Universidad de Jaén

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Guía docente 2018-19 - 14212013 - Motores y generadores

TITULACIÓN: Grado en Ingeniería de recursos energéticos (14212013)
CENTRO: ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR (LINARES)

TITULACIÓN: Doble Grado en Ingeniería de recursos energéticos e Ing. química industrial (15112026)
CENTRO: ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR (LINARES)

CURSO ACADÉMICO: 2018-19
GUÍA DOCENTE
1. DATOS BÁSICOS DE LA ASIGNATURA
NOMBRE: Motores y generadores
CÓDIGO: 14212013 (*) CURSO ACADÉMICO: 2018-19
TIPO: Obligatoria
Créditos ECTS: 6.0 CURSO: 3 CUATRIMESTRE: SC
WEB: https://dv.ujaen.es/goto_docencia_crs_389706.html
 
2. DATOS BÁSICOS DEL PROFESORADO
NOMBRE: RODRÍGUEZ QUESADA, ALFONSO
IMPARTE: Teoría - Prácticas [Profesor responsable]
DEPARTAMENTO: U121 - INGENIERÍA MECÁNICA Y MINERA
ÁREA: 590 - MÁQUINAS Y MOTORES TÉRMICOS
N. DESPACHO: A - D-007 E-MAIL: alrodri@ujaen.es TLF: 953648561
TUTORÍAS: https://uvirtual.ujaen.es/pub/es/informacionacademica/tutorias/p/53822
URL WEB: -
 
3. PRERREQUISITOS, CONTEXTO Y RECOMENDACIONES
PRERREQUISITOS:
-
CONTEXTO DENTRO DE LA TITULACIÓN:

Motores y generadores se encuentra integrada dentro de la materia " Gestión de Recursos Energéticos".

Se trata de una asignatura obligatoria  en el segundo cuatrimestre del tercer curso del grado en recursos energéticos.

RECOMENDACIONES Y ADAPTACIONES CURRICULARES:

Conocimientos básicos de Matemáticas y Física, en particular los temas de termodinámica -magnitudes, conceptos básicos, sistemas cerrados, energía, trabajo, presión, etc.-

El alumno que presente necesidades específicas de apoyo educativo, lo ha de notificar personalmente al Servicio de Atención y Ayudas al Estudiante para proceder a realizar, en su caso, la adaptación urricular correspondiente.

El alumnado que presente necesidades específicas de apoyo educativo, lo ha de notificar personalmente al Servicio de Atención y Ayudas al Estudiante para proceder a realizar, en su caso, la adaptación curricular correspondiente.
4. COMPETENCIAS Y RESULTADOS DE APRENDIZAJE
código Denominación de la competencia
CBB4 Comprensión y dominio de los conceptos básicos sobre las leyes generales de la mecánica, termodinámica, campos y ondas y electromagnetismo y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería.
CC10 Capacidad de análisis de la problemática de la seguridad y salud en los proyectos, plantas o instalaciones.
CC11 Conocimientos fundamentales sobre el sistema eléctrico de potencia: generación de energía, red de transporte, reparto y distribución, así como sobre tipos de líneas y conductores. Conocimiento de la normativa sobre baja y alta tensión. Conocimiento de electrónica básica y sistemas de control.
CC3 Conocimientos de cálculo numérico básico y aplicado a la ingeniería.
CER1 Aprovechamiento, transformación y gestión de los recursos energéticos.
CER10 Control de la calidad de los materiales empleados.
CER3 Industrias de generación, transporte, transformación y gestión de la energía eléctrica y térmica.
CER4 Operaciones básicas de procesos.
CER7 Logística y distribución energética.
CER8 Energías alternativas y uso eficiente de la energía.
CG1 Capacitación científico-técnica para el ejercicio de la profesión de Ingeniero Técnico de Minas y conocimiento de las funciones de asesoría, análisis, diseño, cálculo, proyecto, construcción, mantenimiento, conservación y explotación.
CG4 Capacidad para diseñar, planificar, operar, inspeccionar, firmar y dirigir proyectos, plantas o instalaciones, en su ámbito.
CG6 Capacidad para el mantenimiento, conservación y explotación de los proyectos, plantas e instalaciones, en su ámbito.
CG7 Conocimiento para realizar, en el ámbito de su especialidad, mediciones, replanteos, planos y mapas, cálculos, valoraciones, análisis de riesgos, peritaciones, estudios e informes, planes de labores, estudios de impacto ambiental y social, planes de restauración, sistema de control de calidad, sistema de prevención, análisis y valoración de las propiedades de los materiales metálicos, cerámicos, refractarios, sintéticos y otros materiales, caracterización de suelos y macizos rocosos y otros trabajos análogos.
Resultados de aprendizaje
Resultado Resul-03 Ser capaz de desarrollar y aplicar los principios transformación de los recursos energéticos
Resultado Resul-04 Saber gestionar los recursos energéticos
Resultado Resul-06 Conocer, y saber aplicar los principios básicos de las Industrias de generación, transporte, transformación y gestión de la energía Térmica.
5. CONTENIDOS

1. Balances energéticos en sistemas de generación de potencia
2. Análisis de sistemas de producción de calor y frío: combustión, quemadores y calderas
3. Análisis de sistemas termodinámicos: motores térmicos, plantas de potencia y compresores Análisis de sistemas fluidomecánicos: bombeo, turbinas,
sistemas eólicos y ventiladores

TEMA 1. INTRODUCCIÓN A LA TERMODINÁMICA: 1 er y 2º principio en sistemas cerrados.

1.1.         Noción de sistema.

1.1.1. Equilibrio térmico y mecánico de los sistemas.

1.2.         Clasificación de los sistemas.

1.2.1.     Sistemas cerrados.

1.2.2.     Sistemas abiertos.

1.3.         Propiedades de un sistema.

1.4.         Estados de equilibrio, transformaciones y procesos.

1.4.1.     Clases de procesos.

1.4.1.1.          Procesos reversibles.

1.4.1.2.          Procesos irreversibles.

1.4.1.3.          Tipos de irreversibilidades.

1.5.         Concepto de calor y de energía interna.

1.5.1.     Criterio de signos para el calor y el trabajo.

1.6.         Primer principio en sistemas cerrados.

1.6.1.     Trabajo en un sistema cerrado.

1.6.2.     Entalpía.

1.6.3.     Concepto de trabajo útil y efectivo.

1.7.         Concepto de máquina térmica.

1.8.         La máquina de Carnot.

1.8.1.     Rendimiento del ciclo de Carnot.

1.9.         Segundo principio de la termodinámica.

1.9.1     Principio de crecimiento de la entropía.

 

TEMA 2. ESTUDIO DE VAPORES.

2.1.         Cambios de fase en los sistemas de un componente.

2.2.         Vapor húmedo, vapor seco y vapor saturado.

 

TEMA 3. DIAGRAMA ENTRÓPICO (T-s) Y ENTÁLPICO (h-s).

3.1.         Diagrama T-s.

3.2.         Estudio de las transformaciones en el diagrama T-s.

3.3.         Ciclo de Carnot en el diagrama T-s.

3.4.         Ciclo de máximo rendimiento.

3.5.         Rendimiento térmico en ciclos reversibles.

3.6.         Diagrama T-s para el vapor de agua.

3.7.         Diagrama h-s para el vapor de agua.

 

TEMA 4. SISTEMAS ABIERTOS: 1 er y 2º Principios.

4.1.         Flujo permanente.

4.2.         Conservación de la masa.

4.3.         Conservación de la energía.

4.4.         Válvulas de estrangulamiento.

4.5.         Trabajo reversible de un flujo permanente.

4.6.         Energía disponible de un flujo.

4.7.         Exergía.

 

TEMA 5. CENTRALES TÉRMICAS. DESCRIPCIÓN.

5.1.         Clasificación de las centrales según los ciclos térmicos empleados.

5.2.         Disposición de los elementos de una central de vapor.

5.2.1.     Circuito agua-vapor.

5.2.2.     Circuito aire-combustible.

5.2.3.     Circuito de humos.

5.3.         Generador de vapor.

5.3.1.      Circulación natural.

5.3.2.      Caldera de vapor con circulación forzada.

5.4.         Recalentador de vapor.

5.5.         Condensador.

5.6.         Precalentadores de agua de alimentación.

5.6.1.      Clasificación de los precalentadores.

5.6.1.1.          Economizadores.

5.6.1.2.          Calentadores cerrados.

5.1.1.1.          Calentadores abiertos o de mezcla.

5.7.         Calentadores de aire para la combustión.

5.8.         Eyectores.

 

TEMA 6. CENTRALES TÉRMICAS. CICLO DE RANKINE. 

6.1.         Ciclo de Carnot para el vapor.

6.2.         Análisis energético del ciclo ideal.

6.3.         Mejora del rendimiento del ciclo de Rankine.

6.3.1.     Aumento de la temperatura media de absorción de calor.

6.3.2.     Disminución de la temperatura media de cesión de calor.

6.4.         Ciclo de Rankine con recalentamiento intermedio.

6.5.         Ciclo ideal de Rankine con regeneración.

6.6.         Ciclo irreversible de Rankine.

 

TEMA 7. REFRIGERACIÓN.

7.1.         Definición.

7.2.         Máquina frigorífica y bomba de calor.

7.2.1.     Máquina frigorífica.

7.2.2.     Bomba de calor.

7.3.         Coeficiente de eficiencia.

7.3.1.     Coeficiente de eficiencia de una máquina frigorífica.

7.3.2.     Coeficiente de eficiencia de una bomba de calor.

7.4.         Ciclo de Carnot invertido.

7.5.         Ciclos en máquinas frigoríficas.

7.5.1.     Ciclos en máquinas frigoríficas de vapor.

7.5.1.1.  Ciclo práctico en la máquina frigorífica de vapor.

7.6.         Mejoras del rendimiento.

7.6.1.     Subenfriamiento mediante agua de refrigeración.

7.6.2.     Subenfriamiento mediante intercambiador de calor.

7.7.         Pérdidas de exergía en la instalación frigorífica.

7.8.         Propiedades de los refrigerantes.

7.9.         Ciclos de compresión en varias etapas.

7.9.1.     Método de cascada sin intercambio másico.

7.9.2.     Método de cascada con intercambio másico.

7.9.3.     Método de multicompresión con refrigeración intermedia.

7.10.         Sistemas de refrigeración sin compresor.

7.10.1.     Refrigeración por eyección de vapor de agua.

7.10.2.     Refrigeración por absorción.

7.11.         Ciclos criogénicos.

7.11.1.     Ciclo Linde de refrigeración.

7.11.2.     Ciclo Linde para licuefacción de aire.

7.11.3.     Licuefacción con obtención de trabajo (Ciclo Claude)

 

TEMA 8. MOTORES ALTERNATIVOS DE COMBUSTIÓN INTERNA.

8.1.         Conceptos generales.

8.2.         Motores de combustión interna alternativos.

8.3.         Ciclo operativo del motor de 4 tiempos.

8.4.         Ciclo operativo del motor de 2 tiempos.

8.5.         Diagrama teórico de un motor de 4 tiempos.

8.6.         Diagrama real de un motor de 4 tiempos.

8.7.         Ciclos teóricos.

8.8.         Ciclo ideal OTTO.

8.9.         Ciclo ideal DIESEL.

8.10.       Ciclo ideal Mixto o de Sabathé

8.11.       Ciclo de aire.

8.12.         Ciclos aire-combustible

8.13.         Potencias

8.13.1.     Potencia indicada. Presión media indicada.

8.13.2.     Potencia efectiva.

8.14.         Rendimientos.

8.15.         Consumo específico de combustible.

 

TEMA 9. COMPRESORES VOLUMÉTRICOS.

9.1.         Generalidades.

9.2.         Compresores volumétricos alternativos.

9.2.1.      Diagrama P-v. Comparación entre el ciclo ideal y el real.

9.2.2.     Rendimiento volumétrico.

9.2.3.     Influencia de la relación de compresión en el rendimiento volumétrico.

9.2.4.     Potencias y rendimientos.

9.3.         Compresores de varias etapas.

9.4.         Regulación de los compresores volumétricos alternativos.

9.5.         Compresores volumétricos rotativos.

9.5.1.     Compresores de paletas.

9.5.2.     Compresores de tornillo.

9.5.3.     Compresores tipo Roots.

9.5.4.     Regulación de los compresores volumétricos rotativos.

6. METODOLOGÍA Y ACTIVIDADES
ACTIVIDADES HORAS PRESEN­CIALES HORAS TRABAJO AUTÓ­NOMO TOTAL HORAS CRÉDITOS ECTS COMPETENCIAS (códigos)
A1 - Clases expositivas en gran grupo
  • M1 - Clases expositivas en gran grupo: Clases magistrales
  • M3 - Clases expositivas en gran grupo: Actividades introductorias
  • M4 - Clases expositivas en gran grupo: Conferencias
  • M5 - Clases expositivas en gran grupo: Otros
45.0 67.5 112.5 4.5
  • CBB4
  • CC11
  • CC3
  • CER1
  • CER3
  • CER4
  • CER7
  • CG1
  • CG4
A2 - Clases en grupos de prácticas
  • M11 - Clases en grupos de prácticas: Resolución de ejercicios
  • M12 - Clases en grupos de prácticas: Presentaciones/Exposiciones
  • M13 - Clases en grupos de prácticas: Otros
  • M6 - Clases en grupos de prácticas: Actividades prácticas
  • M7 - Clases en grupos de prácticas: Seminarios
  • M8 - Clases en grupos de prácticas: Debates
  • M9 - Clases en grupos de prácticas: Laboratorios
10.0 15.0 25.0 1.0
  • CBB4
  • CC10
  • CC3
  • CER1
  • CER10
  • CER3
  • CG6
  • CG7
A3 - Tutorias Colectivas
  • M14 - Tutorias Colectivas/Individuales: Supervisión de trabajos dirigidos
  • M15 - Tutorias Colectivas/Individuales: Seminarios
  • M16 - Foros
  • M17 - Aclaración de dudas
  • M18 - Tutorias Colectivas/Individuales: Comentarios de trabajos individuales
  • M19 - Tutorias Colectivas/Individuales: Presentaciones/Exposiciones
5.0 7.5 12.5 0.5
  • CBB4
  • CER8
TOTALES: 60.0 90.0 150.0 6.0  
 
INFORMACIÓN DETALLADA:

La asignatura se desarrollará mediante:

Clases magistrales. Los conceptos básicos de la asignatura se presentaran mediante presentaciones multimedia, exposiciones teóricas, y realización de ejemplos.

Prácticas. Determinados contenidos se explorarán mediante actividades que implican la aplicación práctica de conocimientos.

Se realizarán 5 prácticas, cada una con una duración de 2 h.

Práctica 1. Práctica de vapores.
Práctica 2. Estudio de una central térmica de vapor.
Práctica 3. Descriptiva de componentes de MCIA.
Práctica 4. Ensayo de un MCIA.
Práctica 5. Máquina frigorífica y bomba de calor.

Trabajo dirigido. Los alumnos trabajarán el manejo de PC para modelado de sistemas térmicos con pc.

Tutorías colectivas. Esta actividad se organiza en seminarios cortos donde mediante problemas se profundizará en algunos de los temas estudiados en las clases magistrales, y también se resolverán dudas de los alumnos.

7. SISTEMA DE EVALUACIÓN
 
ASPECTO CRITERIOS INSTRUMENTO PESO
Asistencia y/o participación en actividades presenciales y/o virtuales Asistencia a sesiones teóricas y prácticas. Participación activa en la clase. Hoja de firmas. Comentarios del profesor 10.0%
Conceptos teóricos de la materia Dominio de los conocimientos teóricos y operativos de la materia. Examen teórico (conceptos y problemas) 70.0%
Realización de trabajos, casos o ejercicios Entrega de los casos (prácticas y trabajos dirigidos) bien resueltos. Se analizará estructura, calidad, originalidad, ortografía y presentación. Evaluación de memorias de prácticas y trabajos dirigidos. 20.0%
El sistema de calificación se regirá por lo establecido en el RD 1125/2003 de 5 de septiembre por el que se establece el sistema europeo de créditos y el sistema de calificaciones en la titulaciones universitarias de carácter oficial
INFORMACIÓN DETALLADA:

ACTIVIDADES

La teoría, esta se desarrolla en clases magistrales (M1) y en clases expositivas en gran grupo, actividades introductorias (M3), conferencias (M4) y otros (M5). En ellas se tratan conceptos teóricos y procedimientos de cálculo, complementadas con realización de ejercicios y cuestiones.

Los trabajos dirigidos, incluyen actividades que engloban aspectos bien diferenciados de prácticas de laboratorio y modelado en PC, mediante M6, M7,M8, M9, M11, M12 y M13. Estas actividades son:

  •      Prácticas de laboratorio.
  •      Prácticas de modelado con PC.

Finalmente, las tutorías colectivas engloban metodologías y actividades M14,M15, M16, M17, M18, M19.

 

EVALUACIÓN

El sistema de evaluación considera en la calificación global un peso del 10% por asistencia a sesiones teóricas y prácticas y por participación activa en clase, un 70 % por dominio de los conocimientos teóricos y operativos de la materia, un 20 % por memorias de trabajos dirigidos y entrega de memorias de las prácticas, valorándose la corrección en los cálculos, la estructura, claridad, originalidad, ortografía y presentación, así como la correcta toma de datos en el laboratorio.

En cuanto al examen de contenidos, a realizar en las convocatorias correspondientes, contendrá dos partes: una de cuestiones y otra de problemas. Se debe obtener el 50% de calificación en cada uno de ellos. La no superación de alguno de ellos conlleva al suspenso en dicha prueba, y con ello, el de la asignatura. El peso del examen teórico será del 70 %.

Respecto al resto de actividades, éstas se someten a un sistema de evaluación continua, y que debe aprobarse a lo largo del periodo lectivo. Se valoran de la siguiente manera:

  •    Asistencia y participación a clases presenciales (teóricas y prácticas). El peso total de este aspecto será del  10 % de la asignatura. Los alumnos obtendrán el 10% si asisten a la totalidad de las clases, o una parte proporcional en función del número de asistencias.
  •    Realización de trabajos, casos o ejercicios y prácticas de laboratorio. Se debe asistir al 100% de las prácticas de laboratorio (10h).  El peso de la evaluación de las memorias de los trabajos dirigidos será de un 10% de la asignatura y el exámen de prácticas de otro 10%. Sumando en total un 20 %.

En resumen, el aprobado en este bloque supone la asistencia a las 10h de laboratorio, y la entrega de ficheros y documentos de resultados de los mismos, en plazo y forma. Por el contrario, la falta de asistencia a alguna de dichas sesiones, o bien la falta de entrega de ficha o trabajo correspondiente en plazo y forma supondrá el suspenso automático de este bloque.

Según la normativa de evaluación de alumnos de la UJA, se podrá incluir un examen de este bloque de la asignatura en caso de no haberla aprobado mediante evaluación continua. Dicho examen incluirá una parte práctica en el laboratorio, y otra parte de manejo del PC, evaluándose todos los aspectos desarrollados a lo largo del curso en las diversas actividades de este bloque. Al ser un aspecto muy particular, su realización se tratará directamente con el profesor de la asignatura.

Todos los resultados de aprendizaje de esta asignatura (2,3,4,6,9 y 15 del RUCT) se valoran tanto en la parte de teoría como en la de trabajos dirigidos, y que brevemente se enmarcan en el conocimiento de conceptos, procedimientos y cálculos.

Las competencias CB4, CC3, CER1, CER3, CER4, CER7, CER10, CC3, CC10, CC11, CG1, CG4, CG6 y CG7 se evalúan tanto en la parte de teoría como en la de trabajos dirigidos y laboratorio. Las competencias CB4 y CER8, se valoran exclusivamente en otras actividades asociadas a trabajos dirigidos (laboratorio y modelado) en tutorías colectivas.

8. DOCUMENTACIÓN / BIBLIOGRAFÍA
ESPECÍFICA O BÁSICA:
  • Fundamentos de termodinámica técnica. Edición: 2ª ed., reimp.. Autor: Moran, Michael J.. Editorial: Barcelona : Reverté, 2011  (C. Biblioteca)
  • Termodinámica. Edición: 6ª ed. Autor: Çengel, Yunus A.. Editorial: México ; Madrid [etc.]: McGraw Hill, 2009  (C. Biblioteca)
GENERAL Y COMPLEMENTARIA:
  • Motores de combustión interna alternativos. Edición: -. Autor: -. Editorial: Madrid: Sección de Publicaciones de la E.T.S. de Ingenieros Industriales, D.L. 2002  (C. Biblioteca)
  • 2001 ASHRAE handbook: fundamentals. Edición: SI ed. Autor: -. Editorial: Atlanta : American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, cop. 2001  (C. Biblioteca)
  • Bombas, ventiladores y compresores. Edición: -. Autor: Jutglar Banyeras, Lluís. Editorial: Barcelona : Ceac, 2005  (C. Biblioteca)
9. CRONOGRAMA (segundo cuatrimestre)
Semana A1 - Clases expositivas en gran grupo A2 - Clases en grupos de prácticas A3 - Tutorias Colectivas Trabajo autónomo Observaciones
Nº 1
28 ene - 3 feb 2019
3.00.00.0 6.0  
Nº 2
4 - 10 feb 2019
3.00.00.0 6.0  
Nº 3
11 - 17 feb 2019
3.00.01.0 6.0  
Nº 4
18 - 24 feb 2019
3.02.00.0 6.0  
Nº 5
25 feb - 3 mar 2019
3.00.00.0 6.0  
Nº 6
4 - 10 mar 2019
3.00.01.0 6.0  
Nº 7
11 - 17 mar 2019
3.02.00.0 6.0  
Nº 8
18 - 24 mar 2019
3.00.00.0 6.0  
Nº 9
25 - 31 mar 2019
3.00.01.0 6.0  
Nº 10
1 - 7 abr 2019
3.02.00.0 6.0  
Nº 11
8 - 14 abr 2019
3.00.00.0 6.0  
Período no docente: 15 - 21 abr 2019
Nº 12
22 - 28 abr 2019
3.02.00.0 6.0  
Nº 13
29 abr - 5 may 2019
3.00.01.0 6.0  
Nº 14
6 - 12 may 2019
3.02.00.0 6.0  
Nº 15
13 - 17 may 2019
3.00.01.0 6.0  
Total Horas 45.0 10.0 5.0 90.0