La materia “Ingeniería Térmica” constituye la asignatura de base para abordar con garantías una formación sólida en cuestiones energéticas. Se imparte en segundo curso de todos los grados de Ingeniería, formando parte del módulo "Común a la Rama Industrial" y es fundamental para abordar los módulos de "Mecánica", "Eléctrica" y "Electrónica Industrial".



Los contenidos de la asignatura versarán sobre dos bloques principales, la Termodinámica Técnica y la Transmisión de Calor. Se estudiaran los principios básicos de la Termodinámica aplicada a los procesos, ciclos y sistemas de conversión de energía en calor y trabajo, así como las leyes que rigen los mecanismos de transmisión de calor por conducción, convección y radiación, y sus aplicaciones en los intercambiadores de calor.



Como asignatura en la que se estudian los procesos y sistemas de conversión de calor en trabajo y viceversa, se enlaza transversalmente con las asignaturas de Mecánica de Fluidos y Mecánica Aplicada, y constituye la base para asignaturas posteriores como "Tecnología para las Energías Renovables", "Centrales Eléctricas y Energías Renovables”, e "Instalaciones y Máquinas Térmicas", de los Grados de Ingeniería Eléctrica, Grado en Ingeniería Electrónica y Automática y Control y Grados en Ingeniería Mecánica.



En la Ingeniería Térmica se estudian sustancias termodinámicas, procesos termodinámicos procesos de transferencia y sistemas, motores y máquinas térmicas; para ello, se debe aprender a modelizar dichas sustancias, aplicando diversos modelos matemáticos para el cálculo de sus propiedades, se debe aprender a representar gráficamente los esquemas de bloques que representan habitualmente en ingeniería los diversos sistemas y dispositivos como turbinas, compresores, válvulas, calderas, intercambiadores de calor, etc. y se debe aprender a aplicar balances de masa, energía, entropía y exergía. Para abordar todo esto son muy necesarios conocimientos sobre las asignaturas de primer curso como "Cálculo", "Fundamentos Físicos de la Ingeniería" y "Fundamentos químicos de la Ingeniería", pero también sobre “Expresión gráfica” y “Álgebra”.



Se trata además de presentar diversas aplicaciones de ingeniería del mundo real para dar a los estudiantes una idea de la práctica de la ingeniería térmica y desarrollar una comprensión intuitiva de la materia, haciendo hincapié en el estudio termodinámico de los fenómenos físicos involucrados

El objetivo es formar al alumno en el conocimiento de los principios de la Ingeniería Térmica para su implementación en casos prácticos, capacitándolo para la resolución de problemas vinculados con la Ingeniería Térmica.



Las competencias que el alumno deberá adquirir al final de la asignatura, incluirán conocimientos de Termodinámica Aplicada y Transmisión de Calor, en cuanto a sus principios básicos y su aplicación a la resolución de problemas de ingeniería, y conocimientos aplicados de ingeniería térmica.



Las competencias específicas de la asignatura son las siguientes:



Competencia 1: Conocer, comprender y aplicar los conceptos básicos de la Termodinámica aplicada a los procesos y sistemas de transformación e intercambio de energía que permitan al alumno afrontar estudios más tecnológicos en profundidad sobre máquinas, motores y procesos térmicos industriales en los que se requiera una comprensión y destreza en el planteamiento de los balances de energía y de las ecuaciones que describen las transformaciones termodinámicas que experimentan las sustancias de trabajo.



Competencia 2: Saber aplicar y plantear hipótesis, simplificaciones y soluciones utilizando los modelos propios de la ingeniería térmica, para modelizar las diferentes sustancias termodinámicas y los sistemas termodinámicos.



Competencia 3 : Saber analizar los problemas, máquinas o instalaciones térmicas mediante la abstracción y simplificación en sistemas y volúmenes de control que permitan resolver cualitativamente las ecuaciones de conservación de masa y energía sobre los mismos, de manera que se puedan evaluar su eficiencia y dimensionamiento desde el punto de vista energético.



Competencia 4: Conocer y saber aplicar las leyes que rigen los 3 mecanismos de transmisión de calor por conducción, convección y radiación en régimen estacionario en las diversas geometrías.



Competencia 5: Describir y sintetizar adecuadamente los procesos, sistemas, dispositivos y variables inherentes a los equipos e instalaciones de la ingeniería térmica, utilizando el vocabulario, la terminología, los modelos matemáticos y los modelos gráficos específicos y apropiados.



Competencia 6: Que el alumnado desarrolle habilidades interpersonales al trabajar en equipo con los compañeros de clase para hacer frente a diferentes tareas en la ingeniería térmica.



Estas competencias de la asignatura se relacionan con las competencias del módulo común a la rama industrial de los grados; en concreto, con las siguientes competencias transversales:



CRI.1 Conocer, comprender y aplicar los conceptos básicos de las diferentes tecnologías requeridas para el desarrollo profesional de la ingeniería y que capaciten para el aprendizaje de nuevos métodos y teorías.



CRI.2 Aplicar las estrategias propias de la metodología científica: analizar la situación problemática cualitativa y cuantitativamente, plantear hipótesis y soluciones utilizando los modelos propios de la ingeniería.



CRI.3 Comunicar adecuadamente los conocimientos, procedimientos, resultados, destrezas y aspectos inherentes a las materias básicas de ingeniería industrial, utilizando el vocabulario y la terminología específicos, y los medios apropiados.



CRI.6 Dirigir, planificar, redactar, gestionar y desarrollar diseños, proyectos y procesos en el ámbito de la Ingeniería Industrial de acuerdo con la tecnología específica correspondiente.



Resultados de aprendizaje



Mediante los resultados del aprendizaje que se hayan adquirido y que serán los que se evalúen durante y al final de la asignatura. Dichos resultados del aprendizaje son los siguientes:

RA1: Identifica y calcula los procesos y ciclos de transformación de energía térmica en trabajo.

RA2: Identifica y aplica los diferentes modelos empleados para cada tipo de sustancia de trabajo para el cálculo de sus propiedades.

RA3: Identifica, representa, analiza y aplica el balance energético, exergético y entrópico de los diferentes sistemas, dispositivos, máquinas y motores empleados para realizar dichos procesos y ciclos.

RA4: Identifica y resuelve los diferentes mecanismos de transmisión de calor, aplicando las leyes fundamentales que gobierna cada uno de ellos.

RA5: Elaborar informes trabajando en grupos de 2-3 alumnos en los que se aplican criterios de calidad en base al formato y plazos de entrega.

RA6: Contrastar la coherencia entre los resultados experimentales obtenidos en el laboratorio y los fundamentos teóricos.

RA7: Demostrar sus habilidades para cooperar de forma activa y positiva en los trabajos de grupo.

RA8: Expresarse correctamente de forma oral delante de un público técnico.

PROGRAMA DE TEORÍA

TEMA 1.- CONCEPTOS Y DEFINICIONES

TEMA 2.- LA ENERGÍA Y LA PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

TEMA 3.- PROPIEDADES DE UNA SUSTANCIA PURA, SIMPLE Y COMPRESIBLE

TEMA 4.- ANÁLISIS ENERGÉTICO EN UN VOLUMEN DE CONTROL

TEMA 5.- EL SEGUNDO PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA

TEMA 6.- LA ENTROPÍA Y SU UTILIZACIÓN

TEMA 7.- ANÁLISIS EXERGÉTICO

TEMA 8.- CONDUCCIÓN

TEMA 9.- CONVECCIÓN

TEMA 10.- RADIACIÓN

PROGRAMA DE PRÁCTICAS



• GO1: Introducción al software Termograf, y resolución de ejercicios relativos a los temas 1, 2

• GO2: Ejercicios relativos a los temas 3 y 4.

• GO3: Ejercicios relativos a los temas 5 y 6.

• GO4: Ejercicios relativos a los temas 7.

• GL1: Análisis de Turbina de Gas (tema 4).

• GL2: Transmisión de calor en intercambiadores de calor (conducción + convección, temas 8 y 9).

• GL3: Análisis termográfico (radiación, tema 10).

En esta asignatura se utiliza una metodología activa basada en el aprendizaje invertido, sustentado en un canal temático de Youtube con videotutoriales sobre contenidos de la asignatura, la aplicación de los conceptos desarrollados a través de una metodología de resolución guiada de problemas (Guided Problem Solving) y una evaluación formativa basada en test a realizar en clase usando la plataforma Socrative. Las modalidades docentes se completan con prácticas de aula, de ordenador y de laboratorio.



En las clases magistrales se expondrán los conceptos de la materia, con participación activa del alumnado mediante el planteamiento de cuestiones, intercambio de ideas y debates ocasionales sobre la aplicación diaria de dichos conceptos y sus implicaciones.El cronograma se basa en los contenidos de los libros “Fundamentos de Termodinámica Técnica” y “Transferencia de Calor y Masa. Un enfoque práctico”.



Los problemas desarrollados en las horas de prácticas de aula, de ordenador y laboratorio sirven para reforzar los conceptos teóricos adquiridos en las clases magistrales, y están siempre relacionados con situaciones cotidianas, casos de actualidad y procesos y aplicaciones industriales. Se fomenta el debate entre alumnos, y con el docente, ante los problemas propuestos en relación a cómo resolverlos y a las consecuencias que se derivan de la solución adoptada. Aunque se trate de una asignatura que se imparte en el segundo curso, es necesario que el alumno vaya adquiriendo una forma de pensar y una manera de resolver los problemas que le permita tener una visión global del problema considerando aspectos técnicos, económicos, éticos, medioambientales, de innovación, etc.



Tareas a realizar:



Los conceptos teóricos se explican en las clases magistrales cada semana, utilizando para ello el soporte que se considere más adecuado: presentaciones PowerPoint, videos, hojas de cálculo, etc. Todo el material empleado se pone a disposición del alumno mediante la plataforma eGela. Los contenidos teóricos son reforzados en las prácticas de aula semanales, en las que el docente realiza los ejercicios en la pizarra con la ayuda de los alumnos, algún alumno con la ayuda del docente y el resto de los alumnos, o trabajando en grupo.

El alumno debe realizar una serie de tareas para alcanzar los resultados de aprendizaje previstos.



TAREA 1: En cada tema, el docente propone una serie de problemas, facilitando los resultados de los mismos. Mediante la resolución de los problemas, y al disponer de los resultados, el alumno puede autoevaluarse, de tal forma que puede valorar su necesidad de trabajar más sobre determinados conceptos y apartados de la materia. Todo ello, teniendo en cuenta la posibilidad de acudir a tutorías para aclarar posibles dudas sobre la resolución de problemas, de tal forma que el propio docente pueda orientar al alumno en el proceso de aprendizaje.



TAREA 2: Se proponen cuatro prácticas de ordenador en las que cada alumno debe resolver computacionalmente ejercicios similares a los que se desarrollan en clase. Se preparan distintas variantes del mismo ejercicio, de tal forma que el ejercicio es el mismo para todos los alumnos, pero los datos de partida son distintos para evitar que se copien. Se considera positivo que los alumnos se ayuden entre sí, ya que mejora las relaciones y también mejora el proceso de aprendizaje. Los alumnos saben, antes de acudir a las prácticas, qué se va a desarrollar en las mismas, lo que le permite prepararlas antes de que se celebre cada sesión.

La calificación de la práctica se publica en eGela en un plazo máximo de 2 semanas. Las posibles dudas con respecto a la resolución de los ejercicios se realiza en tutorías a cada alumno, si se detectan errores que indiquen que no se haya asimilado correctamente algún concepto por parte del conjunto de los alumnos, se utiliza la clase magistral posterior al día de publicación de la calificación para reforzar los conceptos.



TAREA 3: Se realizarán 3 prácticas de laboratorio en grupos de 3-4 alumnos. El procedimiento consiste en medir una serie de variables, realizar los cálculos necesarios para obtener los resultados necesarios para describir el comportamiento el equipo, comentario crítico de los resultados, y finalmente proponer mejoras al funcionamiento del mismo.

Los alumnos entregarán un informe escrito en el plazo fijado por el docente. Este informe incluirá la valoración que hacen de su trabajo en el grupo y el de sus compañeros. El informe corregido y comentado se devolverá en un plazo máximo de 2 semanas con el objetivo de garantizar la retroalimentación.



TAREA 4: Resolver los problemas de exámenes de los años anteriores. El docente pone a disposición de los alumnos los exámenes resueltos de otros años. De esta forma, el alumno sabe el nivel que se exige en la prueba final, cómo debe resolver los problemas (procedimiento de resolución de problemas en Ingeniería Térmica) y si está capacitado/a para afrontarla.

• Sistema de Evaluación Final
• Herramientas y porcentajes de calificación:
  • Prueba escrita a desarrollar (%): 55
  • Realización de prácticas (ejercicios, casos o problemas) (%): 45

La evaluación de la asignatura consistirá en un examen final escrito, consistente en la resolución de problemas y/o cuestiones teóricas, con un valor del 55% de la nota final, y prácticas de laboratorio y ordenador con una valoración del 45% de la nota final.



Ocasionalmente, el alumno que no pueda asistir por alguna de las causas justificadas en el reglamento a alguna práctica, deberá cambiar el horario que tenga asignado para dicha práctica con otro alumno y comunicárselo al profesor con suficiente antelación.



Los alumnos que no puedan asistir a las prácticas en el horario establecido, deberán ponerse en contacto con la Dirección del centro para comunicárselo y hallar una solución si procede. El profesorado no tiene competencias para establecer dichos horarios.



Para aprobar la asignatura, en el examen escrito a desarrollar habrá que obtener un mínimo del 40% de la nota máxima obtenible en el examen. En actas aparecerá la nota del examen escrito en caso de no llegar al mínimo requerido.



Asimismo, será necesario obtener una puntuación mínima en cada ejercicio del examen escrito igual al 25% de la nota máxima para dicho ejercicio. En caso contrario, la calificación del examen escrito será como máximo el 25% de la nota máxima obtenible en el examen.



Si debido a días festivos no se realizase alguna de las prácticas evaluables, esta práctica no se realizará y se prorratearán las prácticas realizadas para que el peso de las prácticas siga teniendo el peso correspondiente de la nota final.



El alumno se deberá personar en el examen con DNI o pasaporte original.



En cumplimiento del art. 39 de la Normativa para la Gestión de las Enseñanzas de 1er y 2º ciclo y puesto que el valor de la prueba final prevista es del 55%, no presentarse a dicha prueba supondrá la renuncia a la convocatoria y se calificará como NO PRESENTADO.



En cumplimiento del art. 8 de la Normativa Reguladora de la Evaluación del Alumnado en las Titulaciones Oficiales de Grado, en todo caso el alumnado tendrá derecho a ser evaluado mediante el sistema de evaluación final, independientemente de que haya participado o no en el sistema de evaluación continua. Para ello, el alumnado deberá presentar por escrito al profesorado responsable de la asignatura la renuncia a la evaluación continua, para lo que dispondrán de un plazo de 9 semanas para las asignaturas cuatrimestrales.



El alumnado que renuncie a la evaluación continua, deberá realizar una prueba final (con un valor del 45% de la nota final) que consistirá en la evaluación de esta parte de la materia (la evaluada mediante la evaluación continua), además del examen final escrito (con un valor del 55% de la nota final). Este alumnado debe cumplir las mismas condiciones que el alumnado que no renuncie a la evaluación continua para aprobar la asignatura:



- En el examen escrito debe obtener un mínimo 40% de la nota máxima obtenible en el examen.



- Será necesario obtener una puntuación mínima en cada ejercicio del examen escrito igual al 25% de la nota máxima para dicho ejercicio.



Esta prueba final se celebrará a continuación del examen final escrito.

La evaluación extraordinaria de la asignatura consistirá en un examen final escrito, consistente en la resolución de problemas y/o cuestiones teóricas, con un valor del 55% de la nota final, y en una prueba final de prácticas de laboratorio y ordenador con una valoración del 45% de la nota final.



Para aprobar la asignatura, en el examen escrito a desarrollar habrá que obtener un mínimo del 40% de la nota máxima obtenible en el examen. En actas aparecerá la nota del examen escrito en caso de no llegar al mínimo requerido.



Asimismo, será necesario obtener una puntuación mínima en cada ejercicio del examen escrito igual al 25% de la nota máxima para dicho ejercicio. En caso contrario, la calificación del examen escrito será como máximo el 25% de la nota máxima obtenible en el examen.



La prueba final de prácticas de la convocatoria extraordinaria, se celebrará a continuación de la prueba escrita.

Material de uso obligatorio
o FUNDAMENTOS DE TERMODINÁMICA TÉCNICA, Moran M. J., Shapiro H. N., Ed. Reverte 2ª edición. 2010.
o TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA, Un enfoque práctico. Çengel Y. A., McGraw-Hill. 3 Edición. 2007.
o Apuntes de la asignatura. Servicio reprografia EUPD.
o Guión de prácticas de laboratorio. Servicio reprografia EUPD.

Bibliografía básica

o INGENIARITZA TERMIKOA, U.E.U. 2007, Gomez Arriaran I., Gutierrez de Rozas J.L., ISBN: 84-8438-037-8

o TERMODINAMICA (6ª ED)Wark K., Mc Graw-Hill Interamericana Gral., 1048 p. 978-84-481-2829-6

o Ingeniaritza Termikoa: Ariketa-bilduma, Gómez Arriaran I., Servicio reprografia EUPD.

Bibliografía de profundización

o Applied Thermodynamics for Engineering Technologists, Eastop & McConkey, Longman.
o Termodinámica, Çengel Y. A., Boles M. A., McGraw-Hill.
o La Transmisión del Calor. Principios fundamentales, Kreith F., Black W.Z., Alhambra Universidad.

Revistas

o Thermal engineering. Pergamon Press. New York. ISSN: 0040-6015
o Entropie, Editions Bartheve, Paris, Bimestral, ISSN: 0013-9084

Direcciones web

o http://www.sc.ehu.es/nmwgoari/portal.html, Comentario: Página web de la asignatura.
o http://www.thermofluids.net/ Comentario: Página web que trata del análisis de sistemas termodinámicos.
o www.gas-turbines.com, Comentario: Información tecnológica sobre sistemas de generación de potencia y turbinas de gas.
o http://energuia.com/, Comentario: Página web especializada en energía.
o www.eve.es, Comentario: Ente Vasco de la Energía. Política y estrategias energéticas en el País Vasco. Datos sobre consumo energético y precios de la energía.
o https://egela1516.ehu.eus/, Comentario: Plataforma virtual de la asignatura.
o http://termograf.unizar.es/www/index.htm, Comentario: Página web para la descarga gratuita de software empleado en las prácticas de ordenador.
za Termikoa: Ariketa-bilduma I. Iñaki Gómez Arriaran. Donostiako I.I.T.U.E.