asignatura master 2025

En la actualidad la gran mayoría de la energía mecánica y eléctrica consumida en el mundo se genera a través de motores térmicos. Por el momento, en la mayoría de los casos, la energía generada proviene de la energía primaria asociada a  los combustibles fósiles, a través de un proceso de combustión, pero no hay que olvidar que, aunque todavía con menor incidencia, otras fuentes de energía renovables también generan fluidos con elevada energía térmica que se transforma en energía mecánica en un motor térmico (biocombustibles, energía solar térmica y energía geotérmica). Asimismo en el caso de la energía nuclear, la energía liberada en el reactor es evacuada por un fluido que adquiere un elevado nivel térmico que se aprovecha finalmente en una turbina térmica.

Las centrales de generación de energía eléctrica se basan, por tanto, en motores térmicos que accionan un alternador. En estas instalaciones las turbomáquinas térmicas, turbinas y compresores, son equipos indispensables.

Por otra parte, los motores de combustión interna alternativos dominan, entre otras aplicaciones, el campo del transporte por carretera y el marítimo, estando también presentes en la generación de enegía eléctrica.

Por su indiscutible relevancia, la presente asignatura profundiza en el diseño de los motores de combustión interna alternativos y las turbomáquinsa térmicas.

El nombre de la asignatura MÁQUINAS Y MOTORES TÉRMICOS hace referencia, sin duda, a una materia muy amplia, parte de la cuál se aborda en los planes de estudio de diferentes Grados en Ingeniería, comenzando con la materia básica TERMODINÁMICA y siguiendo con lo que se suele denominar TERMODINÁMICA TÉCNICA que se dedica entre otras cuestiones al estudio de los diferentes ciclos de potencia (Rankine, Brayton, Otto y Diesel y ciclos combinados).

En los planes de estudios de Grados en Ingeniería Mecánica, Eléctrica y en Tecnologías Industriales de la UNED, los ciclos de potencia se estudian en la asignatura MÁQUINAS TÉRMICAS, donde también se aborda el estudio del proceso de combustión en general, así como la combustión en los motores de combustión interna alternativos y en las turbinas de gas en particular. En dicha asignatura también se presenta el principio de funcionamiento de las turbomáquinas, basado en la ecuación de Euler.

Continuando con la formación en esta materia, la presente asignatura profundiza sobre aspectos de diseño de los Motores de Combustión Interna Alternativos y de las Turbomáquinas Térmicas.

En relación con la primera parte de la asignatura, se pretende clarificar conceptos relevantes en relación con el diseño de los motores de combustión interna alternativos, entre los que cabría destacar:

• Análisis de los procesos de combustión en motores de encendido provocado (MEP) y en motores de encendido por compresión (MEC).
• Análisis de la optimización de los procesos de renovación de la carga en motores de dos tiempos y cuatro tiempos y su influencia en las prestaciones de los motores.
• Claves del diseño de los sistemas de formación de mezcla, analizando su influencia a su vez sobre el proceso de combustión y las emisiones contaminantes.
• Medidas para el control de la contaminación de este tipo de motores (pre-formación y post-formación).

En cuanto a la segunda parte de la materia, pretende clarificar conceptos relevantes en relación al diseño de las turbomáquinas que no pudieron abordarse en las asignaturas de grado, como Máquinas Térmicas, entre los que se puede destacar los siguientes:

• Entender la necesidad de fraccionar el salto en diferentes escalonamientos en turbinas y especialmente en compresores.
• Cómo se deben diseñar los álabes de las turbomáquinas para obtener un buen rendimiento sin incrementar excesivamente el coste de la máquina.
• Entender cómo se obtienen las correlaciones de pérdidas a partir del análisis de la actuación de cascadas de álabes en turbomáquinas (problema directo).
• Comprender la utilidad de estas correlaciones de cara a diseñar una máquina de buen rendimiento (problema inverso).
• Conocer las denominadas “curvas características de las turbomáquinas”. Entender para que sirven y el porqué de su aspecto.
• Conocer la estructura de los escalonamientos de los compresores centrífugos y de las turbinas centrípetas. Particularidades respecto a las de tipo axial y campos de aplicación.

Es imprescindible que el alumno tenga conocimientos previos de termodinámica  y de mecánica de fluidos, de manera que el alumno deberá haber cursado las asignaturas correspondientes: Termodinámica y alguna asignatura que aborde conceptos fundamentales de mecánica de fluidos, (por ejemplo, Mecánica de Fluidos I del plan de estudios del Grado en Ingeniería Mecánica de la UNED, Introducción a la Mecánica de Fluidos del plan de estudios del Grado en Ingeniería Eléctrica de la UNED, Introducción a la Ingeniería Fluidomecánica del plan de estudios del Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales de la UNED, o similar).

También es importante tener conocimientos de Ciclos de Potencia, dado que en la mayoría de los casos las turbomáquinas térmicas están integradas en ests instalaciones. Estos conocimientos se habrán adquirido cursando la asignatura Máquinas Térmicas de Grado en la UNED, o la asignatura Ingeniería Térmica del plan de estudios del presente Máster o bien una asignatura de Termodinámica Técnica de grado que incluyera esos contenidos.

Los alumnos que provienen de estudios de grado en la UNED o que hayan cursado la asignatura Ingeniería Térmica, mencionada anteriormente, tendrán conocimientos previos del contenido de esta asignatura, concretamente de los temas 1 y 7, que pueden considerarse por tanto "de repaso".

La materia está estructurada en 8 temas cuyos contenidos se han reflejado en los epígrafes 1.2 y 1.3, que a su vez se dividen en dos bloques temáticos. Aunque pudiera parecer en principio que el primer bloque de la asignatura presenta un contenido que implica básicamente un esfuerzo memorístico, la realidad es muy distinta, ya que la mayoría de los conceptos sobre los distintos procesos involucrados en el funcionamiento del motor están interrelacionados y requieren entender su fundamento termodinámico y fluidomecánico. Asimismo las exigencias requeridas en el bloque de Turbomáquinas Térmicas, requieren un esfuerzo de comprensión y asimilación, que se evalúa posteriormente en las pruebas de evaluación continua y en el examen presencial, ya que no se tienen en cuenta respuestas “tipo” que no estén debidamente razonadas y fundamentadas.

Estamos a su disposición para cualquier consulta con el siguiente horario:

Dra. Dª. Marta Muñoz Domínguez

Profesora Titular de Universidad

Miércoles de 15,00 a 19,00h.

Tel.: 91 398 64 69, Correo electrónico: mmunoz@ind.uned.es

Calle Juan del Rosal 12. Departamento de Ingeniería Energética.

Despacho 2.24, segunda planta. Madrid 28043.

Dr. D. Antonio Rovira de Antonio

Catedrático de Universidad

Lunes de 15,00 a 19,00h.

Tel.: 91 398 82 24,Correo electrónico: rovira@ind.uned.es

Departamento de Ingeniería Energética.Despacho 2.24, segunda planta.

Calle Juan del Rosal 12. Madrid 28043.

En esta asignatura también se ofrece la posibilidad de resolver dudas a través de videoconferencia de forma personalizada (por ejemplo, a través de Teams) en los horarios de guardia de los profesores.

Competencias Básicas:

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 Generales:

CG1 - Iniciativa y motivación

CG2 - Planificación y organización

CG3 - Manejo adecuado del tiempo

CG4 - Análisis y síntesis

CG5 - Aplicación de los conocimientos a la práctica

CG6 - Resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos

CG7 - Pensamiento creativo

CG8 - Razonamiento crítico

CG9 - Toma de decisiones

CG10 - Seguimiento, monitorización y evaluación del trabajo propio o de otros

CG11 - Aplicación de medidas de mejora

CG12 – Innovación

CG13 - Comunicación y expresión escrita

CG14 - Comunicación y expresión oral

CG15 - Comunicación y expresión en otras lenguas

CG16 - Comunicación y expresión matemática, científica y tecnológica

CG17 - Competencia en el uso de las TIC

CG18 - Competencia en la búsqueda de la información relevante

CG19 - Competencia en la gestión y organización de la información

CG20 - Competencia en la recolección de datos, el manejo de bases de datos y su presentación

CG21 - Habilidad para coordinarse con el trabajo de otros

CG22 - Habilidad para negociar de forma eficaz

CG23 - Habilidad para la mediación y resolución de conflictos

CG24 - Habilidad para coordinar grupos de trabajo

CG25 - Liderazgo

CG26 - Conocimiento y práctica de las reglas del trabajo académico

CG27 - Compromiso ético y ética profesional

CG28 - Conocimiento, respeto y fomento de los valores fundamentales de las sociedades democráticas

CG29 - 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, mecánica de fluidos, electrónica industrial, automática, fabricación, materiales, métodos cuantitativos de gestión, informática industrial, urbanismo, infraestructuras, etc.

CG30 - Proyectar, calcular y diseñar productos, procesos, instalaciones y plantas.

CG36 - Conocimiento, comprensión y capacidad para aplicar la legislación necesaria en el ejercicio de la profesión de Ingeniero Industrial.

Competencias Específicas:

CE5 - Conocimientos y capacidades para el diseño y análisis de máquinas y motores térmicos, máquinas hidráulicas e instalaciones de calor y frío industrial

CE6 - Conocimientos y capacidades que permitan comprender, analizar, explotar y gestionar las distintas fuentes de energía.

CE16 - Capacidad para la gestión de la Investigación, Desarrollo e Innovación tecnológica.

CE20 - Conocimiento y capacidades para el proyectar y diseñar instalaciones eléctricas y de fluidos, iluminación, climatización y ventilación, ahorro y eficiencia energética, acústica, comunicaciones, domótica y edificios inteligentes e instalaciones de Seguridad

CE23 - Conocimientos y capacidades para realizar certificaciones, auditorías, verificaciones, ensayos e informes.

La presente asignatura tiene dos partes diferenciadas, una relacionada con el diseño de los motores de combustión interna alternativos y la otra relativa al estudio de las Turbomáquinas Térmicas. Los resultados de aprendizaje concretos son:

• Conocer las bases de la optimización de los procesos asociados a los MCIA: combustión, renovación de la carga, formación de la mezcla, lubricación y refrigeración.
• Conocer las bases del diseño bidimensional de turbinas y compresores axiales, turbinas centrípetas y compresores centrífugos.
• Análisis, selección y diseño de máquinas térmicas, motores térmicos, centrales termoeléctricas e instalaciones térmicas.
• Conocer las bases de los modelos de simulación de los MCIA y de las plantas de potencia.

Para llegar a esos resultados se incide en los siguientes aspectos y conceptos:

• Entender las caracerísticas de diseño que permiten conseguir una combustión lo más completa posible en estos motores, que conduzca a un elevado rendimiento térmico a diferentes grados de carga, distinguiendo entre motores de gasolina, o de encendido provocado en general, y motores diesel.
• Entender las claves para conseguir una renovacion de la carga eficaz en motores de dos tiempos y en motores de cuatro tiempos y su repercusión sobre la potencia y el rendimiento del motor.
• Conocer los diferentes sistemas de formación de la mezcla, sabiendo distinguir entre el caso de los motores de encendido provocado y el de los motores de encendido por compresión.
• Cómo se deben diseñar los álabes de una turbina para obtener un buen rendimiento sin incrementar excesivamente el coste de la máquina.
• Entender la necesidad de fraccionar el salto en diferentes escalonamientos en turbinas y especialmente en compresores.
• Comprender la utilidad de las correlaciones de pérdidas que se obtienen a partir de medidas experimentales de cara a diseñar una máquina de buen rendimiento (resolución del problema inverso).
• Conocer las denominadas “curvas características de las turbomáquinas”. Entender para qué sirven y el porqué de su aspecto.

Finalmente, se plantea asimismo como objetivo que el alumno sea capaz de aplicar los conocimientos teóricos adquiridos y resolver ejercicios prácticos sobre los distintos temas

El material del curso está especialmente diseñado para facilitar al alumno la asimilación de los contenidos de manera autónoma. En cada uno de los temas se resaltan los conceptos fundamentales y se ponen de manifiesto las principales conclusiones.

También se propone un libro de problemas resueltos, que cuenta con resúmenes de los conceptos fundamentales al inicio de los distintos bloques temáticos.

Las Pruebas de Evaluación Continua a Distancia, que tienen carácter voluntario, se plantean como actividad práctica. 

Las prácticas presenciales tienen como objetivo que el alumno entre en contacto con materiales y equipos reales.

Finalmente, la interacción con el equipo de docente y con el resto de sus compañeros a través de los foros de preguntas del curso virtual, también constituye un elemento importante de la metodología. Permite ofrecer un apoyo continuo, y de fácil disponibilidad, a los estudiantes que lo requieran, cuando surja alguna dificultad durante el estudio.

En esta asignatura también se ofrece la posibilidad de resolver dudas a través de videoconferencia de forma personalizada (por ejemplo, a través de Teams) en los horarios de guardia de los profesores. Además, se organizan durante el cuatrimestre al menos 2 reuniones por videoconferencia con el equipo docente en horario de tarde, a las que se convoca a todos los estudiantes mediante mensaje en el tablón de noticias del curso virtual con antelación. La grabación se pone a disposición de los alumnos  para que puedan acceder a la información aquellos estudiantes que pudieron conectarse,

De forma aproximada se estima la siguiente distribución del tiempo empleado en las distintas actividades formativas: Trabajo autónomo 80%, actividades prácticas presenciales 5%, interacción con el equipo docente 15%.

Apuntes de la asignatura elaborados por el equipo docente y pendientes de publicación en 2016. Estarán a disposición de los estudiantes en el curso virtual de la asignatura.

Es un recurso de apoyo fundamental el curso virtual de la asignatura, al que se accede a través de Campus UNED. En la plataforma virtual se incluirá la siguiente información:

- Orientaciones para el estudio de los diferentes temas.

- Respuesta a preguntas frecuentes.

- Explicaciones multimedia y por videoconferencia de temas que presentan especial dificultad.

- Pruebas de autoevaluación (enunciado y soluciones).

- Repositorio de exámenes de cursos pasados, incluyendo la solucón de los ejercicios prácticos.

- Enunciado de los ejercicios de evaluación a distancia (PED) e información sobre fechas de entrega.

Los ejercicios PED se entregan a través de la plataforma del curso virtual y la calificación se notifica a través de la misma herramienta.

- Información sobre prácticas presenciales.

- Links de interés en relación con la asignatura.

- Tablón de noticias, al que puede subscribirse el estudiante para recibir las notificaciones por correo electrónico, donde se publica información de interés, como las fechas de las webconferencias.

- Se organizan durante el cuatrimestre al menos 2 reuniones por videoconferencia con el equipo docente en horario de tarde, a las que se convoca a todos los estudiantes mediante mensaje en el tablón de noticias del curso virtual con antelación. La grabación se pone a disposición de los alumnos  para que puedan acceder a la información aquellos estudiantes que pudieron conectarse,