Última actualización: 03/05/2019


Curso Académico: 2019/2020

Máquinas y centrales térmicas
(14207)
Titulación: Grado en Ingeniería Mecánica (221)


Coordinador/a: SANCHEZ DELGADO, SERGIO

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

Tipo: Obligatoria
Créditos: 6.0 ECTS

Curso:
Cuatrimestre:




Materias que se recomienda haber superado
Ingeniería Térmica
Competencias que adquiere el estudiante y resultados del aprendizaje.Más información en este enlace
El objetivo de este curso es que el estudiante conozca los ciclos termodinámicos empleados en las máquinas y centrales térmicas productoras de potencia, además de la tecnología asociada, con el fin de adquirir capacidades que le permitan analizar el comportamiento de los motores térmicos, las turbomáquinas y las calderas, quemadores y cámaras de combustión presentes en dichos sistemas. Para lograr este objetivo el alumno debe adquirir una serie de conocimientos, capacidades y actitudes. Por lo que se refiere a los conocimientos, al finalizar el curso el estudiante será capaz de: - Identificar los elementos básicos de una central térmica, su función, y condiciones de trabajo. - Conocer los procesos y parámetros que las definen, y evaluar sus actuaciones. - Conocer la tecnología en cada uno de los casos. - Analizar las posibilidades de ahorro de energía e impacto medioambiental de cada una de las máquinas y centrales estudiadas. En cuanto a las capacidades, las podemos clasificar en dos grupos: uno de capacidades específicas y otro de capacidades más genéricas o destrezas. En cuanto a las capacidades específicas, al finalizar el curso el alumno será capaz de: - Plantear el diseño termodinámico de una planta de potencia. - Identificar y discriminar distintos tipos de motores alternativos, y equipos (turbomaquinaria, calderas, cámaras de combustión), y subsistemas de las centrales térmicas. - Conocer el ámbito de aplicación de los distintos tipos de motores térmicos. - Evaluar repercusiones medioambientales del uso de una u otra tecnología para la generación de potencia. En cuanto a las capacidades generales o destrezas, durante el curso se trabajarán: - La capacidad de resolver problemas. - La capacidad para buscar, comunicar y discriminar cual es la información relevante para caracterizar una instalación de producción de potencia. - La capacidad para trabajar en equipo y repartir la carga de trabajo para afrontar problemas complejos. En cuanto a las actitudes el alumno tras cursar el curso debería tener: - Una actitud crítica respecto a la manera de identificar y evaluar las actuaciones y el funcionamiento de los equipos elementales que constituyen una instalación. - Una actitud de colaboración que le permita obtener de otros agentes la información y conocimientos necesarios para realizar tareas complejas.
Descripción de contenidos: Programa
Este es un curso que comprende una base de fundamentos y una base tecnológica. El programa se divide en las siguientes partes: INTRODUCCION: - Repaso a los conocimientos termodinámicos de sistemas cerrados y volúmenes de control. Aplicación de los balances de masa y del primer y segundo principio de la termodinámica. PRIMERA PARTE (Plantas de potencia basadas en ciclos Brayton y Rankine): - Ciclos Brayton y Rankine para la producción de potencia, ciclos mejorados. -Brayton simple, inter-enfriado, con recalentamiento, regenerativo, ciclos complejos y cerrados. Estudio de los diferentes tipos de cámaras de combustión. Triángulo de velocidades en compresor y turbina, así como limitaciones de operación en las turbinas de gas debido a la resistencia térmica de los álabes. Sistemas de refrigeración de álabes. -Rankine simple, recalentamiento, regeneración (extracciones de vapor y drenajes). Ciclos completos. Estudio de las partes de una caldera y de los diferentes tipos de condensación. Análisis de la operación de los Feed Water Heater en los cilcos de generación de potencia regenerativos. Parámetros Drain Cooling Approach y terminal Temperature Difference. - Ciclos combinados: - Estudio de la operación de ciclos combinados. Análisis de calderas recuperadoras de 1 nivel de presión. Descripción de calderas recuperadoras de dos y tres niveles de presión. SEGUNDA PARTE -Motores de combustión interna: Descripción y análisis de ciclos termodinámicos de combustión interna. Motores de ignición forzada (MIF) y motores de ignición espontánea (MIE). Arquitectura de motores. Descripción de funcionamiento de las partes principales de un motor de combustión: conjunto cilindro-pistón, distribución (árbol de levas, cigüeñal), reglaje de válvulas, refrigeración. Rendimientos en MCI, específico, indicado, mecánico. Sobrealimentación de MCI, geometría variable. TERCERA PARTE -Principios de exergía y exergoeconomía aplicado a ciclos de generación de potencia. CUARTA PARTE -Tecnologías: -Fundamentos de energía nuclear (Posición de la energía nuclear en el mundo y en España, combustible, enriquecimiento de uranio, tipos de reactores (PWR, BWR), ciclo termodinámico, control de la reacción, refrigeración. -Fundamentos de transformación termoquímica. Combustión, gasificación y pirólisis. Principales reacciones de transformación. Caracterización de biomasa. descripción de productos en función del proceso de transformación. Potencial de la biomasa como combustible. tecnología de reactores para gasificación (especial interés en reactores de lecho fluidizado) -Fundamentos de centrales solares de concentración: Producción global de energía. Emisiones de CO2. Conferencia de Paris sobre el Clima. Estado energético europeo. Energía solar de concentración: Energía solar, efecto de la temperatura de absorción, fluido caloportador, sistema de almacenamiento energético, tecnologías de concentración, cilindro-parabólico, fresnel lineal, torre Solar, disco Stirling.
Actividades formativas, metodología a utilizar y régimen de tutorías
La metodología docente incluirá: 1) Clases magistrales, donde se presentarán los conocimientos que los alumnos deben adquirir. Para facilitar su desarrollo los alumnos recibirán material de apoyo e información sobre los manuales básicos y de referencia que les permita completar y profundizar en los temas relevantes que sean de su interés. 2) Resolución de problemas, en relación con los conocimientos que se van a presentar y sobre todo en relación con las capacidades específicas que los estudiantes deben desarrollar. 3) Resolución de ejercicios por parte del alumno que le servirán para afianzar y contrastar con la realidad los conocimentos obtenidos, permitiendoles autoevaluar sus conocimientos, adquirir las capacidades necesarias y desarrollar la creatividad técnica. La puesta en común de soluciones dadas por los alumnos a problemas ingenieriles y su corrección conjunta debe servir para afianzar conocimientos y desarrollar la capacidad para analizar y comunicar la información relevante para la resolución de problemas. Además la puesta en común favorecerá el intercambio de opiniones críticas tanto entre profesor y alumnos como entre alumnos.
Sistema de evaluación
  • Peso porcentual del Examen Final 30
  • Peso porcentual del resto de la evaluación 70
Bibliografía básica
  • Breeze, Paul A.. Power generation technologies. Elsevier. 2005
  • El-Wakil, M. Power plant technology. McGraw-Hill. 1984
  • Heywood J.B.. Internal combustion engine fundamentals. McGraw-Hill. 2008
  • Horlock J.H.. Combined power plants. Pergamon Press. 1992
  • Moran M.J., Shapiro H.N.. Fundamentos de termodinámica técnica. Reverte. 2004

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.