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Academic Year/course: 2018/19

424 - Bachelor's Degree in Mechatronic Engineering

28813 - Thermodynamics and Thermal Technology


Syllabus Information

Academic Year:
2018/19
Subject:
28813 - Thermodynamics and Thermal Technology
Faculty / School:
175 - Escuela Universitaria Politécnica de La Almunia
Degree:
424 - Bachelor's Degree in Mechatronic Engineering
ECTS:
6.0
Year:
2
Semester:
Second semester
Subject Type:
Compulsory
Module:
---

4.1. Methodological overview

The learning process designed for this subject is based on the following:
The current subject Thermal engineering and energy technology is conceived as a stand-alone combination of contents, yet organized into three fundamental and complementary forms, which are: the theoretical concepts of each teaching unit, the solving of problems or resolution of questions and laboratory work, at the same time supported by other activities.

4.2. Learning tasks

The programme offered to the student to help them achieve their target results is made up of the following activities...
Involves the active participation of the student, in a way that the results achieved in the learning process are developed, not taking away from those already set out, the activities are the following:

- Face-to-face generic activities:
* Theory Classes.
* Practical Classes.
* Laboratory Workshop.

* Seminars.

- Generic non-class activities:
* Study and understanding of the theory taught in the lectures.
* Understanding and assimilation of the problems and practical cases solved in the practical classes.
* Preparation of seminars, solutions to proposed problems, etc.
* Preparation of laboratory workshops, preparation of summaries and reports.
* Preparation of the written tests for continuous assessment and final exams.

4.3. Syllabus

The program of the subject includes eight topics:

THEORETICAL CONTENTS

1 Introductory concepts and definitions.

2 Energy and the first law of Thermodynamics.

3 Properties of a pure, simple compressible subtance.

4 Control volume energy analysis.

5 The second law of Thermodynamics and Entropy.

6 Vapor power systems.

7 Refrigeration and heat pump systems.

PRACTICAL CONTENTS

Some topics discussed in the previous section have associated laboratory practices in this regard. As the topics are developed, these Practices will be presented, both in the classroom and through the Moodle platform.

Following are those practices to be developed in the laboratory that will be carried out by the students in sessions of 2 hours duration.

Practice 1: Heat pump.

Practice 2: Thermal insulation.

Practice 3: Thermohygrometry.

CONTENTS SEMINARS

Thermal solar energy. Introduction. Solar Collectors. Elements of an installation. Applications. Calculation of facilities.

4.4. Course planning and calendar

The dates of the final exams will be those that are officially published at https://eupla.unizar.es/asuntos-academicos/examenes.
The written assessment tests will be related to the following topics:
- Test 1: Topics 1, 2, 3 and 4.
- Test 2: Topics 5, 6 and 7.

 


Curso Académico: 2018/19

424 - Graduado en Ingeniería Mecatrónica

28813 - Ingeniería térmica y tecnología energética


Información del Plan Docente

Año académico:
2018/19
Asignatura:
28813 - Ingeniería térmica y tecnología energética
Centro académico:
175 - Escuela Universitaria Politécnica de La Almunia
Titulación:
424 - Graduado en Ingeniería Mecatrónica
Créditos:
6.0
Curso:
2
Periodo de impartición:
Segundo semestre
Clase de asignatura:
Obligatoria
Módulo:
---

1.1. Objetivos de la asignatura

El objeto de la asignatura es proporcionar a los alumnos una base firme de los conceptos fundamentales de TERMODINÁMICA y prepararlos para usar la TERMODINÁMICA TÉCNICA en la práctica profesional, así como los conceptos de energía solar térmica.

1.2. Contexto y sentido de la asignatura en la titulación

La asignatura de Ingeniería térmica y tecnología energética, forma parte del Grado en Ingeniería Mecatrónica que imparte la EUPLA, enmarcándose dentro del grupo de asignaturas que conforman el módulo denominado Obligatorio. Se trata de una asignatura de segundo curso ubicada en el primer semestre y de carácter obligatorio (OB), con una carga lectiva de 6 créditos ECTS.

Dicha asignatura implica un impacto más que discreto en la adquisición de las competencias de la titulación, además de aportar una formación adicional útil en el desempeño de las funciones del Ingeniero/a en Mecatrónica relacionadas con el campo de la termodinámica.

1.3. Recomendaciones para cursar la asignatura

Esta asignatura no posee ningún prerrequisito normativo, aunque para su desarrollo se necesita poner en juego conocimientos y estrategias procedentes de los capítulos sobre Termodinámica de la asignatura de Física I de primer curso.

2.1. Competencias

Al superar la asignatura, el estudiante será más competente para...

GI03 Conocer materias básicas y tecnológicas, que le capacite para el aprendizaje de nuevos métodos y teorías, y les dote de versatilidad para adaptarse a nuevas situaciones.

GI04 Resolver problemas con iniciativa, toma de decisiones, creatividad, razonamiento crítico y de comunicar y transmitir conocimientos, habilidades y destrezas en el campo de la Ingeniería Industrial y en particular en el ámbito de la electrónica industrial.

GI06 Manejar especificaciones, reglamentos y normas de obligado cumplimiento.

GC02 Interpretar datos experimentales, contrastarlos con los teóricos y extraer conclusiones.

GC03 La abstracción y el razonamiento lógico.

GC04 Aprender de forma continuada, autodirigida y autónoma.

GC05 Evaluar alternativas.

GC06 Adaptarse a la rápida evolución de las tecnologías.

GC07 Liderar un equipo así como de ser un miembro comprometido del mismo.

GC08 Localizar información técnica, así como su comprensión y valoración.

GC09 Actuar positivamente frente a las innovaciones tecnológicas.

GC10 Redactar documentación técnica y para presentarla con ayuda de herramientas informáticas adecuadas.

GC11 Comunicar sus razonamientos y diseños de modo claro a públicos especializados y no especializados.

GC14. Comprender el funcionamiento y desarrollar el mantenimiento de equipos e instalaciones mecánicas, eléctricas y electrónicas.

GC15 Analizar y aplicar modelos simplificados a los equipos y aplicaciones tecnológicas que permitan hacer previsiones sobre su comportamiento.

GC16 Configurar, simular, construir y comprobar prototipos de sistemas electrónicos y mecánicos.

GC17 Interpretar correctamente planos y documentación técnica.

EI01 Conocer la termodinámica aplicada y transmisión de calor. Principios básicos y su aplicación a la resolución de problemas de ingeniería.

2.2. Resultados de aprendizaje

El estudiante, para superar esta asignatura, deberá demostrar los siguientes resultados...

1. Resolver aplicaciones térmicas en sistemas mecánicos.

2. Describir las propiedades termofísicas de interés industrial y utilizar y seleccionar procedimientos y herramientas adecuadas para su cálculo.

3. Aplicar las leyes de la termodinámica al análisis energético de equipos y procesos básicos de ingeniería.

4. Utilizar los criterios básicos para el análisis de ciclos termodinámicos.

5. Resolver de forma razonada problemas básicos de termodinámica técnica y energía solar térmica aplicados a la ingeniería.

2.3. Importancia de los resultados de aprendizaje

Esta asignatura tiene un marcado carácter ingenieril, es decir, ofrece una formación con contenidos de aplicación y desarrollo inmediato en el mercado laboral y profesional. A través de la consecución de los pertinentes resultados de aprendizaje se obtiene la capacidad necesaria para el entendimiento del funcionamiento de sistemas de producción de potencia con vapor y gas, de sistemas de refrigeración y bomba de calor, de sistemas de cogeneración, de ciclos combinados y ciclos de refrigeración, de colectores solares, los cuales serán imprescindibles para el diseño y puesta en marcha de muchas aplicaciones, plantas, procesos, etc. incluidas dentro del ámbito de la Ingeniería Mecatrónica.

3.1. Tipo de pruebas y su valor sobre la nota final y criterios de evaluación para cada prueba

La evaluación de la asignatura contempla el sistema de evaluación partida y el sistema de evaluación final global.

1. Sistema de evaluación partida.

El sistema de evaluación partida va a contar con el siguiente grupo de actividades calificables:

-       Actividades individuales en clase: La resolución de ejercicios teórico-prácticos en clase contribuirá con un 10 % a la nota final de la asignatura. Se tendrá en cuenta la participación activa del alumno, respondiendo a las preguntas planteadas por el profesor en el transcurso diario de la clase y la calificación de los ejercicios teórico-prácticas propuestos y recogidos in situ. Todas las actividades contribuirán en la misma proporción a la nota total de dicho bloque, siendo valoradas de 0 a 10 puntos.

Se deberá asistir al menos a un 80% de las actividades presenciales (prácticas, visitas técnicas, clases, etc.).

-       Prácticas de laboratorio: Se realizarán prácticas correspondientes a cada uno de los temas susceptibles de ello. Además de verificarse su correcto funcionamiento se deberá elaborar una memoria, cuyo formato será facilitado por el profesor y que se tendrá que entregar para su corrección en el momento especificado. En cada una de las prácticas se valorará la dinámica seguida para su correcta ejecución y funcionamiento, siendo el peso específico de este apartado del 30 % de la nota total de la práctica. El 70 % restante se dedicará a la calificación de la memoria presentada. La puntuación de cada práctica será de 0 a 10 puntos y nunca inferior a 5, ya que, si no, se considerará suspensa y habrá que repetirla, corrigiéndose aquello que no sea correcto. La calificación final del conjunto de las prácticas será la media aritmética de todas ellas. Las prácticas de laboratorio contribuirán con un 15 % a la nota final de la asignatura. La realización de las prácticas y su aprendizaje son obligadas para todos, por ello la asignatura no se podrá superar sin la realización de las mismas. Si algún alumno no pudiera asistir a las clases de prácticas, deberá avisar al profesor con suficiente antelación (a principio de semestre) con el fin de buscar una solución.

-       Trabajo propuesto: El profesor propondrá la realización de un trabajo obligatorio en grupo de tres alumnos/as como máximo. Una parte de ellos se trabajarán, discutirán, resolverán, etc. en los seminarios planteados al efecto. Se valorará su planteamiento y correcto desarrollo, la redacción y coherencia de lo tratado, así como la consecución de resultados y las conclusiones finales obtenidas. Dicha actividad contribuirá con un 15 % a la nota final de la asignatura. Para tener en cuenta esta nota, se deberá entregar los trabajos en las fechas marcadas y asistir a todos los seminarios.

-       Pruebas de evaluación escritas: Estas pruebas recogerán cuestiones teóricas y/o prácticas, de los diferentes temas a evaluar. Su número total será de dos repartidas a lo largo del todo el semestre con una duración de dos horas. La calificación final de dicha actividad vendrá dada por la media aritmética de dichas pruebas, siempre y cuando no exista una nota unitaria inferior a 3 puntos, en este caso la actividad quedará suspensa. Las dos pruebas constarán de dos preguntas de teoría aplicada cada una de las cuales contribuirá en un 10 % a la nota y tres problemas que contribuirán un 80 % de dicha nota. Esta actividad contribuirá con un 60 % a la nota final de la asignatura.

Como resumen a lo anteriormente expuesto se ha diseñado la siguiente tabla de ponderación del proceso de calificación de las diferentes actividades en la que se ha estructurado el proceso de evaluación partida de la asignatura.

Actividad de evaluación

Ponderación

Actividades individuales en clase

10 %

Prácticas de laboratorio

15 %

Trabajo propuesto

15 %

Pruebas de evaluación escritas

60 %

Previamente a la primera convocatoria el profesor de la asignatura notificará a cada alumno/a si ha superado o no la asignatura en función del aprovechamiento del sistema de evaluación partida, en base a la suma de las puntuaciones obtenidas en las distintas actividades desarrolladas a lo largo de la misma, contribuyendo cada una de ellas con un mínimo de su 50 %. En caso de no aprobar de este modo, el alumno dispondrá de dos convocatorias adicionales para hacerlo (prueba global de evaluación). Por otro lado, el alumno que haya superado la asignatura mediante esta dinámica, también podrá optar por la evaluación final, en primera convocatoria, para subir nota, pero nunca para bajar.

2. Prueba global de evaluación final.

El alumno deberá optar por esta modalidad cuando, por su coyuntura personal, no pueda adaptarse al ritmo de trabajo requerido en el sistema de evaluación partida, haya suspendido o quisiera subir nota habiendo sido partícipe de dicha metodología de evaluación.

La prueba global de evaluación final va a contar con el siguiente grupo de actividades calificables que ya se han explicado en detalle anteriormente:

-       Prácticas de laboratorio: Se tendrán que llevar a cabo integradas dentro del horario de la evaluación partida. Si esto no fuera posible se podrán realizar en horario especial siempre que el alumno informe de esta situación al profesor con suficiente antelación (principio de semestre). De igual forma contribuirán con un 15 % a la nota final de la evaluación.

-       Trabajo propuesto: Contribuirá con un 15 % a la nota final.

-       Examen escrito: Dicha prueba será única con ejercicios representativos de los temas, contribuyendo con un 70 % a la nota final de la asignatura.

Como resumen a lo anteriormente expuesto se ha diseñado la siguiente tabla de ponderación del proceso de calificación de las diferentes actividades en la que se ha estructurado el proceso de evaluación final de la asignatura.

Actividad de evaluación

Ponderación

Prácticas en el laboratorio

15 %

Trabajos propuesto

15 %

Examen escrito

70 %

Se habrá superado la asignatura en base a la suma de las puntuaciones obtenidas en las distintas actividades desarrolladas, contribuyendo cada una de ellas con un mínimo de su 50 %.

Para aquellos alumnos/as que hayan suspendido el sistema de evaluación partida, pero algunas de sus actividades, a excepción de las pruebas de evaluación escritas, las hayan realizado podrán promocionarlas a la prueba global de evaluación final, pudiendo darse el caso de sólo tener que realizar el examen escrito.

Todas las actividades contempladas en la prueba global de evaluación final, a excepción del examen escrito, podrán ser promocionadas a la siguiente convocatoria oficial, dentro del mismo curso académico.

4.1. Presentación metodológica general

La presente asignatura de Ingeniería térmica y tecnología energética se concibe como un conjunto único de contenidos, pero trabajados bajo tres formas fundamentales y complementarias como lo son: los conceptos teóricos de cada unidad didáctica, la resolución de problemas o cuestiones y las prácticas de laboratorio, apoyadas a su vez por otra serie de actividades.

4.2. Actividades de aprendizaje

El programa que se ofrece al estudiante para ayudarle a lograr los resultados previstos comprende las siguientes actividades...

1. Actividades genéricas presenciales:

-       Clases teóricas.

-       Clases prácticas.

-       Prácticas de laboratorio.

-       Seminarios.

2. Actividades genéricas no presenciales:

-       Estudio y asimilación de la teoría expuesta en las clases magistrales.

-       Comprensión y asimilación de problemas y casos prácticos resueltos en las clases prácticas.

-       Preparación de seminarios, resolución de problemas propuestos, etc.

-       Preparación de las prácticas de laboratorio, elaboración de los guiones e informes correspondientes.

-       Preparación de las pruebas escritas de evaluación partida y exámenes finales.

4.3. Programa

Contenidos de la asignatura indispensables para la obtención de los resultados del aprendizaje.

1 CONTENIDOS TEÓRICOS

Tema 1: Definiciones y conceptos básicos. Termodinámica y energía. Sistemas termodinámicos. Propiedades de un sistema. Estado de equilibrio. Procesos y ciclos

Tema 2: Primer principio de la Termodinámica para sistemas cerrados. Transferencia de energía en forma de trabajo. Transferencia de energía en forma de calor. Primer principio de la Termodinámica para sistemas cerrados. Análisis energéticos de ciclos.

Tema 3: Propiedades termodinámicas de las sustancias puras. La superficie p-v-T. Proyecciones de la superficie p-v-T.Tablas de las propiedades termodinámicas de las sustancias puras. Calores específicos de las sustancias puras. El modelo de sustancia incompresible. La relación p-v-T para gases. El modelo de gas ideal.

Tema 4: Primera ley de la Termodinámica para sistemas abiertos. Introducción. Conservación de la masa para un volumen de control. Conservación de la energía para un volumen de control. Análisis de volúmenes de control en estado estacionario.

Tema 5: El segundo principio de la Termodinámica. Segundo principio de la Termodinámica. Corolarios del segundo principio. Función entropía. Balance de entropía. Cálculo de la entropía. Rendimientos isoentrópicos.

Tema 6: Ciclos de vapor para producción de trabajo. Aspectos preliminares. El ciclo de Rankine. Sobrecalentamiento y recalentamiento. El ciclo de potencia regenerativo. Características del fluido de trabajo, ciclos binarios de vapor y cogeneración. Caso a estudio: Análisis exergético de plantas de potencia.

Tema 7: Sistemas de refrigeración y bomba de calor. Introducción. Refrigeración por compresión de vapor. Propiedades de los refrigerantes. Sistemas de cascada y de compresión multietapa. Refrigeración por absorción. Bomba de calor. Sistemas de refrigeración con gas.

2 CONTENIDOS PRÁCTICOS

Algunos temas expuestos en la sección anterior, llevan asociados prácticas de laboratorio al respecto. Conforme se desarrollen los temas se irán planteando dichas Prácticas, tanto en clase como mediante la plataforma Moodle.

Se indican a continuación aquellas prácticas a desarrollar en el laboratorio que serán realizadas por los alumnos/as en sesiones de 2 horas de duración.

Práctica 1: Bomba de calor.

Práctica 2: Aislamiento térmico.

Práctica 3: Termohigrometría.

3 CONTENIDOS SEMINARIOS

Energía solar térmica. Introducción. Colectores solares. Elementos de una instalación. Aplicaciones. Cálculo de instalaciones.

4.4. Planificación de las actividades de aprendizaje y calendario de fechas clave

Calendario de sesiones presenciales y presentación de trabajos:

La asignatura consta de 6 créditos ECTS, lo cual representa 150 horas de trabajo del alumno/a en la asignatura durante el semestre, es decir, unas 10 horas semanales durante 15 semanas lectivas.

Las pruebas de evaluación escritas estarán relacionadas con los temas siguientes:

Prueba 1: Temas 1, 2, 3, y 4, aproximadamente en la semana 7.

Prueba 2: Temas 5, 6 y 7, aproximadamente en la semana 15.

Prácticas de laboratorio: aproximadamente en las semanas 9, 10 y 11.

Seminarios: aproximadamente en la semana 10.

 

Para la consecución de los resultados de aprendizaje se desarrollarán las actividades siguientes:

Actividades genéricas presenciales:

  • Clases teóricas: Se explicarán los conceptos teóricos de la asignatura, se desarrollarán ejemplos prácticos y se resolverán problemas como apoyo a la teoría.
  • Prácticas de laboratorio: Para las que los alumnos serán divididos en varios grupos de no más de 20 alumnos/as, estando tutorizados por el profesor. Los alumnos realizarán ensayos, mediciones, montajes, etc. en el laboratorio.
  • Seminarios: Destinados a explicar las directrices para la realización del trabajo de la asignatura (trabajo en grupo de máximo tres alumnos).

El horario semanal de la asignatura constará de 4 horas de clases teóricas, prácticas de laboratorio y seminarios presenciales para todos los alumnos.

El horario definitivo será publicado en el mes de julio en la página web de la EUPLA: https://eupla.unizar.es/.

Las fechas de los exámenes finales serán las publicadas de forma oficial en https://eupla.unizar.es/asuntos-academicos/examenes.

Las pruebas evaluatorias escritas estarán relacionadas con los temas siguientes:

-       Prueba 1: Temas 1, 2, 3, y 4.

-       Prueba 2: Temas 5, 6 y 7.