INGENIERO TÉCNICO DE MINAS UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE CARTAGENA ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA TÉCNICA CIVIL PROGRAMA DE LA ASIGNATURA

Transcripción

1 UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE CARTAGENA ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA TÉCNICA CIVIL PROGRAMA DE LA ASIGNATURA SISTEMAS TÉRMICOS DE GENERACIÓN Ingeniero Técnico de Minas Especialidad: Recursos Energéticos, Combustibles y Explosivos CURSO 08/09 DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA TÉRMICA Y DE FLUIDOS ESCUELA UNIVERSITARIA DE INGENIERÍA TÉCNICA CIVIL 1

2 Asignatura: SISTEMAS TÉRMICOS DE GENERACIÓN Código: Tipo: Troncal - Cuatrimestral Créditos: 4,5 T + 3 P Titulación: Ingeniero Técnico Minas Curso: 2º Departamento: Ingeniería Térmica y de Fluidos Área de Conocimiento: Máquinas y Motores Térmicos Profesor Responsable: Javier Mulas Pérez Descriptores del Plan de Estudios Sistemas de Generación. Turbinas Térmicas. Calderas y Reactores Nucleares. Objetivos de la asignatura El objetivo general de esta asignatura es que el futuro ingeniero adquiera un conocimiento del funcionamiento de las máquinas térmicas, así como de los principios teóricos en que se basa los procesos que siguen. Así mismo, la teoría se complementa con prácticas de laboratorio, con el objeto de que el alumno tenga un conocimiento más específico y exacto de los sistemas reales y su funcionamiento, y asimile de forma más eficiente los conocimientos planteados en la asignatura. Los objetivos específicos para alcanzar los objetivos generales son: - Los alumnos deben conocer y comprender los principios de funcionamiento de las Máquinas Térmicas Motoras que constituyen los sistemas térmicos de generación de una central de generación de energía eléctrica. - Los alumnos utilizarán la Termodinámica Técnica como herramienta de análisis de las Máquinas Térmicas. - Teniendo en cuenta los puntos anteriores, los alumnos realizarán análisis energéticos de los ciclos típicos de funcionamiento en las instalaciones antes citadas. - Los alumnos deben conocer y comprender la terminología fundamental de la Tecnología Nuclear. También conocer la estructura de una central nuclear en el contexto de sistema térmico de generación no clásico. Orientaciones metodológicas Se realizarán las siguientes actividades docentes: - Sesiones académicas en el aula, en las cuales el profesor desarrollará los contenidos principales de los temas para facilitar su comprensión, insertando la realización de ejercicios para fijar y cuantificar los conceptos presentados. - Sesiones de discusión y de síntesis en las que se debatirá sobre las principales ideas de algunos de los bloques temáticos desarrollados en las sesiones de exposición o que se hayan planteado en ejercicios propuestos. - Actividades o trabajos asistidos, en los que el alumnado, con las orientaciones proporcionadas por el profesor, profundizará en alguno de los contenidos del temario o resolverán problemas que se hayan planteado en alguna de las sesiones anteriores o mediante el aula virtual. - Aula virtual, que se utilizará para distribuir material bibliográfico, realización de ejercicios de control evaluables, asignación de actividades obligatorias o propuestas, tanto de forma individual como para grupos reducidos, contacto con el profesor y seguimiento de la evaluación continua. ESCUELA UNIVERSITARIA DE INGENIERÍA TÉCNICA CIVIL 2

3 Asimismo se utilizará para el seguimiento del alumnado con dificultades para asistir con suficiente regularidad a las sesiones académicas en el aula. - Además, en la medida en que se pueda adaptar al calendario académico, se realizará una visita a una instalación del sector así como se procurará la asistencia a conferencias o seminarios relacionados con la asignatura. Programa de Teoría TEMA I. I.1. I.2. I.3. TEMA II. II.1. II.2. II.3. FUNDAMENTOS DE LOS SISTEMAS TÉRMICOS DE GENERACIÓN Introducción. Contexto actual de los Sistemas de Generación. Conceptos previos de termodinámica. Unidades energéticas, magnitudes y cálculos. Definiciones. Clasificación de las Máquinas Térmicas. Campos de aplicación. TURBINAS DE VAPOR Introducción. Clasificación y funcionamiento. Aplicaciones. Análisis de los ciclos termodinámicos básicos de las turbinas de vapor y mejoras. Tecnología de las turbinas de vapor. Elementos de los Sistemas de Generación de turbinas de vapor. TEMA III. TURBINAS DE GAS III.1. Introducción. Clasificación y funcionamiento. Aplicaciones. III.2. Compresores. Tipos de compresores. III.3. Análisis de los ciclos termodinámicos básicos de las turbinas de gas y mejoras. III.4. Tecnología de las turbinas de gas. Elementos de los Sistemas de Generación de turbinas de gas. III.5. Propulsión con Turbina de Gas. TEMA IV. MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA ALTERNATIVOS (MCIA) IV.1. Introducción. Clasificación y funcionamiento. Aplicaciones. IV.2. Características generales de los MCIA. Parámetros, ciclos ideales y reales. IV.3. Renovación de la carga. Alimentación. Combustibles. Contaminación. IV.4. Tecnología de los MCIA. Elementos constructivos. TEMA V. CENTRALES TÉRMICAS DE CICLO COMBINADO V.1. Introducción. V.2. Análisis termodinámico de los ciclos combinados y mejoras, V.3. Tecnología de los ciclos combinados. Elementos de las los Sistemas de Generación de ciclo combinado. TEMA VI. INSTALACIONES DE COGENERACIÓN Y TRIGENERACIÓN VI.1. Introducción. Conceptos y clasificación. Tecnologías de cogeneración. VI.2. Análisis energético. Índices de prestaciones. VI.3. Ventajas y desventajas de la cogeneración. VI.4. Trigeneración. Concepto y aplicaciones. TEMA VII. ANÁLISIS DE LOS PROCESOS DE COMBUSTIÓN COMPLETA VII.1. Mezclas Reactivas y Combustión. VII.2. Relación aire-combustible. Dosado. Exceso de aire. VII.3. Poder calorífico del combustible. TEMA VIII. CENTRALES NUCLEARES VIII.1. Conceptos Generales de Tecnología Nuclear. VIII.2. Tipos de Reactores Nucleares. VIII.3. Centrales Nucleares de agua ligera. VIII.4. Actualidad de la energía nuclear en España y resto del mundo. ESCUELA UNIVERSITARIA DE INGENIERÍA TÉCNICA CIVIL 3

4 Bibliografía 1. Moran, M.J., Shapiro, H.N., Fundamentos de Termodinámica Técnica (Tomo I y II) - Barcelona: Ed. Reverté, Agüera Soriano, J., Termodinámica Lógica y Motores Térmicos.- Madrid: Ed. Ciencia 3, Muñoz Torralbo, M., Payri González F., Motores de Combustión Interna Alternativos.- Valencia. Servicio de publicaciones de la Universidad Politécnica de Valencia, Motores de Combustión Interna Alternativos. M. Muñoz. F. Payri. Editorial: Sección de publicaciones de la E.T.S.I.I. Fundación General U.P.M. 5. Termodinámica Técnica. J.L. Gómez Ribelles, M. Monleón Parda, G. Gallego Ferrer. Servicio de Publicaciones de la Universidad Politécnica de Valencia. 6. Máquinas Térmicas. M. Muñoz Torralbo, F. Payri González. UNED. 7. Zueco Jordán, J., Sistemas Térmicos de Generación.- Universidad Politécnica de Cartagena Zueco Jordán, J., Problemas de Sistemas Térmicos de Generación.- Universidad Politécnica de Cartagena Manual de Climatización. (Tomo I). J.M. Pinazo Ojer. Servicio de Publicaciones de la Universidad Politécnica de Valencia. 10. La Producción de Frío. Enrique Torrella Alcaraz. Servicio de Publicaciones de la Universidad Politécnica de Valencia. Programa de Prácticas Las prácticas se desarrollarán en el horario de clase siempre que sea posible, en el aula de informática, laboratorios del Departamento o bien en el aula habitual de teoría. Algunas prácticas se complementan y fundamentan en la realización de actividades o trabajos asistidos, en los que el alumnado, en grupos de trabajo y con las orientaciones proporcionadas por el profesor, profundizará en alguno de los contenidos del temario. Estas actividades se basan en el aprendizaje basado en proyectos, estudio del caso y otras metodologías de enseñanza similares. Las prácticas de descripción de elementos constructivos pueden complementarse con una prueba escrita breve a su finalización con el fin de evaluar la práctica. Las prácticas a realizar son las siguientes: 1. Uso de tablas y diagramas termodinámicos. Resolución de problemas en el aula. 2. Elementos constructivos: - Centrales Térmicas con Turbina de Vapor: caldera, condensador, economizador, precalentadores del agua de alimentación, etc. - Turbinas de Gas. - Ciclos Combinados. - Motores de Combustión Interna Alternativos. Descripción. Montaje y desmontaje. Diagrama de distribución en MCIA. 3. Análisis de ciclos termodinámicos mediante herramientas informáticas. Se realizarán dos estudios del caso, trabajando en grupo. 4. Ensayo en banco de motores de combustión interna alternativos. Balance térmico y curvas características. 5. Visita a una instalación industrial. Bibliografía de prácticas Se suministrará el material necesario para el desarrollo de las prácticas a través del aula virtual. La bibliografía de prácticas es la misma que para la teoría. ESCUELA UNIVERSITARIA DE INGENIERÍA TÉCNICA CIVIL 4

5 Criterios de evaluación La evaluación se realiza mediante la valoración de las actividades realizadas en el aula, actividades propuestas y obligatorias, y los resultados de pruebas de control que se distribuirán a lo largo del curso. También hay un examen final para aquellas personas que no superen los mínimos en las pruebas de control en las que se incluye el temario no superado. En el caso de que no se realizaran pruebas de control durante el curso, el examen final incluiría todo el temario de la asignatura. El examen final constará de dos partes: - Una teórica, T, consistente en preguntas o cuestiones de contestación breve, con una duración de 1 hora y media aproximadamente. - Otra práctica, P, consistente en la resolución de dos o tres ejercicios o supuestos prácticos, con una duración de 2 horas y media aproximadamente. Cada una de estas partes se valorará de 0 a 10 puntos. La nota final del examen, E, es la media ponderada de la nota de teoría y la de problemas. La parte de teoría (T) puntúa el 40% y la parte de problemas (P) puntúa el 60%. Por tanto, E=0,4T+0,6P Además del examen, se pueden hacer ejercicios en clase acerca de los conceptos y cálculos explicados en la misma. Cada pregunta correcta se valorará con 1 y la incorrecta con 0. La nota global de clase, C, será la media de las puntuaciones obtenidas en las preguntas de clase. En cualquier caso siempre será C 1. Para aprobar la asignatura se deben cumplir los siguientes requisitos: - Obtener una puntuación mínima (30%) en cada parte del examen (T y P). - Obtener una nota final del examen mayor o igual que cuatro con cinco (E 4.5). - Asistencia a las prácticas, y realización de las actividades formativas que se propongan a lo largo del curso, así como la entrega de la memoria de las mismas. La nota de esta parte será (A), siendo requisito para aprobar que A 5. La nota final (N) de la asignatura será: - La nota del examen (E), si es menor que cuatro con cinco. - La media ponderada entre la nota del examen y las notas obtenidas en las prácticas, actividades formativas y en las evaluaciones hechas en clase, si el resultado es mayor o igual que cinco: N = 0.65 E A C Se aprueba la Asignatura con N 5. ESCUELA UNIVERSITARIA DE INGENIERÍA TÉCNICA CIVIL 5