Última actualización: 07/02/2022


Curso Académico: 2022/2023

Máquinas y centrales térmicas
(15734)
Titulación: Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales (256)


Coordinador/a: GONZALEZ GOMEZ, PEDRO ANGEL

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

Tipo: Optativa
Créditos: 6.0 ECTS

Curso:
Cuatrimestre:




Requisitos (Asignaturas o materias cuyo conocimiento se presupone)
Ingeniería Térmica Transferencia de Calor
Objetivos
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.
Competencias y resultados del aprendizaje
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: 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.
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 60
  • Peso porcentual del resto de la evaluación 40
Calendario de Evaluación Continua
Bibliografía básica
  • Breeze, Paul A.. Power generation technologies. Elsevier. 2005
  • 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 podría sufrir alguna variación por causa de fuerza mayor debidamente justificada o por eventos académicos comunicados con antelación.