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.
