PROYECTO DOCENTE ASIGNATURA: "Transmisión de Calor"

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Grupo: Grp Clases Teóricas-Prácticas Transmisión de.(962279)

ASIGNATURA:

"Transmisión de Calor"

DATOS BÁSICOS DE LA ASIGNATURA/GRUPO

Titulación:

Asignatura: Código:

Curso:

Año del plan de estudio:

Tipo: Ciclo: Período de impartición: Departamento: Créditos: Dirección postal: Centro: Dirección electrónica:

CAMINO DESCUBRIMIENTOS, S/N.- ISLA CARTUJA, 41092, SEVILLA Segundo Cuatrimestre

Grado en Ingeniería de la Energía por la Un. de Sevilla y la Un. de Málaga

Transmisión de Calor

http://www.us.es/centros/departamentos/departamento_I0D5 E.T.S. de Ingeniería

Ingeniería Energética (Departamento responsable) 6

2011

2º Obligatoria 2210021

Grp Clases Teóricas-Prácticas Transmisión de. (1) Grupo:

Horas: Área:

150

Máquinas y Motores Térmicos

PROFESORADO

ALVAREZ DOMINGUEZ, SERVANDO 1

GUERRA MACHO, JOSE JULIO (COORDINADOR/A) 2

Titulacion: Grado en Ingeniería de la Energía por la Un. de Sevilla y la Un. de Málaga

Curso: 2012 - 2013

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OBJETIVOS Y COMPETENCIAS

Competencias transversales/genéricas

Objetivos docentes específicos

• Conocer los tres mecanismos de Transferencia de Calor (Conducción, Convección y Radiación).

• Analizar y comprender los razonamientos físicos y desarrollados matemáticos de cada uno de los mecanismos de transferencia. • Ser capaz de aplicar los conocimientos teóricos adquiridos en la resolución de problemas.

• Desarrollar la capacidad de comprender y mejorar procesos térmicos.

• Emplear metodologías experimentales (mediante prácticas de laboratorio) y teóricas (por medio de software informático) para la obtención de parámetros asociados a algunos de los mecanismos de transferencia de calor.

• Identificar soluciones tecnológicas vinculadas a los mecanismos de transferencia de calor, que se han producido a lo largo de los años, en la mejora de procesos térmicos.

Competencias

a)Competencias transversales instrumentales: miden las herramientas de que dispone el alumno para organizar su conocimiento y desarrollar posteriormente las competencias específicas con la máxima eficacia.

•Capacidad de análisis y síntesis (3). •Capacidad de organizar y planificar (1). •Conocimientos generales básicos (3). •Conocimientos básicos de la profesión (2). •Comunicación oral y escrita en la propia lengua (1). •Habilidades básicas de manejo del ordenador (2). •Habilidades de gestión de la información (2). •Resolución de problemas (3).

•Toma de decisiones (2).

b)Competencias transversales interpersonales: miden la habilidad de relación social y de integración en diferentes colectivos y la capacidad de trabajar en equipos específicos y multidisciplinares.

•Capacidad crítica y autocrítica (2). •Trabajo en equipo (1).

•Habilidades interpersonales (1).

•Capacidad de trabajar en un equipo interdisciplinar (1). •Capacidad para comunicarse con expertos de otras áreas (1). •Compromiso ético (2).

c)Competencias transversales sistemáticas: miden las cualidades individuales y la motivación en el trabajo, exigiendo destrezas que permitan comprender la totalidad como un sistema.

•Capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica (3). •Habilidades de investigación (2).

•Capacidad de aprender (3).

•Capacidad para adaptarse a las nuevas situaciones (2). •Capacidad para generar nuevas ideas (creatividad) (1). •Habilidad de trabajo autónomo (2).

•Diseño y gestión de proyectos (1). •Preocupación por la calidad (1).

((1) se entrena débilmente, (2) se entrena de forma moderada y (3) se entrena de forma intensa) Competencias específicas

d)Competencias específicas cognitivas: son las más académicas en el sentido tradicional del término y se relacionan con los conocimientos teóricos adquiridos por el alumno.

•Conocer los fundamentos matemáticos y físicos relacionados con la transferencia de calor por conducción (3). •Conocer los fundamentos matemáticos y físicos relacionados con la transferencia de calor por convección (3). •Conocer los fundamentos matemáticos y físicos relacionados con la transferencia de calor por radiación (3).

•Conocer y dominar los fundamentos científicos y tecnológicos básicos necesarios para aprender de manera autónoma nuevos conocimientos y técnicas relacionados con el ámbito de la materia (3).

e)Competencias específicas instrumentales: con el mismo significado que las transversales instrumentales pero aplicadas al contexto específico de la asignatura.

•Capacidad para el reconocimiento de los mecanismos de transmisión de calor en una aplicación concreta (3). •Capacidad del alumno para la resolución numérica de problemas de mecanismos combinados (3).

•Habilidad para la búsqueda de información relacionada con la transmisión de calor (3). •Interpretación y análisis de resultados en problemas de transmisión de calor (3).

f)Competencias específicas actitudinales: relacionadas con la motivación y el ejercicio responsable y consecuente del estudio y el desarrollo profesional.

•Fomentar valores éticos relacionados con la profesión (2).

•Comprender, prever y asumir la responsabilidad ética y profesional derivada de la actividad como Ingeniero de las Tecnologías Industriales y sus efectos socio-económicos y ambientales en el ámbito de la transmisión de calor (2).

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CONTENIDOS DE LA ASIGNATURA

BLOQUE I. INTRODUCCIÓN TEMA 1. INTRODUCCIÓN BLOQUE II. CONDUCCIÓN

TEMA 2. FUNDAMENTOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONDUCCIÓN TEMA 3. CONDUCCIÓN UNIDIMENSIONAL EN RÉGIMEN PERMANENTE TEMA 4. TRANSFERENCIA DE CALOR EN SUPERFICIE EXTENDIDAS TEMA 5. CONDUCCIÓN EN RÉGIMEN TRANSITORIO

BLOQUE III. RADIACIÓN

TEMA 6. FUNDAMENTOS DE TRANSMISIÓN DE CALOR POR RADIACIÓN TEMA 7. INTERCAMBIO RADIANTE ENTRE DOS SUPERFICIES

TEMA 8. INTERCAMBIO RADIANTE EN RECINTOS BLOQUE IV. CONVECCIÓN

TEMA 9. FUNDAMENTOS DE CALOR POR CONVECCIÓN TEMA 10. CONVECCIÓN FORZADA

TEMA 11. CONVECCIÓN NATURAL

TEMA 12. CONVECCIÓN CON CAMBIO DE FASE

BLOQUE I. INTRODUCCIÓN TEMA 1. INTRODUCCIÓN

Introducción. Termodinámica y Transmisión de Calor. Mecanismos básicos de transmisión: Conducción, Convección y Radiación. Leyes Básicas de los mecanismos. Balances Superficiales y Volumétricos.

BLOQUE II. CONDUCCIÓN

TEMA 2. FUNDAMENTOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONDUCCIÓN

Introducción. Definiciones y Ley de Fourier. Campo vectorial de la densidad del Flujo de Calor. Conductividad Térmica. Variación de la Conductividad Térmica con la temperatura. Ecuación general de la transmisión de calor. Casos particulares de la ecuación general de transferencia. Condiciones de unicidad. Condiciones de contorno de temperatura impuesta, flujo impuesto y convectiva. Condición de contorno en interfase. Resistencia de Contacto. Condiciones de contorno múltiples (ejemplos de aplicación).

TEMA 3. CONDUCCIÓN UNIDIMENSIONAL EN RÉGIMEN PERMANENTE

Introducción. Hipótesis asociadas a la conducción unidimensional. Ecuación general de transferencia de calor unidireccional en régimen permanente. Sistemas elementales sin generación: Placa Plana, Cilindro y Esfera. Resistencia Térmica. Analogía eléctrica. Coeficiente global de transferencia de calor. Tratamiento de la conductividad variable. Sistemas elementales con generación. Metodología básica de resolución de problemas de conducción.

TEMA 4. TRANSFERENCIA DE CALOR EN SUPERFICIE EXTENDIDAS

Introducción. Objetivo y aplicaciones de las superficies extendidas. Clasificación. Ecuación general de aletas. Aletas rectas de sección uniforme. Solución aproximada. Evolución del campo de temperaturas. Eficiencia de una aleta. Flujo de calor en una superficie con aletas. Diseño de aletas.

TEMA 5. CONDUCCIÓN EN RÉGIMEN TRANSITORIO

Introducción. Campo de Aplicación. Ecuación de conducción transitoria adimensional. Definición de números adimensionales: Biot y Fourier. Significado físico de los números adimensionales. Gráficos de Heisler y Gröber. Sistema de capacidad.

BLOQUE III. RADIACIÓN

TEMA 6. FUNDAMENTOS DE TRANSMISIÓN DE CALOR POR RADIACIÓN

Introducción. Naturaleza de la Radiación. Carácter espectral y direccional de la radiación. El espectro electromagnético y la radiación térmica. Intensidad de radiación. Integración de la intensidad de radiación. Flujo de calor por radiación. Magnitudes radiantes: Emitancia, Irradiancia y Radiosidad. Ley de Lambert. Cuerpo Negro. Intensidad de radiación del Cuerpo Negro. Leyes de Wien. Ley de Stefan-Boltzman. Función de radiación del cuerpo negro. Propiedad respecto a la emisión de radiación: Emisividad. Propiedades respecto a la recepción de radiación: absortividad, reflectividad y transmisividad. Ley de Kirchhoff. Simplificación formal del flujo de calor por Radiación.

TEMA 7. INTERCAMBIO RADIANTE ENTRE DOS SUPERFICIES

Introducción. Radiación que sale de una superficie y llega a otra. Factor de forma. Propiedades de los factores de forma. Cálculo de los factores de forma de un recinto. Método de Hottel. Cálculo de los factores de forma.

TEMA 8. INTERCAMBIO RADIANTE EN RECINTOS

Introducción. Resolución de recintos por ecuaciones. Planteamiento de la analogía eléctrica en radiación. Analogía eléctrica en recinto con dos superficies. Analogía eléctrica en recinto con tres superficies. Superficie rerradiante.

BLOQUE IV. CONVECCIÓN

TEMA 9. FUNDAMENTOS DE CALOR POR CONVECCIÓN

Introducción. Mecanismos básicos de la transferencia de calor por convección. Influencia de parámetros. Tipos de convección. Ecuación de Continuidad. Ecuación de Cantidad de Movimiento. Ecuación de conservación de la Energía. Ecuación particular del mecanismo: Ley de Enfriamiento de Newton. Coeficiente de película. Ecuaciones adimensionalizadas. Números adimensionales. Métodos para el cálculo de coeficientes de película. Dependencia funcional de los coeficientes de película según tipo de problema.

Relación sucinta de los contenidos (bloques temáticos en su caso)

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Introducción. Definición del problema. Magnitudes de referencia. Cálculo del número de Nusselt: Placa Plana, cilindro, esfera y banco de tubos. Dependencia del coeficiente de película en función de la longitud característica. Corrección por temperatura. Definición del problema. Magnitudes de referencia. Cálculo del número de Nusselt: Conducto Circular y no Circular. Región de entrada y zona de flujo totalmente desarrollado. Influencia de la longitud característica en el coeficiente de película. Corrección por temperatura.

TEMA 11. CONVECCIÓN NATURAL

Introducción. Definición del Problema. Magnitudes de referencia. Números adimensionales. Cálculo del número de Nusselt en flujo externo: Placa Plana vertical, inclinada y horizontal, Cilindro vertical y horizontal. Cálculo del número de Nusselt en flujo interno: recintos.

TEMA 12. CONVECCIÓN CON CAMBIO DE FASE

Introducción. Particularidades de la transferencia de calor con cambio de fase. Condensación en gota o en película. Números adimensionales. Condensación en flujo externo: placa plana vertical, cilindro horizontal y cilindro vertical. Condensación en flujo interno. Análisis de factores en condensación. Tipos de ebullición. Dinámica de formación de burbujas. Ebullición saturada en recipiente. Ebullición en convección forzada flujo interno.

ACTIVIDADES FORMATIVAS

Relación de actividades formativas del cuatrimestre

Horas presenciales: Horas no presenciales:

Metodología de enseñanza-aprendizaje: 45.0

75.0

En las clases teóricas se introducen los fundamentos, criterios de diseño, órdenes de magnitud y métodos de cálculo necesarios para el análisis de los problemas de transmisión de calor. En las clases de problemas se tratan situaciones reales de complejidad creciente a medida que se progresa en la asignatura.

Clases teóricas Horas presenciales: Horas no presenciales: Metodología de enseñanza-aprendizaje: 10.0 15.0

En las prácticas, el uso de herramientas informáticas para la resolución de ecuaciones en ingeniería facilita el tratamiento matemático y permite el análisis de problemas complejos (estudios paramétricos y diseño de equipos).

Prácticas de Laboratorio Horas presenciales: Horas no presenciales: 5.0 0.0 Exámenes

BIBLIOGRAFÍA Y OTROS RECURSOS DOCENTES Bibliografía general

Fundamentos de Transmisión de Calor

Incropera, F. P.; DeWitt, D. P. Ed. Prentice Hall (México)

Autores: Edición:

Publicación: ISBN:

Transferencia de calor técnica, volumen 1 y 2

Sigalés, B.

Ed. Reverté S.A. (Barcelona)

Autores: Edición:

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Heat Transfer

Nellis, G.; Klein, S. Ed. Cambridge (New York)

Autores: Edición:

Publicación: ISBN:

Handbook of Heat Transfer

Roshsenow, W. M.; Hartnett, J. P.

Autores: Edición:

Publicación: ISBN:

Bibliografía específica

Conduction Heat Transfer

Arpaci, V. S.

Autores: Edición:

Publicación: ISBN:

Radiative Heat Transfer

Modest, M. F. Ed. Academic Press

Autores: Edición:

Publicación: ISBN:

Convective Heat and Mass Transfer

Kays, W.; Crawford, M.; Weigand B. Ed. McGraw-Hill (New York)

Autores: Edición:

Publicación: ISBN:

Principles of Convective Heat Transfer

Kaviany, M.

Ed. Springer (New York)

Autores: Edición:

Publicación: ISBN:

Convective boiling and condensation

Collier, J. G.

Ed. McGraw-Hill (Londres)

Autores: Edición:

Publicación: ISBN:

Sistema de evaluación

Prueba escrita

La prueba escrita se compone dos problemas de transmisión de calor multimodal y varias cuestiones teórico-prácticas. Con los problemas se evalúa la capacidad del alumno para plantear y resolver ecuaciones de balance y transferencia. Las cuestiones evalúan el aprendizaje de los conceptos fundamentales de cada mecanismo.

La prueba se aprobará con una calificación mayor o igual a 5 puntos (sobre 10) y durante la misma, se podrá disponer de la colección de tablas y gráficas (sin comentarios ni añadidos) y de una calculadora no programable.

Memoria de prácticas

Las prácticas se evalúan a partir de los problemas resueltos mediante el uso de aplicaciones informáticas con la ayuda del profesor y de las correspondientes memorias.

El peso de las prácticas en la nota final de la asignatura será como máximo 1 punto, siempre que el alumno haya obtenido una calificación superior a 5 en la prueba escrita.

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CALENDARIO DE EXÁMENES

CENTRO: E.T.S. de Ingeniería

18/6/2013 0:0

Por definir

Fecha: Hora:

Aula:

1 ª Convocatoria

CENTRO: E.T.S. de Ingeniería

18/9/2013 0:0

Por definir

Fecha: Hora:

Aula:

2 ª Convocatoria

TRIBUNALES ESPECÍFICOS DE EVALUACIÓN Y APELACIÓN

JOSE LUIS MOLINA FELIX Presidente:

Vocal: JOSE MANUEL SALMERON LISSEN MANUEL FELIPE ROSA IGLESIAS Secretario:

Primer suplente: JUAN FRANCISCO CORONEL TORO FRANCISCO JAVIER PINO LUCENA Segundo suplente:

JOSE SANCHEZ RAMOS Tercer suplente:

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ANEXO 1:

HORARIOS DEL GRUPO DEL PROYECTO DOCENTE

Los horarios de las actividades no principales se facilitarán durante el curso.

GRUPO: Grp Clases Teóricas-Prácticas Transmisión de. (962279)

Calendario del grupo

CLASES DEL PROFESOR: ALVAREZ DOMINGUEZ, SERVANDO

HORARIO SIN ESPECIFICAR

CLASES DEL PROFESOR: GUERRA MACHO, JOSE JULIO

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Referencias