Transmissió de Calor i Termotècnia
Codi: 106047 Crèdits: 9| Titulació | Tipus | Curs | Semestre |
|---|---|---|---|
| 2500897 Enginyeria Química | OB | 2 | 2 |
Professor/a de contacte
- Nom:
- David Gabriel Buguña
- Correu electrònic:
- david.gabriel@uab.cat
Utilització d'idiomes a l'assignatura
- Llengua vehicular majoritària:
- català (cat)
- Grup íntegre en anglès:
- No
- Grup íntegre en català:
- Sí
- Grup íntegre en espanyol:
- No
Equip docent
- Catalina Canovas Bermejo
Prerequisits
Es recomana haver superat les següents assignatures:
-Bases de l’Enginyeria Química
-Termodinàmica Aplicada
Objectius
Els objectius de l'assignatura són:
1. L'estudi dels principis de transmissió de calor i la seva aplicació al càlcul i disseny de bescanviadors de calor i evaporadors
2. Analitzar, evaluar i dissenyar algunes de les aplicacions industrials de la producció de fred i de calor,
incorporant criteris d'estalvi energètic i d'eficiència energètica
Competències
- "Comprendre i aplicar els principis bàsics en què es fonamenta l'enginyeria química, i més concretament: balanços de matèria, energia i quantitat de moviment; termodinàmica, equilibri entre fases i equilibri químic; cinètica dels processos físics de transferència de matèria, d'energia i de quantitat de moviment, i cinètica de la reacció química"
- Comparar i seleccionar amb objectivitat les diferents alternatives tècniques d'un procés químic.
- Comunicació
- Demostrar que es comprèn el paper de l'enginyeria química en la prevenció i la resolució de problemes mediambientals i energètics, d'acord amb els principis del desenvolupament sostenible.
- Demostrar que es coneixen els principis de màquines i mecanismes.
- Demostrar que es coneixen les diferents operacions de reacció, separació, processament de materials i transport i circulació de fluids involucrades en els processos industrials de l'enginyeria química.
- Hàbits de treball personal
Resultats d'aprenentatge
- Aplicar els balanços de matèria i energia a les instal·lacions energètiques.
- Aplicar els principis de màquines i mecanismes a les instal·lacions energètiques.
- Avaluar el consum energètic de les instal·lacions.
- Comparar i seleccionar amb objectivitat les diferents alternatives tècniques dels equips de transmissió de calor.
- Comunicar eficientment, oralment i per escrit, coneixements, resultats i habilitats, tant en entorns professionals com davant de públics no experts.
- Enumerar, descriure i comparar les diferents alternatives en les aplicacions de les instal·lacions energètiques.
- Identificar i avaluar les instal·lacions energètiques segons la seva eficiència energètica.
- Identificar les operacions de circulació de fluids involucrades en el disseny d'equips per a la transmissió de calor.
- Treballar de manera autònoma.
Continguts
TRANSMISSIÓ DE CALOR:
TEMA 1: Introducció a la Transmissió de calor
-Energia d'un sistema: energia total, energia calorífica i energia mecànica.
- Mecanismes de transmissió: conducció, convecció i radiació
- Transmissió d'energia calorífica i Enginyeria Química
TEMA 2: Transmissió de calor per convecció
Coeficient individual i mòduls adimensionals
Determinació de coeficients individuals
Transmissió de calor fluids sense canvi de fase
Transmissió de calor fluids amb canvi de fase: condensació de vapors, ebullició de líquids.
TEMA 3: Fonaments dels bescanviadors de calor
Transmissió de calor fluid-fluid a través d'una paret
Coeficient global de transmissió de calor
Factors d'embrutament
Equacions de disseny de bescanviadors de tubs concèntrics
TEMA 4: Descripció i disseny de bescanviadors
Classificació i descripció de configuracions de bescanviadors
Mètodes generals de càlculs de bescanviadors
Disseny detallat de bescanviadors de carcassa i tubs
TEMA 5: Descripció i disseny d'evaporadors
Classificació, descripció i funcionament d'evaporadors
Evaporadors de simple efecte
Evaporadors de múltiple efecte
TERMOTÈCNIA
TEMA 1.- Instal·lacions de climatització
Diagrama de l'aire humit (psicromètric)
Cicles al diagrama psicromètric
Calor sensible i calor latent. Factor de calor sensible
Carreguestèrmiques. Climatització
TEMA 2.- Instal·lacions frigorífiques
Refrigerants. Diagrama dels refrigerants
Cicle frigorífic. Components
Potència frigorífica. Potència calorífica. Consum
Rendiments del compressor. Eficiència Energètica
TEMA 3.- Combustió
Combustió estequiométrica. Volum d'aire mínim. Volum de fums secs. Volum de fums humits
Combustió amb excés d'aire. PCS i PCI del combustible. Rendiments de la combustió
TEMA 4.- Màquines i motors tèrmics. Aplicacions energètiques. Estalvi d'energia
Motors i Turbines
Cogeneració
Trigeneració
Bomba de calor
Metodologia
CLASSES DE TEORIA:
Es faran classes magistrals en les que s'introduiran els conceptes bàsics del temari. S'intentarà, sempre que sigui possible, utilitzar material audiovisual e interactiu que ajudi a la comprensió de conceptes. Aquest material estarà disponible a Moodle abans de la realització de les sessions teòriques
SEMINARIS DE PROBLEMES:
El professorat i els estudiants resoldran problemes relacionats amb la materia exposada a les classes de teoria.
Els problemes seran proposats pel professor bé a partir de problemes proposats "adhoc" o bé a partir dels disponibles en una col·lecció de problemes de l'assignatura, també disponible a Moodle. Aquests darrers permetran alhora l'aprenentatge autònom de l'estudiant mitjaçant la ressolució dels mateixos fora de les sessions de seminaris de problemes d'aula.
REALITZACIÓ DE TREBALLS:
El coneixement s'assolirà mitjançant aprenentage autònom per part dels estudiants a partir de cerques bibliogràfiques i de la realització de treballs en grup.
El professorat subministrará un document guia de cada treball amb les consideracions específiques del treball (índex, objectius, extensió, bibliografia, nombre d'estudiants per grup etc...).
Els treballs s'hauran de lliurar seguint el termini que s'indicarà durant els curs i d'acord a les instruccions del professor. En quan a la valoració dels treballs, a l'apartatd'avaluació s'especifica com es portarà a terme i el pes d'aquesta valoraciósobre el total de l'assignatura.
La metodologia docent i l'avaluació proposades poden experimentar alguna modificació en funció de les restriccions a la presencialitat que imposin les autoritats sanitàries
Nota: es reservaran 15 minuts d'una classe, dins del calendari establert pel centre/titulació, per a la complementació per part de l'alumnat de les enquestes d'avaluació de l'actuació del professorat i d'avaluació de l'assignatura/mòdul.
Activitats formatives
| Títol | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
|---|---|---|---|
| Tipus: Dirigides | |||
| Classes de problemes | 23 | 0,92 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 |
| Classes de teoria | 45 | 1,8 | 1, 2, 3, 4, 6, 7, 8 |
| Seminaris | 7 | 0,28 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 |
| Tipus: Autònomes | |||
| Estudi | 50 | 2 | 1, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 9 |
| Realització de treballs | 25 | 1 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 |
| Resolució de problemes | 65 | 2,6 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 |
Avaluació
L’assignatura està estructurada en dos blocs (1. Transmissió de Calor i 2. Termotècnia) que cal superar de forma individual per superar l’assignatura. Cada un dels blocs contribuirà al 50% en la qualificació final, però es regeix per proves i aspectes complementaris individuals:
TRANSMISSIÓ DE CALOR:
-Proves teòrico-pràctiques 1 i 2: proves individuals de mitja durada consistents en una part de teoría de curta durada i la ressolució d'un o més problemes. No es podrà disposar de cap material de suport per a la realització de la part de teoria. En la part pràctica, es podrà portar qualsevol tipus de material (apunts, llibres, problemes resolts per a la realització de la part de problemes)
- Probes de curta durada. Petites proves durant les classes. El pes serà del 10% sobre la qualificació final del bloc de Transmissió de Calor. Aquesta activitat és no recuperable.
-Treball de transmissió de calor: treball en grup per al disseny de bescanviadors de calor. L'avaluació de les competències transversals de l'assignatura relacionades amb el treball cooperatiu es realitzarà mitjançant qualificació entre parells.
Els repetidors que ho desitgin podran guardar la nota del treball del curs anterior (únicament 1 curs).
La qualificació del bloc de transmissió de calor per avaluació continuada es ponderarà amb les qualificacions de les proves teórico-pràctiques i treball segons la següent equació:
Nota bloc Transmissió de calor (avaluació continuada) = Nota teoria prova 1 * 0,15 + Nota teoría prova 2 * 0,15 + Nota problemes prova 1 * 0,275 + Nota problemes prova 2 * 0,275 + Nota probes curta durada * 0,1 + Nota treball * 0,15
- Per superar el bloc de Transmissió de calor és necessari obtenir una qualificació final igual o superior a 5 com a promig de les proves individuals i del treball. Per a poder promitjar proves individuals i treballs, cal una nota promig mínima de 3,5 de les dues proves escrites de teoria.
RECUPERACIÓ:
-L'alumne que no hagi superat el bloc de Transmissió de Calor durant el curs podrà presentar-se a una prova de recuperació d'acord al calendari fixat per la coordinació. Aquesta prova serà una prova escrita teòrico-pràctica de llarga durada. Per a poder presentar-se a la recuperació del bloc de Transmissió de Calor cal haver obtingut una qualificació de la “Nota bloc Transmissió de calor (avaluació continuada)” de com a mínim 2.5.
Sempre que es superi la prova de recuperació amb un mínim de 4 a la part de teoria i una nota global de la prova de recuperació superior a 5, la qualificació final del bloc de Transmissió de Calor serà la corresponent al resultat de:
Nota bloc Transmissió de calor (recuperació) = Nota recuperació TC * 0,75 + Nota probes curta durada * 0,1 + Nota treball * 0,15
D'acord a la Normativa Acadèmica de la UAB, no existeix possibilitat de recuperació del 15% de la nota corresponent al treball en grup.
TERMOTÈCNIA
a) Procés i activitats d'avaluació programades:
- Activitat A. Prova escrita sobre els continguts dels temes 1 i 2. El pes serà del 40% sobre la qualificació final del bloc de Termotècnia.
- Activitat B. Prova escrita sobre els continguts dels temes 3 i 4. El pes serà del 35% sobre la qualificació final del bloc de Termotècnia.
- Activitat C. Treball. Els alumnes hauran de lliurar un treball escrit que tindrà un pes del 15% sobre la qualificació final del bloc de Termotècnia. Aquesta activitat és no recuperable.
- Activitat D. Petites proves durant les classes. El pes serà del 10% sobre la qualificació final del bloc de Termotècnia. Aquesta activitat és no recuperable.
Per poder aprovar el bloc de Termotècnia, mitjançant l'avaluació continuada, caldrà treure una nota mínima de 4 en les activitats A i B. La nota resultarà de la següent expressió:
Nota final del bloc de Termotècnia (avaluació continuada)= Nota activitat A (≥4)*0,40 + Nota activitat B (≥4)*0,35 + Nota activitat C*0,15 + Nota activitat D*0,10
Els repetidors que ho desitgin podran guardar la nota del treball del curs anterior (únicament 1 curs).
RECUPERACIÓ:
L'alumne que no hagi superat el bloc de Termotècnia es pot presentar a la recuperació de les activitats A i/o B, sempre que s'hagi presentat a un conjunt d'activitats que representin un mínim de dues terceres parts de la qualificació total del bloc de Termotècnia. D'aquest, es podran presentar a la recuperació aquells estudiants que tinguin com a mitjana de totes les activitats del bloc de Termotècnia una qualificació superior a 3.
D'acord amb la coordinació del Grau i la direcció de l'Escola d'Enginyeria l’activitat C (Treball) i l’activitat D (mini proves) són no recuperables.
La nota de la recuperació del bloc de Termotècnia resultarà de la següent expressió:
Nota final del bloc de Termotècnia (recuperació)= Nota activitat A (≥4)*0,40 + Nota activitat B (≥4)*0,35 + Nota activitat C*0,15 + Nota activitat D*0,10
ASPECTES COMUNS A TRANSMISSIÓ DE CALOR I TERMOTÈCNIA
-No hi ha prova de síntesi en aquesta assignatura
-La prova de recuperació és una única prova per al bloc de Transmissió de Calor i pel bloc de Termotècnia. L’alumne però únicament haurà de realitzar la part corresponent al/s bloc suspès durant l’avaluació continuada. Aquesta prova de recuperació servirà per pujar nota als alumnes amb nota promig de les proves individuals superior a 5. La nota resultant de l'alumne que es presenta a pujar nota serà la nota mitja entre la assolida durant l’avaluació continuada i la de la prova per pujar nota.
- El calendari de realització de les proves s’anunciarà a l’inici de curs i serà confirmat pel professor a través de Moodle amb suficient antelació.
- Per a cada activitat d'avaluació, s'indicarà lloc, data i hora de revisió en la que l'estudiant podrà revisar l'activitat amb el professor. En aquest context, es podran fer reclamacions sobre la nota de l'activitat, que seran avaluades pel professorat responsable de l'assignatura. Si l'estudiant no es presenta a aquesta revisió, no es revisarà posteriorment aquesta activitat.
- Donada la distribució i nombre de proves de l'assignatura, NO es podrà recuperar cap prova fora del calendari estipulat per als alumnes que no puguin assistir a una prova d'avaluació individual independentment de la causa que motivi l'absència. Qualsevol altre aspecte no contemplat en aquesta guia es regirà segons la Normativa d'Avaluació de l'Escola
- Es concediran globalment les matrícules d'honor resultants de calcular el cinc per cent o fracció dels alumnes matriculats en tots els grups de docència de l'assignatura. Només es podran atorgar a estudiants que hagin obtingut una qualificació final igual o superior a 9,5.
-Sense perjudici d'altres mesures disciplinàries que s'estimin oportunes, i d'acord amb la normativa acadèmica vigent, es qualificaran amb un zero les irregularitats comeses per l'estudiant que puguin conduir a una variació de la qualificació d'un acte d'avaluació. Per tant, plagiar, copiar o deixar copiar una prova o treball implicarà suspendre-la amb un zero i no es podrà recuperar en el mateix curs acadèmic. Si aquesta activitat té una nota mínima associada, aleshores el bloc corresponent quedarà suspès.
Activitats d'avaluació
| Títol | Pes | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
|---|---|---|---|---|
| TERMOTÈCNIA: Activitat A | 40 | 2 | 0,08 | 1, 2, 3, 5, 6, 7, 9 |
| TERMOTÈCNIA: Activitat B | 35 | 2 | 0,08 | 1, 2, 3, 5, 6, 7, 9 |
| TERMOTÈCNIA: Activitat C | 15 | 0 | 0 | 1, 2, 3, 5, 6, 7, 9 |
| TERMOTÈCNIA: Activitat D | 10 | 1 | 0,04 | 1, 2, 3, 5, 6, 7, 9 |
| TRANSMISSIÓ DE CALOR: Prova teòrico-pràctica 1 | 37,5 | 2 | 0,08 | 4, 5, 8, 9 |
| TRANSMISSIÓ DE CALOR: Prova teòrico-pràctica 2 | 37,5 | 2 | 0,08 | 1, 4, 5, 6, 9 |
| TRANSMISSIÓ DE CALOR: Proves curta durada | 10 | 1 | 0,04 | 4, 5, 8, 9 |
| TRANSMISSIÓ DE CALOR: treball | 15 | 0 | 0 | 4, 5, 8, 9 |
Bibliografia
TERMOTÈCNIA
Ramírez, Juan Antonio. Nueva enciclopedia de la Climatización: Refrigeración. Ceac, 2007
Rapin, P. J. Instalaciones frigoríficas. Tomo I y II. Marcombo, 1997
Miranda, Ángel Luis. Aire Acondicionado: Nueva Enciclopedia de la Climatización. Ceac, 2005
Giacosa, Dante. Motores endotérmicos. Omega, 1989
Sala Lizarraga, Jose Mª. Cogeneración. Universidad del país vasco, 1995
TRANSMISSIÖ DE CALOR
Procesos de transferencia de calor. D. Q. Kern, Compañía Editorial Continental.
Chemical Engineering. Volume 6. Design. J. M. Coulson. J.F. Richardson. Editorial Pergamon Press.
Flujo de fluidos. Intercambio de calor. O. Levenspiel. Editorial Reverté.
A Heat Transfer textbook. John H. Lienhard IV; John H. Lienhard V. Editorial PHLogiston Press.
The Chemical Engineering Guide to Heat Transfer; Volume I: Plant Principles; Volume 2: Equipment; Editorial McGraw-Hill.
Perry's Chemical Engineering Handbook. Perry, R. H. Editorial McGraw-Hill.
Programari
Es farà servir el mòdul de bescanviadors de calor del programari ASPEN + en sessions de seminaris seleccionades