GABRIEL GONZÁLEZ SILES
JUAN JOSÉ GÓMEZ SÁNCHEZ
PALOMO ROCIO CUBILLAS FERNÁNDEZ

Aplicación de la Termodinámica al estudio de las Máquinas Térmicas: fundamentos
de las diversas máquinas térmicas, cálculo, selección, ensayos y tecnologías
asociadas (materiales empleados, construcción, uso y mantenimiento).
Fundamentos de mecánica de fluidos y su aplicación en transporte de fluidos y
Máquinas Hidráulicas.

El alumno medio deberá conocer la terminología, los elementos que constituyen
las máquinas térmicas, motores térmicos  y turbomáquinas y sus campos de
aplicación. Comprenderá los procesos fundamentales que se llevan a cabo en
éstos y los sistemas actualmente utilizados para dar solución a los múltiples
inconvenientes que se presentan en los motores. Sabrá aplicar sus conocimientos
en la resolución de problemas básicos.

Proporcionar la formación necesaria para que el graduado sea capaz de
comprender y resolver los diversos problemas y procesos industriales planteados
en el ámbito energético-tecnológico, así como de asimilar adecuadamente el
manejo de equipos y centrales industriales.

PARTE I: FUENTES Y GENERACIÓN DE ENERGÍA

Lección 1.  INTRODUCCION

1.1  Introducción
1.2  Desarrollo histórico de las fuentes de Energía
1.3  Fuentes convencionales de Energía Térmica
1.4  Nuevos Combustibles
1.5  Situación Actual.  Eficiencias de conversión
1.6  Concepto de Máquina Térmica y de Motor Térmico
1.7  Clasificación
1.8  Campo de aplicación, presente y futuro de los Motores Térmicos
1.9  Expresiones del Trabajo

Lección 2.  COMBUSTION

2.1  Introducción
2.2  Propiedades y Características de los Combustibles
2.2.1  Humedad, Volátiles, Carbono Fijo y Cenizas
2.2.2  Límites de Inflamabilidad
2.2.3  Temperatura de inflamación y de combustión
2.2.4  Intercambiabilidad de gases: Índices de Wobbe y Módulo del gas
2.2.5  Poder calorífico
2.3  Aire mínimo para la combustión
2.4  Calidad de la Combustión
2.4.1  Coeficiente de exceso de aire
2.4.2  Volumen y composición de los humos
2.5  Rendimiento de la combustión

Lección 3.  PRODUCCION DE VAPOR

3.1  Conceptos fundamentales
3.2  Calderas
3.2.1  Esquema general
3.2.2  Tipos
3.2.3  Perfil de temperaturas y definiciones fundamentales
3.3  Circuito de agua
3.3.1  Esquema
3.3.2  Tratamiento
3.4  Circuito del combustible
3.5  Circuito del aire y gases
3.6  Rendimiento de un generador de vapor


PARTE II: CICLOS

Lección 4:  CICLOS DE VAPOR PRODUCTORES DE ENERGIA.

4.1  Introducción.
4.2  El ciclo de Carnot con vapor.
4.3  El ciclo de Rankine.
4.3.1  Ciclo de Rankine simple.
4.3.2  Modificaciones en el ciclo de Rankine.
4.3.3  Ciclo de Rankine con recalentamiento.
4.3.4  Ciclo de Rankine con regeneración.
4.4  Análisis energético y exergético de una instalación de vapor.

Lección 5: CICLOS DE POTENCIA DE GAS.

5.1  Introducción.
5.2  El ciclo de aire estándar.
5.3  El ciclo de Carnot de aire estándar.
5.4  Ciclos de las turbinas de gas.
5.4.1  Ciclo de Brayton.
5.4.2  Ciclo Regenerativo.
5.4.3  Ciclo con enfriamiento intermedio, recalentamiento y regeneración.
5.5  Ciclos combinados de turbinas de gas y turbinas de vapor.



PARTE III: COMPRESORES

Lección 6. TEORIA DE LA COMPRESION

6.1  Introducción
6.2  Clasificación
6.3  Compresores alternativos de simple efecto
6.4  Compresión ideal, sin espacio perjudicial.
6.5  Compresión ideal, con espacio perjudicial. Rendimiento volumétrico
ideal.
6.6  Trabajo en el proceso de compresión
6.7  Compresión Real
6.7.1  Rendimiento volumétrico
6.7.2  Diagrama indicador
6.7.3  Potencia indicada o interna
6.7.4  Compresión en varias etapas
6.8  Potencias y Rendimientos

Lección 7. COMPRESORES DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

7.1  Introducción.  Clasificación
7.2  Descripción
7.2.1  Alternativos
7.2.2  De lóbulos
7.2.3  De paletas deslizantes
7.2.4  De tornillos
7.3  Ventajas e inconvenientes.  Usos de cada tipo
7.4  Selección de compresores
7.5  Tecnología de compresores alternativos
7.5.1  Válvulas.  Funcionamiento y tipos
7.5.2  Segmentos y cierres del vástago
7.5.3  Refrigeración
7.5.4  Lubricación.  Sistemas
7.5.5  Regulación.  Objeto y sistemas
7.5.6  Materiales de los componentes principales


PARTE IV: TURBAMÁQUINAS TÉRMICAS


Lección 8. TEORIA DE LAS TURBOMAQUINAS

8.1  Introducción.  Clasificación
8.2  Triángulos de velocidad
8.3  Ecuación de Euler
8.4  Escalonamientos
8.4.1  De turbina
8.4.2  De turbocompresor
8.5  Ecuación de Euler y Primer Principio de la Termodinámica

Lección 9. TURBOCOMPRESORES

9.1  Introducción
9.2  Tipos y Características
9.3  Rendimiento interno
9.3.1  De un escalonamiento.  Grado de reacción
9.3.2  De todo el compresor.  Factor de recalentamiento
9.4  Turbocompresores centrífugos
9.5  Turbocompresores axiales
9.6  Curvas características
9.6.1  Introducción
9.6.2  Ensayo elemental y completo
9.6.3  Colina de rendimientos
9.7  Bombeo y curva límite de bombeo

Lección 10.  TURBINAS DE VAPOR Y DE GAS

10.1  Introducción
10.2  Descripción y campo de aplicación de turbinas de vapor
10.3  Descripción y campo de aplicación de turbinas gas
10.4  Escalonamiento de turbinas de vapor y de gas
10.5  Rendimiento interno
10.6  Regulación de turbinas de vapor
10.7  Aspectos tecnológicos específicos
10.7.1  Fijación de los álabes
10.7.2  Empuje axial
10.7.3  Materiales de las turbinas


PARTE V: MOTORES DE COMBUSTION INTERNA ALTERNATIVOS

Lección 11.  CARACTERISTICAS FUNDAMENTALES DE LOS MOTORES DE COMBUSTION
INTERNA ALTERNATIVOS (MCIA).

11.1  Introducción
11.2  Campo de aplicación
11.3  Clasificación
11.4  Descripción del motor de 4T y de 2T
11.5  Características típicas de un MEP y de un MEC
11.6  Parámetros fundamentales de los MCIA
11.6.1  Diámetro y Carrera
11.6.2  Relación de compresión volumétrica
11.6.3  Velocidad media del pistón
11.6.4  Presión media y Potencia media indicadas
11.6.5  Rendimientos y Consumo específico


Lección 12.   CICLOS DE LOS MOTORES DE COMBUSTION INTERNA ALTERNATIVOS.

12.1  Introducción
12.2  Ciclos teóricos
12.2.1  Ciclo Otto
12.2.2  Cielo Diesel
12.2.3  Ciclo Stirling
12.3  Comparación de los ciclos Otto y Diesel
12.4  Ciclos reales
12.4.1  Cielo real en los MEP
12.4.2  Ciclo real en los MEC
12.5  Rendimientos


PARTE VI: MECÁNICA DE FLUIDOS. HIDROESTÁTICA E HIDRODINÁMICA

Lección 13. INTRODUCCIÓN  A LA MECÁNICA DE FLUIDOS

13.1  Aplicaciones de la mecánica de fluidos
13.2  Propiedades de los fluidos
13.2.1  Qué es un fluido: Líquidos y gases
13.2.2  Fluido incompresible (Gas según presiones)
13.2.3  Densidad específica, peso específico y volumen específico
13.2.4  Viscosidad: dinámica y cinemática
13.2.5  Unidades no coherentes de la viscosidad
13.3  Concepto de Fluido Ideal.


Lección 14: HIDROSTÁTICA

14.1  Presión
14.2  Concepto
14.2.1  Propiedades para fluidos en reposo (hidrostática)
14.2.2  Presión absoluta y presión relativa
14.2.3  Ecuación Fundamental de la Hidrostática
14.2.4  Ejemplos instrumentación de medida de presiones
14.3  Principio de Arquímedes

Lección 15: HIDRODINÁMICA

15.1  Fluidos en movimiento: Distintos regímenes de corriente
15.2  Líneas de corriente y Tubos de Flujo
15.3  Caudal volumétrico y másico
15.4  Capa Límite
15.5  Régimen Laminar y Turbulento
15.6  Número de Reynolds
15.7  Pérdida de carga en tuberías: Pérdidas primarias
15.7.1  Ecuación Darcy-Weisbach
15.7.2  Coeficiente de pérdidas primarias λ
15.7.3  Diagrama de Moody
15.8  Pérdida de carga en tuberías: Pérdidas secundarias
15.8.1  Ecuación fundamental
15.8.2  Coeficiente pérdidas secundarias ξ
15.9  Método Longitud de Tubería Equivalente


PARTE VII:  TURBAMÁQUINAS HIDRÁULICAS


Lección 16. BOMBAS ROTODINÁMICAS

16.1  Definición
16.2  Clasificación
16.3  Elementos constitutivos
16.4  Secciones de Entrada y Salida
16.5  Clasificación bombas según el Número Específico de Revoluciones
16.5.1  Las 6 leyes de semejanza de las bombas hidráulicas
16.5.2  Definición ns
16.5.3  Unidades
16.6  Altura útil o efectiva de una bomba
16.7  Pérdidas, Potencias y Rendimientos
16.8  Cavitación. Altura de Aspiración Necesaria
16.9  Curvas
16.9.1  Ensayo elemental
16.9.2  Ensayo completo

Lección 17. TURBINAS HIDRÁULICAS

17.1  Definición
17.2  Elementos Constitutivos
17.3  Clasificación
17.3.1  Según grado de reacción
17.3.2  Según ns
17.3.3  Tipos actuales
17.4  Turbinas de Acción: PELTON
17.5  Turbinas de Reacción
17.6  Altura Neta
17.7  Pérdidas, Potencias y Rendimientos
17.8  Concepto de Cavitación y Golpe de Ariete
17.9  Curvas (Ensayo Completo)

Criterios seguidos para la elaboración del programa:
•  Establecer una secuencia que facilite el seguimiento del curso.
•  Establecer varios niveles de desarrollo a los que se pueda adaptar cada
alumno.
•  Coordinar el desarrollo de la asignatura con el de otras materias de la
propia titulación con las que exista una relación más inmediata.
Metodología:
Los desarrollos teóricos se realizan siguiendo un orden marcado por los
ejercicios y problemas de las relaciones de actividades. Habitualmente éstos se
resuelven de forma general, y queda como trabajo complementario del alumno la
comprobación o el cálculo íntegro de las soluciones concretas, excepto en los
casos en que la interpretación física de las soluciones supongan una parte
esencial del problema, en los cuales el desarrollo será completo.

Nº de Horas (indicar total): 133

• Clases Teóricas: 21  
• Clases Prácticas: 21  
• Exposiciones y Seminarios: 2  
• Tutorías Especializadas (presenciales o virtuales):
  • Colectivas: 16  
  • Individules: 1  
• Realización de Actividades Académicas Dirigidas:
  • Con presencia del profesorado: 1  
  • Sin presencia del profesorado: 6  
• Otro Trabajo Personal Autónomo:
  • Horas de estudio: 30  
  • Preparación de Trabajo Personal: 30  
  • ...
     
• Realización de Exámenes:
  • Examen escrito: 5.5  
  • Exámenes orales (control del Trabajo Personal): 0.5  

Se propondrá al alumno la realización de problemas concretos, la realización de
las tareas en los plazos previstos serán evaluados de forma positiva.  Se
evaluarán los conocimientos teóricos de la asignatura, así como, la capacidad
de resolución de problemas. Se realizarán exámenes independientes para las dos
partes principales que componen la asignatura, que son termodinámica y
transferencia de calor. Ambas partes habrá que aprobarlas por separado.

•  Realización de exámenes parciales.
•  Realización de Trabajos, individuales o en grupos de hasta 3 alumnos.
•  Realización de Memorias de Prácticas de Laboratorio.
•  Realización de exámenes finales.

Criterios de Evaluación del programa:
•  Que el alumno dispone de una información previa completa sobre todos
los aspectos de la asignatura, y especialmente que sabe con precisión cuáles
son los objetivos del curso y cuáles las actividades que debe realizar para
alcanzarlos.
•  Que el alumno puede enjuiciar su propio progreso en cada momento del
desarrollo del curso.
•  Que la evaluación potencia la dedicación del alumno a la asignatura.
•  Que el nivel de exigencia académica se ajusta a las posibilidades
reales del conjunto medio de los alumnos.

Sistema de evaluación y calificación:
1.  La asignatura se evaluará mediante las puntuaciones que se obtengan en
las siguientes actividades que puede realizar el alumno:
•  Exámenes parciales, se realizarán dos exámenes que corresponderán a dos
bloques: hasta 80 puntos cada uno. Hasta un 20% de la calificación del examen
parcial se podrá evaluar mediante actividades realizadas en las clases que
correspondan a esa unidad.
•  Hasta 10 puntos por la realización de trabajos propuestos realizados
individualmente o en grupos de un máximo de tres alumnos, y que se calificarán
con un máximo de 5 puntos cada uno.
•  Memorias de prácticas de laboratorio: hasta 10 puntos.
•  Examen final  en febrero, junio o septiembre, considerándose, hasta 80
puntos.


Al inicio del curso los alumnos dispondrán de un calendario donde se indicará
en qué momento está prevista la realización de cada actividad, excepto las
prácticas de laboratorio, para las que se establecerá un calendario específico
de acuerdo con la disponibilidad del Laboratorio.

2.  Calificación global de la asignatura:
La calificación final de la asignatura, se obtendrá de la suma ponderada de las
puntuaciones en las actividades señaladas en el apartado anterior (70% bloque
I, 30% bloque II), que el alumno hubiera realizado, de acuerdo con la siguiente
escala:

Aprobado……… 50 puntos o más.
Notable ………… a partir de 70 puntos.
Sobresaliente ……a partir de 85 puntos.
Matrícula de Honor: se añadirá la mención de Matrícula de Honor a los alumnos
que superen 95 puntos, hasta el número de matrículas legalmente permitido.
La calificación numérica se corresponderá con el número de puntos obtenidos
dividido por 10, hasta un máximo de 10.

3.  Características de las actividades de evaluación:
•  Exámenes parciales (2 horas)
Se realizarán tres, uno para cada una de las unidades, siempre que sea posible
en horas de clase y en la fecha que se indique en el Calendario de la
asignatura.
Constarán de   Desarrollo o cuestiones teóricas......................
40%
Problemas ....................................................      60%
todo sobre el contenido de las relaciones de actividades.

•  Trabajos:
En las relaciones de actividades de los capítulos de la asignatura, se
propondrán varios trabajos propuestos, con un plazo de entrega de una semana a
partir de la fecha que allí se indique.

•  Prácticas de laboratorio:
•  Las prácticas se realizarán en grupos de 2 alumnos.
•  Con objeto de que los alumnos puedan planificar adecuadamente el
trabajo, dispondrán de un guión de prácticas con las instrucciones necesarias
para desarrollar cada actividad concreta.
•  Con al menos una semana de antelación, salvo situaciones especiales, se
comunicará a cada grupo qué prácticas debe realizar, y el día y hora que se le
asigna para ello.
•  La Memoria de Resultados de cada práctica se realiza y entrega en cada
sesión de laboratorio.

•  Examen final: (4 horas)
Se realizarán en las fechas y lugares que establezca la organización docente
del Centro.
Constarán de   Desarrollo o cuestiones teóricas......................  40%
Problemas ...................................................       60%
todo sobre el contenido de las relaciones de actividades.

Resumen del Sistema de Evaluación:
Actividad  Puntuación máxima  ¿Cuándo?
Exámenes Parciales  80  Horario de clase, en la fecha que indique el
Calendario de la asignatura
Trabajos  10  Una semana de plazo desde el momento que indique el
Calendario de la asignatura.
Memorias de prácticas  10  En sesiones en el laboratorio que se convocarán
de forma específica para cada grupo.
Examen Final   80*
En las fechas reservadas en la Organización Docente del Centro
Oferta total de puntos                 100
Escala de calificación
(La nota numérica se obtendrá de Puntuación/10)  Aprobado ……      ≥ 50
Notable ………      ≥ 70
Sobresaliente …  ≥ 85
MH ………… ……    ≥ 95

(*) Si ha superado los 50 puntos en las actividades anteriores, se tendrá en
cuenta la mayor nota de los exámenes para la puntuación total.

GENERAL

-  TERMODINAMICA TECNICA Y MAQUINAS TERMICAS. C. Mataix. ICAI (1978)
-  FUNDAMENTOS DE TERMODINAMICA TECNICA. Moran-Shapiro. Reverté (1993)
-  MOTORES DE COMBUSTION INTERNA ALTERNATIVOS. Muñoz Torralbo, Payri
González E.T.S.I.I. (1989)
-  TERMODINAMICA LOGICA Y MOTORES TERMICOS. J. Aguera Soriano. Ciencia 3
(1993 )

ESPECÍFICA (con remisiones concretas, en lo posible)

-  TURBOMAQUINAS TÉRMICAS. Claudio Mataix.  Dossat (1988).
-  TURBOMAQUINAS TÉRMICAS. M. Muñoz Torralbo, F Payri Gonzalez. Madrid :
ETS de Ingenieros Industriales. (1978).
-  CALDERAS DE VAPOR. ASINEL, 1985.
-  MECÁNICA DE FLUIDOS Y MÁQUINAS HIDRÁULICAS. Claudio Mataix. Ed. Del
Castillo.
-  TURBOMÁQUINAS HIDRÁULICAS. Cluidio Mataix. ICAI