UNLP
Planilla de Actividades Curriculares
Código: M1673
Termodinámica y Recursos Energéticos
Última Actualización de la Asignatura: 05/10/2017

« Volver a asignaturas Carrera:     cursada el año:  , en el  Semestre  
Ver en cátedras »


 Descargar Planilla N°2 [PDF]

CARRERAS PARA LAS QUE SE DICTA

Carrera Plan Carácter Cantidad de Semanas Año Semestre
03023 - Ingeniería Electricista 2018 Obligatoria
Totales: 0
Clases: 0
Evaluaciones: 0
4to
-

CORRELATIVIDADES

CORRELATIVIDADES
Ingeniería Electricista - Plan 2018
PARA PROMOCIONAR
(F1303) Física I
(U1901) Química para Ingeniería

INFORMACIÓN GENERAL 

Datos Generales

Área: Termica

Departamento: Mecanica

Tipificación: Tecnologicas Basicas (TB)

Ingeniería Electricista - 2018 plegar-desplegar

CARGA HORARIA

HORAS CLASE
TOTALES: 96hs SEMANALES: 6 hs
TEORÍA
48.0 hs
PRÁCTICA
48.0 hs
TEORÍA
3 hs
PRÁCTICA
3 hs

FORMACIÓN PRÁCTICA
Formación Experimental
0.0 hs
Resol. de Problemas abiertos
10.0 hs
Proyecto y Diseño
0.0 hs
PPS
0.0 hs

TOTAL COMPUTABLES HORAS DE ESTUDIO ADICIONALES A LAS DE CLASE (NO ESCOLARIZADAS)

96.0 hs


0.0 hs


PLANTEL DOCENTE

OBJETIVOS

Son objetivos de la asignatura que el estudiante adquiera conocimientos básicos y fundamentales de:* Los Principios de la Termodinámica* La conversión de recursos primarios a vectores energéticos utilizables* Las características operativas de unidades térmicasQue aplique estos conocimientos en el análisis de: * Sistemas térmicos para plantas industriales* La adecuada selección de las unidades según criterios técnicos y económicos* Ahorro en recursos energéticos según el Primer y Segundo Principio de la Termodinámica* Generación y utilización del vapor en sistemas industriales

PROGRAMA SINTÉTICO

1. Fundamentos de la Termodinámica Conceptos fundamentalesPrimer Principio - Balance entálpicoSegundo Principio - Balance entrópico y exergéticoCiclos de potencia de vapor y de gas Ciclos combinados - CogeneraciónCiclos de refrigeración - Bombas de calorMezclas de gas- vapor - Procesos de acondicionamientoFluidos a alta velocidad - Toberas2. Recursos energéticos y su conversión a formas utilizablesProcesos de conversiónGeneración de energía térmica- Combustibles - Combustión y contaminaciónGeneración de vapor - Calderas convencionales y de recuperaciónUtilización del vapor en sistemas industrialesEficiencia térmica - RepotenciaciónMotores de combustión interna 3. Características operativas y selección tecno-económica de unidades térmicasComportamiento de unidades térmicasSelección de unidades según criterios técnicosAhorro de recursos según el Primer y Segundo Principio de la Termodinámica4. Nuevas Perspectivas en la generación energéticaPerspectivas - Potencias instaladasAnálisis comparativo de generación energética

PROGRAMA ANALÍTICO 

Año: 2018, semestre: 1

Vigencia: 03/07/2017 - Actualidad

UNIDAD 1: FUNDAMENTOS DE TERMODINÁMICA

1.1 Conceptos fundamentales: Sustancias puras. Tablas de vapor. Gases ideales y reales. Mezclas gaseosas.
1.2 Primer Principio: Sistemas cerrados. Sistemas abiertos permanentes y no permanentes. Energía interna y entalpía. Balance de energías. Transformaciones reversibles con gases ideales. Politrópicas, isobáricas, isocoras, isotérmicas y adiabáticas. Propiedades de la energía interna y la entalpía. Trabajo de expansión, trabajo de circulación. Compresores.
1.3 Segundo Principio: Reversibilidad e irreversibilidad. Entropía. Generación de entropía. Tabla de gases. Regla de las fases. Vapores. Diagramas entrópicos. Función de Gibbs. Exergía. Destrucción de exergía. Balance y rendimiento exergético.
1.4 Ciclos de potencia: Ciclo de potencia de vapor. Ciclo Rankine simple y regenerativo. Ciclos de potencia de gas. Ciclo de Carnot, ciclo Otto, ciclo Diesel, ciclo Stirling y ciclo Brayton. Ciclos de potencia combinados de gas- vapor. Ciclos de refrigeración. Refrigeradores y bombas de calor. .
1.5 Mezclas de gas-vapor. Aire seco. Aire húmedo. Carta psicométrica. Procesos de acondicionamiento de aire. Termodinámica del flujo de fluido a alta velocidad. Propiedades del estancamiento. Velocidad del sonido y número de Mach. Flujo isentrópico unidimensional. Toberas de vapor.
UNIDAD 2: RECURSOS ENERGÉTICOS Y SU CONVERSIÓN A FORMAS UTILIZABLES

2.1. Recursos energéticos primarios, de naturaleza mecánica (hidráulica, eólica, etc), química (combustibles fósiles y no tradicionales), o térmica (calor residual de procesos, energía geotérmica, nuclear, etc). Principales procesos convencionales y no convencionales de conversión o de transformación a vectores energéticos utilizables. Perspectivas.
2.2. Generación y transporte de la energía térmica Combustión, combustibles. Procesos de combustión teórico y real. Análisis de sistemas reactivos. Contaminación producida por la combustión, posibilidades de intervención en la problemática. Nociones sobre radiación del calor. Equilibrio y cinética de la combustión.
2.3. Generación de vapor: calderas convencionales y de recuperación. Características de diseño y de operación. Evaluación por el primero y segundo principio de la Termodinámica. Fluidos diatérmicos. Propiedades, selección. Fluidos portadores de calor. Diseño mecánico e hidráulico de cañerías de vapor
2.4. Utilización del vapor Sistemas energéticos a vapor en plantas industriales. Expansión en turbinas de contrapresión, y de condensación con o sin extracciones. Laminación. Recuperación vapor flash. Racionalidad de estos sistemas.
2.5. Eficiencia térmica: Turbina de gas. Turbina de vapor. Regeneración. Tratamiento del agua de alimentación. Cogeneración. Potencial de cogeneración. Repotenciación de plantas de potencia mediante ciclos combinados.
2.6. Motores de combustión interna: Curvas características de potencia, par motor, consumo específico y rendimiento volumétrico de un motor alternativo de combustión interna de un ciclo Otto.

UNIDAD 3: CARACTERÍSTICAS OPERATIVAS Y SELECCIÓN TECNO-ECONÓMICA DE UNIDADES TÉRMICAS

3.1 Comportamiento y prestaciones de las unidades térmicas: intercambiadores de calor, torres de enfriamiento, combustores, calderas convencionales y de recuperación, motores térmicos alternativos y rotativos de combustión interna y externa, unidades de producción de frío por compresión y por absorción.
3.2 Selección de las unidades térmicas según criterios técnicos y económicos: Características operativas. Indicadores cualitativos. Uso racional de la energía e impacto ambiental.
3.3 Ahorro en recursos energéticos según el Primer Principio de la Termodinámica. (aislaciones térmicas, integración calórica, aprovechamiento del calor residual, regeneración, utilización de vapor flash).
3.4 Ahorro en recursos energéticos según el Segundo Principio de la Termodinámica. (recuperación exergética, cogeneración, ciclos combinados).

UNIDAD 4: NUEVAS PERSPECTIVAS EN LA GENERACIÓN ENERGÉTICA

4.1 Perspectivas. Energía basada en el hidrógeno. Cogeneración con celdas de combustibles. Energía eólica, geotérmica y solar.
4.2 Análisis comparativo de la generación energética. Potencias instaladas en nuestro país. Análisis de costos

BIBLIOGRAFÍA

Año: 2018, semestre: 1

Vigencia: 14/11/2016 - Actualidad

Balzhiser y Samuels, “Termodinámica para Ingenieros”, Prentice Hall (Biblioteca Ingeniería Química, FI-UNLP
Boutigny J., “Thermodynamique (Exercices)”, ed.Vuibert , (a disposición en la cátedra)
Bruhat G., “Thermodynamique”, Masson and Co (a disposición en la cátedra)
Buckingham A., “Los Principios de la Termodinámica y sus Aplicaciones”, Alambra (Biblioteca de Mecánica, FI-UNLP)
Çengel & Boles, “Termodinámica”, McGraw Hill, 1998 (Biblioteca de Mecánica, FI-UNLP)
Fermi, “Termodinámica”, Eudeba (Biblioteca de Mecánica, FI-UNLP)

García, C., “Termodinámica Técnica”, Editorial Alsina, 1984 (Biblioteca de Mecánica, FI-UNLP)
Garcia, C., “Problemas de Termodinámica”, Editorial Alsina, 1987. (Biblioteca de Mecánica, FI-UNLP)
Isnardi, “Termodinámica” , Eudeba (Biblioteca Ingeniería Química, FI-UNLP)
Kling R., “Thermodynamique Générale et Applications”, Technip (a disposición en la cátedra)
Lumbroso H., “Thermodynamique”, McGraw Hill (a disposición en la cátedra)
BIBLIOGRAFÍA ESPECÍFICA:
Babcok & Wilcox Co., “Steam: Its generation and use”, Nueva York, 1978.
Bejan, A. "Advanced Engineering Thermodynamics". John Wiley and Sons. 1988. 1996 (Biblioteca de Mecánica, FI-UNLP)
Bejan, A. Tsatsaronis, G. and Moran, M. Thermal Design and optimization. John Wily and Sons., 1996. Biblioteca del Departamento Mecánica
Bogart, “ Ammonia absorption refrigeration in industrial processes”. Gulf Publishing.
Church, “Turbinas de vapor”, Alsina
Ganapathy, V. “Waste Heat Boiler Deskbook”, Prentice Hall, Englewood Cliffs, NJ., 19911996 (Biblioteca de Mecánica, FI-UNLP)
Gordon Wilson, “The design of high efficiency turbomachinery and gas turbines”, The MIT Press.
Lichty,L.C. “Combustion Engine Processes”, McGraw Hill, Nueva York, 1967.
Luccini, “Turbomáquinas de vapor y de gas”. Editorial Labor.
Mesny, “Generación del vapor”, Marimar.
Schield, “Calderas, Tipos, Características y sus funciones”, Continental.

ACTIVIDADES PRÁCTICAS

LABORATORIOS:* Ensayo de Motores: Motor Falcon (Informe escrito)* Determinación de la performance de la turbina Rover (Informe escrito)* Determinación del poder calorífico del gas natural (Informe escrito) SEMINARIOS DE INFORMATICA: Todos los seminarios implican la elaboración y presentación escrita del informe correspondiente1. Utilización de la Planilla Excel 2. Conversión de unidades usando planilla de cálculo. Calculo de funciones termodinámicas usando software seleccionado3. Graficación - 4. Modulo Vapor 000 - Vínculos entre hojas5. Cálculo de funciones termodinámicas usando planilla de cálculo: Diagrama de Mollier6. Generación energética en RA- Busqueda de informacion en web7. Ciclos de potencia- Utilización del software SISCET8. Ciclos de potencia: Rankine simple9. Unidades térmicas: Turbinas- Características y tipos, utilizando web10. Performance del motor Falcon. 11. Sistema de tres presiones12. Sistema de tres presiones. Calculo de costos13. Cálculo de costos energéticos14. Calculo de costos energéticos SEMINARIOS DE DISCUSION DE PROBLEMAS:Cada seminario con presentación oral de informes1. Generalidades de la Termodinámica - Termometría. Manometría. Unidades.2. Sistemas cerrados y abiertos: Primer Principio.3. Transformaciones. Ciclos 4. Selección de unidades térmicas según criterios tecnicos5. Segundo Principio: Entropia6. Exergia- Uso racional de la energía 7. Ciclos de potencia de vapor - Ciclos de potencia de gas 8. Ciclos combinados - Cogeneracion9. Eficiencia térmica y Uso racional de la energía. Generaciónenergética - Perspectivas10. Ciclos de refirgeracion12. Mezclas de gas-vapor - Procesos de acondicionamiento13. Fluidos a alta velocidad- Toberas14. Calderas - Utilización del vapor15. Selección de unidades térmicas según criterios económicos- Costos VISITAS A PLANTAS INDUSTRIALESSe realizaran tres visitas programadas a plantas industriales, localizadas en el Polo Industrial Ensenada. Las mismas se realizaran en grupos de no más de 25 (veinticinco) alumnos, condición impuesta por la mayoría de las empresas contactadas. Se considera que la duración de cada visita es de aproximadamente 2 horas.* Empresa Petroquímica Ensenada PETROKEN. Complejo Industrial Ensenada CIE ( exPetroquímica) * Refinería La Plata - División Operación y Distribución de Lubricantes Eventualmente se realizaran visitas a otras empresas, de acuerdo a la disponibilidad de visitas a las mismas:* Refinería La Plata- Sector Talleres de mantenimiento* Manufactura de Fibras Sintéticas S:A. ,MAFISSA, ubicada esta última en Olmos.La cátedra se reserva el derecho de alterar o modificar la actividad en caso en que por razones de fuerza mayor las mismas deban ser canceladas.

METODOLOGÍA DE ENSEÑANZA

El curso se desarrolla en:* Seminarios teórico-prácticos* Seminarios de resolución de problemas* Seminarios de Informática* Seminarios de consulta* Laboratorios* Visitas a Plantas industriales* Preparación de informes- SEMINARIOS TEORICO-PRACTICOS:El curso consiste en clases teórico-prácticas. De acuerdo con las pautas didácticas establecidas por la cátedra, las clases consisten en presentar al estudiante los fundamentos teóricos fundamentales y necesarios para la resolución de los problemas numéricos planteados en las guías de los seminarios de resolución de problemas, las cuales son elaboradas por la cátedra en cada ciclo lectivo.-SEMINARIOS DE RESOLUCION DE PROBLEMAS:En ellos se incluye la resolución numérica de pro-blemas de aplicación tipo, de forma de brindar al estudiante una unidad conceptual teórico-práctica sobre el tema en cuestión, evitando de esta forma la tan criticada desconexión de la teoría y la práctica. Se considera fundamental la resolución de problemas de aplicación, dado que ello pone en evidencia la comprensión del tema. En ellos se incluye el uso de computadora para determinados problemas en planilla de calculo.-SEMINARIOS DE CONSULTA:La cátedra pone a disposición de los señores alumnos para la atención de pro-blemas inherentes a la cursada así como también temas relacionados con los seminarios teórico-prácticos En los Seminarios de Consulta, de carácter no obligatorio, los estudiantes tienen la posibilidad de evacuar eventuales dudas tanto de los conceptos teóricos adquiridos como de los problemas planteados.- SEMINARIOS DE INFORMATICA:El objetivo de estos seminarios es utilizar la Informática como herramienta para el calculo de las fun-ciones termodinámicas asociadas a los procesos estudiados.- LABORATORIOS:Se realizaran asimismo una serie de trabajos prácticos de laboratorio, sobre los cuales los alumnos deberán presentar un informe, el cual podrá ser realizado en grupo. El numero de participantes del grupo de trabajo se determinara de acuerdo al numero de alumnos inscriptos en la materia.- VISITAS A PLANTAS INDUSTRIALES:Se realizaran tres visitas a plantas industriales de carácter obligatorio con la posterior elaboración de un informe de visita. El objetivo de las mismas es que el alumno/a tome contacto con la operación de sistemas térmicos reales y se interiorice de la problemática asociada a la misma.- PREPARACION DE INFORMES:Se solicita al estudiante la redacción de informes sobre las visitas a Plantas industriales y eventual-mente la redacción de una monografía sobre algún tema de interés a la temática de la materia, de forma que adquiera habilidades procedimentales en la búsqueda de información, recolección y de la misma, preparación y elaboración de un informe según normas ISO.

SISTEMA DE EVALUACIÓN

De acuerdo al sistema de evaluación establecido por la Resolución Nº 028/02 del 3 de junio del 2003 y teniendo en cuenta las modificaciones propuestas por la cátedra al CAD del Departamento de Mecánica, la cátedra estipula que el estudiante será evaluado en forma continua durante el desarrollo del curso a través de:* .Tres evaluaciones parciales, de carácter teórico-práctico sobre contenidos de las unidades desarrolladas en el curso* Participación en los seminarios teórico-prácticos, de resolución de problemas y de Informática.* Participación en la realización del 100% los laboratorios, presentación y aprobación del informe correspondiente* Participación en las visitas a plantas industriales* Presentación y aprobación de monografía e informes de visitas y trabajos prácticos de Informática aplicada a la Termodinámica.Para las evaluaciones parciales se establecerán dos fechas (Primera fecha y un recuperatorio). Para la calificación final se tomara en cuenta el desempeño individual en todas las instancias anterio-res. Se considerara la instancia de evaluación como aprobada, si la calificación es de cuatro o más puntos. Si el estudiante obtiene como promedio de todas las evaluaciones una nota de seis o más puntos y cumple con los requisitos anteriormente mencionados, aprobará el curso por Promocionm Directa, la Ordenanza 028/02 del 3 de junio de 2002 Aquellos estudiantes cuyas evaluaciones hayan sido aprobadas pero cuyo promedio sea inferior a seis puntos,pasaran al sistema de Pormocion por Examen Final, para lo cual se estableceran fechas el cronograma de la Facultad.

MATERIAL DIDÁCTICO

Para el desarrollo de las unidades temáticas, la cátedra ha desarrollado apuntes sobre contenidos de la asignatura:* Guías de Seminarios de Resolución de Problemas de Termodinámica y Maquinas Térmicas, para los años 2000 y 2001.* Seminarios de Informática: Uso de la Planilla Excel , La Plata (2001)* Sosa, Maria I, "Poder calorífico del gas natural"- Guía de laboratorio, La Plata (1998)* Sosa, Maria .I., "Determinación del error experimental y su propagación", La Plata, (1997)* Sosa, Maria Isabel y Moneda, Aldo, "Análisis y Reformulación de los contenidos de la asignatura Termodinámica y Maquinas Térmicas Para Ingeniería Industrial", trabajo monográfico realizado en el Seminario-Taller "Introducción a la Docencia Universitaria", FI-UNLP, La Plata (2001).

ACTIVIDAD LABORATORIO-CAMPO


Calle 1 y 47 - La Plata (B1900TAG) - Pcia. de Buenos Aires - Argentina - Tel: (54) (221) 425-8911     -     Contacto: sistemas@ing.unlp.edu.ar