Maestría en Ciencias en Ingeniería Mecánica en Sistemas Térmicos

Ahorro y uso eficiente de la Energia
Estudios de vidrios. El entendimiento de las complejidades del funcionamiento energético en una edificación requiere de investigación y desarrollo. Un edificio actúa con el medio ambiente a través de su envolvente. Las ventanas, como una parte importante del mismo, son secciones consumidoras responsables de la pérdida del cincuenta por ciento de la energía que se requiere para el calentamiento o enfriamiento de una edificación. Dentro de este proyecto se considera el diseño de instrumentación y metodología para la evaluación de vidrios y películas de control solar y participar con los organismos de normalización del país en la elaboración de Normas Nacionales (NOM y/o NMX) para la prueba térmica de vidrios.

Estudios de la combinación de vidrios y techos. Mediante este proyecto se determinará la importancia e influencia de parámetros específicos que conduzcan a dar recomendaciones a arquitectos e ingenieros de la construcción sobre los materiales a utilizar, considerando la localización geográfica de la edificación. Determinar la respuesta térmica de los diferentes componentes en una edificación y señalar las variables de control según el arreglo o diseño, los materiales y zona geográfica donde se construya, forman parte de las expectativas de estos estudios.

Cálculo de cargas térmicas de edificaciones. Uno de los problemas de los códigos de cómputo comerciales utilizados para calcular cargas térmicas en edificaciones, es que están diseñados con condiciones prevalecientes en latitudes norte, en donde los climas, formas de construcción y materiales, son diferentes a las que se utilizan en México. Se trabaja en adecuar y/o desarrollar códigos de cómputo para el cálculo de cargas térmicas en edificaciones, de acuerdo a las regiones en que climatológicamente se divide el país.

Estudio numérico del movimiento de fluidos en habitaciones. Para lograr una mejor comprensión de cómo se llevan a cabo las ganancias de calor por energía solar en habitaciones, se realizan estudios detallados del movimiento de fluidos en habitaciones. Estos estudios se reducen a estudios en cavidades. Los estudios en cavidades que se reportan, usualmente, sólo consideran las contribuciones por conducción y convección del aire y no consideran los efectos por radiación. Se trabaja en el modelado teórico de cavidades en dos y tres dimensiones con el efecto combinado de conducción, convección y radiación y se calculan Coeficientes de Transferencia de Calor.

Estudios de flujos radiativos de luminarias. Generalmente los problemas que se encuentran al trabajar a la intemperie con la radiación solar están relacionados con la falta de control de las variables durante la experimentación. Estas variables pueden ser la irradiación, el viento, la humedad, la temperatura. Estos parámetros varían a lo largo del día y afectan los resultados. Para tener control sobre ellos se estudian los flujos radiativos de lámparas de gas halógeno-tungsteno para determinar sus espectros y diseñar un simulador solar. Contar con un dispositivo que simule la radiación solar permite realizar experimentación bajo condiciones de laboratorio controlables.

Estudios de sistemas y procesos de secado. El proceso de secado es un proceso complicado ya que involucra la transferencia de energía y masa al mismo tiempo. Generalmente, la energía que se utiliza para secar alimentos o cualquier otro tipo de producto se obtiene de la combustión de combustibles derivados del petróleo, cuyas características principales es ser no renovables y contaminantes. Ya que el país cuenta con un gran recurso energético como es el sol, el secado solar es una alternativa en cuanto a la reducción del uso de combustible y ahorro de energía y a la disminución de los índices de contaminación de estos sistemas. Se ha venido realizando estudios teóricos y experimentales de sistemas de secado solar. Se ha trabajado en la implementación de un banco de pruebas para la caracterización de colectores solares planos de aire según la norma ASHRAE y en la evaluación del sistema completo de secado solar para granos. Estos estudios están enfocados a un mejor diseño de los sistemas de secado y al desarrollo de sistemas híbridos que utilicen la energía solar auxiliados con fuentes convencionales de calentamiento.

Sistemas termodinámicos y térmicos. Esta línea de investigación se ha enfocado hacia el estudio y desarrollo de dispositivos para medir las propiedades termofísicas de fluidos, sólidos y recubrimientos metálicos. También se trabaja en la modelación matemática y diseño de sistemas asociados con combustión, refrigeración, aire acondicionado y turbinas.

Instrumentación para medición de propiedades termofísicas de materiales y fluidos. La adquisición de instrumentos de medición de propiedades termofísicas es problemática y costosa. El área de Térmica se ha enfocado al desarrollo de instrumentos de medición de propiedades termofísicas de materiales (fluidos y sólidos) en amplios intervalos y bajo la premisa de que cumplan con los requisitos establecidos por las normas correspondientes. Estas investigaciones están encaminadas a contar con un laboratorio de medición certificado por SECOFI. Este laboratorio proporcionará servicios, asesoría y consultoría a la industria en lo relacionado con las propiedades de materiales. La calidad de los resultados obtenidos en proyectos que hagan uso del laboratorio deberá ser uno de sus más fuertes respaldos de credibilidad de los reportes, tesis, artículos técnicos e informes y deberá de ser un fundamental apoyo para la formación de una cultura de calidad en sus estudiantes egresados.

Medición de propiedades termofísicas. Para la simulación de sistemas, operación de procesos y funcionamiento de plantas que involucren transferencia de calor, es necesario conocer las propiedades termofísicas de los materiales utilizados. Aunque existe información de propiedades de materiales reportados en la literatura, es necesario contar con información de materiales fabricados y que se manejan en México. Con mediciones precisas de estas propiedades se podrán establecer mejor las condiciones de diseño y operación de equipos y sistemas. La formación de una base de datos de propiedades termofísicas de materiales utilizados en la industria nacional de la construcción y la publicación de la misma, constituye uno de los principales objetivos de estos trabajos del proyecto.

Medición de propiedades ópticas. Al igual que en las propiedades termofísicas de los materiales, es necesario contar con mediciones precisas de sus propiedades ópticas, por esto, se adquieren y desarrollan dispositivos que midan con precisión propiedades ópticas tales como la emitancia, reflectancia, transmitancia y absortancia. Estas propiedades son requeridas tanto en la simulación de sistemas, como en procesos y funcionamiento de plantas que involucren el intercambio de calor por radiación.

TEMARIO

MATERIAS BÁSICAS

• Ciencia, tecnología, sociedad e innovación

• Fundamentos de Ingeniería Mecánica

MATERIAS OPTATIVAS:

• Matemáticas Avanzadas

• Ciencias de los Materiales

• Métodos Numéricos para la Solución de Ecuaciones Diferenciales Parciales

• Conducción

• Mecánica de Fluidos

• Termodinámica

• Transferencia de Calor

• Convección

• Flujo en dos Fases

• Radiación

• Medición y Experimentación

• Aplicaciones Térmicas de Energía Solar

• Temas Selectos de Térmica

• Análisis y Diseño de Sistemas Térmicos

• Flujo Turbulento