Código: Titulación: ingeniero técnico industrial, especialidad en mecánica Curso: 3º

Transcripción

1 ASIGNATURA: Ampliación de Máquinas Térmicas Código: Titulación: ingeniero técnico industrial, especialidad en mecánica Curso: 3º Profesor(es) responsable(s): - Francisco Vera García Departamento: Ingeniería Térmica y de Fluidos Tipo (T/Ob/Op): Op Créditos (T+P): 3+3 Descriptores de la asignatura según el Plan de Estudios: Motores de combustión interna alternativos. Turbomáquinas Térmicas Objetivos de la asignatura: El objetivo de esta asignatura es que el futuro ingeniero adquiera un conocimiento más específico en el funcionamiento, diseño y regulación de las máquinas térmicas. Así mismo, la teoría se complementa con prácticas de laboratorio de carácter científico e industrial, 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 eficiente los conocimientos planteados en la asignatura. Objetivos de la asignatura: - Análisis del rendimiento de las máquinas térmicas motoras. Variables termodinámicas. - Profundización en las características técnicas y de funcionamiento. - Regulación y puesta a punto. - Introducción al diseño. Materias relacionadas con esta asignatura: - Fundamentos Físicos de la Ingeniería 1º Curso I.T.I. - Termotécnia 1º Cuatrimestre / 2º Curso I.T.I. - Máquinas Térmicas 2º Cuatrimestre / 2º Curso I.T.I. Programa de la asignatura A. Programa de Teoría: Introducción La planificación de la materia de la asignatura Ampliación de Máquinas Térmicas comienza con la división clara y concisa del campo a estudio. Se tiene que tener en cuenta que esta asignatura tiene que cumplimentar los conocimientos adquiridos en asignaturas obligatorias del plan de estudios como es la asignatura Máquinas Térmicas. De acuerdo

2 con lo expuesto, los contenidos generales de la asignatura quedan englobados en una lección introductoria y de dos grandes bloques temáticos: 1. Turbomáquinas Térmicas 2. Motores de Combustión Interna Alternativos. Bloque 1º. Turbomáquinas Térmicas. Lección 2: Estudio termodinámico de las turbomáquinas. Deducción de la ecuación fundamental de las turbomáquinas. Ecuación de Euler. Estudio fluido-dinámico de las turbinas. Estudio fluido-dinámico de los compresores. Lección 3: Estudio termodinámico de la Turbina de Vapor. Turbinas de Vapor. Análisis energético del Ciclo de Rankine y de sus posibles mejoras Lección 4: Estudio termodinámico de la Turbina de Vapor. Turbinas de Gas. Clasificación y funcionamiento. Análisis energético del Ciclo de Brayton. Posibles mejoras del ciclo de Brayton. Práctica 1: Funcionamiento y regulación de las Turbinas de Vapor. Vista de conjunto. Planteamiento y resolución de un diseño real. Práctica 2: Funcionamiento y regulación de las Turbinas de Gas. Turbinas de Gas en centrales eléctricas. Ciclo cerrado y ciclo combinado con turbinas de vapor Turbina de Gas de aviación. Turbina de Gas para automoción. Vista de conjunto. Planteamiento y resolución de un diseño real. Práctica 3: Arranque y análisis de un turborreactor Turbina de Gas en la aviación. Arranque de una turborreactor Medida de los parámetros de funcionamiento Resolución de los parámetros de efectivos de la máquina Lección 4: Sistemas de cogeneración y de ciclo combinado. Definición de cogeneración Sistemas cogeneración. Clasificación y tipos. Aplicaciones y definición de parámetros

3 Definición de ciclo combinado. Sistemas de ciclo combinado. Clasificación y tipos Análisis energético de los ciclos combinados y de la cogeneración. Bloque 2º. Motores de Combustión interna alternativos. Lección 5: Características generales de los MCIA. Parámetros y ciclos ideales y reales. Motores de encendido provocado (MEP) Motores de encendido por compresión (MEC) Parámetros fundamentales de los MCIA Ciclos reales. Lección 6: Parámetros de funcionamiento. Curvas características. Parámetros indicados Parámetros efectivos Estimación de la potencia y del par efectivo de un motor Características de velocidad, carga y multiparamétricas. Acoplamiento del motor. Lección 7: Balance Térmico Ecuación del Balance Térmico Pérdidas de Calor Sistemas de refrigeración Sistemas de lubricación Lección 8: Renovación de la carga en motores de 4 tiempos Proceso de renovación de la carga en motores de 4T Definición de rendimiento volumétrico. Factores que afectan al rendimiento volumétrico Factores de funcionamiento. Factores de diseño Definición del trabajo de bombeo. Factores que afectan al trabajo de bombeo. Factores de funcionamiento y de diseño Práctica 3: Características mecánicas y de regulación de los M.C.I.A. Sistemas activos Sistemas de regulación Lección 9: Sobrealimentación Justificación Incremento de las tensiones mecánicas y térmicas Métodos de sobrealimentación: ventajas e inconvenientes Turbosobrealimentación. Turbomáquinas empleadas Métodos de sobrealimentación Problemas de acoplamiento

4 Sobrealimentación en MEC Sobrealimentación en MEP Lección 8: Combustión en MCIA Procesos de combustión. Tipos de combustión localizada Secuencia del proceso de combustión normal Combustión anormal en MEP: Encendido superficial y Detonación Factores que afectan al proceso de combustión: régimen, grado de carga, dosado, relación de compresión, avance al encendido, cámaras de com-bustión, bujía, combustible Combustión en MEC Fases de la combustión, tiempo de retraso, velocidad de combustión Factores que afectan a la combustión en MEC: régimen, presión y tempera-tura de fin de compresión, avance al encendido, dosado Características del combustible en MEC Diseño de cámaras de combustión Tendencias en la inyección. Práctica 4: Alimentación en Motores de Encendido Provocado. Arquitectura de los Sistemas de alimentación mediante inyección Características de los sistemas de inyección en MEP Práctica 5: Encendido y puesta a punto de Motores de Encendido Provocado. Arquitectura de los Sistemas de encendido Características de los sistemas de inyección en MEP Práctica 6: Alimentación en Motores de encendido por compresión Arquitectura de los Sistemas de inyección Inyección indirecta Inyección directa Práctica 7: Banco de ensayos Arquitectura de un banco de ensayos Sistemas necesarios en un banco de ensayos Parámetros de medida en Banco de ensayos Clasificación de los Bancos de ensayos Lección 9: Contaminación en MCIA Fuentes de emisiones contaminantes.

5 Especies contaminantes en los gases de escape. Normativa actual. Sistemas de medida. Soluciones para reducir la contaminación: control de la formación y trata-miento de los gases de escape. B. Programa de Prácticas (resumido): Denominación de la práctica Duración (h) Tipo de práctica (Aula, laboratorio, informática) Ubicación física (sede Dpto., aula informática,...) Características mecánicas de los M.C.I.A.. 4 Laboratorio Laboratorio Dpto. Sistema de alimentación M.E.P.: Medida de 2 Laboratorio Laboratorio Dpto. variables. E Sistema de encendido M.E.P.: Medida de 2 Laboratorio Laboratorio Dpto. variables. Sistema de alimentación M.E.C.: Arquitectura. 2 Laboratorio Laboratorio Dpto. Banco de motores: Medida de prestaciones. 2 Laboratorio Laboratorio Dpto. Instalaciones de Turbina de Vapor: 4+2h Externa + Aula Laboratorio Dpto. Subsistemas, Visita. Instalaciones de Turbina de Gas: 4+2h Externa + Aula Laboratorio Dpto. Subsistemas, Visita. Cogeneración: Instalaciones Motor/Térmicas, Combinadas Subsistemas, Visita. 4+2h Externa + Aula Laboratorio Dpto. C. Bibliografía básica: - Agüera Soriano, J.: Termodinámica Lógica y Motores Térmicos. Ed. Ciencia 3. - Mataix, C. : Termodinámica Técnica y Máquinas Térmicas. Ed. ICAI. - Muñoz, M. y Payri, F.: Turbomáquinas Térmicas. Ed. UPM. - Muñoz, M. y Payri, F.: Motores de Combustión Interna Alternativos. Ed. UPM. - CLIMENT, H.; GALINDO, J.; LÓPEZ, J. Procesos y Tecnología de Máquinas y Motores Térmicos.. Ed. UPV. - Apuntes del profesor (teoría y prácticas) D. Evaluación del alumno: - Tipo de examen: (oral/escrito). Escrito - Tipo de preguntas: (teoría, cuestiones, problemas). Cuestiones cortas y problemas a desarrollar - Valoración del examen y de prácticas o trabajos en porcentaje sobre la nota final. - Existencia de mínimos en el cálculo de la nota. - Obligatoriedad de asistencia a prácticas. No será obligatorio asistir a las prácticas pero si es obligatorio aprobar el examen de prácticas. Coincidiendo con el final del segundo cuatrimestre se realizará un examen escrito que constará de una parte teórica, otra de prácticas y una tercera parte de problemas. La parte teórica estará compuesta por cuestiones cortas donde se comprobará que el alumno tiene la capacidad para relacionar los conceptos básicos de la asignatura y deducir con-secuencias.

6 En la parte práctica se plantearan cuestiones relacionadas con las prácticas realizadas a lo largo del curso de la asignatura. En la parte de problemas se resolverán problemas de aplicación real donde el alumno tenga que realizar cálculos usando sus conocimientos de la teoría impartida para llegar a una solución final. Cada parte se puntuará sobre un máximo de diez puntos, siendo necesario haber alcanzado un mínimo de 4 puntos tanto en la parte de teoría como en la parte de ejercicios para evaluar la asignatura. Las cuestiones de prácticas se evaluarán de forma separada de la teoría y será necesario contestar correctamente al menos el 50% para aprobar la asignatura. La nota final de la asignatura se obtendrá mediante la siguiente formula: (Nota Teoría)*0.4 + (Nota Problemas)*0.4 + (Nota Prácticas)*0.2 = Nota Asignatura El trabajo realizado por los alumnos, individualmente o en grupo, a lo largo del curso es fuente de gran cantidad de información respecto al logro de los objetivos programados, e incluso sobre otros no programados. El profesor animará a los alumnos a la realización de trabajos prácticos durante el curso los cuales serán valorados de forma individualizada en la nota final de la asignatura. E. Observaciones: - Recomendaciones al alumno (calculadoras, tablas,...): Tener práctica en el uso de las tablas y diagramas termodinámicos para el calculo de las propiedades de las sustancias. Interés en conocer la arquitectura y el proceso de diseño de las Máquinas Térmicas. - Incompatibilidades del Plan de Estudios: Ninguna - Página Web: La plataforma Aula Virtual que ofrece la web de la UPCT servirá de apoyo a la docencia y al transcurso de la asignatura.