TRABAJO DE FIN DE MÁSTER Título: Diseño, construcción, modelado y simulación por ordenador de una experiencia de laboratorio sobre enfriamiento radiativo. Directores: Luis Dinis Vizcaíno y María Cruz de Andrés García. Créditos: 12 OBJETIVOS • Entrenamiento del alumno en el trabajo de investigación teórico-experimental: diseño y montaje de experimentos, realización de medidas, tratamiento de datos y análisis de resultados. • Familiarizar al alumno con las técnicas de creación y manejo de modelos y simulación numérica, aplicados al experimento concreto que habrá de llevar a cabo. CARGA Y DISTRIBUCIÓN HORARIA La distribución de la carga corresponderá al siguiente esquema inicial, pudiendo modificarse en función de las dificultades encontradas en cada parte: • • • 3 créditos dedicados al objetivo número 1, diseño y elaboración del experimento. 6 créditos para la realización del modelo teórico y la simulación por ordenador (objetivos 2 y 3). 3 créditos para la redacción de la memoria final. RESUMEN Diseño y montaje y análisis teórico-experimental de un experimento que permita visualizar y cuantificar la influencia del recubrimiento externo de un cuerpo sobre el enfriamiento del mismo. PLAN DE ACCIÓN Y METODOLOGÍA DE TRABAJO El trabajo constará de tres partes. 1.- Diseño y elaboración de un experimento en el que se ponga de manifiesto el efecto de la diferente emisión de radiación infrarroja en el enfriamiento de dos objetos de las mismas características físicas y geométricamente iguales dotados de un recubrimiento externo diferente. Utilizando los materiales disponibles en el Laboratorio de Energías Renovables se construirá el prototipo y el montaje experimental que permita seguir la evolución de temperaturas en el interior de los mencionados objetos, con la precisión suficiente para apreciar el efecto de la diferente emisión térmica. 2.- Construcción del modelo teórico de los procesos de transmisión del calor que tienen lugar en el experimento. Será necesario construir un modelo tridimensional realista para su resolución mediante ordenador en la siguiente fase. Para la elaboración de dicho modelo se puede acudir a la literatura existente sobre el tema. Idealmente, se debería también lograr un modelo aproximado simple de resolución analítica o numérica. 3.- Resolución del modelo por computador y comparación de los resultados con los obtenidos experimentalmente. La simulación permitirá estudiar cómo varía el enfriamiento en función de los parámetros del modelo que controlan las propiedades térmicas de los materiales, las dimensiones del sistema, los coeficientes de transferencia de calor, las condiciones ambientales circundantes, etc... Como beneficio adicional al trabajo de investigación propuesto, y en función de los resultados de los resultados obtenidos, la experiencia podría plasmarse en el diseño teórico experimental de una práctica de laboratorio para los estudiantes del Máster en Energía. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES El desarrollo de actividades seguirá el esquema correspondiente a la distribución de la carga y por tanto, las actividades se desarrollarán en el siguiente orden: 1. 2. 3. 4. 5. Diseño y montaje de la experiencia Toma de datos. Modelado teórico Simulación numérica Redacción de la memoria final BIBLIOGRAFIA 1.- A. Bejan. “Heat transfer”. John Wiley &sonss, Inc. 1993 2.- Y. Cengel, Afshin J. Ghaja. “Heat and mass transfer: fundamentals & applications”. McGraw Hill, 2011 3.- Heat Conduction in two and three dimensions. T. Blomberg (1996) http://buildingphysics.com/manuals/avh_TB.pdf