UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL
FACULTAD REGIONAL TUCUMÁN
Departamento: Ingeniería Eléctrica
Asignatura: Máquinas Térmicas, Hidráulicas y de Fluidos
Bloque: Tecnologías Aplicadas
Área: Mecánica
Horas/año: 72
Planificación de la asignatura
*
Fundamentación de la materia dentro del plan de estudios.
La incorporación de esta materia al plan de estudio de la carrera de
Ingeniería Eléctrica, se fundamenta en lograr que el alumno adquiera
conocimientos y capacidades para analizar y evaluar los procesos
relacionados con fluidos y las máquinas motrices y equipos asociados
que operan con ellos, orientándolas a las que se aplican en los
equipos de generación de energía eléctrica.
El alumno discernirá entre las distintas tecnologías existentes, cuál
es la que mejor se adapta a cada problema en particular.
*
Propósitos u objetivos de la materia.
Al finalizar el curso el alumno deberá ser capaz de enumerar,
descubrir, comparar y distinguir las máquinas motoras primarias y sus
partes desde el punto de vista de su constitución, así como también la
evaluación físico matemática de sus funciones.
*
Contenidos.
Unidad 1: Generador de Vapor
Unidad 2: Turbinas de Vapor
Unidad 3: Turbinas de Gas
Unidad 4: Motores de Combustión Interna Alternativos
Unidad 5: Turbinas Hidráulicas
Unidad 6: Bombas Hidráulicas
Unidad 7: Compresores, Ventiladores y Sopladores
Comentarios: Se dará atención a la aplicación de las mismas en la
generación de energía eléctrica.
*
Programa analítico.
Semana
Teoría, Aula Taller/ Laboratorio: Descripción de la Actividad
TEMA A DESARROLLAR:
UNIDAD
1
Aula
Entrega y explicación a los alumnos de: Programa de la Materia,
Bibliografía a utilizar. Planificación de la Asignatura y de Guía de
Trabajos Prácticos a realizar durante el año.
1
2
Aula
Repaso de conceptos Termodinámicos: Temperatura, presión, entalpia,
entropía, calor específico, poder calorífico, Unidades. Diagrama
entrópico y entálpico. T. P. Nº 1
1
3
Aula
Repaso de conceptos Termodinámicos Transmisión del calor, cantidad de
calor por conducción, convección y radiación T. P. Nº 2
1
4
Aula
Combustibles sólidos, líquidos y gaseosos, características principales
e instalaciones para su combustión.
5
Aula
Generadores de Vapor: finalidad clasificaciones:
Acuotubulares y Humotubulares, reseña histórica de la evolución en sus
diseños. Partes y sectores más importantes. Calderas de Recuperación
de Calor verticales y horizontales. Usos.
1
6
Aula
Generadores de vapor: equipos auxiliares: Calentadores de aire,
economizadores, sobrecalentadores.
1
7
Aula
Generadores de vapor: Tiraje, VTF, VTI, Hogar presurizado y de tiro
balanceado. Ventiladores para calderas. T. P. Nº 3
1
8
Aula
Ensayos de Rendimiento de un Generador de Vapor. Métodos directo e
indirecto. Pérdidas. Balance térmico. Requisitos necesarios para la
realización los ensayos.
1
9
Aula
Generadores de Vapor: Agua de alimentación para calderas.
Tratamientos. Generadores fuera de servicio.
1
10
Aula
Turbinas de vapor, clasificación, características y órganos
principales. Turbinas de acción y reacción
2
11
Aula
Turbinas de vapor, materiales empleados para su construcción.
Perdidas, Potencias. Rendimientos.
2
12
Aula
Turbinas de vapor: Sistemas de regulación. Condensadores. Trabajo
Práctico Nº 4
2
13
Aula
1er. Parcial Año 2013
14
Aula
Recuperación 1er. Parcial Año 2013 y presentación de trabajos
Prácticos.
15
Aula
Turbinas de Gas: introducción. Evolución histórica. Clasificación,
Ciclos teórico y real.
3
16
Aula
Turbinas de Gas: Partes y materiales empleados para construcción de
sus componentes principales. Ventajas y desventajas frente a otros
equipos.
3
17
Aula
Turbinas de Gas: Combustibles empleados, Mejoras al ciclo.
Rendimientos. Trabajo Práctico Nº 5
3
18
Aula
Turbinas de Gas: Ciclo Combinado, Cogeneración.
3
19
Aula
Motores de Combustión Interna Alternativos: Reseña histórica de su
evolución. Clasificaciones, Tipos. Motor Otto.
4
20
Aula
Motores de Combustión Interna Alternativos: Motor diesel de 2 y 4
tiempos. Ciclos. Comparación entre motor otto y diesel. Comparación
entre Turbinas y motores de combustión Interna. Ventajas y
desventajas.
4
21
Aula
Lubricación, refrigeración carburación e inyección de motores. Motor
rotativo WanKel. Grupo electrógeno. Trabajo Práctico Nº 6.
4
22
Aula
Continúa Trabajo Práctico Nº 6. Principales fallas en los motores.
4 y 3
23
Aula
Turbinas hidráulicas: Reseña histórica de su evolución.
Clasificaciones, Turbinas de reacción y de acción. Cartas y diagramas
para su selección en función del caudal y del salto.
5
24
Aula
Turbinas hidráulicas: Salto hidráulico, pérdidas
y rendimientos, Potencias. Curvas de rendimiento.
Triángulo de velocidades. Velocidad específica y velocidad sincrónica.
5
25
Aula
Turbinas hidráulicas: Características constructivas de los distintos
tipos de turbinas. Datos y esquemas de un aprovechamiento hidráulico.
Trabajo Práctico Nº 7.
5
26
Aula
Bombas Hidráulicas: Clasificación. Ecuación altura ideal. Curvas de
funcionamiento. Velocidades específicas. , Bombas hidráulicas:
Fenómeno de Cavitación. Trabajo Práctico Nº 8.
6
27
Aula
Compresores: Evolución histórica, distintas utilizaciones, Tipos de
Compresores, Clasificaciones, Ciclos de trabajo, Comparación entre
compresores alternativos y rotativos, selección de compresores
Trabajo Práctico Nº 9.
7
28
Aula
Ventiladores y Sopladores: Clasificación, Rendimientos, potencias,
condiciones de trabajo, Curvas Características, Regulación y control
del gasto. Corrosión y abrasión. Trabajo Práctico Nº 10.
7
29
Laboratorio
Visita al Laboratorio Área IV Termología del Dpto. Mecánica, a fin
de presenciar ensayos en un ventilador de tiro forzado para caldera.
7
30
Aula
2do. Parcial Año 2013
31
Aula
Recuperación 2do. Parcial Año 2013.
32
Aula
Aprobación de trabajos prácticos. Firma de libretas.
*
Metodología de Enseñanza.
Las clases son presenciales y obligatorias, favoreciendo la discusión
de temas y el trabajo en grupo.
DESCRIPCIÓN DE LAS ACTIVIDADES TEÓRICAS Y PRÁCTICAS
Las horas consignadas en esta planilla son horas cátedras (45
minutos). Las horas reloj totales son: Horas año: 72
Semana
Teoría, Aula Taller/ Laboratorio: Descripción de la Actividad
TEMA A DESARROLLAR:
Teoría
Formación Experimen. Laboratorio
Resolución de problemas de Ingeniería
Proyecto y diseño
1
1
Entrega y explicación a los alumnos de: Programa de la Materia,
Bibliografía a utilizar. Planificación de la Asignatura y de Guía de
Trabajos Prácticos a realizar durante el año.
3
2
1
Repaso de conceptos Termodinámicos: Temperatura, presión, entalpia,
entropía, calor específico, poder calorífico, Unidades. Diagrama
entrópico y entálpico. T. P. Nº 1
3
3
1
Repaso de conceptos Termodinámicos Transmisión del calor, cantidad de
calor por conducción, convección y radiación T. P. Nº 2
3
4
Combustibles sólidos, líquidos y gaseosos, características principales
e instalaciones para su combustión.
3
5
1
Generadores de Vapor: finalidad clasificaciones:
Acuotubulares y Humotubulares, reseña histórica de la evolución en sus
diseños. Partes y sectores más importantes. Calderas de Recuperación
de Calor verticales y horizontales. Usos.
3
6
1
Generadores de vapor: equipos auxiliares: Calentadores de aire,
economizadores, sobrecalentadores.
3
7
1
Generadores de vapor: Tiraje, VTF, VTI, Hogar presurizado y de tiro
balanceado. Ventiladores para calderas. T. P. Nº 3
3
8
1
Ensayos de Rendimiento de un Generador de Vapor. Métodos directo e
indirecto. Pérdidas. Balance térmico. Requisitos necesarios para la
realización los ensayos.
3
9
1
Generadores de Vapor: Agua de alimentación para calderas.
Tratamientos. Generadores fuera de servicio.
3
10
2
Turbinas de vapor, clasificación, características y órganos
principales. Turbinas de acción y reacción
3
11
2
Turbinas de vapor, materiales empleados para su construcción.
Perdidas, Potencias. Rendimientos.
3
12
2
Turbinas de vapor: Sistemas de regulación. Condensadores. Trabajo
Práctico Nº 4
3
13
1er. Parcial Año 2013
3
14
Recuperación 1er. Parcial Año 2013 y presentación de trabajos
Prácticos.
3
15
3
Turbinas de Gas: introducción. Evolución histórica. Clasificación,
Ciclos teórico y real.
3
16
3
Turbinas de Gas: Partes y materiales empleados para construcción de
sus componentes principales. Ventajas y desventajas frente a otros
equipos.
3
17
3
Turbinas de Gas: Combustibles empleados, Mejoras al ciclo.
Rendimientos. Trabajo Práctico Nº 5
3
18
3
Turbinas de Gas: Ciclo Combinado, Cogeneración.
3
19
4
Motores de Combustión Interna Alternativos: Reseña histórica de su
evolución. Clasificaciones, Tipos. Motor Otto.
3
20
4
Motores de Combustión Interna Alternativos: Motor diesel de 2 y 4
tiempos. Ciclos. Comparación entre motor otto y diesel. Comparación
entre Turbinas y motores de combustión Interna. Ventajas y
desventajas.
3
21
4
Lubricación, refrigeración carburación e inyección de motores. Motor
rotativo WanKel. Grupo electrógeno. Trabajo Práctico Nº 6.
3
22
4 y 3
Continúa Trabajo Práctico Nº 6. Principales fallas en los motores.
3
23
5
Turbinas hidráulicas: Reseña histórica de su evolución.
Clasificaciones, Turbinas de reacción y de acción. Cartas y diagramas
para su selección en función del caudal y del salto.
3
24
5
Turbinas hidráulicas: Salto hidráulico, pérdidas
y rendimientos, Potencias. Curvas de rendimiento.
Triángulo de velocidades. Velocidad específica y velocidad sincrónica.
3
25
5
Turbinas hidráulicas: Características constructivas de los distintos
tipos de turbinas. Datos y esquemas de un aprovechamiento hidráulico.
Trabajo Práctico Nº 7.
3
26
6
Bombas Hidráulicas: Clasificación. Ecuación altura ideal. Curvas de
funcionamiento. Velocidades específicas. , Bombas hidráulicas:
Fenómeno de Cavitación. Trabajo Práctico Nº 8.
3
27
7
Compresores: Evolución histórica, distintas utilizaciones, Tipos de
Compresores, Clasificaciones, Ciclos de trabajo, Comparación entre
compresores alternativos y rotativos, selección de compresores
Trabajo Práctico Nº 9.
3
28
7
Ventiladores y Sopladores: Clasificación, Rendimientos, potencias,
condiciones de trabajo, Curvas Características, Regulación y control
del gasto. Corrosión y abrasión. Trabajo Práctico Nº 10.
3
29
7
Visita al Laboratorio Área IV Termología del Dpto. Mecánica, a fin
de presenciar ensayos en un ventilador de tiro forzado para caldera.
3
30
2do. Parcial Año 2013
3
31
Recuperación 2do. Parcial Año 2013.
3
32
Aprobación de trabajos prácticos. Firma de libretas.
3
Totales (hs. Cátedra, 45’)
96
*
Metodología de Evaluación.
Se tiene un sistema de evaluación caracterizado por dos elementos
relacionados entre sí, Régimen de Promoción y Formas de Evaluación.
En el Régimen de Promoción están los requisitos que deben satisfacer
los alumnos para aprobar la asignatura, los cuales son:
*
Régimen de Asistencia: 75% para Clases Teóricas Prácticas y
Laboratorios.
*
Trabajos Prácticos: 100% de realización. Cualquiera sea la
naturaleza del Trabajo Práctico, Gabinete o de Laboratorio.
*
Aprobación del Primer y Segundo Parcial o las Recuperaciones I y
II según lo que corresponda. La forma de evaluación es mediante
Pruebas Escritas individuales.
*
En el caso de Asignaturas Integradoras, Realización y Aprobación
del Seminario Anual de la Materia a través de un Trabajo Práctico
Integrador. Los docentes guían a los alumnos hasta la presentación
del Informe Final que habilita a participar en el Seminario.
*
Realizado los pasos anteriores el alumno cumple con el Régimen de
Promoción, Regulariza la Asignatura, y está en condiciones de
efectuar el Examen Final para la Aprobación de la Asignatura.
*
El Examen Final consiste en una prueba de conocimientos sobre el
Programa Analítico de la Asignatura. Es Oral, individual y
coloquial. La Nota mínima de Aprobación es cuatro (4) y la máxima
diez (10).
*
Se puede Rendir el Examen Final para su aprobación hasta un máximo
de cuatro veces, a partir de lo cual y si no es aprobado, el
alumno debe recursar la Asignatura.
*
El Examen Final indica la Aprobación de la Asignatura y habilita
para la inscripción y cursado de las correlativas inmediatas.
*
Recursos didácticos a utilizar como apoyo a la enseñanza.
Ayuda Didáctica: Para el desarrollo de los temas se emplean diferentes
recursos tecnológicos tales como cañón de proyección, videos, pizarrón
o bien presentaciones grabadas en CD o DVD, sobre temas relativos a la
asignatura.
Bibliografía
BIBLIOGRAFIA EMPLEADA PARA LA MATERIA:
MAQUINAS TERMICAS, HIDRAULICAS Y DE FLUIDO
*
BIBLIOGRAFIA UTILIZADA para generadores de vapor
Combustión y Generación de Vapor – Torreguitar y Weiss – Prisma Pup
SRL. (1975).
Cálculo de la Combustión – Ing. Rodolfo Orel – Alsina. (2003).
COMBUSTIBLES Y COMBUSTION Argimbaum – Macagno, Louda y Cía. (1970)
Calderas – Carl Shiedls – CECSA. (1972).
Calderas de Vapor – Marcelo Mesny Marymar.(1978).
Steam – Babcock y Wilcox. (1976).
Tratamiento de Aguas – Eskel Cordel.(1972).
Condiciones del Agua para Calderas Mellor Goodwin. (1975).
Ensayos Industriales – Antonio González – Alfredo Palazón – Litenia
Normas IRAM – IAP A 255: Generadores de Vapor y Calderas de Agua
Caliente. Nomenclatura
y Clasificación de sus partes y accesorios.
*
BIBLIOGRAFIA UTILIZADA para Turbinas a Gas
MÁQUINAS DE COMBUSTION MOTORES Y TURBINAS DE GAS FRITZ A. F. SCHMIDT
TURBINAS DE GAS Pedro Fernández Díez UNIVERSIDAD DE CANTABRIA
CICLO BRAYTON TURBINAS A GAS Ing. JORGE FELIX FERNANDEZ UTN –
FRMdza (2010)..
COMBUSTION EN TURBINAS A GAS Dr. Ing. E. Brizuela – Ing. J. C. Loza
MAQUINAS TERMICAS MOTORAS – Alvarez Flores Callejón, Editorial Alfa
Omega (2005)
*
BIBLIOGRAFIA UTILIZADA PARA MOTORES TERMICOS:
R. Martínez De Vedia Editorial Reverté S.A. Barcelona – España
Máquinas Motrices Ing Ramón A. Del Frezno.
Máquinas Térmicas Stevenazzi
Mecánica Automotriz – Pedro Godoy
Motores Endotérmicos – Dante Giacosa, Editorial Omega. (2000)
Motores de Combustión Interna Editorial CECSA
*
BIBLIOGRAFIA UTILIZADA PARA TURBINAS HIDRAULICAS:
Turbo Máquinas Hidráulicas Manuel Polo Encina, Ed. Limusa
Mecánica de Fluidos y Máquinas Hidráulicas Mataix, Mc Graw Hill.
Ensayos en Centrales Eléctricas: El Cadillal, Cabra Corral Agua y
Energía Eléctrica de la Nación.
*
BIBLIOGRAFIA UTILIZADA PARA TURBINAS A VAPOR:
Turbomáquinas Térmicas Torralbo Gonzalez
Centrales Eléctricas a Vapor – Franco Liceni
TURBINAS DE VAPOR Pedro Fernández Díez UNIVERSIDAD DE CANTABRIA
MAQUINAS TERMICAS MOTORAS – Alvarez Flores Callejón, Editorial Alfa
Omega (2005)
*
BIBLIOGRAFIA UTILIZADA PARA BOMBAS:
Bombas Rotativas – Rodolfo Focke
Bombas y Compresores Diseño de equipos e instalaciones
Selección de Bombas, Sistemas y Aplicaciones – Manuales Técnicos Labor
Nº 27
Prontuario de Hidráulica Industrial. Roldán Viloria. Editorial
Thompson (2007).
*
BIBLIOGRAFIA UTILIZADA PARA compresores
Compresores Centrífugos y axiales Pedro Fernández Díez UNIVERSIDAD
DE CANTABRIA.
Compresores MANUAL SOBRE AIRE COMPRIMIDO y APLICACIONES ATLAS
COPCO. (2009)
*
BIBLIOGRAFIA UTILIZADA PARA VENTILADORES Y TURBOSOPLANTES:
Industrial Ventilación – MANUAL DE RECOMENDACIONES PRÁCTICAS – (2010)
Manual Técnico de Instalación, Operación y Mantenimiento Ventec
Otras bibliografías empleadas por la materia:
*
Apuntes de la Materia Máquinas Térmicas, Hidráulicas y de Fluidos
– Ing. Luis F. Mentz Año 2012/13.
*
Catálogos y Revistas Especializadas:
KAISER Refractarios Datos Técnicos.
Instituto of Fuel (filial argentina): Información Básica sobre Gas
Natural como Combustible.
Revista Power
Revista Gas Turbine World
11