Conversión de Energía y Medio Ambiente
Dinámica de Fluidos Computacional (4 créditos, 60 horas)
Contenido: Teorema del transporte de Reynolds: ecuación de la continuidad, ecuación del momento, ecuación de la energía. Nociones de inestabilidad y turbulencia y modelos de turbulencia. Uso de software CFD para modelado de problemas de térmica y de fluidos: pre-procesamiento, generación de mallas numéricas y condiciones de contorno; procesamiento y control de convergencia; post-procesamiento y visualización de resultados en 2D y 3D.
Flujo Bifásico Fluido-Sólido (4 créditos, 60 horas)
Contenido: Propiedades de partículas y granos. Fluidificación. Flujo bifásico gas-sólido. Flujo bifásico líquido-sólido. Análisis de tensión en medio granular. Interacciones en medio granular. Modelado discreto de elementos.
El flujo de Sólidos y el Método de los Elementos Discretos (4 créditos, 60 horas)
Contenido: Propiedades de sólidos a granel; análisis de tensiones y medio granular; principios de ensayos de cizallamiento; propiedades y caracterización del flujo de sólidos; aspectos prácticos de los ensayos de cizallamiento en sólidos a granel. Tensiones en silos; dimensionamiento de silos; las interacciones en medio granular. Introducción al método de los elementos discretos; modelado de fuerzas de contacto para aplicación al método DEM; aplicaciones con el software EDEM y Bulk Flow Analyst.
Flujos Turbulentos (4 créditos, 60 horas)
Contenido: Caracterización de la turbulencia; herramientas estadísticas; escalas de la turbulencia; teoría básica; modelos clásicos de desagüe; modelos de viscosidad turbulenta; modelos de transporte para las tensiones de Reynolds; situaciones especiales de modelado.
Estimación de Parámetros y Planificación de Experimentos (4 créditos, 60 horas)
Contenido: Métodos directos de estimación de parámetros, regresión no lineal, interpretación y análisis de los resultados: matriz de covariancia, intervalos de confianza y pruebas estadísticas. Proyecto secuencial de experimentos: criterios de discriminación entre modelos. Criterios de estimación de parámetros de un modelo de criterios mixtos. Ejemplos aplicados a flujos multifásicos.
Fundamentos del Flujo Multifásico (4 créditos, 60 horas)
Contenido: Revisión de flujo monofásico. Variables básicas del flujo bifásico. Estándares y mapas de flujos multifásicos. Balances unidimensionales de masa, cantidad de movimiento y energía en flujo bifásico. Modelos cinemáticos: homogéneo, fases separadas, deslizamiento. Correlaciones para cálculo de pérdida de carga y fracción volumétrica en flujo multifásico.
Gasificación de la biomasa (4 créditos, 60 horas)
Contenido: Termodinámica de la gasificación; cinemática de la gasificación y Teoría de Reactores; caracterización de la biomasa; procesos de gasificación; proyecto de gasificadores; aplicaciones; procesos accesorios; evaluación económica; cuestiones medioambientales y de seguridad.
Introducción a la combustión (4 créditos, 60 horas)
Contenido: Termoquímica. Cinética química. Modelos de reactores. Transferencia de masa. Llamadas laminares premezcladas. Llamas difusas laminares con reactivos en la fase gaseosa. Combustión de líquidos. Llamadas turbulentas premezcladas. Llamas turbulentas difusas. Quema de sólidos. Emisión de contaminantes.
Mecánica de los fluidos (4 créditos, 60 horas)
Contenido: Teoría del Flujo de Fluidos Perfectos: concepto de función corriente. Las ecuaciones de Navier-Stokes. Ejemplos de soluciones analíticas de las ecuaciones del movimiento. Fluidos laminares y turbulentos. Introducción a la teoría de la capa límite de flujo compresible.
Métodos de Programación Científica (4 créditos, 60 horas)
Contenido: Lenguaje de programación; práctica de programación científica con desarrollo en FORTRAN 90/95; práctica de programación científica con el software MATLAB; programación orientada a objetos; práctica de programación científica orientada a objetos con desarrollo en los lenguajes FORTRAN 90/95 y MATLAB.
Métodos Experimentales (4 créditos, 60 horas)
Contenido: Conceptos básicos en experimentos; técnicas de medición en sistemas térmicos y fluidos; análisis dinámico de instrumentos; respuestas de los sistemas de medición; teoría de errores e incertidumbres; análisis de datos experimentales; sistema de adquisición de datos.
Métodos Numéricos (4 créditos, 60 horas)
Contenido: Clasificación física de los problemas, problemas de equilibrio (PVC); Problemas con Evolución Temporal (PVI); algunos importantes de la Física-Matemática. Clasificación matemática de las ecuaciones diferenciales parciales (EDP). Método de diferencias finitas: diferenciales finitos, representación de diferencias de una EDP; el uso del volumen de control; las propiedades de los esquemas de diferenciales finitos: consistencia, estabilidad, convergencia; errores involucrados en situaciones numéricas de EDP; análisis de estabilidad de Fourier o Von Neumann; métodos para solucionar sistemas de ecuaciones algebraicas. Métodos directos: Regla de Cramer, eliminación de Gauss, descomposición LU, distemas triangulares o algoritmo de Thomas. Métodos Interactivos: Métodos de Jacobi y Gauss-Seidel, los métodos SOR; los métodos gradientes conjugados; Método interactivo de Newton-Raphson para sistemas no lineales; Las aplicaciones de diferenciales finitas en EDPs: ecuación de la onda, ecuación de conducción de calor, ecuación de Laplace, ecuación de Burgers (flujo inviscido), ecuación de Burgers (flujo viscoso). Sistema parabólico unidimensional: método simple explícito; método simple implícito; método de Cranck-Nicolson; métodos combinados; simetría cilíndrica y esféricas; sistemas parabólicos en 2 y 3 dimensiones: método simple explícito, métodos combinados, método ADI, método ADI, método ADE, método Upwind modificado. Sistemas elípticos: difusión en estado estacionario, campo de velocidad en dos dimensiones, campo de temperatura en dos dimensiones. Sistemas hiperbólicos: ecuación de convección hiperbólica (eq. de la onda), ecuación de conducción de calor hiperbólica.
Modelado de Turbinas de eje horizontal (4 créditos, 60 horas)
Contenido: Introducción a la aerodinámica de turbinas; Teoría del Disco Actuador, Teoría BEM, Teoría BEM con rotación en la estera; las correcciones de Prandtl y Glauert; turbinas con difusores; modelado dinámico del tren de potencia de las turbinas de eje horizontal. El efecto de la cavitación.
Motores de Combustión Interna (4 créditos, 60 horas)
Contenido: Proyecto de motores y parámetros operacionales. Modelos ideales para ciclos reales. Admisión y agotamiento de gases. Combustión en motores con ignición la chispa. Combustión en motores con ignición a compresión. Formación de contaminante control. Transferencia de calor en motores. Características operativas de los motores.
Técnicas de Medidas Experimentales (4 créditos, 60 horas)
Contenido: Conceptos básicos en experimentos; análisis dinámico de instrumentos; respuestas de los sistemas de medición; teoría de errores e incertidumbres; análisis de datos experimentales; sistema de adquisición de datos.
Termodinámica Avanzada (4 créditos, 60 horas)
Contenido: Introducción; el alcance de la termodinámica clásica, la generación de entropía. Principios Básicos: primera ley para sistemas y volúmenes de control, segunda ley y principios de máximo y mínimo, primera y segunda ley combinadas, disponibilidad y exergia, concepto de disponibilidad aplicada en un ciclo termodinámico. Relación entre propiedades termodinámicas; la relación fundamental, la ecuación de Gibbs Duhem, relaciones de Maxwell, tablas de Brigdman y el método de Jacobiano, propiedades molares parcial, mezcla de gases, ecuaciones de estado y cálculo de propiedades para líquidos y gases; Sistemas Multifásicos. Continuidad entre estados, diagrama de Andrew, teoría de J. Thomson y relación de Clapeyron; diagrama de fase, regla de Gibbs, cálculo de propiedades para sistemas multifásicos; Los sistemas reactivos: reacciones químicas, estequiometría, equilibrio químico: afinidad y constante de equilibrio, irreversibilidad de reacciones químicas, combustión, primera y segunda ley, temperatura adiabática y efectiva de llama, disociación química. Exergia y Generación de Entropia: estados de referencia, exergia física y química; cálculo de la exergia de combustibles, generación de entropía en flujo de fluidos y transferencia de calor. Análisis Exergético de Sistemas Térmicos: ciclos de potencia a vapor, ciclos de turbina de gas, ciclos de refrigeración, sistemas de acondicionamiento de aire, secado, procesos metalúrgicos, intercambiadores de calor, fundición; Termoeconomía: principios básicos, energia y costos, optimización.