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| NOMBRE DE LA ASIGNATURA |
CALOR Y FRÍO INDUSTRIAL |
| CÓDIGO |
28806023 |
| CURSO ACADÉMICO |
2023/2024 |
| TÍTULOS DE MASTER EN QUE SE IMPARTE |
MÁSTER UNIVERSITARIO EN INGENIERÍA INDUSTRIAL
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| TIPO |
CONTENIDOS |
| Nº ECTS |
5 |
| HORAS |
125 |
| PERIODO |
SEMESTRE 2
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| IDIOMAS EN QUE SE IMPARTE |
CASTELLANO |
Con esta asignatura se pretende que los alumnos tengan los conocimientos mínimos necesarios de la generación y transmisión del calor y del frío a nivel industrial, para sus actividades laborales futuras.
La asignatura se compone de 9 capítulos, que se encuentran a su vez divididos en dos áreas temáticas:
- Parte 1: Calor Industrial: capítulo 1 a capítulo 5.
- Parte 2: Frío Industrial: capítulo 6 a capítulo 9.
Estos capítulos se encuentran recogidos en los apuntes de la asignatura, que se facilitan a través del curso virtual.
A través del curso virtual se podrán complementar ciertos temas con apuntes y problemas adicionales.
- De cara al examen es necesario tener el libro de tablas: Tablas y diagramas de Calor y Frío Industrial (Autores: J.D. Marcos del Cano y M.J. Montes. Editorial UNED), siendo éste el ÚNICO MATERIAL PERMITIDO, junto con la calculadora no programable, para la realización del mismo.
La asignatura de Calor y Frío se imparte en el segundo semestre del primer curso de la titulación correspondiente al Máster en Ingeniería Industrial. Se trata de una asignatura obligatoria, con una carga lectiva de 5 créditos ECTS.
Los conocimientos previos que se precisan para afrontar con éxito el estudio de esta asignatura corresponden a materias que han sido impartidas en asignaturas incluidas en el grado en Ingeniería Mecánica y el grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales:
- Termotecnia (código: 68033034)
- Termodinámica (código: 68902116)
Asignaturas complementarias que pueden ser de gran utilidad al alumno son:
- Máquinas Térmicas (código 68903038)
- Instalaciones de Climatización (código 68034080)
- Centrales Termoeléctricas (código 68013066)
José Daniel Marcos del Cano (Profesor Titular de Universidad)
- Tfno: 913988221
- email: jdmarcos@ind.uned.es
- Horario de guardia: Jueves de 09:00h a 13:00h
- Departamento de Ingeniería Energética, despacho 0.16, planta baja. Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales. C/ Juan del Rosal 12. 28040 MADRID.
Mª José Montes Pita (Profesora Titular de Universidad)
- Tfno: 913986465
- email: mjmontes@ind.uned.es
- Horario de guardia: Miércoles de 10:00h a 14:00h
- Departamento de Ingeniería Energética, despacho 2.25, segunda planta. Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales. C/ Juan del Rosal 12. 28040 MADRID.
Los alumnos pueden contactar con los profesores, a través de sus direcciones de correo electrónico, para buscar otro horario de atención, en caso de que no les sea posible asistir en el horario anteriormente indicado.
Además, se recomienda que los alumnos utilicen los foros de cada tema para exponer ahí las dudas sobre la parte teórica y los problemas que se hayan propuesto. Muchas veces las dudas son comunes y las explicaciones pueden servir a más alumnos.
Los profesores informarán a los alumnos del avance en el plan de trabajo de la asignatura, así como de las distintas novedades que puedan surgir, a través del tablón de noticias. Se recomienda que los alumnos lo consulten con frecuencia, tanto en el curso virtual como a través de su cuenta de correo propia de la UNED, pues las noticias también llegan a dicha cuenta.
Competencias Básicas:
CB6 - Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación
CB7 - Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio
CB8 - Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios
CB9 - Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones -y los conocimientos y razones últimas que las sustentan- a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades
CB10 - Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo.
Competencias Generales:
CG1 - Iniciativa y motivación
CG2 - Planificación y organización
CG3 - Manejo adecuado del tiempo
CG4 - Análisis y síntesis
CG5 - Aplicación de los conocimientos a la práctica
CG6 - Resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos
CG7 - Pensamiento creativo
CG8 - Razonamiento crítico
CG9 - Toma de decisiones
CG10 - Seguimiento, monitorización y evaluación del trabajo propio o de otros
CG11 - Aplicación de medidas de mejora
CG12 – Innovación
CG13 - Comunicación y expresión escrita
CG14 - Comunicación y expresión oral
CG15 - Comunicación y expresión en otras lenguas
CG16 - Comunicación y expresión matemática, científica y tecnológica
CG17 - Competencia en el uso de las TIC
CG18 - Competencia en la búsqueda de la información relevante
CG19 - Competencia en la gestión y organización de la información
CG20 - Competencia en la recolección de datos, el manejo de bases de datos y su presentación
CG21 - Habilidad para coordinarse con el trabajo de otros
CG22 - Habilidad para negociar de forma eficaz
CG23 - Habilidad para la mediación y resolución de conflictos
CG24 - Habilidad para coordinar grupos de trabajo
CG25 - Liderazgo
CG26 - Conocimiento y práctica de las reglas del trabajo académico
CG27 - Compromiso ético y ética profesional
CG28 - Conocimiento, respeto y fomento de los valores fundamentales de las sociedades democráticas
CG29 - Tener conocimientos adecuados de los aspectos científicos y tecnológicos de: métodos matemáticos, analíticos y numéricos en la ingeniería, ingeniería eléctrica, ingeniería energética, ingeniería química, ingeniería mecánica, mecánica de medios continuos, mecánica de fluidos, electrónica industrial, automática, fabricación, materiales, métodos cuantitativos de gestión, informática industrial, urbanismo, infraestructuras, etc.
CG30 - Proyectar, calcular y diseñar productos, procesos, instalaciones y plantas.
CG36 - Conocimiento, comprensión y capacidad para aplicar la legislación necesaria en el ejercicio de la profesión de Ingeniero Industrial.
Competencias Específicas:
CE5 - Conocimientos y capacidades para el diseño y análisis de máquinas y motores térmicos, máquinas hidráulicas e instalaciones de calor y frío industrial
CE6 - Conocimientos y capacidades que permitan comprender, analizar, explotar y gestionar las distintas fuentes de energía.
CE16 - Capacidad para la gestión de la Investigación, Desarrollo e Innovación tecnológica.
CE20 - Conocimiento y capacidades para el proyectar y diseñar instalaciones eléctricas y de fluidos, iluminación, climatización y ventilación, ahorro y eficiencia energética, acústica, comunicaciones, domótica y edificios inteligentes e instalaciones de Seguridad.
CE23 - Conocimientos y capacidades para realizar certificaciones, auditorías, verificaciones, ensayos e informes.
De acuerdo con la memoria verificada, los resultados del aprendizaje a los que llega el alumno a través de esta asignatura son los siguientes:
RA1. Adquirir conocimientos avanzados sobre las fuentes de energía.
RA2. Plantear y resolver desde el punto de vista termodinámico distintos ciclos frigoríficos y conocer los principales elementos que componen una instalación frigorífica.
RA3. Conocer los principios termodinámicos que rigen la generación de calor y las características de diseño de los principales elementos relacionados con la generación de calor.
RA4. Diseñar partes de instalaciones termo-energéticas utilizando los conocimientos adquiridos y su posterior análisis de funcionamiento
RA5. Resolver problemas complejos de transmisión de calor de forma analítica y utilizando métodos numéricos
RA6. Conocer las características y bases de diseño de los sistemas auxiliares de las instalaciones térmicas y de las centrales termoeléctricas.
RA7. Realizar informes, anteproyectos, proyectos y auditorías sobre instalaciones termo-energéticas
Contenidos de acuerdo con la memoria verificada
De acuerdo con la memoria verificada, los contenidos de esta asignatura son los siguientes:
- Fuentes de energía
- Sistemas para la generación de frío
- Combustión y sistemas para la generación de calor
- Climatización de edificios
Estos contenidos globales se desglosan en el siguiente temario de la asignatura:
Tema 1. Repaso de los aspectos fundamentales de la transmisión de calor
El capítulo 1 se dedica al repaso de conceptos básicos en la transmisión de calor, que el alumno debe de tener claros para poder afrontar el resto del bloque temático. Entre otros conceptos, se va a repasar:
- Conducción.
- Correlaciones de convección forzada en régimen laminar y turbulento.
- Correlaciones de convección libre.
- Correlaciones de transmisión de calor en los cambios de estado.
- Radiación
Tema 2. Diseño de cambiadores de calor industriales
El capítulo 2 se inicia con un repaso de la clasificación de los intercambiadores de calor, así como los métodos básicos de diseño de intercambiadores estudiados en termotecnia:
- Método de la diferencia de temperatura logarítmico media (LMTD method)
- Método de las unidades de transmisión (NTU method)
A continuación se dan aspectos avanzados del estudio de los intercambiadores de calor, como son:
- Pérdida de carga y potencia de bombeo
- Correlaciones avanzadas de cálculo como la correlación de Petukov y la de Gnielinski
El capítulo termina estudiando un tipo especial de cambiador de calor con cambio de fase: el condensador. Dentro de los condensadores, se estudiará:
- El condensador de superficie: que es un cambiador tradicional de carcasa y tubos
- El aerocondensador, que responde a un diseño conocido como condensador compacto (Compact Heat Exchanger)
Tema 3. Calderas de combustible fósil
El capítulo 3 está dedicado por entero a un tipo especial de cambiador de calor de tipo radiativo: las calderas de combustible fósil. Este capítulo consta de una primera parte, necesaria, en la que se describen las características principales de las calderas, así como sus componentes. Esta primera parte puede ser objeto de alguna pregunta teórica en las pruebas de evaluación. A continuación se realiza una caracterización de la transmisión de calor en la caldera, poniendo especial énfasis en los aspectos más característicos de este tipo de intercambiadores de calor:
- Transmisión de calor en la cámara de combustión: radiación en medio absorbente.
- Transmisión de calor en el interior de los tubos: correlaciones avanzadas para el cálculo de la ebullición.
- Pérdida de carga durante la ebullición.
Tema 4. Generadores de calor sin combustión convencionales: calderas de recuperación y generadores de vapor de centrales nucleares
En el capítulo 4 se estudian dos intercambiadores de calor convencionales de tipo convectivo:
- Generadores de vapor en centrales nucleares
- Calderas de recuperación
En ambos tipos se trata tanto la parte teórica en la que se describen las principales características de cada uno de estos sistemas, como la parte práctica en la que se hace una caracterización de la transmisión de calor en dichos intercambiadores, con sus particularidades asociadas.
Tema 5. Generación de calor renovable
El último capítulo está dedicado a la generación de energía térmica mediante fuentes renovables. En concreto, se tratan dos tipos de cambiadores de calor:
- Receptores solares de concentración
- Calderas de biomasa
Dentro de los receptores solares, se estudiarán la transmisión de calor en 4 tipos representativos:
- Receptor de un colector cilindro parabólico
- Receptor de un sistema Fresnel
- Receptor de un sistema de torre central
- Receptor-reactor para generar hidrógeno en un disco parabólico
Dentro de las calderas de biomasa, se estudiarán distintos tipos de calderas, como:
- Caldera con cámara exterior anexa
- Caldera con parrilla porosa
- Caldera con parrilla móvil
- Hogar con zona de combustión controlada
- Secadores y purificadores
- Lecho fluidificado.
Se estudiarán asimismo los componentes característicos de las calderas de biomasa, así como la transmisión de calor.
TEMA 6. SISTEMAS DE PRODUCCIÓN DE FRÍO
- Sistemas de producción de frío: métodos físicos y químicos.
- Máquinas frigoríficas: de compresión mecánica y de compresión térmica.
- Distribución del frío. Usos del frío.
TEMA 7. PSICROMETRÍA.
- Principios básicos de la psicrometría.
- Balances de masa y energía en sistemas de acondicionamiento de aire.
- Temperatura de saturación adiabática y de bulbo húmedo.
- Diagrama psicrométrico.
- Procesos de acondicionamiento de aire.
TEMA 8. CICLOS FRIGORÍFICOS DE COMPRESIÓN MECÁNICA DE VAPOR.
- Ciclo inverso de Carnot.
- Propiedades de los refrigerantes.
- La máquina de refrigeración por compresión mecánica simple de vapor.
- Régimen inundado.
- Compresión mecánica simple con subenfriamiento de líquido.
- Doble compresión con inyección total.
- Doble compresión con inyección parcial.
- Doble compresión con inyección parcial y subenfriamiento.
- Doble evaporación.
- Compresión en cascada.
- Pérdidas de energía en una instalación frigorífica.
TEMA 9. LAS MÁQUINAS DE ABSORCIÓN
- Relación con el ciclo de compresión mecánica.
- El ciclo de absorción.
- Fluidos de trabajo.
- Máquinas de absorción de simple efecto.
- Máquina de absorción de agua-LiBr de doble efecto.
- Investigación y futuro.
De acuerdo con la memoria verificada, existen 4 actividades formativas en esta asignatura. El total de horas de la asignatura, de acuerdo con el número de créditos, es igual a 125. Esas horas, así como el porcentaje de presencialidad, se distribuyen entre las actividades formativas de la siguiente manera:
- Trabajo autónomo. Parte teórica. 30 horas
- Trabajo autónomo. Parte práctica. 60 horas
- Interacción con el docente.Parte teórica. 10 horas. Presencialidad: 50%
- Interacción con el docente. Parte práctica. 25 horas. Presencialidad: 50%.
Respecto al trabajo autónomo, parte teórica: el alumno deberá en primer lugar estudiar los contenidos teóricos del tema, sin memorizar correlaciones, pero sí ecuaciones fundamentales. El alumno deberá saber además cuándo debe aplicar unas correlaciones u otras. Deberá interpretar y manejar los diferentes diagramas, así como buscar propiedades en el libro de tablas.
Respecto al trabajo autónomo, parte práctica: la asignatura Calor y Frío Industrial es una asignatura fundamentalmente práctica, orientada a la resolución de ejercicios. El alumno deberá resolver los ejercicios que se proponen en el libro de texto, empezando por los que vienen con solución. El alumno podrá resolver más ejercicios, propuestos en general a través del curso virtual.
Respecto a la interacción con el docente, tanto en la parte teórica como práctica: en la mayoría de los temas se realizará una webconferencia para explicar los contenidos, realizar ejercicios y resolver dudas. Estas webconferencias se realizan de forma síncrona, aunque quedan grabadas para que el alumno pueda escucharlas de forma asíncrona. El alumno además dispone del curso virtual para plantear las dudas que le vayan surgiendo con el estudio. A lo largo del curso están programadas dos pruebas de evaluación continua, que se realizarán de forma asíncrona. Por último, existen además prácticas virtuales de la asignatura, con una explicación online, a la que se puede asistir de manera síncrona o escuchar posteriormente de forma asíncrona.
TIPO DE PRUEBA PRESENCIAL
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| Tipo de examen |
| Tipo de examen |
Examen de desarrollo |
| Preguntas desarrollo |
| Preguntas desarrollo |
4 |
| Duración |
| Duración |
120 (minutos) |
| Material permitido en el examen |
| Material permitido en el examen |
Se permite el libro de tablas sin anotaciones y una calculadora no programable
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| Criterios de evaluación |
| Criterios de evaluación |
El examen se divide en dos partes:
- Calor industrial
- Frío industrial
Cada una de las partes consta de una(varias) pregunta(s) de teoría y uno(varios) problema(s). En los problemas se puntuarán apartados intermedios, no sólo el resultado final.
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| % del examen sobre la nota final |
| % del examen sobre la nota final |
100 |
| Nota mínima del examen para aprobar sin PEC |
| Nota mínima del examen para aprobar sin PEC |
5 |
| Nota máxima que aporta el examen a la calificación final sin PEC |
| Nota máxima que aporta el examen a la calificación final sin PEC |
10 |
| Nota mínima en el examen para sumar la PEC |
| Nota mínima en el examen para sumar la PEC |
4,5 |
| Comentarios y observaciones |
| Comentarios y observaciones |
|
| PRUEBAS DE EVALUACIÓN CONTINUA (PEC) |
PRUEBAS DE EVALUACIÓN CONTINUA (PEC)
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| ¿Hay PEC? |
| ¿Hay PEC? |
Si,PEC no presencial |
| Descripción |
| Descripción |
La asignatura consta de 2 PECs:
- Primera PEC: relativa a la parte de calor (50% nota de las PECs)
- Segunda PEC: relativa a la parte de frío (50% nota de las PECs)
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| Criterios de evaluación |
| Criterios de evaluación |
Las PECs constan de varios problemas que se puntuarán teniendo en cuenta los pasos intermedios.
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| Ponderación de la PEC en la nota final |
| Ponderación de la PEC en la nota final |
0.15*F*(0.5*PEC1+0.5*PEC2)
El factor F es un factor de ponderación que tiene en cuenta la nota del examen de la siguiente forma:
F=PP/10
Siendo:
NOTA PP: la calificación obtenida en la prueba presencial personal.
PEC1 y PEC2: la calificación de las Pruebas de Evaluación Continua. |
| Fecha aproximada de entrega |
| Fecha aproximada de entrega |
PEC1/ mitad de abril. PEC2/ final de mayo |
| Comentarios y observaciones |
| Comentarios y observaciones |
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OTRAS ACTIVIDADES EVALUABLES
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| ¿Hay otra/s actividad/es evaluable/s? |
| ¿Hay otra/s actividad/es evaluable/s? |
Si,no presencial |
| Descripción |
| Descripción |
Prácticas de Calor y Prácticas de Frío
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| Criterios de evaluación |
| Criterios de evaluación |
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| Ponderación en la nota final |
| Ponderación en la nota final |
PARA APROBAR LA ASIGNATURA ES IMPRESCINDIBLE ENTREGAR LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO que se realizarán on-line, tal y como se explica convenientemente en el curso virtual. La ponderación en la nota final de las prácticas de laboratorio es del 5% |
| Fecha aproximada de entrega |
| Fecha aproximada de entrega |
Hasta 1 semana después de la segunda semana de exámenes |
| Comentarios y observaciones |
| Comentarios y observaciones |
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¿Cómo se obtiene la nota final?
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Calificación Final=0.95*NOTA PP+0.05*NOTA_PRÁCTICAS+0.15*F*(0.5*PEC1+0.5*PEC2)
Si Calificación Final≥10,entonces: Calificación Final=10
El factor F es un factor de ponderación que tiene en cuenta la nota del examen de la siguiente forma:
F=PP/10
Siendo:
NOTA PP: la calificación obtenida en la prueba presencial personal.
PEC1 y PEC2: la calificación de las Pruebas de Evaluación Continua.
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Al no estar disponibles los libros de biliografía básica en formato editado, se facilitarán los apuntes correspondientes a través del curso virtual.
La asignatura, a través de su curso virtual, facilitará a los alumnos una serie de recursos de apoyo al estudio, fundamentalmente:
- Ejercicios adicionales
- Webconferencias sobre los contenidos de la asignatura
- Exámenes de otros años (al ser una asignatura nueva, este primer curso no será posible)
Todas las dudas que el alumno tenga en su estudio, podrá plantearlas a través del foro del correspondiente capítulo, en el curso virtual. Las dudas se resolverán con la mayor prontitud posible.
