M quinas T rmicas Hidr ulicas y de Fluidos

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.
1

Semana
Programa analítico.
Teoría, Aula
Taller/
Laboratorio:
Descripción de la
Actividad
TEMA A DESARROLLAR:
UNID
AD
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
1
2
realización los ensayos.
Generadores de Vapor: Agua de
alimentación
para
calderas.
Tratamientos. Generadores fuera de
servicio.
Turbinas de vapor, clasificación,
características y órganos principales.
Turbinas de acción y reacción
1
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:
Evolución histórica.
Ciclos teórico y real.
introducción.
Clasificación,
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
9
Aula
10
Aula
11
2
3
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.
4y3
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, 5
pérdidas
y rendimientos, Potencias. Curvas de
rendimiento.
Triángulo de velocidades. Velocidad
específica y velocidad sincrónica.
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 -
7
4
Termología del Dpto. Mecánica, a fin
de presenciar ensayos en un ventilador
de tiro forzado para caldera.
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
Teoría
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
Combustibles sólidos, líquidos y
gaseosos, características principales e
instalaciones para su combustión.
3
Generadores de Vapor: finalidad
clasificaciones:
Acuotubulares
y Humotubulares,
reseña histórica de la evolución en sus
3
4
5
1
Proyecto y
diseño
TEMA A DESARROLLAR:
Resolución de
problemas de
Ingeniería
Teoría, Aula
Taller/
Laboratorio:
Descripción
de la
Actividad
Formación
Experimen.
Laboratorio
Semana
Las horas consignadas en esta planilla son horas cátedras (45 minutos). Las horas
reloj totales son: Horas año: 72
5
diseños. Partes y sectores más
importantes. Calderas de Recuperación
de Calor verticales y horizontales.
Usos.
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
3
2
13
14
Turbinas de vapor: Sistemas de
regulación. Condensadores. Trabajo
Práctico Nº 4
1er. Parcial Año 2013
3
3
Recuperación 1er. Parcial Año 2013 y
presentación de trabajos Prácticos.
15
3
Turbinas de Gas:
Evolución histórica.
Ciclos teórico y real.
introducción.
Clasificación,
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
3
6
empleados, Mejoras al ciclo.
Rendimientos. Trabajo Práctico Nº 5
18
3
19
20
3
Turbinas de Gas: Ciclo Combinado,
Cogeneración.
4
Motores de Combustión Interna
Alternativos: Reseña histórica de su
evolución. Clasificaciones, Tipos.
Motor Otto.
3
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
4
21
4
Lubricación, refrigeración carburación
e inyección de motores. Motor rotativo
WanKel. Grupo electrógeno. Trabajo
Práctico Nº 6.
3
22
4y3
3
23
5
Continúa Trabajo Práctico Nº 6.
Principales fallas en los motores.
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.
24
5
Turbinas hidráulicas: Salto hidráulico, 3
pérdidas
y rendimientos, Potencias. Curvas de
rendimiento.
Triángulo de velocidades. Velocidad
específica y velocidad sincrónica.
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
3
7
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
3
2do. Parcial Año 2013
31
Recuperación 2do. Parcial Año 2013.
3
32
Aprobación de trabajos prácticos.
Firma de libretas.
Totales (hs. Cátedra, 45’)
3

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
8
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 25-5: Generadores de Vapor y Calderas de Agua Caliente.
Nomenclatura
y Clasificación de sus partes y accesorios.

BIBLIOGRAFIA UTILIZADA para Turbinas a Gas
9
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.
10
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