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Grado en Ingeniería de Tecnologías Mineras

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Generadores y Motores Térmicos

Código asignatura
GITEMI01-3-002
Curso
Tercero
Temporalidad
Primer Semestre
Materia
Energía
Carácter
Obligatoria
Créditos
6
Pertenece al itinerario Bilingüe
No
Actividades
  • Clases Expositivas (42 Hours)
  • Tutorías Grupales (2 Hours)
  • Prácticas de Laboratorio (7 Hours)
  • Prácticas de Aula/Semina (7 Hours)
Guía docente

     Esta asignatura pertenece al módulo Fundamental, dentro de la materia Energía y se imparte durante el pirmer semestre del 3º curso del Grado en Ingeniería de Tecnologías Mineras. Su carácter es Obligatorio, ya que en ella se presentan conceptos y competencias imprescindibles para la formación de un graduado en ingeniería, tanto para el estudio de asignaturas posteriores, como para su ejercicio profesional como ingeniero.

    En este sentido, la asignatura resulta indispensable para la formación de graduados/as con una sólida base teórica y experimental, que resulte atractiva para la industria. Éstos conocimientos son fundamentales en: plantas de generación térmica de energía eléctrica, automoción, generación de calor, ingeniería medioambiental, fuentes alternativas de energía, etc.

     La asignatura comprende:  150 horas de trabajo personal del alumno: 40 % = 60 horas, 6 créditos: sesiones presenciales (clases expositivas, prácticas, seminarios, uso del Campus Virtual y sesiones de evaluación) y un 60 %  = 90 horas: trabajo no presencial (estudio de teoría, preparación de temas, preparación de prácticas, preparación de trabajos y uso del Campus Virtual).

Los contenidos de la asignatura se estructuran en tres bloques:

Bloque I: Transmisión de calor 

Bloque II: Turbomáquinas.  Generadores de vapor y Ciclos combinados 

Bloque III: Motores Alternativos de Combustión Interna (MACI)

Para cursar esta asignatura es recomendable que el alumno haya superado la asignatura Procesos Termoenergéticos que se imparte en segundo curso.

Asímismo, deberá dominar los conceptos de Mecánica y Termodinámica y Química que se imparten en primer curso. También es conveniente que tenga asimilados los conocimientos básicos de Cálculo, Algebra Lineal y Métodos Matemáticos que se imparten en primer curso.

Las competencias trabajadas en esta asignatura son:

  • CG1 Capacidad de análisis y síntesis
  • CG2 Capacidad de organización y planificación
  • CG3 Comunicación oral y escrita en la lengua nativa
  • CG6 Capacidad de gestión de la información
  • CG7 Resolución de problemas
  • CG8 Toma de decisiones
  • CG9 Trabajo en equipo
  • CG11 Habilidades en las relaciones interpersonales
  • CG12 Razonamiento crítico
  • CG13 Compromiso ético
  • CG14 Aprendizaje autónomo
  • CG15 Adaptación a nuevas situaciones y contextos diversos
  • CG16 Motivación por la calidad
  • CG17 Sensibilidad hacia temas medioambientales y de sostenibilidad
  • CG21 Capacidad para interrelacionar los conocimientos de las distintas especialidades del ámbito de formación
  • CE33 Capacidad para conocer, comprender y utilizar los principios de las industrias de generación, transporte, transformación y gestión de la energía eléctrica y térmica
  • CE49 Capacidad de análisis, diagnóstico y diseño de generadores de vapor, cambiadores de calor, motores rotativos y alternativos y de equipos de combustión

Con esta asignatura se pretende que los estudiantes adquieran los resultados de aprendizaje siguientes:

  • RA14.01 Conocer las ecuaciones fundamentales energéticas en que se basan las máquinas térmicas y la transmisión de calor (CG1, CG2, CG3, CG6, CG7, CG8, CG9, CG11, CG12, CG13, CG14, CG15, CG16, CG17, CG21, CE33).
  • RA14.02 Aplicar los conocimientos de termodinámica y transmisión de calor al diseño de cambiadores de calor (CG1, CG2, CG3, CG6, CG7, CG8, CG9, CG11, CG12, CG13, CG14, CG15, CG16, CG17, CG21, CE33, CE49).
  • RA14.03 Conocer los fundamentos teóricos de los motores de encendido provocado y encendido por compresión, así como de las turbinas de vapor y de gas (CG1, CG2, CG3, CG6, CG7, CG8, CG9, CG11, CG12, CG13, CG14, CG15, CG16, CG17, CG21, CE33, CE49).
  • RA14.04 Conocer los principales sistemas de las instalaciones de generación térmica y calcular de forma básica algunos equipos tales como calderas, condensadores, torres de refrigeración, etc. (CG1, CG2, CG3, CG6, CG7, CG8, CG9, CG11, CG12, CG13, CG14, CG15, CG16, CG17, CG21, CE33, CE49).
  • RA14.05 Analizar instalaciones con turbinas de vapor y de gas, así como de ciclo combinado  (CG1, CG2, CG3, CG6, CG7, CG8, CG9, CG11, CG12, CG13, CG14, CG15, CG16, CG17, CG21, CE33, CE49).

Los contenidos de la asignatura se han organizado con arreglo a los siguientes temas:

Clases expositivas y prácticas de aula:

Bloque I: Transmisión de calor y Generadores de vapor

Tema 1.-  Fundamentos de la convección

Coeficiente de transferencia de calor por convección. Análisis dimensional. Correlación de datos experimentales. Evaluación de las propiedades de los fluidos.

Tema 2.-  Correlaciones de la convección

Flujo forzado a través de tubos y conductos. Flujos forzados externos.

Tema 3.-  Análisis de la convección

Ecuaciones generales de conservación. Flujos a alta velocidad. Semejanza y modelado.

Tema 4.- Estudio de la condensación

Cambios de estado: condensación. Condensación en película laminar. Condensación en película laminar ondulatoria y turbulenta sobre una pared vertical. Condensación en película sobre tubos.

Tema 5.- Ebullición

Introducción. Ebullición estancada. Ebullición en flujo.

Tema 6.- Intercambiadores de calor

Clasificación de los intercambiadores de calor. Intercambiadores de placas. Distribución de temperaturas en el interior de un intercambiador de calor. Coeficiente global de transferencia de calor. Diferencia logarítmica media de temperaturas. Cálculo térmico de intercambiadores de calor. Cambiadores de calor con cambio de fase: Condensadores, evaporadores y torres de refrigeración.

Tema 7.- Radiación en medio no participante

Conceptos previos. Física de la radiación. Leyes de comportamento de la radiación para un cuerpo negro. Propiedades de la radiación. Factor de forma de la radiación. Intercambio por radiación entre superfícies separadas por medios no participantes.

Tema 8.- Equipos para generación térmica. El generador de vapor y sus circuitos

Calderas. Circuito de combustible. Circuito de aire-humos: regeneradores. Circuito agua-vapor. Circuito agua - alimentación. Condensadores.

Bloque II: Turbomáquinas. Ciclos combinados

Tema 9.- Turbinas de vapor

            Elementos constructivos. Mejora del rendimiento del ciclo. Triángulos de velocidades.   Regulación.

Tema 10.- Turbinas de gas

            Elementos constructivos. Mejora del rendimiento del ciclo.

Tema 11.- Ciclos combinados

Bloque III: Motores alternativos de combustión interna (MACI)

Tema 12.- Motores de encendido provocado: MEP. Fundamentos+ Descripcion+ Problemas

Tema 13.- Motores de encendido por compresión: MEC. Fundamentos+ Descripción+ problemas

 

Prácticas de laboratorio / informática / tutorías grupales:

Práctica 01. El contexto energético
Práctica 02. Características y componentes de un Generador de vapor Y Turbinas

Práctica 03. Aspectos constructivos de un MACI: Piezas+ Circuitos + etc

Práctica 04: Historia de los Motores Térmicos. 

Prácica 05: Cálculos de combustión y medidas de emisiones

Práctica 06. Modelización y estudio de una turbina de gas en ciclo con el programa THERMOFLEX LITE (ver. 23.0 o posterior)+  una turbina de gas regenerativa con recalentamiento y refrigeración intermedios 

Práctica 07. Modelización y estudio de un ciclo de potencia de vapor regenerativo con el programa THERMOFLEX LITE (ver. 23.0 o posterior).

Práctica 08: Videos de realizaciones Española automovilisticas y de Maquinaria: Hispano Suiza+ Barreiros + etc

 

Tutorías Grupales. Resolución de las dudas que se planteen sobre MACI + Turbinas: Vapor y Gas y Generadores térmicos

 metodología docente de la asignatura incluye trabajo presencial y no presencial por parte del alumno.

Las sesiones presenciales se desarrollan en:

1.         Clases expositivas, de alrededor de 2 horas de duración cada una, en las que se presenta una visión general de los contenidos de cada tema, complementados con la resolución de problemas (42 horas de clases expositivas).

2.         Prácticas de laboratorio / aula de informática y prácticas de aula, de 1 h de duración cada una. Cada alumno realizará un total de 7 sesiones de prácticas de laboratorio+ aula de informática y 7 horas de prácticas de aula.

3.         Tutorías grupales, de 1 hora de duración. Se impartirán dos sesiones. Se dedicarán a la resolución de dudas y/o repaso de los temas tratados hasta el momento y cosas nuevas si es necesario.

     Por otro lado, los estudiantes deben dedicar un cierto número de horas de trabajo no presencial a mejorar su comprensión de los contenidos de cada tema. Este trabajo incluye tanto actividades en el Campus Virtual (lectura de fundamentos teóricos, resolución de cuestionarios, foros..., visionado de material, etc.) como actividades de trabajo autónomo.

En la tabla siguiente se refleja se refleja el tiempo que se dedicará a cada tema de la asignatura, con arreglo a los que se habían especificado en el apartado 5 “Contenidos”.

TRABAJO PRESENCIAL

TRABAJO NO

PRESENCIAL

Temas

HT

CE

PA

PL

PH

TG

PE

SE

Total

G

A

Total

Bloque I

Tema 1

1

1

Tema 2

2

2

Tema 3

2

2

Tema 4

2

2

Tema 5

2

2

Tema 6

3

1

4

Tema 7

2

1

3

Tema 8

3

1

4

Bloque II

Tema 9

6

 1

9

Tema 10

4

 1

8

Tema 11

4

1

5

Bloque III

Tema 12

6

 2

1

9

 

Tema 13

5

2

7

2

2

Total

150

42

7

7

2

2

60

90

90

HT: Horas totales; CE: Clases Expositivas = 42; PA: Prácticas aula/Seminarios = 7; PL: Prácticas laboratorio/ informática =7; TG: Tutorías grupales =2; SE: Sesiones de evaluación = 2 TOTAL = 60 H (6 Créditos).  G: Trabajo en grupo; A: Trabajo autónomo = 90 h. TOTAL: 150 H.

En la tabla adjunta se recoge el número estimado de horas que los alumnos deben dedicar al estudio de la asignatura, así como los porcentajes de presencialidad y no presencialidad sobre las horas totales. Cada estudiante deberá haber dedicado un total de 150 horas a la preparación de la asignatura.

    

MODALIDADES

Horas

%

Horas

Totales

Presencial

Clases Expositivas

42

70

60

Práctica de aula / Seminarios / Talleres

7

11.6

Prácticas de laboratorio / campo / aula de informática / aula de idiomas

7

11.6

Prácticas clínicas hospitalarias

Tutorías grupales

2

3.4

Prácticas Externas

Sesiones de evaluación

2

3.4

No presencial

Trabajo en grupo

90

Trabajo Individual

90

100

Total

150

150

     1. En el examen presencial escrito se plantearán cuestiones teóricas y ejercicios prácticos de los bloques I, II y III. La puntuación mínima del examen escrito para hacer media con las notas de ejercicios, trabajos, prácticas y participación activa será de 4 puntos sobre 10, ponderando los bloques aproximadamente por las horas impartidas de cada bloque. Si la puntuación del examen escrito es inferior a 4, la calificación final de la asignatura no será superior a 4.9 , aunque la media total saliese superior. Si la puntuación del examen es 4 o superior, el peso del examen en la calificación final será: 75%. La evaluación se corresponde con los resultados de aprendizaje R1 a R5.
     2. Si la calificación del examen escrito es 4 sobre 10 o superior, las ponderaciones en la nota final serán. Los ejercicios, trabajos durante el curso + Las prácticas: 15%. La participación activa del alumno en la asignatura: 10%. La evaluación de esta parte también corresponde con los resultados de aprendizaje R1 a R5. En esta parte, la calificación obtenida será válida para las convocatorias del curso académico en el que se haya obtenido (enero, mayo y julio).
     3. En las convocatorias extraordinarias, se valorará sobre 10 el examen, salvo que en el presente curso se disponga de calificaciones de los apartados, hasta el 25%, antes mencionados de prácticas y trabajos, y se cumpla el criterio de nota mínima de 4, en el examen escrito.
     4. Alumnos en régimen de evaluación diferenciada:  se hará un examen final sobre los contenidos teóricos y prácticos explicados en las clases expositivas, prácticas de aula y laboratorio y tutorías grupales.

    4.1. Un examen final escrito que se realizará en la fecha oficial que la EPI programe para los demás alumnos de la asignatura. Esta prueba tiene un peso del 70% sobre la nota final.
    4.2. Un examen final de prácticas que sustituye a la evaluación continua. Esta prueba consistirá en la resolución de un cuestionario en las que se plantearán test, cuestiones teóricas y/o ejercicios prácticos  relativas a los contenidos de las prácticas. Se realizará en la misma fecha que el examen final escrito oficial, si es posible, y tendrá una duración hasta de 4 horas. Representa un 30% de la nota final de la asignatura

«Este mecanismo de evaluación diferenciada podrá ser sustituido por otro mecanismo de evaluación, específico para cada alumno, en virtud del artículo 7 del Reglamento de evaluación de la Universidad de Oviedo.»

El alumno dispondrá en el Campus Virtual de material docente correspondiente a cada parte del temario. Además, es conveniente que consulte:

Bibliografía básica:

1.         Fundamentos de Máquinas Térmicas. Ismael Prieto, Manuela Alonso, J. Carlos Luengo; Textos universitarios, ediuno, 2018.

2.         Tablas Diagramas y Formulario, Ismael Prieto Fernández, Jorge Pistono  Favero; Textos universitarios, ediuno 2009

3.         Transmisión de calor. Apuntes. Prieto M.M., Suárez I.M. Textos Universitarios EDIUNO, 2008.

4.         Tablas y gráficos para la resolución de problemas de “Transmisión de Calor”. Prieto M.M., Suárez I.M. Textos Universitarios EDIUNO, 2008.

Bibliografía complementaria:

1.         Boiler and Ancillary Plant. British Electricity (Volume B). International Pergamon Press.

2.         Turbines Generators and Associated Plant. British Electricity (Volume C). International Pergamon Press.

3.         Steam its Generation and Use. The Babcock Wilcox Company.

4.         Combustion Fossil Power Systems. Combustion Engineering, Inc

5.         Motores de Combustión Interna Alternativos. Payri, F. Desantes, J.M. (Edit.) SPUPV- Reverté, 2011.

6.         Motores Endotérmicos. Giacosa, O. Barcelona. Omega, 2000.

7.         Turbomáquinas Térmicas. Prieto, I. Oviedo. UO, 2000

8.         Transferencia de calor. Mills, A.F. Ed. Irwin, 1995.

Software para la realización de las prácticas:

THERMOFLEX LITE (versión 23.0 o posterior)