El presente texto se ha elaborado con el objetivo de constituir el material base que debe permitir, a los alumnos de la Universidad Nacional de Educación a Distancia, abordar el estudio de la asignatura Máquinas Térmicas, que se imparte en el Grado de Ingeniería Mecánica (4.° curso), en el Grado en Ingeniería Eléctrica (3.er curso) y en el Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales (4T curso). Se pretende, por tanto, que sea un material que permita al alumno asimilar los contenidos de manera autónoma, sin requerir las explicaciones de un profesor, para lo cual el presente texto se apoya en un manual de ejercicios prácticos: Problemas resueltos de Máquinas y Motores Térmicos, también editado por la UNED y en el manual Prácticas Virtuales de Ingeniería Térmicaf
La asignatura Máquinas Térmicas se dedica al estudio de la generación de energía térmica a través del proceso de combustión, así como al análisis de las características de diseño de los equipos en los que se aprovecha la energía térmica generada, prestando especial atención al estudio de las plantas de potencia y los motores térmicos.
Dentro del plan de estudios, la presente asignatura forma parte de la materia denominada Ingeniería Térmica. Esta materia incluye asimismo a la asignatura Termodinámica, y en el caso de los Grados en Ingeniería Mecánica y en Ingeniería en Tecnologías Industriales, también incluye la asignatura Termotecnia. Dichas asignaturas son previas en el diseño del plan de estudios.
Para valorar la importancia que tienen para la sociedad los contenidos abordados en Máquinas Térmicas, cabe destacar que 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 y se aprovecha posteriormente en una planta de potencia de las estudiadas en esta materia. De todo ello se desprende la importancia de la presente asignatura, que aborda el diseño y principio de funcionamiento de las máquinas y motores encargados de transformar la energía térmica generada a partir de diferentes fuentes de energía primaria en energía mecánica y eventualmente, a través de un alternador, en energía eléctrica.
Contenido:
Prefacio
Bloque temático I: Generalidades
Capítulo 1. Máquinas y motores térmicos. Generalidades
Capítulo 2. Procesos en fluidos comprensibles
Capítulo 3. Fundamentos de la combustión
Capítulo 4. Combustibles empleados en sistemas y motores
Bloque temático II: Máquinas y motores volumétricos
Capítulo 5. Generalidades de los motores de combustión interna alternativos
Capítulo 6. El proceso de combustión en los motores de encendido provocado y en los motores de encendido por compresión
Capítulo 7. Compresores volumétricos
Bloque temático III: Plantas de potencia basadas en turbomáquinas
Capítulo 8. Turbinas de gas para la obtención de potencia mecánica I
Capítulo 9. Turbinas de gas para la obtención de potencia mecánica II
Capítulo 10. Instalaciones de potencia basadas en turbinas de vapor
Capítulo 11. Instalaciones de ciclo combinado gas-vapor
Bloque temático IV: Turbomáquinas térmicas
Capítulo 12. Conceptos básicos generales sobre turbomáquinas térmicas
Capítulo 13. Turbinas axiales
Capítulo 14. Compresores axiales
Anexo I. Cálculo de la composición en equilibrio químico
Anexo II. Eficiencia de intercambiadores de calor de superficie
Anexo III. Correlaciones de perdidas en turbomáquinas térmicas
Anexo IV. Tablas de propiedades termodinámicas y entalpías de formación
Bibliografía
Lista de símbolos
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