Datos Identificativos 2019/20
Asignatura (*) Turbinas de Vapor y Gas Código 631111302
Titulación
Diplomado en Máquinas Navais
Descriptores Ciclo Periodo Curso Tipo Créditos
1º y 2º Ciclo Anual
Tercero Troncal 7.5
Idioma
Castellano
Gallego
Inglés
Modalidad docente Presencial
Prerrequisitos
Departamento Enxeñaría Naval e Industrial
Coordinador/a
Correo electrónico
Profesorado
Correo electrónico
Web
Descripción general

Competencias del título
Código Competencias del título
A5 Mantener los sistemas de maquinaria naval, incluidos los sistemas de control, a nivel operacional.
A6 Operar alternadores, generadores y sistemas de control, a nivel operacional.
A7 Operar la maquinaria principal y auxiliar y los sistemas de control correspondientes, a nivel operacional.
A8 Operar los sistemas de bombeo y de control correspondientes, a nivel operacional.
A11 Realizar una guardia de máquina segura, a nivel operacional.
A15 Vigilar el cumplimiento de las prescripciones legislativas, a nivel operacional.
A39 Interpretar y representar correctamente el espacio tridimensional, conociendo los objetivos y empleo de los sistemas de representación gráfica.
A44 Realizar operaciones de optimización energética de las instalaciones de abordo utilizando convenientemente los equipos de medida, a nivel operacional.
A47 Optimizar las características mecánicas en las instalaciones de abordo, utilizando convenientemente los equipos de medida, a nivel operacional, con el fin de obtener larga vida en las máquinas y suaves funcionamientos.
A48 Regular y controlar sistemas y procesos, a nivel operativo.
A49 Modelizar situaciones y resolver problemas con técnicas o herramientas físico-matemáticas.
A50 Evaluación cualitativa y cuantitativa de datos y resultados, así como representación matemática de resultados obtenidos experimentalmente.
A51 Redacción e interpretación de documentación técnica.
A53 Operar, reparar, mantener, reformar, optimizar a nivel operacional las instalaciones industriales relacionadas con la ingeniería marítima, como motores alternativos de combustión interna y subsistemas; turbinas de vapor, calderas y subsistemas asociados; ciclos combinados; propulsión eléctrica y propulsión con turbina de gas.
A55 Operar, reparar, sustituir y optimizar a nivel operacional las instalaciones auxiliares del buque, tales como instalaciones frigoríficas, sistemas de gobierno, instalaciones de aire acondicionado, plantas potabilizadoras, separadores de sentinas, grupos electrógenos, etc.
A56 Operar, reparar, mantener y optimizar las instalaciones auxiliares de los buques que transportan cargas especiales, tales como quimiqueros, LPG, LNG, petroleros, cementeros, etc.
A57 Conocer el balance energético general, que incluye el balance termo-eléctrico del buque, el sistema de mantenimiento de la carga, así como la gestión eficiente de la energía respetando el medio ambiente.
A58 Diagnosis y supervisión de todos los equipos que componen la planta propulsora de un buque utilizando las herramientas adecuadas.
B2 Resolver problemas de forma efectiva.
B3 Aplicar un pensamiento crítico, lógico y creativo.
B6 Comportarse con ética y responsabilidad social como ciudadano y como profesional.
B9 Capacidad para interpretar, seleccionar y valorar conceptos adquiridos en otras disciplinas del ámbito marítimo, mediante fundamentos físico-matemáticos.
B11 Capacidad de adaptación.
B14 Capacidad de análisis y síntesis.
B15 Capacidad para conseguir y aplicar conocimientos.
B16 Organizar, planificar y resolver problemas.
C3 Utilizar las herramientas básicas de las tecnologías de la información y las comunicaciones (TIC) necesarias para el ejercicio de su profesión y para el aprendizaje a lo largo de su vida.
C6 Valorar críticamente el conocimiento, la tecnología y la información disponible para resolver los problemas con los que deben enfrentarse.
C7 Asumir como profesional y ciudadano la importancia del aprendizaje a lo largo de la vida.
C8 Valorar la importancia que tiene la investigación, la innovación y el desarrollo tecnológico en el avance socioeconómico y cultural de la sociedad.

Resultados de aprendizaje
Resultados de aprendizaje Competencias del título
Realizar balances enerxéticos de instalcións de turbomáquinas, e tomar decisións desde o punto de vista da optimización enerxética. A44
A47
A50
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A53
A55
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A57
A58
B2
B3
B14
B15
B16
C3
C6
C7
C8
Coñecer e analizar os procesos termodinámicos que teñen lugar nas turbomáquinas térmicas. A44
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Operar, reparar e manter as turbomáquinas, e os equipos auxiliares das mesmas. A5
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A53
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B2
B3
B14
B15
B16
Calcular os compoñestes que interveñen nas instalacións das turbomáquinas térmicas. A15
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B6
B9
B11
B14
B15
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C3
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Supervisar, interpretar e diagnosticar as variables que interveñen no funcionamento das turbomáquinas térmicas. A5
A6
A7
A8
A11
A44
A48
A50
A51
A58
B2
B3
B14
B16
C3

Contenidos
Tema Subtema
1. LA TURBINA DE VAPOR La turbina de vapor: descripción y nomenclatura. Bosquejo histórico.
2. CICLOS DE LAS TURBINAS DE VAPOR Ciclos de las turbinas de vapor: Ciclo de RANKINE; Ciclo de RANKINE con sobrecalentamiento; Ciclo de RANKINE con recalentamiento intermedio; Ciclo de RANKINE regenerativo; Ciclo de RANKINE regenerativo con recalentamiento intermedio del vapor; Ciclo de RANKINE regenerativo de extracción de agua; Ciclo de RANKINE de expansión incompleta; Ciclo de RANKINE sin expansión de vapor. Ciclos binarios. Rendimientos. Mejoras del rendimiento del ciclo de RANKINE. Ciclos combinados. Comparación económica.
3. ROTORES Y ESTATORES Rotores: descripción y clasificación. Cálculo de rotores. Esfuerzos a que están sometidos los ejes. Métodos de fijación de paletas y toberopaletas. Empuje axial. Vibraciones en ejes. Desequilibrios del rotor: sus causas. Velocidad crítica: su significado. Ejes rígidos y flexibles: aplicaciones. Equilibrado de rotores: equilibrado estático y dinámico. Forma de realizar el equilibrado de los rotores en la práctica.
Estatores: descripción y clasificación. Cálculo de estatores. Diafragmas. Pernos. Obturadores. Cajas de laberintos. Cálculo de la fuga. Circuitos de cierres manuales y automáticos.
4. TOBERAS Estudio de las toberas: generalidades. Clases de toberas. Flujo de vapor por una tobera. Ecuación de continuidad. Ecuación de flujo constante de vapor por una tobera. Velocidad teórica. Cálculo del área de la tobera en el caso de flujo adiabático y sin rozamiento. Estudio de las toberas en el caso real. Ecuación del flujo constante de vapor por una tobera. Velocidad real. Efectos del rozamiento en el flujo a través de una tobera. Coeficiente de velocidad. Rendimiento de las toberas. Perfil de toberas en función de la variación de la presión, volumen específico y entalpía. Proyecto de toberas.
5. PALETAS PALETAS MOTRICES: Paletas simétricas y asimétricas: función y forma. Su estudio en el caso real. Pérdidas en las paletas. Proyecto de paletas.
TOBEROPALETAS: Toberopaletas: función y forma. Su estudio en el caso real. Proyecto de toberopaletas. Pérdidas en las toberopaletas.
PALETAS DIRECTRICES: Directrices simétricas y asimétricas: función y forma. Su estudio en el caso real. Pérdidas en directrices. Proyecto de directrices.
6. ESCALONAMIENTOS Clasificación de la turbinas: Clasificación de las turbinas: Según su constitución; Según el número de etapas; Según la división del flujo; Según la dirección del flujo; Según la velocidad de rotación.
Estudio termodinámico de los escalonamientos de acción: Estudio de un escalonamiento de acción: Simple de presión y simple de velocidad. Simple de presión y múltiple de velocidad. Múltiple de presión y simple de velocidad. Múltiple de presión y múltiple de velocidad. Cálculo del rendimiento en el caso ideal. Velocidad de rendimiento máximo.
Estudio termodinámico de los escalonamientos de reacción: Estudio de un escalonamiento de reacción de simple y múltiples saltos. Cálculo del rendimiento en el caso ideal. Velocidad de rendimiento máximo.
Estudio termodinámico de los escalonamientos de acción-reacción: Estudio de las turbinas mixtas de acción y reacción. Grado de reacción. Turbinas simples y múltiples de acción-reacción. Cálculo del rendimiento en el caso ideal. Velocidad de máximo rendimiento.
7. DINÁMICA DE LAS TURBINAS DE VAPOR Turbinas de acción, de reacción y de acción-reacción. Fuerza que actúa sobre las paletas. Par motor. Par motor de arranque. Saltos de presión y de velocidad. Número de secciones. Rendimientos: Su cálculo en el caso real. Consideraciones económicas.
8. POTENCIA Y RENDIMIENTO. ESTUDIO ECONÓMICO DE UNA INSTALACIÓN DE TURBINAS Potencia efectiva en las turbinas. Medida de ésta. Consumo específico de vapor. Rendimientos. Estudio económico de una instalación de turbinas.
9. VARIACIÓN DE POTENCIA EN LAS TURBINAS Introducción. Métodos de reducción de potencia: Cuantitativa. (Mediante la variación del caudal de vapor); Cualitativa. (Mediante la variación de las características del vapor); Mixta; By-pass; Por presión deslizante. Estudio en el diagrama h-s según el sistema adoptado. Crítica comparativa.
10. CONDENSADORES Introducción. El fenómeno de la condensación. Eyectores y bombas de vacío. Accesorios. Condensadores de las turbinas: Características. Presión óptima. Tipos de condensadores. Eyectores: Su cálculo. Transmisión de calor en los condensadores. Cálculo de condensadores. Criterios de diseño de condensadores.
11. ANTECEDENTE HISTÓRICO DE LAS TURBINAS DE GAS Evolución cronológica, definiciones general y estudio descriptivo.
12. TEORÍA TERMODINÁMICA DE LAS TURBINAS DE GAS Estudio y trazado de los ciclos ideales, dinámico y entrópico, de las turbinas de gas. Determinación del trabajo y del rendimiento de los ciclos. El factor de potencia.
El ciclo abierto, el ciclo cerrado y el ciclo parcialmente cerrado.
13. LA REGENERACIÓN DEL CALOR El calentamiento intermedio del fluido motor; conveniencia económica; modalidades.
14. LA REFRIGERACIÓN INTERMEDIA EN LA COMPRESIÓN Ventajas e inconvenientes; la refrigeración óptima. El ciclo abierto con refrigeración intermedia y con regeneración de calor; cálculo del trabajo y del rendimiento. El ciclo cerrado con refrigeraciones intermedias y con regeneración de calor; cálculo del trabajo y del rendimiento. El ciclo parcialmente cerrado con refrigeraciones intermedias y regeneraciones de calor; cálculo del trabajo y del rendimiento.
15. LA COMBUSTIÓN EN LAS TURBINAS DE GAS Proceso químico de la combustión, cantidad de aire necesario a la combustión, el índice de exceso de aire. Combustibles utilizados en las turbinas de gas. Bombas de combustible y válvulas de inyección.
16. ELEMENTOS QUE CONSTITUYEN LAS TURBINAS DE GAS Compresores. Cámaras de combustión. Turbinas. Intercambiadores de calor.
17. INSTALACIONES DE TURBINAS DE GAS Instalaciones con un eje; instalaciones con dos ejes, en serie y en paralelo. Instalaciones de turbinas de gas para la propulsión de buques. Combinación de turbinas de gas con motores de combustión interna alternativos y con turbinas de vapor.
18. CICLOS COMBINADOS Introducción. Fundamentos termodinámicos de un ciclo combinado. Rendimiento de un ciclo combinado. Fundamentos económicos del ciclo combinado. Conducción de instalaciones de ciclo combinado.
19. CONDUCCIÓN DE LAS INSTALACIONES DE TURBINAS Conducción de las instalaciones de turbinas. Puesta en funcionamiento de los aparatos necesarios para el funcionamiento de la turbina. Calentamiento y puesta a punto para salir a la mar. Conducción durante la navegación. Retirada del servicio de mar. Conducción durante la parada.
20. INSTALACIONES TERRESTRES DE TURBINAS Introducción. Centrales termoeléctricas de condensación. Centrales termoeléctricas de calorificación. Instalaciones de turbinas de contrapresión. Auxiliares de una instalación de turbinas terrestre. Conducción de una instalación de turbinas terrestre durante parada. Puesta en marcha de los elementos auxiliares. Puesta en marcha de la máquina principal: Calentamiento y rodaje según el tiempo de parada. Conducción durante el funcionamiento de la instalación. Retirada de servicio de la instalación.

Planificación
Metodologías / pruebas Competéncias Horas presenciales Horas no presenciales / trabajo autónomo Horas totales
Sesión magistral 60 61.5 121.5
Solución de problemas 15 30 45
Prueba objetiva 9 0 9
 
Atención personalizada 12 0 12
 
(*)Los datos que aparecen en la tabla de planificación són de carácter orientativo, considerando la heterogeneidad de los alumnos

Metodologías
Metodologías Descripción
Sesión magistral Realizarase a explicación detallada dos contidos da materia e que se distribue en temas. o alumno contará con material bibliográfico de apoio do tema a tratar en cada sesión maxistral. fomentarase a participación do alumno na clase, a través de comentarios que traten de relacionar os contidos teóricos coa experiencia real.
Solución de problemas Proporanse e resolveranse unha serie de problemas referidos os contidos da materia tratada, e orientados o mais posible a casos reales.
Prueba objetiva Realizaranse probas parciais escritas, que constarán de cuestións teóricas e prácticas, que computarán o 50%. Os exámenes ordinarios e extraordinarios rexiranse polo mesmo formato.

Atención personalizada
Metodologías
Sesión magistral
Solución de problemas
Prueba objetiva
Descripción
Trátase de orientar o alumno nas cuestión relativas a materia impartida e que resulten de especial dificultade para a sua comprensión e aplicación a casos prácticos. Inclúense ademais as revisións de exames. As canles de comunicación, serán a través da facultade virtual e as tutorías individualizadas que se desenvolverán durante o horario sinalado para cada curso académico.

Evaluación
Metodologías Competéncias Descripción Calificación
Sesión magistral Valorarase a asistencia participativa a clase, a través de preguntas ou observacións sobor da materia obxeto de explicación. 5
Solución de problemas Valorarase a participación na resolución de problemas, así como a exposición da resolución dos mesmos. 5
Prueba objetiva Valorarase o grao de coñecemento adquirido sobor da materia, tanto da parte teórica coma dos coñecementos prácticos. 90
 
Observaciones evaluación

Fuentes de información
Básica (). .

“Tubomáquinas Térmicas”. Mariano Muñoz Rodríguez et al. Editorial PRENSAS UNIVERSITARIAS DE ZARAGOZA. (Zaragoza). 1999.

“Termodinámica de las Turbomáquinas”. S.L. Dixon. Editorial DOSSAT, S.A.

“Turbomáquinas Térmicas”. Claudio Mataix. Editirial DOSSAT, S.A. 2000.

“Turbomáquinas Térmicas”. M. Muñoz Torralbo. F. Payri González. Universidad Politécnica de Madrid. E.T.S.I.I. (Sección de publicaciones). 1983.

“Turbinas de vapor y de gas”. Lucien Vivier. Ediciones Hurmo. 1968.

“Teoría de las Turbinas de Gas”. H. Cohen, G .F .C. Rogers, H. I. H. Saravanamuttoo.Marcombo. 1983.

“Turbomáquinas: procesos, análisis y tecnología”. Antonio Lecuona Neumann, José Ignacio Nogueira Goriba. Editorial Ariel, S.A. 2000.

“Fundamentos del diseño termodinámico”. Manuel Muñoz Torralbo, Manuel Valdés del Fresno, Marta Muñoz Domínguez. Sección de Publicaciones de la E.T.S. de Ingenieros Industriales. U.P.M. 2001.

“Termodinámica Lógica y Motores Térmicos”. José Agüera Soriano. Editorial Ciencia 3, S.L. 1999.

“Mecánica de Fluidos”. Merle C. Potter, David C. Wiggert. Prentice Hall. 1998.

“Mecánica de Fluidos Aplicada”. Robert L. Mott. Prentice Hall Hispanoamericana, S.A. 1996.

“Steam and Gas Turbines for Marine Propulsion”. M. Saarlas. United States Naval Institute. 1978.

Complementária (). .

“Tratado General de Máquinas Marinas”. José Pérez del Río. Editorial PLANETA. (Barcelona) 1972.

“Tubomáquinas Térmicas”. Mariano Muñoz Rodríguez et al. Editorial PRENSAS UNIVERSITARIAS DE ZARAGOZA. (Zaragoza). 1999.

“Termodinámica Técnica”. José Segura. Editorial A.C. 1980.

“Termodinámica de las Turbomáquinas”. S.L. Dixon. Mecánica de Fluidos. Editorial DOSSAT, S.A.

“Marine Steam Engines and Turbines”. S.C. McBirnie. Butterworths. 1980.

“Turbines, generators and associated plant”. BEI. Pergamon. 1991.


Recomendaciones
Asignaturas que se recomienda haber cursado previamente

Asignaturas que se recomienda cursar simultáneamente
Sistemas Auxiliares del Buque/631111304
Generadores de Vapor/631111306

Asignaturas que continúan el temario
Termodinámica/631111209
Tecnología Mecánica/631111104
Termotecnia y Mecánica de Fluídos/631111203
Mecánica/631111208

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