FACULTAD DE INGENIERÍA
DIVISIÓN DE INGENIERÍA MECÁNICA E INDUSTRIAL
DEPARTAMENTO DE TERMOENERGÍA Y MEJORAMIENTO AMBIENTAL
Programa de la Asignatura: MÁQUINAS TÉRMICAS APLICADAS
Clave: 1940 Núm. de créditos: 4
Carrera: ING. MECANICO
Duración del curso:
Semanas: 16
Horas: 64
Semestre: 9
Horas a la semana:
Teoría: 0 Obligatoria: SI
Prácticas: 4 Optativa:
OBJETIVO DEL CURSO
El alumno obtendrá un panorama general de los diversos sistemas y
equipos instalados en la industria, caracterizándolos mediante balances de
masa y energía.
TEMAS
Núm: Nombre: Horas
I INSTALACIONES Y SISTEMAS INDUSTRIALES 5
II GENERADORES DE VAPOR Y CALORIMETROS 5
III ANALISIS DE LA COMBUSTION Y SU IMPACTO AMBIENTAL 5
IV BALANCE TERMICO DE UNA PLANTA DE VAPOR 5
V TURBINAS DE GAS 5
VI ESTUDIO DEL CICLO RANKINE 5
VII TURBINAS DE VAPOR Y CONDENSADORES 7
VIII EL MOTOR DIESEL Y SU BALANCE TERMICO 7
IX EL MOTOR ENCENDIDO POR CHISPA Y CURVAS CARACTERISTICAS 6
X COMPRESORES 7
XI INTERCAMBIADORES DE CALOR 7
64
ASIGNATURAS ANTECEDENTES :
TERMODINÁMICA APLICADA
ELEMENTOS DE MECÁNICA DE FLUIDOS
TURBOMAQUINARIA
MÁQUINAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO
ASIGNATURAS CONSECUENTES :
INGENIERÍA DE PROCESOS INDUSTRIALES
DISEÑO DE EQUIPO DE PROCESO
AIRE ACONDICIONADO Y REFRIGERACIÓN
PLANTAS TERMOELÉCTRICAS
DIAGNÓSTICOS ENERGÉTICOS EN LA INDUSTRIA
ANTECEDENTES, OBJETIVOS Y CONTENIDOS DE LOS TEMAS
I SISTEMAS INDUSTRIALES
ANTECEDENTES:
Termodinámica Aplicada
Elementos de Mecánica de Fluidos
Turbomaquinaria
Máquinas de Desplazamiento Positivo
OBJETIVO:
El estudiante conocerá el funcionamiento de diversos
sistemas utilizados en la industria, particularmente
sus componentes como los elementos de conducción de
fluidos y de los aparatos de medición y control.
CONTENIDO:
I.1 Generalidades
I.2 Sistemas
I.3 Elementos de conducción de fluidos
I.4 Instrumentos de medición y control
II GENERADORES DE VAPOR Y CALORIMETROS
ANTECEDENTES:
Termodinámica Aplicada
Elementos de Mecánica de Fluidos
Turbomaquinaria
Máquinas de Desplazamiento Positivo
OBJETIVO:
El estudiante conocerá los elementos que constituyen los
generadores de vapor, además de medir y calcular los pará-
metros relevantes de los mismos.
CONTENIDO:
II.1 Introducción
II.2 Generadores de vapor
II.3 Clasificación general de las calderas
II.4 Calderas de tubo de humo
II.5 Calderas de tubos de agua
II.6 Cálculos
III ANALISIS DE LA COMBUSTION Y SU IMPACTO AMBIENTAL
ANTECEDENTES:
Termodinámica Aplicada
Elementos de Mecánica de Fluidos
Turbomaquinaria
Máquinas de Desplazamiento Positivo
OBJETIVO:
El alumno estudiará los conceptos fundamentales de la
combustión, las diversas técnicas de análisis de gases
productos de la combustión y su impacto sobre el
medio ambiente.
CONTENIDO:
III.1 Generalidades
III.2 Conceptos básicos
III.3 Aire teórico
III.4 Exceso de aire
III.5 Gasto de aire
III.6 Gasto de gases secos
III.7 Aparato de Orsat
III.8 Balance térmico
III.9 Principales contaminantes
III.10 Efectos sobre el ser humano
IV BALANCE TERMICO DE UNA PLANTA DE VAPOR
ANTECEDENTES:
Termodinámica Aplicada
Elementos de Mecánica de Fluidos
Turbomaquinaria
Máquinas de Desplazamiento Positivo
OBJETIVO:
El estudiante aplicará el principio de la conservación
de la energía para un sistemas abiertos.
CONTENIDO:
IV.1 Pérdidas de calor en el condensador
IV.2 Pérdidas de calor en el generador de vapor
V TURBINAS DE GAS
ANTECEDENTES:
V.1 Termodinámica Aplicada
V.2 Elementos de Mecánica de Fluidos
V.3 Turbomaquinaria
V.4 Máquinas de Desplazamiento Positivo
OBJETIVO:
El alumno estudiará las turbinas de gas considerando sus
partes constituyentes, sus aplicaciones principales mediante
el ciclo Brayton teórico y real.
CONTENIDO:
V.1 Generalidades
V.2 Ciclo Brayton
V.3 Descripción de las turbinas de gas
V.4 Cálculos y pruebas en turbinas de gas
VI ESTUDIO DEL CICLO RANKINE
ANTECEDENTES:
Termodinámica Aplicada
Elementos de Mecánica de Fluidos
Turbomaquinaria
Máquinas de Desplazamiento Positivo
OBJETIVO:
El estudiante analizará el ciclo Rankine, representando las
transformaciones teórico y real que tienen lugar en una tur-
bina de vapor.
CONTENIDO:
VI.1 Ciclo Rankine
VI.2 Formas de incrementar la eficiencia de
un ciclo Rankine.
VI.3 Línea Willan
VII TURBINAS DE VAPOR Y CONDENSADORES
ANTECEDENTES:
Termodinámica Aplicada
Elementos de Mecánica de Fluidos
Turbomaquinaria
Máquinas de Desplazamiento Positivo
OBJETIVO:
El estudiante conocerá las partes fundamentales de las
turbinas de vapor y los principios termodinámicos que
las rigen.
CONTENIDO:
VII.1 Generalidades
VII.2 Principios de las turbinas de vapor
VII.3 Comportamientos de las turbinas
VII.4 Clasificación de las turbinas
VII.5 Diagramas de flujo
VII.6 Curvas características
VII.7 Pérdidas de energía en las turbinas de vapor
VII.8 Estudio del condensador
VIII EL MOTOR DIESEL Y SU BALANCE TERMICO
ANTECEDENTES:
Termodinámica Aplicada
Elementos de Mecánica de Fluidos
Turbomaquinaria
Máquinas de Desplazamiento Positivo
OBJETIVO:
El alumno estudiará el motor encendido por compresión y
determinará cuantitativamente las pérdidas de energía
mediante diagnósticos energéticos.
CONTENIDO:
VIII.1 Objetivo
VIII.2 Desarrollo
VIII.3 Diferencias básicas entre el motor
encendido por compresión y
el encendido por chispa
VIII.4 Descripción del ciclo de dos tiempos
VIII.5 Balance térmico
IX MOTOR ENCENDIDO POR CHISPA Y CURVAS CARACTERISTICAS
ANTECEDENTES:
Termodinámica Aplicada
Elementos de Mecánica de Fluidos
Turbomaquinaria
Máquinas de Desplazamiento Positivo
OBJETIVO:
El alumno analizará el comportamiento de los motores
encendidos por chispa bajo diversos regímenes de carga.
CONTENIDO:
IX.1 Objetivo
IX.2 Generalidades
IX.3 Sistemas principales
IX.4 Mejoramientos prácticos de la eficiencia
IX.5 Análisis teórico y práctico del motor
IX.6 Motor Wankel
X COMPRESORES
ANTECEDENTES:
Termodinámica Aplicada
Elementos de Mecánica de Fluidos
Turbomaquinaria
Máquinas de Desplazamiento Positivo
OBJETIVO:
El alumno estudiará en forma general los aspectos teóricos
y prácticos de los compresores.
CONTENIDO:
X.1 Generalidades
X.2 Aspectos teóricos de la compresión de gases
X.3 Funcionamiento de los compresores
X.4 Sistemas principales
X.5 Instalación típica de un compresor
reciprocante
XI INTERCAMBIADORES DE CALOR
ANTECEDENTES:
Termodinámica Aplicada
Elementos de Mecánica de Fluidos
Turbomaquinaria
Máquinas de Desplazamiento Positivo
OBJETIVO:
El alumno estudiará en forma general los aspectos teóricos
y prácticos de los intercambiadores de calor.
CONTENIDO:
XI.1 Generalidades
XI.2 Aspectos teóricos de los intercambiadores
de calor
TECNICAS DE ENSEÑANZA: ELEMENTOS DE EVALUACION:
Exposición oral (X) Exámenes parciales (X)
Exposición audiovisual ( ) Exámenes finales (X)
Ejercicios dentro de clase ( ) Trabajos y tareas fuera del aula ( )
Ejercicios fuera del aula ( ) Participación en clase ( )
Seminarios ( ) Asistencia a prácticas (X)
Lecturas obligatorias (X) Otros: ENTREGAR UN REPORTE
Trabajo de investigación (X) POR CADA TEMA
Prácticas de taller o laboratorio (X)
Prácticas de campo ( )
Otras:
BIBLIOGRAFIA
Texto Temas de la materia para los que se recomienda:
TEXTOS BASICOS
SORENSEN H. A. TODOS
"Energy Conversion Systems"
John Wiley & Sons
Nueva York, 1985
Facultad de Ingeniería TODOS
"Prácticas del Laboratorio de Máquinas Térmicas"
México, 1988
CERIGEL Y. A., BOLES M.A.
"Thermodynamics: An Engineering Approach"
Mc Graww-Hill book Co., 2a. Ed.
E.E.U.U., 1993
SEVERNS W. H., DEGLER H. F. TODOS
"La producción de Energía mediante vapor de agua,
el aire y los gases"
Reverté
Barcelona, 1961
BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTARIA
WARK Kenneth II, IV, V, VI, VII, VIII, IX, X
"Termodinámica"
Mc Graw-Hill, 5a. Ed.
México, 1991
MATAIX Claudio V, VII
"Turbomáquinas Térmicas"
Dossat
Madrid, 1973
TAYLOR CH. F. I, II
"The internal-Combustion engine in the Theory and Practice"
The MIT Press
E.E.U.U., 1984
MORSE, F.T. I, II, VI, VII
"Power Plants Engineeering"
Continental
Nueva York, 1953