P1053101 - Fundamentos de enerxética (Bases de Enerxética) - Curso 2013/2014

Información

• Créditos ECTS
• Créditos ECTS: 3.00
• Total: 3.0
• Horas ECTS
• Clase Expositiva: 9.00
• Clase Interactiva Seminario: 12.00
• Horas de Titorías: 3.00
• Total: 24.0

Outros Datos

• Tipo: Materia Ordinaria Máster RD 1393/2007
• Departamentos: Física da Materia Condensada, Enxeñaría Química
• Áreas: Física da Materia Condensada, Enxeñaría Química
• Centro: Facultade de Física
• Convocatoria: 1º Semestre de Titulacións de Grao/Máster
• Docencia e Matrícula: Primeiro Curso (1º 1ª vez)

Profesores

Nome	Coordinador
BELLO BUGALLO, PASTORA MARIA.	NON
VARELA CABO, LUIS MIGUEL.	SI

Horarios

Nome	Tipo Grupo	Tipo Docencia	Horario Clase	Horario exames
Grupo /CLE_01	Ordinario	Clase Expositiva	SI	SI
Grupo /CLIS_01	Ordinario	Clase Interactiva Seminario	NON	NON
Grupo /TI-ECTS01	Ordinario	Horas de Titorías	NON	NON
Grupo /TI-ECTS02	Ordinario	Horas de Titorías	NON	NON

Programa

Existen programas da materia para os seguintes idiomas:

Castelán

Galego

Obxectivos da materia
Coa presente materia preténdese proporcionar ó estudante os coñecementos fundamentais de Termodinámica que lle permitan contextualizar e comprender os fundamentos científicos das diferentes técnicas de xeración e aproveitamento enerxético. Asimesmo, abórdase o estudo da transmisión de calor, analizando os mecanismos de conducción, convección e radiación.
Contidos
Tema 1. Conceptos introdutorios
Definición de Termodinámica. Sistemas, estados e procesos. Variables de estado. Procesos reversibles e irreversibles. Tipos de procesos de equilibrio. Ecuacións de estado. Coeficientes termodinámicos.
Tema 2. Principios da Termodinámica
Principio cero da Termodinámica. Concepto de temperatura. Termometría. O primeiro principio da Termodinámica. Enerxía interna. Traballo mecánico e calor. Balance enerxético en sistemas cerrados. Capacidad calorífica. Procesos a V=cte. e P=cte. Entalpía. O segundo principio da Termodinámica. Máquinas térmicas. Formulacións do segundo principio. Teorema de Carnot. Temperatura termodinámica. Entropía. Principio de incremento de entropía. Terceiro principio da Termodinámica. Balance de entropía en sistemas cerrados. Procesos isotérmicos e isobáricos: enerxía libre de Gibbs. Reversibilidade e produción de traballo. Traballo útil máximo. Exerxía.
Tema 3. Gases ideais
Definición. Propiedades. Ecuacións dos procesos isotérmico e adiabático. Estudo termodinámico dos procesos fundamentais en gases ideais: proceso isocórico, proceso isobárico, proceso isotérmico, proceso adiabático e proceso politrópico.
Tema 4. Ciclos térmicos e frigoríficos
Ciclos térmicos ou de potencia: tipos. Ciclos de gas de combustión externa: ciclo de Stirling. Ciclo de gas de combustión interna: ciclos Otto, Diesel y Joule o Brayton. Ciclos de vapor: ciclos de Rankine e Hirn. Ciclos de conversión directa de calor en enerxía eléctrica. Ciclos de refrixeración. Termodinámica da conversión da enerxía solar: motores endorreversibles. Motor de Curzon-Ahlborn. Motor de Stefan-Boltzmann. Produción de enerxía eólica. Conversión fototérmica: motor de Müser. Termodinámica da célula solar. Reacciones químicas e motor de fotosíntesis.
Tema 5. Fundamentos da termodinámica de procesos irreversibles.
Forzas e fluxos. Procesos lineais. Relaciónss recíprocas de Onsager.
Tema 6.- Transmisión de calor, conceptos básicos
Termodinámica e transmisión de calor. Calor e outras formas de enerxía. Mecanismos de transmisión de calor: conducción, convección e radiación. Mecanismos simultáneos de transferencia de calor.
Tema 7.- Conducción de calor
Ecuación unidimensional da condución de calor: ley de Fourier. Estado estacionario e non estacionario. Ecuación xeral da conducción de calor. Condiciónss de fronteira e iniciais. Conducción de calor en estado estacionario. Conducción de calor en réxime non estacionario.
Tema 8.- Fundamentos da convección
Mecanismo físico da convección. Tipos de fluxo. Capas límite cinética e térmica.
Tema 9.- Tipos de convección
Convección externa forzada. Clasificación dos fluxos de fluidos. Capa límite da velocidade. Capa límite térmica. Flujos laminar e turbulento. Transferencia de calor e de cantidad de movemento no fluxo turbulento. Convección externa forzada. Convección interna forzada. Convección natural.
Tema 10.- Radiación térmica e transferencia de calor por radiación
Radiación térmica. Radiación de corpo negro. Intensidade de radiación. Propiedades. Radiación atmosférica e solar. O factor de visión e relacións. Transferencia de calor por radiación: superficies negras; superficies grises e difusas. Blindaxes contra a radiación e efecto da radiación. Intercambio de radiación con gases emisores e absorbentes.

Bibliografía básica e complementaria
1. H. B. Callen, Thermodynamics, Wiley, 1960.
2. M.W. Zemansky, R.H. Dittman, Calor y Termodinámica (6ª ed.), McGraw-Hill, 1994.
3. A. de Vos, Thermodynamics of solar energy conversion, Wiley-VCH, 2008.
4. R. W. Haywood, Equilibrium Thermodynamics: ("single-axiom" approach) for engineers and scientists, Krieger, 1992.
5. E. P. Gyftopoulos, G.P. Beretta, Thermodynamics: foundations and applications, Dover, 2005.
6. R. W. Haywood, Ciclos termodinámicos de potencia y refrigeración, Limusa, 2000.
7. V. A. Kirillin, V. V. Sichev, A. E. Sheindlin, Termodinámica Técnica, Mir, 1976.
8. R. Vichnievsky, Termodinámica Técnica, Labor, 1978.
9. Y.A. Çengel, Transferencia de calor y masa (3ª ed.), McGrawHill, 2007.
10. K.D. Hagen, Heat transfer with applications, Prentice Hall, 2000.

Competencias
Nesta materia o alumno adquirirá ou practicará unha serie de competencias xenéricas, desexables en cualqueira titulación universitaria, e competencias específicas no ámbito xeral da enerxética, dado que é un bloque básico. Algunhas das competencias específicas que se pretenden desenvolver no alumno a partir desta materia indícanse a continuación:
- Coñecer os fundamentos da Termodinámica, os seus conceptos, principios e aplicacións.
- Introducción ós mecanismos de transmisión de calor con especial atención á conducción ye á convección.

Metodoloxía da ensinanza
A materia desenvolverase en 24 horas de clases expositivas e interactivas utilizando todos os medios audiovisuais dos que se poida dispoñer e que fagan amena e formativa a materia para o estudante. Este disporá dunhas horas de tutoría nas que poderá prantexar as súas dúbidas ó profesor.
Sistema de evaluación
Os criterios básicos seguidos para avaliar ó estudante e obter a nota final, 100 puntos, son:
- Asistencia ás clases expositivas e interactivas, 10 puntos.
- A entrega dun breve traballo a elexir entre unha lista de propostos e/ou de coleccións de exercicios resoltos, 10 puntos.
- Examen, 80 puntos.
Para superar a materia o estudante deberá obter un mínimo de 50 puntos. Valorarase a participación na aula con aportacións en forma de debate en torno ós temas presentados polo profesor. A cualificación de "non presentado" outorgarase conforme ás disposicións da Normativa sobre a permanencia nas titulacións de Grao e Máster vixente na Universidade de Santiago.
Tempo de estudo e traballo persoal
A materia consta de 3 ECTS, polo que o total de horas de traballo do estudante, incluíndo actividades de avaliación é de 75 horas, estruturadas en:

- 9 horas de clase maxistral.
- 12 horas de seminarios e 3 de titorías.
- 51 horas de traballo persoal do estudante

Recomendacións para o estudo da materia
1. O estudo constante, o seguimento e interiorización ó día dos coñecementos introducidos durante as clases teóricas e de seminario, permitiranlle ó estudante un bo rendemento na materia e a optimización do seu tempo, pois poderá sacar maior proveito das clases presenciais.

2. Consultar a bibliografía recomendada.

3. Utilizar as titorías individualizadas e os seminarios dos profesores da materia para a realización dos traballos propuestos.