Ingeniería Térmica Transferencia de Calor

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.

RA1.2: Una comprensión sistemática de los conceptos y aspectos clave de su rama de ingeniería. RA1.3: Un conocimiento adecuado de su rama de ingeniería que incluya algún conocimiento a la vanguardia de su campo. RA2.1: La capacidad de aplicar su conocimiento y comprensión para identificar, formular y resolver problemas de ingeniería utilizando métodos establecidos. RA2.3: La capacidad de elegir y aplicar métodos analíticos y de modelización relevantes. RA3.1: La capacidad de aplicar sus conocimientos para desarrollar y llevar a cabo diseños que cumplan unos requisitos específicos. RA3.2: Comprensión de los diferentes métodos y la capacidad para utilizarlos. RA4.2: La capacidad de diseñar y realizar experimentos, interpretar los datos y sacar conclusiones RA4.3: Competencias técnicas y de laboratorio. RA5.1: La capacidad de seleccionar y utilizar equipos, herramientas y métodos adecuados. RA5.2: La capacidad de combinar la teoría y la práctica para resolver problemas de ingeniería. RA5.3: La comprensión de métodos y técnicas aplicables y sus limitaciones. RA6.3: Demostrar conciencia sobre la responsabilidad de la práctica de la ingeniería, el impacto social y ambiental, y compromiso con la ética profesional, responsabilidad y normas de la práctica de la ingeniería. CB1: Que los estudiantes hayan demostrado poseer y comprender conocimientos en un área de estudio que parte de la base de la educación secundaria general, y se suele encontrar a un nivel que, si bien se apoya en libros de texto avanzados, incluye también algunos aspectos que implican conocimientos procedentes de la vanguardia de su campo de estudio. CB2: Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio. CG1: Capacidad de resolver problemas con iniciativa, toma de decisiones, creatividad, razonamiento crítico y de comunicar y transmitir conocimientos, habilidades y destrezas en el campo de la Ingeniería Industrial. CG3: Capacidad para diseñar un sistema, componente o proceso del ámbito de la ingeniería mecánica, para cumplir con las especificaciones requeridas. CG7: Conocimiento y capacidad para analizar y valorar el impacto social y medioambiental de las soluciones técnicas, y para aplicar las tecnologías medioambientales y de sostenibilidad. CG9: Conocimiento y capacidad para aplicar herramientas computacionales y experimentales para el análisis y cuantificación de problemas de ingeniería mecánica. CG10: Capacidad para diseñar y realizar experimentos y para analizar e interpretar los datos obtenidos. CG16: Conocimientos de termodinámica aplicada y transmisión de calor. Principios básicos y su aplicación a la resolución de problemas de ingeniería. CE3: Conocimientos aplicados de ingeniería térmica.

Este es un curso que comprende una base de fundamentos y una base tecnológica. El programa se divide en las siguientes partes: 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 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.

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.