Asignaturas - Máster universitario en ingeniería industrial

Las Turbomáquinas Térmicas, turbinas y compresores, son equipos indispensables en múltiples aplicaciones. En primer lugar, formando parte de motores térmicos o plantas de potencia en general, que transforman la energía primaria asociada a un combustible fósil, nuclear, biomasa, energía geotérmica o la asociada a la energía solar, en energía mecánica. Este es el caso de las plantas basadas en un ciclo de Rankine, en donde la turbina de vapor, de tipo axial, es un elemento fundamental, o bien el caso de las turbinas de gas industriales o de aviación, en las que se requiere de una turbina como máquina motora y de un compresor como máquina generadora. En esta aplicación es más habitual el empleo de máquinas axiales, aunque en pequeñas potencias se pueden emplear máquinas radiales. También cabe mencionar el caso de la turbosobrealimentación de motores de combustión interna alternativos, en los que el grupo de sobrealimentación consta de una turbina centrípeta accionada por un compresor centrífugo. Por último, al margen de su aplicación en ciclos de potencia, los turbocompresores se utilizan en variadas aplicaciones que requieren incrementar la presión de un determinado gas,  por ejemplo para su transporte, como es el caso de las instalaciones de bombeo de gas natural.

En los estudios de grado se habrá estudiado el principio de funcionamiento de estas máquinas y los ciclos de potencia en las que se integran, sin profundizar es aspectos de diseño de las mismas. En la presente materia se pretende presentar las bases del diseño de las turbomáquinas térmicas, turbinas y compresores, incidiendo más en las de tipo axial, pero haciendo referencia asimismo a los parámetros que afectan al diseño de las de tipo radial (turbina centrípeta y compresor centrífugo).

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 estas 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, fundamentalmente del primero de los temas sobre fundamentos básicos del principio de funcionamiento de estas máquinas.

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

Departamento de Ingeniería Energética, despacho 2.24, segunda planta.

Calle Juan del Rosal 12. Madrid 28040.

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 2.27, segunda planta.

Calle Juan del Rosal 12. Madrid 28040.

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 pretende clarificar conceptos relevantes en relación al diseño de las turbomáquinas, tanto axiales como radiales, que no pudieron abordarse en las asignaturas de grado, como Máquinas Térmicas. Los resultados de aprendizaje concretos son:

• Conocer las bases del diseño bidimensional de turbinas y compresores axiales, turbinas centrípetas y compresores centrífugos.
• Conocer los fundamentos básicos del diseño tridimensional de las turbomáquinas térmicas axiales.
• Análisis, selección y diseño de máquinas térmicas, motores térmicos, centrales termoeléctricas e instalaciones térmicas.
• Entender el comportamiento fuera de diseño de las turbomáquinas térmicas y los motores de combustión interna alternativos. Justificación de sus curvas características.
• Conocer las formas de operación y control de las máquinas, los motores y los generadores térmicos.

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

• 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.

• 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 (resolución del problema inverso).

• Conocer con qué criterio y atendiendo a qué leyes, se torsionan los álabes en las turbomáquinas axiales.

• Cómo se aborda el prediseño de los compresores centrífugos y de las turbinas centrípetas.

• Conocer las denominadas “curvas características de las turbomáquinas”. Entender para que sirven y el porqué de su aspecto.

• Entender cómo se comportan las turbomáquinas en determinadas instalaciones, al regular la potencia de las mismas, como por ejemplo: en centrales térmicas de vapor, en turbinas de gas industriales o en turbinas de gas de aviación.

Finalmente, se plantea como objetivo que el alumno sea capaz de aplicar los conocimientos teóricos adquiridos y de 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, tanto en el libro de texto como en la Guía de Estudio que está disponible en el curso virtual.

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, que pueden realizar los alumnos con carácter voluntario, se plantean como actividad práctica.

Las prácticas presenciales tienen como objetivo que el alumno entre en contacto con materiales y equipos reales, no obstante, tendrán carácter voluntario.

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.

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%.

El texto base se complementa con una Guía de Estudio en la que se concreta lo que se debe estudiar de cada uno de los temas del texto base, se resaltan los conceptos fundamentales y se ponen de manifiesto las principales conclusiones.

En la plataforma virtual se incluirá la siguiente información: cuestiones de autoevaluación, información sobre prácticas presenciales, enunciado de  Pruebas de Evaluación Continua (PECs), plataforma para el envío y recepción de la calificación de las PECs, exámenes de cursos pasados y  otros materiales de apoyo a la docencia (explicaciones multimedia, links de interés, respuesta a preguntas frecuentes, orientaciones para el estudio, etcétera).

Es imprescindible que el alumno consulte con frecuencia el Foro denominado: "TABLÓN DE ANUNCIOS" para acceder a la información que allí introduce el equipo docente.

Se anima a los alumnos a participar en los distintos Foros de Debate con dudas y sugerencias.

En "documentos" del curso virtual también tendrá acceso a las grabaciones de las reuniones con el Equipo Docente realizadas por webconferencia (2 por cuatrimestre), para aquellos que no puedan conectarse en directo.

Si desea ponerse en contacto con los profesores para una cuestión particular, puede enviar un correo electrónico a través del curso virtual (en ese caso, se ruega se dirija a "equipo docente") o bien si quiere comunicarse con un profesor concreto, enviando un correo electrónico a su cuenta personal (direcciones en el apartado "horario de atención") no utilizando  el curso virtual en este caso.