T0.- INTRODUCCION - · PDF filePrimer Principio de la Termodinámica ... Moran M, Shapiro H; Fundamentos de Termodinámica Técnica; ... Termodinámica Técnica. Ingeniería Térmica

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ENERGETICA de la U.C.

TERMOTECNIA Y MECANICA DE FLUIDOS (D.M.N.) MECANICA DE FLUIDOS Y TERMODINAMICA (I.T.N.)

Curso 2006/7 Carlos J Renedo -.1.-

T0.- INTRODUCCION

PROFESORES: Despacho Créditos Aula Carlos J. Renedo Estébanez Severiano Pérez Remesal

236 9 3

[email protected] [email protected]

942 20 13 44 (ETS Náutica) 942 20 13 82 (ETSIIyT)

Mecánica de Fluidos

Tema 1.1.- Introducción a la Mecánica de Fluidos Tema 1.2.- Estática. Fuerza sobre superficies Tema 1.3.- Dinámica de fluidos Tema 1.4.- Flujo de fluidos en tuberías Tema 1.5.- Golpe de ariete y cavitación Tema 1.6.- Máquinas hidráulicas

Termodinámica / Termotecnia

Tema 2.1.- Conceptos fundamentales Tema 2.2.- Primer Principio de la Termodinámica Tema 2.3.- Segundo Principio de la Termodinámica Tema 2.4.- Funciones de Estado Tema 2.5.- Ciclos de potencia Tema 2.6.- Ciclos de refrigeración Tema 2.7.- Psicrometría

Transmisión de Calor

Tema 3.1.- Introducción a la transmisión de calor Tema 3.2.- Condensación, Evaporación y Difusión

Prácticas de Laboratorio

Las prácticas se impartirán en el Laboratorio de Termotecnia, planta -1 de la E.T.S. de Náutica. Las prácticas 1 y 4 se impartirán en el de Laboratorio de Energética (S-3 65), situado en el Departamento, planta -3 de la E.T.S.I.I. y T, en esa misma planta se encuentran los despachos que los profesores tienen en la E.T.S.I.I. y T., (S-3 26 y S-3 73),




Práctica 1.- Viscosidad (Lab Energética, E.T.S.I.I. y T.); (T 1.1) Práctica 2.- Venturi. Pérdida de carga; (T 1.3) Práctica 3.- Pérdidas de carga tuberías y accesorios; (T 1.4) Práctica 4.- Máquinas hidráulicas (Lab Energética, E.T.S.I.I. y T.); (T 1.6) Práctica 5.- Ensayo de bombas centrífugas. Acoplamiento de bombas centrífugas; (T 1.6) Práctica 6.- Manejo de los programas de cálculo de magnitudes termodinámicas; (T 2.4) Práctica 7.- Simulación de ciclos de potencia de aire y vapor de agua; (T 2.5) Práctica 8.- Simulación de ciclos de refrigeración de compresión y absorción; (T 2.6) Práctica 9.- Estudio con software de transformaciones psicrométricas; (T 2.7)

BIBLIOGRAFIA

Garcia Tapia, N.; Ingeniería Fluidomecánica; Universidad de Valladolid

GIles, R.V.; Mecánica de los fluidos e Hidráulica; Ed MCGrawHill

Mataix, C.; Mecánica de Fluidos y Máquinas Hidráulicas; Ed. Oxford

Mott, R; Mecánica de Fluidos Aplicada; Ed. Prentice

Agüera, J.;Termodinámica Lógica y Motores Térmicos; Ed Ciencia 3 Problemas Resueltos. Termodinámica Lógica y Motores Térmicos

El Tomo II, incluye la resolución a los problemas planteados




Potter, M, Somerton C; Termodinámica para Ingenieros; Ed MCGraw-Hill

Moran M, Shapiro H; Fundamentos de Termodinámica Técnica; Ed Reverte, S.A.

Incropera F.P.; DeWitt, D.P.; Fundamentos de Transferencia de calor; Ed Pearson

En la WEB http://personales.ya.com/universal/TermoWeb/index.html (Fernández, P.)

Mecánica de Fluidos. Bombas Centrífugas, Máquinas Hidráulicas Termodinámica Técnica. Ingeniería Térmica y de Fluidos Turbinas de Vapor, Turbinas de Gas. http://www.diee.unican.es/docencia5.htm

Trasparencias de la asignatura

EVALUACION

Modalidad 1. Examen Final de la asignatura El examen constará de:

− Una serie de entre 4 y 6 ejercicios prácticos. La puntuación máxima de esta parte será del 60%, la mitad correspondiente a Mecánica de Fluidos, y la otra mitad a Termodinámica y Transmisión de Calor. Se permitirá el uso de calculadora (no programable) y de un formulario (2 hojas para MF y otras 2 para Termo y T de C).

− Una serie de entre 8 y 12 cuestiones teóricas de contestación breve. La puntuación máxima de esta parte será del 20%, la mitad correspondientes a Mecánica de Fluidos, y la otra mitad a Termodinámica y Transmisión de Calor.

− Una serie de entre 4 y 6 cuestiones que evalúen los conocimientos y la destreza adquiridos en las prácticas de laboratorio. La puntuación máxima de esta parte será del 20%.




Modalidad 2. Evaluación continua Para optar a ella es preciso que el alumno acuda al menos al 78% de las clases (incluidas prácticas de laboratorio, es decir, a 70 de las 90 horas de clase), y que demuestre una actitud positiva en ellas. Si un alumno no cumple estas condiciones quedará automáticamente incluido en la Modalidad 1. La evaluación tendrá cuatro partes.

− Laboratorio, que será como máximo del 20% del total. Se puede alcanzar con la asistencia a las prácticas de laboratorio, una actitud positiva, y entrega de una memoria de prácticas.

− La segunda serán controles o ejercicios teórico-prácticos realizados al final de cada tema de la asignatura. La puntuación máxima de esta parte será del 70%.

− La tercera es la realización de trabajos propuestos. La puntuación máxima de esta parte será del 10%. Trabajos tipo pueden ser la aproximación a programas informáticos de selección de bombas, ventiladores, etc (WILO; GRUNDFOS; S&P, …), cálculo informático de redes de conductos de aire o tuberías de agua; simulación de ciclos termodinámicos; …

− La cuarta es el examen final, conjunto con el de la modalidad 1; en el que los alumnos tendrán como puntuación máxima la no alcanzada en las dos partes anteriores.

CONCEPTOS DE REPASO

UNIDADES, MAGNITUDES Y EQUIVALENCIAS

Magnitud Unidad

Longitud l metro m

Temperatura T Kelvin K

Tiempo t segundo s

Masa m kilogramo k

Intensidad eléctrica I Amperio A

Magnitud Equivalencia

Velocidad v l / t m / s

Aceleración a v / t m / s2

Superficie S l l m2

Volumen V l l l m3

Densidad ρ k / l l l k / m3

Volumen específico Volesp l l l / k m3 / k

Unidad

Magnitud Equivalencia Nombre Símbolo

Relación con unidades básicas

Fuerza (F) = m a Newton Nw kg m /s2

Peso específico (γ) = ρ g Newton / m3 Nw / m

3 kg / m

2 s

2

Trabajo (W)

Energía (E)

Calor (Q)

= F l Julio J Nw m

(kg m2 /s

2)

Potencia (N) = F v

= W / t Watio W

J /s (kg m

2 /s

3)

Par (C) = F l Newton metro

(J) Nw m

Nw m (kg m

2 /s

2)

Presión = F / S Pascal Pa Nw / m

2

(kg / m s2)




Relación Equivalencia

Fuerza kilofuerza kg m /s2 1 kf = 9,8 N

Trabajo kilofuerza m kg m2 /s

2 1 kf m = 9,8 J

kilofuerza m / s kg m2 /s

3 1 kf m / s = 9,8 W

CV 1 CV = 735,5 W Potencia

HP 1 HP = 745,7 W

Viscosidad dinámica η Nw s / m

2

kg / m s

Viscosidad cinemática γ m2/s

Rugosidad λ

PREFIJOS

Prefijo Factor Símbolo Prefijo Factor Símbolo

deca 10 da deci 10-1

d

hecto 102 h centi 10

-2 c

kilo 103 k mili 10

-3 m

Mega 106 M micro 10

-6 µ

Giga 109 G nano 10

-9 n

Tera 1012

T pico 10-12

p

Peta 1015

P femto 10-15

f

Exa 1018

E atto 10-18

a

CONVERSION DE UNIDADES

Energía Julio (J)

Caloría (cal)

kilowatio hora (kWh)

kilográmetro (kf m)

1 J 1 0,2388 0,2778 10-6

0,10197

1 cal 4,1868 1 1,163 10-6

0,42693

1 kWh 3,6 106 0,8598 10

6 1 0,3671 10

6

1 kf m 9,80665 2,3423 2,724 10-6

1

Potencia Watio (W)

kilocaloría hora (kcal / h)

kilográmetro segundo (kf m / s)

1 W 1 0,8598 0,10197

1 kcal / h 1,163 1 0,11859

1 kf m / s 9,80665 8,4322 1

Presión Pascal

(Pa) bar

(bar)

Atmósfera física (atm)

Atmósfera técnica

(kgf/cm2)

m. col. agua (m.c.a.)

mm col. Hg (mm.Hg)

1 Pa 1 1 10-5

9,869 10-6

10,1972 10-6

101,972 10-6

7,5006 10-3

1 bar 105 1 0,986923 1,01972 10,1972 750,062

1 atm 101.325 1,01325 1 1,03323 10,3323 760

1 at (kgf/cm2) 98.066,5 0,980665 0,967841 1 10 735,559

1 m.c.a. 9.806,65 0,0980665 0,0967841 0,1 1 73,5559

1 mm.Hg 133,322 0,001333 1,31579 10-3

1,3595 10-3

0,013595 1

LETRAS GRIEGAS

α alfa θ theta τ tau

β beta µ mu ϕ fi

γ gamma ν nu ψ psi

δ, ∆ delta π pi ω omega

ε epsilon ρ ro

η eta σ sigma




AREAS Y MOMENTOS DE INERCIA

Cuadrado Rectángulo Triángulo Círculo

Fig

ura

Are

a

2H HB 2

HB

4

D2π

y 2

H

2

H

3

H

2

D

M 12

H2

12

HB 3

36

HB 3

64

D2π

Anillo Semicírculo Cuadrante Trapezoide

Fig

ura

Are

a

4

)dD( 22 −π

8

D2π

4

R2π

2

)BG(H +

y 2

D D212,0 R424,0

)BG(3

)B2G(H

+

+

M 64

)dD( 22 −π 43 D1086,6 − 43 R1049,5 − )BG(36

)BBG4G(H 223

+

++

y es la distancia al eje centroidal

M

el momento de inercia con respecto al eje centroidal IC

VOLUMENES Cubo Prisma Esfera

Fig

ura

Volumen 3H HGB 6

D3π

y 2

H

2

G;

2

H;

2

B

2

D




Cilindro Cilindro hueco Hemisferio

Fig

ura

Volumen 4

DH 2π

4

)dD(H 22 −π

12

D3π

y 2

H

2

H

16

D3

Pirámide Cono

Fig

ura

Volumen 3

HGB

12

HD2π

y 4

H

4

H

y es la distancia al centroide

INTERPOLACION LINEAL

Pto Valor

A a

X ¿x?

B b

ab

ax

AB

AX

−

−=

−

−⇒

AB

AX)ab(ax

−

−−+=

Pto Valor

1 10

10 100

X = 7

¿valor de x?

10100

10x

110

17

−

−=

−

−⇒

90

10x

9

6 −= ⇒

7060109

69010x =+=+=

Pto Valor

10 -0,5

15 1,5

X = 12

¿valor de x?

)5,0(5,1

)5,0(x

1015

1012

−−

−−=

−

−⇒

2

5,0x

5

2 += ⇒

3,08,05,04,025,0x =+−=+−=

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