelados B2 B3 B5 B7 B16 C3 C7 Presentación y defensa de los trabajos realizados. Se valorará estructura, pulcritud, método expositivo y originalidad. El alumno puede no optar por esta metodología pasando a computar el porcentaje de la calificación en la prueba objetiva.
Puede plantearse la posibilidad de crear un portafolio digital. 		20
 
Observaciones evaluación

Las
pruebas oficiales de la primera oportunidad, recogerán las distintas
metodologías de evaluación y deberán ser completadas por aquellos alumnos que
no superasen en su totalidad la evaluación continua. Esta prueba estará
diseñada de tal forma que el alumno pueda examinarse de las metodologías de
solución de problemas y prueba objetiva, donde no alcanzase el 30 % de la
calificación total.

El
alumnado obligado a acudir a las pruebas oficiales de la "segunda
oportunidad" conservará la calificación alcanzada en todas las
metodologías, fuera de la obtenida en las pruebas objetivas de la 1ª
oportunidad, que será sustituida por la 2ª. Del mismo lado, sólo podrá optarse
a la matricula de honor si el número máximo de estas para el correspondiente
curso no fuese cubierto en su totalidad de la "primera oportunidad".

Para
el alumnado con reconocimiento de dedicación a tempo parcial e dispensa
académica de exención de asistencia, a calificación obtenida en las actividades
asociadas al sistema personalizado de tutorías corresponderá con la evaluación
de la metodología de solución de problemas y pruebas objetivas, con una
ponderación de 30 y el 70 %, respectivamente.

La realización fraudulenta de las pruebas o actividades de evaluación, una vez comprobada, implicará directamente la pérdida del derecho a la oportunidad en la que se cometa la falta y respecto de la materia en la que se hubiese cometido. En las actas figurará un "suspenso" (nota numérica 0) tanto si la comisión de la falta se produce en la primera oportunidad como en la segunda. Para ello, se procederá a modificar la calificación en el acta de la primera oportunidad, s¡ fuese necesario.

El
sistema de evaluación cumple con los criterios de evaluación de la competencia
recogidos en la Columna 4 de los siguientes cuadros del Convenio STCW,
modificado por Manila 2010:

1.-
Tabla A-III/1 de Especificaciones de las normas mínimas de competencia
aplicables a los oficiales encargados de la guardia de una  cámara de
máquinas con dotación permanente y dos designados para prestar servicio en
cámaras de máquinas sin dotación permanente

Función:
Maquinaria naval, a nivel operacional

Competencias: 

-1.1
Realizar una guardia de máquinas segura

-1.2
Hacer funcionar la máquina principal y auxiliar, junto con los sistemas de
control correspondientes.

 

Fuentes de información
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.

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


Recomendaciones
Asignaturas que se recomienda haber cursado previamente
Química/631G03002
Matemáticas I/631G03001
Matemáticas II/631G03006
Física I/631G03003
Física II/631G03008

Asignaturas que se recomienda cursar simultáneamente

Asignaturas que continúan el temario
Turbinas de Vapor y Gas/631G02352
Operación de Sistemas del Buque con Simulador/631G03043
Técnicas de Frío Aplicadas al Buque/631G03024
Motores de Combustión Interna/631G03028
Transferencia de Calor y Generadores de Vapor/631G03022

Otros comentarios


(*) La Guía Docente es el documento donde se visualiza la propuesta académica de la UDC. Este documento es público y no se puede modificar, salvo cosas excepcionales bajo la revisión del órgano competente de acuerdo a la normativa vigente que establece el proceso de elaboración de guías