Introducción a los procesos termodinámicos y fluidomecánicos
Objetivos globales teoría
Introducción a los procesos termodinámicos y fluidomecánicos
Temas Teoría (Contenidos)
PARTE I: TERMODINÁMICA
1. PRINCIPIOS BÁSICOS DE LA TERMODINÁMICA
1.1 CONCEPTOS BÁSICOS: PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA 1.1.1 Sistema termodinámico: conceptos básicos; 1.1.2 Intercambio Energético entre Sistemas: Calor y Trabajo; 1.1.3 Temperatura: Termómetros y Escalas de Temperatura; 1.1.4 Postulado de estado: Sistemas simples y Gas Ideal; 1.1.5 Energía interna; 1.1.6 Conservación de la energía: Primer Principio de la Termodinámica; 1.1.6 Calor en procesos a Volumen o Presión constante: Entalpía; 1.1.7 Coeficientes caloríficos
1.2 ENTROPÍA: SEGUNDO PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA 1.2.1 Procesos reversibles e irreversibles: Principio de máxima probabilidad; 1.2.2 Definición microscópica de la entropía: Segundo Principio de la termodinámica; 1.2.3 Equilibrio térmico y entropía: Redefinición de la temperatura; 1.2.4 Variación de Entropía en un proceso Reversible; 1.2.5 Variación de entropía en procesos irreversibles; 1.2.6 Análisis de procesos reversibles de un gas ideal; 1.2.7 Desigualdad de Clausius y Degradación de la Energía
1.3 MÁQUINAS TÉRMICAS Y REFRIGERADORES: CICLO DE CARNOT 1.3.1 Máquinas térmicas (Ciclos de Potencia): Rendimiento; 1.3.2 Refrigeradores (Ciclos inversos): Eficacia; 1.3.3 Consecuencias del Segundo Principio: Enunciado de Kelvin-Planck; 1.3.4 Consecuencias del Segundo Principio: Enunciado de Clausius; 1.3.5 Ciclo de Carnot: Máquina y refrigerador de Carnot; 1.3.6 Rendimiento y Eficacia del Ciclo de Carnot; 1.3.7 Teorema de Carnot
2. CICLOS DE POTENCIA Y DE REFRIGERACIÓN CON GAS
2.1 CICLOS DE COMBUSTIÓN INTERNA: CICLOS OTTO Y DIESEL 2.1.1 Tipos de Máquinas: Combustión; 2.1.2 Gas ideal con Coeficientes variables: Aire Estándar y uso de Tablas; 2.1.3 Motores de Explosión: Ciclo Otto; 2.1.3 Motores de Ignición por compresión: Ciclo Diesel; 2.1.4 Ciclo Dual de aire-estándar
2.2 CICLOS DE COMBUSTIÓN EXTERNA: CICLOS STIRLING Y BRAYTON 2.2.1 Ciclo de Stirling; 2.2.2 Turbinas de gas: Ciclo de Brayton; 2.2.3 Eficacia real de Turbinas y Compresores; 2.2.4 Ciclo Brayton de Refrigeración
3. SISTEMAS DE POTENCIA Y REFRIGERACION CON VAPOR
3.1 SISTEMAS CON VARIAS FASES O COMPONENTES: SUPERFICIES PVT 3.1.1 Sistemas con varias fases o componentes: Potencial Químico; 3.1.2 Interacción y Equilibrio material; 3.1.3 Cambio y Equilibrio de fases: Diagrama PT; 3.1.4 Superficies PVT; 3.1.5 Propiedades de sustancias usuales: uso de Tablas
3.2 CICLOS DE POTENCIA CON VAPOR: CICLOS DE RANKINE 3.2.1 Máquinas de vapor y centrales térmicas: Ciclo Rankine; 3.2.2 Rendimiento del Ciclo Rankine ideal; 3.2.3 Rendimiento del Ciclo Rankine real; 3.2.4 Ciclo de Rankine con Sobrecalentamiento y Recalentamiento
3.3 CICLOS DE REFRIGERACIÓN CON VAPOR 3.3.1 Refrigeración por compresión: bomba de calor; 3.3.2 Eficacia de un sistema de refrigeración por compresión, 3.3.3 Acondicionamiento del Aire. Psicrometría (opcional)
PARTE II: MECANICA DE FLUIDOS
4. CONCEPTOS BÁSICOS Y CINEMÁTICA DE FLUIDOS
4.1 CONCEPTO DE FLUIDO: ESFUERZOS SOBRE UN FLUIDO Y VISCOSIDAD 4.1.1 Estructura molecular de la materia; 4.1.2 Estructura de sólidos, líquidos y gases; 4.1.3 Concepto de Fluido; 4.1.4 Tipos de fuerzas sobre fluido: Campo de esfuerzos; 4.1.5 Fluidos en Reposo y en Movimiento: Presión y Viscosidad
4.2 MOVIMIENTO DE LAS PARTÍCULAS DE UN FLUIDO 4.2.1 Sistemas materiales: Descripción Lagrangiana; 4.2.2 Descripción de Euler; 4.2.3 Visualización del Movimiento: Trayectorias y Líneas de Corriente
4.3 MOVIMIENTO Y DEFORMACIÓN DE UN FLUIDO: TIPOS DE FLUJO 4.3.1 direccionalidad y dimensionalidad; 4.3.2 Velocidad en las proximidades de un punto; 4.3.3 Traslación; 4.3.4 Rotación: Flujos rotacional e irrotacional; 4.3.5 Dilatación: Flujos compresible e incompresible; 4.3.6 Deformación angular: Flujo viscoso;
5. DINÁMICA DE FLUIDOS: FORMA INTEGRAL
5.1 TEOREMA DE TRANSPORTE Y ECUACIÓN DE CONTINUIDAD 5.1.1 Métodos diferencial e integral, 5.1.2 Ecuaciones Básicas para un Volumen de control material; 5.1.3 Volumen de control arbitrario: Teorema de Transporte; 5.1.4 Conservación de la masa: Ecuación integral de continuidad; 5.1.5 Caso Particular de un flujo uniforme y estacionario
5.2 ECUACIÓN INTEGRAL DE LA ENERGÍA 5.2.1 Conservación de la Energía: Ecuación Integral de la Energía; 5.2.2 Caso particular de un flujo uniforme y estacionario; 5.2.3 Ecuación Generalizada de Bernouilli: Pérdida de Carga; 5.2.4 Análisis de Turbinas y Compresores; 5.2.5 Análisis de Toberas, Difusores y Dispositivos de Estrangulación
5.3 ECUACIÓN INTEGRAL DEL MOMENTO LINEAL 5.3.1 Conservación del Momento Lineal: Ecuación del Momento Lineal; 5.3.2 Caso Particular de un flujo uniforme y estacionario; 5.3.3 Los Fluidos como sistemas motrices de hélices, turbinas, ...
6 SEMEJANZA Y NÚMEROS ADIMENSIONALES: FLUJOS INTERNO Y EXTERNO
6.1 SEMEJANZA Y NÚMEROS ADIMENSIONALES 6.1.1 Ecuación diferencial del momento lineal: Ecuación de Cauchy; 6.1.2 Flujo Newtoniano y Ecuación de Navier-Stokes: algunas soluciones; 6.1.3 Simulaciones experimentales: Semejanza y Números adimensionales; 6.1.4 Extrapolación de resultados: Limitaciones y otras estrategias;
6.2 FLUJO EXTERNO: AERODINÁMICA 6.2.1 Arrastre y Sustentación; 6.2.2 Introducción al concepto de Capa Límite; 6.2.3 Desarrollo de las fuerzas de Arrastre y de Sustentación; 6.2.4 Cálculo del arrastre y sustentación
6.3. FLUJO INTERNO EN CONDUCTOS Y CANALES 6.3.1 Líneas de nivel energético: tipos de pérdida de carga; 6.3.2 Cálculo de Pérdidas de carga por fricción con la pared; 6.3.3 Cálculo de Pérdidas de carga singulares (o locales); 6.3.4 Sistemas de canalización: Tuberías en serie y en paralelo, 6.3.5 Introducción al flujo en canales abiertos (opcional)
Objetivos globales práctica
Afianzar conceptos relacionados con la asignatura e iniciación al estudio experimental
Prácticas
01 Dilatación térmica 02 Gases ideales 03 Aislamiento térmico 04 Colector Solar 05 Motor de aire caliente 06 Bomba de calor 07 Viscosímetro de caída 08 Túnel de viento 09 Resistencia al flujo 10 Pérdidas de carga en tuberías
Metodología Docente
Clases y ejercicios en aula Experimentos en Laboratorio Trabajos dirigidos
Imprimir información de la asignatura