Última actualización: 23/05/2019


Curso Académico: 2019/2020

Subsistema Térmico
(18091)
Titulación: Máster Universitario en Ingeniería Espacial (360)
Escuela de Ingeniería y Ciencias Básicas


Coordinador/a: ACOSTA IBORRA, ANTONIO

Departamento asignado a la asignatura: Departamento de Ingeniería Térmica y Fluidos

Tipo: Optativa
Créditos: 2.0 ECTS

Curso:
Cuatrimestre:




Materias que se recomienda haber superado
Entorno Espacial. Complementos de Ingeniería Aeroespacial (si el estudiante no posee conocimientos previos de ingeniería térmica básica, incluyendo transferencia de calor).
Competencias que adquiere el estudiante y resultados del aprendizaje.
1) Competencias que adquiere el estudiante. a) 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 reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios CB9 Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades 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. b) Competencias Generales CG1 Capacidad para la formulación, comprobación crítica y defensa de hipótesis, así como el diseño de pruebas experimentales para su verificación. CG2 Capacidad de realizar juicios de valor y priorizar en la toma de decisiones conflictivas utilizando un pensamiento sistémico. CG4 Capacidad para trabajar en equipos multidisciplinares de manera cooperativa para completar tareas de trabajo CG5 Capacidad para manejar el idioma inglés, técnico y coloquial. c) Competencias Específicas: CE3 Capacidad para desarrollar un sistema completo de interés que cumpla con las especificaciones de diseño y las expectativas de los interesados. Esto incluye la producción de productos; adquirir, reutilizar o codificar productos; integrar productos en ensamblajes de nivel superior; verificar productos contra especificaciones de diseño; validar los productos contra las expectativas de las partes interesadas; y la transición de productos al siguiente nivel del sistema. CE8 Capacidad para comprender y aplicar los conocimientos, métodos y herramientas de la ingeniería espacial al análisis y diseño del subsistema térmico de los vehículos espaciales. 2) Resultados del aprendizaje. a) Resultados generales y específicos. Tras cursar esta asignatura, los estudiantes poseen conocimientos sobre el vehículo, el entorno y los distintos modelos físicos necesarios para realizar el diseño de una plataforma espacial. En concreto, los resultados del aprendizaje en la asignatura son los siguientes: - Comprender los principios físicos de funcionamiento del sistema térmico, y comprender los fenómenos de transporte de calor que tienen lugar en un vehículo espacial - Aplicar modelos térmicos avanzados al diseño de un subsistema térmico de un vehículo espacial. b) Resultados del aprendizaje transversales. Los resultados transversales del aprendizaje (y evaluables en una o más asignaturas de la materia de Vehículos Espaciales y Dinámica, dentro de la que se encuentra esta asignatura) están en relación a los siguientes apartados del currículo CDIO: - Apartado 2.1, razonamiento analítico, y orientado a la resolución de problemas (por ejemplo, modelado o análisis con incertidumbre). - Apartado 2.2, experimentación, investigación y descubrimiento de conocimiento (por ejemplo, formulación de hipótesis o indagación experimental). - Apartado 2.4, destrezas y actitudes personales (por ejemplo, iniciativa y disposición a asumir riesgos o pensamiento creativo).
Descripción de contenidos: Programa
1. Introducción: 1.1. Control térmico en sistemas espaciales. 1.2. Clasificación de los subsistemas de control térmico. 2. Cargas térmicas en naves espaciales: 2.1. El entorno térmico en naves espaciales. 2.2. Fuentes de calor. 2.3. Balance térmico. 2.4. Ejemplos prácticos y problemas. 3. Modelado térmico: 3.1. Modos de transferencia de calor en sistemas espaciales. 3.2. Modelado del intercambio de calor por conducción. 3.3. Modelado del intercambio de calor por convección. 3.4. Modelado del intercambio de calor por radiación. 3.5. Intercambio de calor combinado. 3.6. Códigos de análisis térmico. 3.7. Ejemplos prácticos y problemas. 4. Diseño del subsistema térmico: 4.1. Requerimientos y restricciones térmicas. 4.1. Control térmico pasivo. Acabados superficiales, sistemas de aislamiento, radiadores, puentes térmicos, calotubos y sistemas bifásicos, materiales de cambio de fase y sistemas ablativos. 4.2. Control térmico activo. Calentadores, rejillas y persianas (louvers), ciclos de refrigeración, enfriadores termoeléctricos, VCPHs y diodos, circuitos de líquido y flujo bifásico bombeado, sistemas criogénicos y otros sistemas de control térmico. 4.3. Ejemplos de casos de estudio. 5. Comprobación de subsistemas térmicos: 5.1. Verificación térmica de modelos y equipos. 5.2. Ensayos de balance térmico y de comportamiento térmico en vacío. 5.3. Ejemplos de casos de estudio. 6. Normativa del control térmico: 6.1. Objetivo y alcance de la normativa del control térmico. 6.2. Las normativas ECSS.
Actividades formativas, metodología a utilizar y régimen de tutorías
1) Actividades formativas del curso: Clases teóricas: lecciones sobre cada tema del curso. Clases prácticas: solución de ejercicios y ejemplos de casos de estudio. Prácticas en aula informática: laboratorio de simulación. Actividades de evaluación: examen final, informes de laboratorio y entregables. Estas actividades formativas implican trabajo en grupo y trabajo individual del alumno. 2) Metodologías docentes que se usan en el curso: Exposiciones en clase del profesor con soporte de medios informáticos y audiovisuales, en las que se desarrollan los conceptos principales de la materia y se proporciona la bibliografía para complementar el aprendizaje de los alumnos. Resolución de problemas, casos de estudio, etc. planteados por el profesor de manera individual o en grupo. Elaboración de trabajos e informes de manera individual o en grupo. 3) Régimen de tutorías y comunicación con los estudiantes: Los estudiantes pueden solicitar tutorías con el profesorado en el horario establecido en la página web del curso (Aula Global, aulaglobal.uc3m.es). La comunicación con los estudiantes (avisos, materiales del curso, etc.) se realizará principalmente a través de Aula Global.
Sistema de evaluación
  • Peso porcentual del Examen Final 50
  • Peso porcentual del resto de la evaluación 50
Bibliografía básica
  • European Cooperation for Space Standarization. ECSS-E-ST-31C, Thermal Control. ESA. 2008
  • F.P. Incropera, D.P. DeWitt, T.L. Bergman, A.S. Lavine. Introduction to heat transfer (5th Edition). Wiley. 2006
  • M.J. Moran, H.N. Shapiro. Principles of Engineering Thermodynamics (7th Edition). John Wiley & Sons. 2012
  • P. W. Fortescue, G. Swinerd, J. Stark. Spacecraft Systems Engineering (4th Edition). Wiley. 2011
Bibliografía complementaria
  • D.G. Gilmore (Editor). Spacecraft Thermal Control Handbook. Volume I: Fundamental Technologies (2nd Edition). AIAA. 2002
  • J. Meseguer, I. Pérez-Grande, A. Sanz-Andrés. Spacecraft thermal control. Woodhead Publishing. 2012
  • M. Donabedian (Editor). Spacecraft Thermal Control Handbook. Volume II: Cryogenics. AIAA. 2003
  • W.J. Larson, A.V. Wertz. Space Mission Analysis and Design (3rd Edition). Kluwer Academic Publishers. 1999

El programa de la asignatura y la planificación semanal podrían sufrir alguna variación por causa de fuerza mayor debidamente justificada o por eventos académicos comunicados con antelación.