50941 - DISEÑO DE MÁQUINAS TÉRMICAS E HIDRÁULICAS
GUÍA DOCENTE CURSO: 2020/21
CENTRO: 105 - Escuela de Ingenierías Industriales y Civiles TITULACIÓN: 5040 - MU en Ingeniería Industrial
ASIGNATURA: 50941 - DISEÑO DE MÁQUINAS TÉRMICAS E HIDRÁULICAS
Vinculado a : (Titulación - Asignatura - Especialidad)
5040-MU en Ingeniería Industrial - 50941-DISEÑO DE MÁQUINAS TÉRMICAS E HIDRÁULIC - 00
CÓDIGO ULPGC: 50941 CÓDIGO UNESCO: 3310
MÓDULO: MATERIA: TIPO: Obligatoria
CRÉDITOS ECTS: 6 CURSO: 1 SEMESTRE: 1º semestre
LENGUA DE IMPARTICIÓN (Especificar créditos de cada lengua)
ESPAÑOL: 6 INGLÉS:
SUMMARY
Learning outcomes
Analyze and design thermal turbomachines, turbochargers and turbines, using the characteristic coefficients, and establishing the relationships between these and the characteristic curves.
Determine and adjust the operation variables of reciprocating internal combustion engines, designing the gas exchange processes, supercharging and mixture formation systems
Analyze and design cold industrial facilities choosing the right machine and coolant for different types of refrigeration chambers or freezing tunnels
REQUISITOS PREVIOS
Las titulaciones necesarias para el acceso al Máster en Ingeniería Industrial son aquellas que acrediten haber adquirido las competencias de un grado de la nueva ordenación que cumpla con las características descritas en el punto 4.2.2 de la Orden CIN/311/2009 de 9 de febrero, o equivalentemente, de un grado de la nueva ordenación que habilite para la profesión regulada de ingeniero técnico industrial. Para otras titulaciones o grados, los estudiantes cursarán los complementos necesarios para alcanzar las competencias básicas definidas en el RD 1393/2007 y las que establece la Orden CIN/351/2009, publicada en el BOE de 20 de febrero de 2009, que habilitan para el ejercicio de la profesión de Ingeniero Técnico Industrial. Estos complementos formativos se establecerán por la Comisión Académica de acuerdo con la titulación de origen
Plan de Enseñanza (Plan de trabajo del profesorado) Contribución de la asignatura al perfil profesional:
La asignatura abarca el estudio del diseño de maquinas térmicas e hidráulicas. Este conocimiento es esencial para que el profesional de la Ingeniería Industrial pueda avanzar en el ejercicio de su profesión, tomando decisiones a la hora de diseñar y/o analizar instalaciones o a plantear diferentes alternativas a las existentes
Competencias que tiene asignadas:
Competencias específicas:
CETI5 - Conocimientos y capacidades para el diseño y análisis de máquinas y motores térmicos, máquinas hidráulicas e instalaciones de calor y frío industrial.
Competencias básicas y generales:
CGM1 - Tener conocimientos adecuados de los aspectos científicos y tecnológicos de: métodos matemáticos, analíticos y numéricos en la ingeniería, ingeniería eléctrica, ingeniería energética, ingeniería química, ingeniería mecánica, mecánica de medios continuos, electrónica industrial, automática, fabricación, materiales, métodos cuantitativos de gestión, informática industrial, urbanismo, infraestructuras, etc.
CGM10 - Saber comunicar las conclusiones (y los conocimientos y razones últimas que las sustentan) a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades.
CGM11 - Poseer las habilidades de aprendizaje que permitan continuar estudiando de un modo autodirigido o autónomo.
CGM2 - Proyectar, calcular y diseñar productos, procesos, instalaciones y plantas.
CGM4 - Realizar investigación, desarrollo e innovación en productos, procesos y métodos.
CB6 - Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación
CB7 - Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio
CB8 - Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios
CB9 - Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades
CB10 - Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo.
Competencias transversales:
ULPGC1 - Liderar equipos y organizaciones, promoviendo el libre intercambio de ideas y experiencias, la búsqueda de soluciones originales y el compromiso permanente con la excelencia.
ULPGC2 - Impulsar responsablemente todas las formas de conocimiento y de acción que puedan contribuir al enriquecimiento del
capital económico, social y cultural de la sociedad en la que desarrolla su práctica profesional y en la que ejerce sus derechos y deberes de ciudadanía.
Objetivos:
Objetivo general:
- Se pretende formar al alumno en los conceptos y principios básicos del diseño y analisis de equipos y máquinas térmicas e hidraulicas, procurando dotarle de unos conocimientos de aplicación tan general como sea posible, e inculcarle una tendencia hacia el razonamiento que le permita afrontar con garantías los diversos problemas de transferencia térmica en la Ingeniería Industrial.
Objetivos específicos:
- Dotar de la capacidad de analizar y diferenciar fenómenos y problemas relacionados con la ingeniería térmica
- Capacitar para afrontar problemas complejos mediante el análisis y simplificación de los mismos.
- Capacitar para el diseño de soluciones técnicas a problemas específicos en el marco del diseño de equipos térmicos e hidraulicos
- Concienciar de la necesidad de tener una actitud crítica ante los resultados obtenidos.
Contenidos:
Tema 1. CONCEPTOS BÁSICOS GENERALES SOBRE TURBOMÁQUINAS TÉRMICAS 1.1. Ecuación fundamental de las turbomáquinas .
1.2. Análisis del intercambio energético en las turbomáquinas
1.3. Aplicación de las ecuaciones y conceptos anteriores a turbinas y compresores. Tipos de escalonamientos
1.4. Criterios para la definición de rendimiento de las turbomáquinas.
1.5. Origen de las pérdidas en las turbomáquinas. Potencia interna y potencia efectiva.
Tema 2. TURBINAS AXIALES Y CENTRIPETAS 2.1. Campos de aplicación
2.2. Parámetros que definen la geometría de una corona de álabes y el flujo que la atraviesa 2.3. Parámetros que definen el diagrama de velocidades en un escalonamiento.
2.4. Factores de los que dependen las pérdidas y el rendimiento en los escalonamientos.
Rendimiento de una turbina de múltiples escalonamientos
2.5. Valores óptimos de los parámetros que caracterizan la forma de los triángulos de velocidades.
2.6. Comparación entre escalonamientos de acción y reacción Tema 3. COMPRESORES AXIALES Y CENTRIFUGOS
3.1. Parámetro de los que dependen las pérdidas en compresores axiales 3.2. Correlación de pérdidas
3.3. Valores óptimos de los parámetros que caracterizan la forma de los triángulos de velocidades.
3.4. Razón de la necesidad de utilización de múltiples escalonamientos.
3.5 Relacion entre el rendimiento del turbocompresor y el rendimiento de los escalonamientos que componen la máquina.
3.6. Comparación entre compresores axiales, centrífugos y volumétricos Tema 4. MÁQUINAS HIDRAULICAS
4.1. Características de funcionamiento y diseño.
4.2. Criterios de selección.
4.3. Máquinas de desplazamiento positivo.
4.4. Máquinas de alta presión (260-300 bar).
Tema 5. MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA ALTERNATIVOS 5.1. Parámetros de funcionamiento de los MCIA
5.2 Procesos de admisión y escape en motores de cuatro tiempos 5.2.1. Rendimiento volumetrico.
5.2.2. Flujo a traves de válvulas.
5.3. Barrido en motores de dos tiempos.
5.3.1. Parámetros y modelos que definen el barrido.
5.3.2. Procesos de barrido reales.
5.3.3. Flujo a traves de lumbreras.
5.4. Sobrealimentación y turbosobrealimentación.
5.4.1. Metodos de sobrealimentación.
5.4.2. Relaciones básicas. Curvas características.
5.5. Formación de la mezcla en MCIA
5.5.1. Requerimientos de mezcla en motores de encendido provocado.Parámetros de control.
5.5.2. Sistemas de inyección en motores de encendido por compresión. Parámetros de control.
5.6. Perdidas de calor y mecánicas en MCIA.
5.6.1. Pérdidas de calor y refrigeración.
5.6.2. Pérdidas mecánicas y lubricación.
5.7. Curvas características. Ensayo de motores
Tema 6. INSTALACIONES DE CALOR Y FRÍO INDUSTRIAL 6.1. Ciclos frigoríficos. Fluidos refrigerantes
6.2. Tipología de máquina.
6.3. Instalaciones tipo.
6.4. Cámaras frigoríficas. Túneles de congelación.
PRACTICAS DE LABORATORIO
1.- Ecuación de energía en flujo estacionario y utilidad de las magnitudes de parada.
Determinación de coefientes de pérdida de presión de parada.
2.- Medidas para caracterización de campo fluido. Análisis de comportamiento de perfiles aerodinámicos.
3.- Ensayos para determinar inestabilidad en el comportamiento de soplantes y turbocompresores.
4.- Diseño de Motores de Combustión Interna Alternativos mediante software específico.
5.- Influencia de la demanda térmica y de la capacidad de condensación en las condiciones de trabajo de
máquina frigorífica.
6.- Visita a instalación frigorífica.(si hay disponibilidad de medios)
7.- Diseño y simulación mediante software de instalaciones de cogeneración. (si hay disponibilidad de medios)
8.- Visita a instalación de cogeneración.(si hay disponibilidad de medios) Metodología:
El método docente se compondría de las siguientes actividades educativas:
Clase teórica. Sesiones expositivas, explicativas y demostrativas de contenidos a cargo del profesor. Sesiones de desarrollo de aprendizaje activo a través de la resolución de problemas, casos, etc.
Clases prácticas de aula. Cualquier tipo de prácticas de aula (estudio de casos, análisis diagnósticos, problemas, búsqueda de datos, biblioteca.. ).
Clases prácticas de laboratorio. Cualquier tipo de prácticas desarrollada en espacios especiales (laboratorio, campo, etc.) con equipamiento especializado.
SITUACIONES ESPECIALES QUE REQUIERAN, DE FORMA EXCEPCIONAL, DE DOCENCIA NO PRESENCIAL PARA EL CONJUNTO DE LOS ALUMNOS.
Todas las actividades docentes se podrán realizar, en caso de ser necesario por circunstancias sobrevenidas ajenas al normal desarrollo de la docencia presencial y siempre de forma excepcional, haciendo uso de los medios que se consideren precisos, incluyendo los recursos del Campus Virtual más adecuados disponibles en cada momento.
Evaluacion:
Criterios de evaluación --- DOCENCIA PRESENCIAL.
La evaluación del trabajo del estudiante y de las competencias adquiridas se realizará valorando convenientemente las actividades desarrolladas en el sistema de evaluación. Esto consistirá en:
-Exámenes.
-Trabajos o ejercicios periódicos realizados por el alumno de forma individual o en grupo.
-Valoración de ejercicios prácticos en aula.
-Trabajos de laboratorio.
-Memorias de trabajos de Laboratorio.
-Otras actividades de evaluación.
DOCENCIA NO PRESENCIAL DEBIDA A CIRCUNSTANCIAS EXCEPCIONALES.
En este caso la evaluación del trabajo del estudiante y de las competencias adquiridas se realizará valorando convenientemente las actividades desarrolladas por los medios telemáticos disponibles (Campus Virtual)
En situaciones especiales que requieran, DE FORMA EXCEPCIONAL, de docencia NO PRESENCIAL para la totalidad de los alumnos, la metodología se verá alterada sustituyendo la presencialidad de las clases de teoría y de prácticas de aula y de laboratorio por el empleo de todos los recursos docentes necesarios para que los alumnos alcancen las competencias que tiene asignada esta asignatura. Esto consistirá en:
-Exámenes. (vía telemática)
-Trabajos o ejercicios periódicos realizados por el alumno de forma individual o en grupo. (vía telemática)
-Valoración de ejercicios prácticos (problemas). (vía telemática)
-Trabajos de laboratorio - Diseño de equipos térmicos - hidráulicos. (vía telemática)
-Memorias de trabajos de Laboratorio - Memoria descriptiva y de cálculo de los diseños. (vía telemática)
-Otras actividades de evaluación. (vía telemática)
En estas circunstancias, SI RESULTA IMPOSIBLE la realización de las prácticas de laboratorio PRESENCIALES, para paliar la falta de formación práctica experimental real en el laboratorio, se intensificará el desarrollo de ejercicios prácticos de DISEÑO DE EQUIPOS haciendo uso de las herramientas informáticas disponibles.
Sistemas de evaluación --- DOCENCIA PRESENCIAL
El sistema de evaluación valorará la comprensión por parte del alumno de los aspectos fundamentales en todas las vertientes de la asignatura, tanto desde el punto de vista teórico como práctico. Esto implica la obligatoriedad de superar todos y cada uno de los aspectos o puntos de evaluación descritos de forma independiente.
Se informará puntualmente al alumnado del alcance de sus obligaciones para con la asignatura, teniendo en cuenta la evolución y disponibilidad de medios del centro para su formación.
Para superar las convocatorias extraordinarias se exigirá, además de la presentación de los
trabajos, memorias de prácticas, etc. exigibles para la convocatoria ordinaria, un trabajo adicional a discreción del profesor en el ámbito de las materias de la asignatura, además de prueba oral o escrita de conocimientos teóricos y prácticos, según se detalla en los criterios de evaluación.
La evaluación del trabajo del estudiante y de las competencias adquiridas, se realizará valorando convenientemente las siguientes actividades:
AE1. Trabajos o ejercicios periódicos realizados por el alumno de forma individual o en grupo.
AE2. Valoración de ejercicios prácticos en aula.
AE3. Trabajo de laboratorio.
AE4. Memorias de las actividades de laboratorio.
AE5. Exámenes. Prueba oral o escrita para evaluar el grado de conocimiento de las capacidades y competencias desarrolladas por medio de las actividades formativas
de teoría, práctica y de laboratorio.
AE6. Otras actividades de evaluación. Estas actividades están relacionadas con cualquiera de las siguientes o similares: memorias de visitas técnicas, participación
activa en clases, asistencia y seguimiento a seminarios.
DOCENCIA NO PRESENCIAL DEBIDA A CIRCUNSTANCIAS EXCEPCIONALES.:
La evaluación del trabajo del estudiante y de las competencias adquiridas, se realizará valorando convenientemente las siguientes actividades desarrolladas por vía telemática:
AE1. Trabajos o ejercicios periódicos realizados por el alumno de forma individual o en grupo.
AE2. Valoración de ejercicios prácticos propuestos a través del Campus Virtual.
AE3. Trabajo de laboratorio - Diseño de equipos térmicos - hidráulicos.
AE4. Memorias de las actividades de laboratorio. Memorias descriptivas y de cálculo.
AE5. Exámenes. Prueba oral o escrita para evaluar el grado de conocimiento de las capacidades y competencias desarrolladas por medio de las actividades formativas
de teoría, práctica y de laboratorio.
AE6. Otras actividades de evaluación. Estas actividades están relacionadas con cualquiera de las siguientes o similares: memorias de visitas técnicas, participación activa en clases, asistencia y seguimiento a seminarios.
Criterios de calificación --- DOCENCIA PRESENCIAL.
La calificación final será la suma de las puntuaciones obtenidas en todas las actividades de evaluación, siendo necesario, para superar la asignatura, conseguir una nota final igual o superior a 5.0 puntos.
Las calificaciones de los estudiantes que superen sólo algunas de las actividades de evaluación, serán guardadas hasta las convocatorias extraordinaria y especial.
Si alguna de las actividades de evaluación no se llegara a realizar durante el curso, la puntuación correspondiente se sumará al apartado de exámenes.
EVALUACIÓN CONVOCATORIA ORDINARIA Examen superado (examen de convocatoria): 80%
Actividades dirigidas no presenciales: 10%
Memorias de las actividades de laboratorio: 10%
EVALUACIÓN CONVOCATORIA EXTRAORDINARIA Y ESPECIAL Examen superado (examen de convocatoria): 80%
Actividades dirigidas no presenciales: 10%
Memorias de las actividades de laboratorio: 10%
DOCENCIA NO PRESENCIAL DEBIDA A CIRCUNSTANCIAS EXCEPCIONALES.
La calificación final será la suma de las puntuaciones obtenidas en todas las actividades de evaluación, siendo necesario, para superar la asignatura, conseguir una nota final igual o superior a 5.0 puntos.
Las calificaciones de los estudiantes que superen sólo algunas de las actividades de evaluación, serán guardadas hasta las convocatorias extraordinaria y especial.
Si alguna de las actividades de evaluación no se llegara a realizar durante el curso, la puntuación correspondiente se sumará al apartado de exámenes.
EVALUACIÓN CONVOCATORIA ORDINARIA Examen superado (examen de convocatoria): 80%
Actividades dirigidas no presenciales: 10%
Memorias de las actividades de laboratorio o similares: 10%
EVALUACIÓN CONVOCATORIA EXTRAORDINARIA Y ESPECIAL Examen superado (examen de convocatoria): 80%
Actividades dirigidas no presenciales: 10%
Memorias de las actividades de laboratorio o similares: 10%
Plan de Aprendizaje (Plan de trabajo de cada estudiante)
Tareas y actividades que realizará según distintos contextos profesionales (científico, profesional, institucional, social)
Realización de trabajos tanto individuales como en grupo sobre temas relacionados con la actividad profesional.
Temporalización semanal de tareas y actividades (distribución de tiempos en distintas actividades y en presencialidad - no presencialidad)
Semanas 1, 2 y 3: Tema 1: Presencial = clase teórica (6h) + Clases prácticas en aula (3h).
Prácticas de laboratorio/aula(3h). No presencial = Trabajo práctico (3h)+ Estudio Teoría (3h)+Estudios prácticos (3h).
Semanas 4, 5 y 6: Tema 2: Presencial = clase teórica (6h) + Clases prácticas en aula (3h). Prácticas de laboratorio/aula(3h). No presencial = Trabajo práctico (3h)+ Estudio Teoría (3h)+Estudios prácticos (3h).
Semanas 7, 8, y 9: Tema 3: Presencial = clase teórica (6h) + Clases prácticas en aula (3h).
Prácticas de laboratorio/aula(3h). No presencial = Trabajo práctico (3h)+ Estudio Teoría (3h)+Estudios prácticos (3h).
Semanas 10, 11 : Tema 4: Presencial = clase teórica (4h) + Clases prácticas en aula (2h). Prácticas de laboratorio/aula(2h). No presencial = Trabajo práctico (2h)+ Estudio Teoría (2h)+Estudios prácticos (2h).
Semanas 12 y 13: Tema 5: Presencial = clase teórica (4h) + Clases prácticas en aula (2h). Prácticas de laboratorio/aula(2h). No presencial = Trabajo práctico (3h)+ Estudio Teoría (3h)+Estudios prácticos (3h).
Semanas 14 y 15: Tema 6: Presencial = clase teórica (4h) + Clases prácticas en aula (2h). Prácticas de laboratorio/aula(2h). No presencial = Trabajo práctico (3h)+ Estudio Teoría (3h)+Estudios prácticos (3h).
Recursos que tendrá que utilizar adecuadamente en cada uno de los contextos profesionales.
Presentaciones multimedia
Consulta de fuentes bibliográficas
Resultados de aprendizaje que tendrá que alcanzar al finalizar las distintas tareas.
1. Diseñar y analizar los ciclos termodinámicos de las plantas de potencia, comprendiendo el ámbito de aplicación de ésta y para todo su margen operativo.
2. Conocer y aplicar los métodos de análisis adecuados para la resolución de los problemas directo e inverso en el estudio de cascadas en flujo bidimensional y su aplicación a los ensayos en túneles de viento.
3. Analizar y diseñar turbomáquinas térmicas, turbocompresores y turbinas, utilizando los coeficientes característicos, y estableciendo las relaciones entre éstos y las curvas características.
4. Analizar las curvas características de las turbomáquinas y aplicar las ecuaciones de compatibilidad conformes a las configuraciones de la planta de potencia y obtener las líneas de funcionamiento para distintas características de carga.
5. Analizar la respuesta dinámica de la planta de potencia y definir un sistema de regulación conforme a los requerimientos de la carga.
6. Determinar y ajustar las variables de operación de un MCIA según los requerimientos de carga. Utilizar un Banco de Ensayo.
7. Utilizar el marco normativo para la realización de pruebas y ensayos de medida y calibración en plantas de potencia que le permitan la realización de documentos acreditativos o certificados de las mismas de validez ante la administración u otras entidades o particulares.
Plan Tutorial
Atención presencial individualizada (incluir las acciones dirigidas a estudiantes en 5ª, 6ª y 7ª convocatoria)
En el despacho del profesor según horario oficial de tutorías,publicado en tablon anuncios secretaria de departamento.
A través de herramientas telemáticas.
Las acciones dirigidas a estudiantes en 5ª, 6ª y 7ª convocatoria , se adoptaran las que indique el Plan de Acción Tutorial y Orientación al Estudiante (PATOE) del Centro
Atención presencial a grupos de trabajo En horario de tutorías
A través de herramientas telemáticas.
Atención telefónica
En el despacho del profesor según horario oficial de tutorías Atención virtual (on-line)
A través del Campus Virtual de la asignatura se subirá todo aquel material que se considere oportuno (temas, presentaciones, articulos etc.) para que el alumno sea capaz de asimilar los contenidos contemplados en el programa.
Datos identificativos del profesorado que la imparte.
Datos identificativos del profesorado que la imparte
Dr./Dra. Vicente Henríquez Concepción (COORDINADOR) Departamento: 266 - INGENIERÍA DE PROCESOS
Ámbito: 590 - Máquinas Y Motores Térmicos Área: 590 - Máquinas Y Motores Térmicos Despacho: INGENIERÍA DE PROCESOS
Teléfono: 928451929 Correo Electrónico: [email protected]
Dr./Dra. Carlos Alberto Mendieta Pino (RESPONSABLE DE PRACTICAS) Departamento: 266 - INGENIERÍA DE PROCESOS
Ámbito: 590 - Máquinas Y Motores Térmicos Área: 590 - Máquinas Y Motores Térmicos Despacho: INGENIERÍA DE PROCESOS
Teléfono: Correo Electrónico: [email protected]
Bibliografía
[1 Básico] Motores de combustión interna alternativos / Dirigido por M. Muñoz, F. Payri.
Universidad Politécnica de Madrid, Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales,, Madrid : (1989) 8486451019
[2 Básico] Frío industrial: métodos de producción / Enrique Torrella Alcaraz.
AMV,, Madrid : (2010) 9788496709331
[3 Básico] Turbomachines: a guide to design, selection and theory / O.E. Balje.
John Wiley & Sons,, New York [etc.] : (1981) 0471060364
[4 Recomendado] Turbomáquinas térmicas: turbinas de vapor, turbinas de gas, turbocompresores / Claudio Mataix.
Dossat,, Madrid : (1988) - (2ª ed.) 842370727X
[5 Recomendado] Turbomáquinas hidráulicas: turbinas hidráulicas, bombas, ventiladores / Claudio Mataix.
ICAI,, Madrid : (1975) 8460066622
[6 Recomendado] Hidraulic machines: turbines and pumbs.
Krivchenko, Grigori
Lewis,, Boca Ratón : (1994) - (2nd ed.) 1566700019
[7 Recomendado] Problemas resueltos de motores térmicos y turbomáquinas térmicas / Marta Muñoz Domínguez.
UNED,, Madrid : (1999) 8436239539
