Denominación de la asignatura: Transferencia de Calor y Materia
Postgrado al que pertenece: Máster Interuniversitario en Mecánica de Fluidos Computacional (CFD)
Créditos ECTS: 6
Cuatrimestre en el que se imparte: Primero
Carácter de la asignatura: Obligatoria

Presentación

El curso proporciona un conocimiento detallado y la comprensión física de los mecanismos de transferencia de calor a través de la conducción y convección en los equipos que involucran transferencia de calor y/o masa. Las implicaciones en aplicaciones reales son muchas. Por ejemplo: el diseño de radiadores, intercambiadores de calor, placas de circuitos impresos... El curso describe el estudio del movimiento de la energía debido a una diferencia de temperatura, la transferencia de materia y ofrece una visión detallada de la ecuación del calor y de masa. La teoría de transferencia de calor y de masa se presenta y se utiliza en los ejercicios para resolver problemas generales. La comprensión física de la transferencia de calor y de masa se mejora a través de los trabajos y actividades que utilizan el código abierto de CFD (Computational Fluid Dynamics) OpenFOAM. Los estudiantes obtendrán conocimientos y habilidades sobre cómo aplicar la teoría de una manera general y el uso de un código CFD para resolver problemas de transferencia de calor y masa.

Competencias básicas

  • CB6. Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación.
  • CB7. Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio.
  • CB8. Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya relexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios.
  • CB10. Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo.

Competencias específicas

  • A1. Aplicar las leyes físicas y las ecuaciones matemáticas que rigen el comportamiento de un fluido en sistemas complejos con o sin transferencia de materia, energía o reacción química.
  • A2. Discriminar entre los diferentes mecanismos de transporte de calor y materia, definir las ecuaciones matemáticas que los gobiernan y determinar la mejor metodología analítica o numérica para solucionar problemas complejos.
  • A10. Ser capaz de generar algoritmos propios que permitan procesar, visualizar y analizar datos utilizando diferentes técnicas analíticas y numéricas que permitan extraer y gestionar información relativa a las características del flujo y a los fenómenos que este genera en su entorno

Competencias transversales

  • CT3. Resolver problemas complejos de forma crítica, creativa e innovadora en contextos multidisciplinares.

Tema 1. Introducción y conceptos básicos

Introducción a la transferencia de calor
Ecuaciones del balance de energía
Propiedades térmicas
Mecanismos de transferencia

Tema 2. Conducción de calor

Conducción de calor: soluciones analíticas
Conducción de calor: soluciones numéricas
Ejemplos de simulación con OpenFOAM

Tema 3. OpenFOAM a fundo

Introducción a OpenFOAM
Primeras simulaciones con OpenFoam
Programación de las ecuaciones con OpenFoam

Tema 4. Convección externa forzada

Introducción a la convección
Placa plana en un flujo paralelo
Flujo alrededor de un cilindro
Simulaciones numéricas con OpenFOAM

Tema 5. Convección interna forzada

Análisis general
Flujo en tubos circulares
Extensión a tubos no circulares
Simulaciones con OpenFOAM

Tema 6. Transferencia de materia

ntroducción
Transporte molecular de materia
Transporte de materia por convección
Analogía entre la transferencia de calor y transferencia de materia
Transferencia de materia con OpenFOAM

 

Las actividades formativas de la asignatura se han elaborado con el objetivo de adaptar el proceso de aprendizaje a las diferentes capacidades, necesidades e intereses de los alumnos.

Las actividades formativas de esta asignatura son las siguientes:

  • Trabajos. En la programación semanal, puedes consultar cuándo hacerlos y en el Aula virtual encontrarás toda la información sobre cómo desarrollarlos y cómo y cuándo entregarlos.
    En el módulo I de esta asignatura los trabajos consisten en la realización de un pitch de ascensor. En el módulo II de esta asignatura los trabajos consisten en el simulacro del registro y defensa de un guion.
  • Participación en eventos. Son eventos programados todas las semanas del cuatrimestre: sesiones presenciales virtuales, foros de debate.

Descargar programación

Estas actividades formativas prácticas se completan, por supuesto, con estas otras:

  • Estudio personal
  • Tutorías. Las tutorías se pueden articular a través de diversas herramientas y medios. Durante el desarrollo de la asignatura, el profesor programa tutorías en días concretos para la resolución de dudas de índole estrictamente académico a través de las denominadas “sesiones de consultas”. Como complemento de estas sesiones se dispone también del foro “Pregúntale al profesor de la asignatura” a través del cual se articulan algunas preguntas de alumnos y las correspondientes respuestas en el que se tratan aspectos generales de la asignatura. Por la propia naturaleza de los medios de comunicación empleados, no existen horarios a los que deba ajustarse el alumno.
  • Examen final presencial

Las horas de dedicación a cada actividad se detallan en la siguiente tabla:

ACTIVIDADES FORMATIVAS HORAS POR ASIGNATURA
Sesiones presenciales virtuales 15 horas
Lecciones magistrales 6 horas
Estudio del material básico 50 horas
Lectura del material complementario 25 horas
Trabajos, casos prácticos, test 17 horas
Sesiones prácticas de laboratorio virtual 12 horas
Tutorías 16 horas
Trabajo colaborativo 7 horas
Examen final presencial 2 horas
Total 150 horas

Puedes personalizar tu plan de trabajo seleccionando aquel tipo de actividad formativa que se ajuste mejor a tu perfil. El profesor-tutor te ayudará y aconsejará en el proceso de elaboración de tu plan de trabajo. Y siempre estará disponible para orientarte durante el curso.

Bibliografía básica

La bibliografía básica es imprescindible para el estudio de la asignatura. Cuando se indica que no está disponible en el aula virtual, tendrás que obtenerla por otros medios: librería UNIR, biblioteca… 

Cengel, Y. A. y Ghajar, A. J. (2014). Heat and Mass Transfer Fundamental & Applications. (pp. 477-528). EE. UU: McGraw-Hill Education.

Bergman, T. L., Lavine, A. S., Incropera, F. P. y Dewitt, D. P. (2007). Fundamentals of Heat and Mass Transfer(pp. 518-598). EE. UU: John Wiley & Sons.

El sistema de calificación se basa en la siguiente escala numérica:

0 - 4, 9 Suspenso (SS)
5,0 - 6,9 Aprobado (AP)
7,0 - 8,9 Notable (NT)
9,0 - 10 Sobresaliente (SB)

La calificación se compone de dos partes principales: Actividades realizadas a lo largo del curso y un examen final.

La evaluación continua supone el 40% de la calificación final. Este 40% de la nota final se compone de las calificaciones obtenidas en las diferentes actividades formativas llevadas a cabo durante el cuatrimestre.

Ten en cuenta que la suma de las puntuaciones de las actividades de la evaluación continua permite que realices las que prefieras hasta conseguir el máximo puntuable mencionado en la programación semanal. En ella se detalla la calificación máxima de cada actividad o evento concreto puntuables.

El examen se realiza al final del cuatrimestre y es de carácter PRESENCIAL y OBLIGATORIO. Supone el 60% de la calificación final y para que la nota obtenida en este examen se sume a la nota final, es obligatorio APROBARLO. En caso de no aprobar este examen existe la posibilidad de realizar un examen extraordinario de recuperación. La calificación de este segundo examen sustituye a la nota del primer examen y continúa teniendo un peso del 60% en la nota final de la asignatura.

El sistema de evaluación de la asignatura es el siguiente:

Sistema de evaluación Ponderación min - max
Participación del estudiante (sesiones, foros, tutorías) 0% - 40%
Trabajos, proyectos, laboratorios/talleres y casos 0% - 40%
Test de autoevaluación 0% - 40%
Examen final presencial 60% - 60%

Youssef Stiriba

Formación académica:Tesis doctoral en mecánica de fluidos numérica en la Universidad de Valencia. estancias post doctorales en el instituto CERFACS de Toulouse en Francia y la universidad de Tecnología RWTH-AACHEN en Alemania.

Experiencia:Obtuvo su doctorado en CFD en 200 en la universidad de Valencia. Después realizo una estancia postdoctoral, en el periodo 2000-2001 en el instituto CERFACS ( Centre de formation Avancée dans le Calcul Scientifique de Toulouse (France), y una estancia de investigación, en el periodo 2002-2004 en University of Technology RWTH AACHEN en Aachen (Alemania). Actualmente da clases de grado de mecánica de fluidos y métodos numéricos para ingeniería.

Líneas de investigación:Actualmente trabaja en temas de invertigación relacionadas con simulaciones numéricas de CFD en reactores multifásicos con o sin transferencia de masa y reacciones químicas

Josep Anton Ferré

Formación académica: Catedrático de Mecánica de Fluidos en el departamento de Ingeniería Mecánica de la URV desde el año 2000 donde ha impartido diversas asignaturas de fluidos, transferencia de calor y métodos numéricos en la ETSE y la ETSEQ.

Experiencia: Ha contribuido de forma significativa a la puesta en marcha de las titulaciones de la ETSEQ, de la que fue director en el momento de su creación, pero en los últimos años se ha dedicado con mayor intensidad a tareas directivas, siendo Director General de Universidades de la Generalitat y después director de AQU Catalunya, la agencia de calidad de las universidades, y en la propia URV, donde después de desempeñar las tareas de diversos vicerrectorados fue elegido rector en el periodo 2014-2018.

Líneas de investigación: Pertenece al grupo de investigación ECOMMFiT del departamento de Ingeniería Mecánica de la URV, donde ha dirigido varias tesis doctorales y diversos proyectos de investigación. Continua interesado en los temas de fluidos y turbulencia, pero en los últimos años ha iniciado otras líneas de trabajo de Big Data/Data Science en el ámbito de la salud en colaboración con investigadores del Hospital Universitario Joan XXIII de Tarragona.

Obviamente, al tratarse de formación online puedes organizar tu tiempo de estudio como desees, siempre y cuando vayas cumpliendo las fechas de entrega de actividades, trabajos y exámenes. Nosotros, para ayudarte, te proponemos los siguientes pasos:

  1. Desde el Campus virtual podrás acceder al aula virtual de cada asignatura en la que estés matriculado y, además, al aula virtual de Lo que necesitas saber antes de empezar. Aquí podrás consultar la documentación disponible sobre cómo se utilizan las herramientas del aula virtual y sobre cómo se organiza una asignatura en la UNIR y también podrás organizar tu plan de trabajo personal con tu profesor-tutor.
  2. Observa la programación semanal. Allí te indicamos qué parte del temario debes trabajar cada semana.
  3. Ya sabes qué trabajo tienes que hacer durante la semana. Accede ahora a la sección Temas del aula virtual. Allí encontrarás el material teórico y práctico del tema correspondiente a esa semana.
  4. Comienza con las lecturas que se te indican en el tema. Esto te ayudará a hacerte una idea del contenido más importante del tema y de cuáles son los aspectos fundamentales. Consulta, además, las otras secciones del tema que contienen material complementario (Lecturas recomendadas y Otros recursos).
  5. Dedica tiempo al trabajo práctico (sección Actividades). En la programación semanal te detallamos cuáles son las actividades correspondientes a cada semana.
  6. Te recomendamos que participes en los eventos del curso (foros de debate). Para conocer la fecha concreta de celebración de los eventos debes consultar las herramientas de comunicación del aula vitual. Tu profesor y tu profesor-tutor te informarán de las novedades de la asignatura.

En el aula virtual de Lo que necesitas saber antes de empezar encontrarás siempre disponible la documentación donde te explicamos cómo se estructuran los temas y qué podrás encontrar en cada una de sus secciones: Lecturas obligatorias, Lecturas recomendadas, Otros recursos y Actividades.

Recuerda que en el aula virtual de Lo que necesitas saber antes de empezar puedes consultar el funcionamiento de las distintas herramientas del Aula virtual: Correo, Foro, Envío de actividades, etc.

Ten en cuenta estos consejos...

  • Sea cual sea tu plan de estudio, accede periódicamente al aula Virtual, ya que de esta forma estarás al día de las novedades del curso y en contacto con tu profesor y con tu profesor tutor.
  • Recuerda que no estás solo: consulta todas tus dudas con tu profesor-tutor utilizando el correo electrónico. Además, siempre puedes consultar tus dudas sobre el temario en los foros que encontrarás en cada asignatura (Pregúntale al profesor).
  • ¡Participa! Siempre que te sea posible accede a los foros de debate. El intercambio de opiniones, materiales e ideas nos enriquece a todos.
  • Y ¡recuerda!, estás estudiando con metodología on line: tu esfuerzo y constancia son imprescindibles para conseguir buenos resultados. ¡No dejes todo para el último día!