TECNOLOGÍA DE MOTORES E INSTALACIONES TÉRMICAS

Tema 1 Introducción al modelado de Sistemas Térmicos.
Importancia del modelado de Sistemas Térmicos - Ventajas e inconvenientes del modelado - Modelado y experimentación - El proceso de modelado - Leyes físicas y hipótesis de simplificación - Modelo físico y modelo matemático - Algoritmo y programas informáticos - Niveles de profundidad en los modelos -Distinción entre modelado y simulación - Descripción de algunos ejemplos de modelado aplicación.
Tema 2 Introducción al uso del programa EES.
Introducción a EES - Introducción y resolución de ecuaciones - Tablas de parámetros - Sistemas de unidades - Impresión - Matrices - Tablas - Otras características - Datos de las propiedades de las sustancias - Funciones de propiedades para fluidos reales - Funciones de propiedades para gases ideales - Propiedades psicrométricas - Propiedades físicas de salmueras - Propiedades sólidas / líquidas ¿ Aplicaciones.

Tema 3 Especificaciones de combustibles y control de emisiones.
Especificaciones y tratamiento de combustibles diesel de referencia (HFO y MDO/MGO) - Gas Natural (LNG) - Gas Licuados del Petróleo (LPG) - Metanol, biocombustibles e hidrógeno - Scrubbers para cumplir con MARPOL 2020 - Catalizadores de reducción catalítica selectiva (SCR), recirculación de gases de escape y otras posibles tecnologías para cumplir MARPOL Tier III.
Tema 4 Mapas de parámetros de motores diesel "diesel engines mapping".
Mapas de velocidad y consumo de combustible: par o potencia, temperatura y presión del aire de carga. relación aire-combustible, presión máxima cilindro, temperatura gases escape y emisiones contaminantes - Mapas de la unidad de control de inyección electrónica - Mapas de inyección de gas en motor dual diesel-gas - Uso de los mapas en diferentes de condiciones del: aire, medio refrigerante y densidad del combustible.
Tema 5 Modelado de motores con modelos de valores medios "mean value engine model".
Modelo termodinámico en el cilindro: masa de aire (mapa de rendimiento volumétrico), proceso politrópico de compresión/expansión y calor liberado de combustión (mapa de rendimiento del escape) - Mapa de compresor y puntos de funcionamiento - Modelo del enfriador de aire (eficiencia de intercambio de calor) - Volumen de colector de admisión - Modelo de turbina en base orificio de descarga - Propiedades del combustible - Composición de aire y gases de combustión - Condiciones iniciales y de contorno - Modelo de pérdidas mecánicas.
Tema 6 Modelado termodinámico del proceso de ciclo cerrado de MCIA.
Modelos de llenado-vaciado - Ecuaciones a resolver por los modelos - Primera ley de la termodinámica para volúmenes de control abiertos - Ecuación de estado de los gases perfectos - Predicción de la presión en el cilindro - Leyes de calor liberado: Ley tipo Wiebe y de tipo Watson - Transmisión de calor en los cilindros.
Tema 7 Modelado del proceso termofluidodinámico del proceso de renovación de la carga.
Modelos cuasiestacionarios - Modelos de acción de Ondas - Ecuación de continuidad - Ecuación de la cantidad de movimiento - Ecuación de la energía - Ecuación de estad - .Las hipótesis de partida para modelado de la renovación de la carga - Modelos en control y modelos basados en la condición.
Tema 8 Servicio de refrigeración de lubricación y de combustible de motores marinos.
Modelado de sistemas térmicos - Modelos de intercambiadores de calor. Modelos fenomenológicos. Sistemas lubricación y parámetros influentes. Sistemas de combustible.
Tema 9 Diagnosis condición de motor: Mantenimiento del preventivo al predictivo.
Introducción al mantenimiento predictivo - Definición de mantenimiento basado en la fiabilidad (Reability-Center Maintenance, RCM) - Introducción al Análisis de Modos de Fallo y Efectos (AMFE) - Análisis del mantenimiento mediante modelado de fallos y efectos.

Tema 10 Calderas de vapor y distribución de vapor.
Definición y clasificación de calderas - Descripción de caderas - Calderas pirotubulares - Calderas acuotubulares - Ventajas e inconvenientes de los tipos anteriores - Calderas de recuperación de calor - Procesos de combustión - Mecanismos de transferencia de calor entre gas y generadores de vapor - Parámetros fundamentales del diseño de caderas - Balance de energía en calderas- Distribución de vapor y retorno de condensados - Agua de alimentación de calderas.
Tema 11 Sistemas de recuperación y aprovechamiento del calor de gases de escape de motores.
Recuperadores de calor en instalaciones de motores de combustión interna - Uso de ciclos de Rankine de vapor de agua para aprovechamiento de calor residual - Ciclo de Kalina - Ciclos de Rankine con fluidos orgánicos - Ciclos de Rankine con amoniaco.

Tema 12 La máquina de frío de compresión mecánica simple.
Elementos de la máquina de frío - Ciclo de la máquina de frío de compresión perfecta - Ciclo de la máquina de frío real - Presencia de subenfriamiento y recalentamiento - Intercambiador intermedio - Pérdidas de carga - Ciclo real de compresión simple - Balance para sistemas abiertos en régimen estacionario - Parámetros de cálculo: potencia frigorífica, caudal másico circulante y caudal volumétrico desplazado por el compresor.
Tema 13 Fluidos frigorígenos.
Nomenclatura - Clasificación - Incidencia del fluido en la instalación - Incidencia sobre la producción frigorífica, producción volumétrica, trabajo específico y temperatura final del proceso de compresión - Elección del fluido frigorígeno.
Tema 14 La máquina de frío de compresión mecánica múltiple.
Desrecalentamiento entre etapas, mediante agente externo y mediante agente interno - Inyección de líquido refrigerante - Expansión escalonada - Inyección de líquido con intercambiador intermedio - Desrecalentamiento y expansión múltiple - Elección de la presión intermedia - Compresores ¿Compound¿ - Varias temperaturas de evaporación - Elección entre sistemas de compresión múltiple y simple - Sistemas de frío en cascada.
Tema 15 Criogenia.
Ciclos de sistemas criogénicos - Ciclo Linde - Ciclo Linde modificado - Aplicacionesen buques de GNL.
Tema 16 Estimación del balance frigorífico.
Introducción - Datos de partida - Enfriamiento del producto - Transmisión de calor a través de los cerramientos - Calor desprendido por el producto - Renovación de aire - Carga térmica debida a la presencia de ventiladores y bombas - Potencia frigorífica necesaria.
Tema 17 Compresores y expansores.
Compresores alternativos - Compresores herméticos, semiherméticos y abiertos - Rendimientos y evolución de potencias (curvas de catálogo) - Control de capacidad - Compresores de tornillo - Compresores de paletas - Compresores "scroll" - Compresores centrífugos - Tipos de expansores - Válvulas de expansión automáticas - Válvulas termostáticas - Válvulas de flotador - Expansores de sección constante.
Tema 18 Evaporadores y condensadores.
Mecanismo de evaporación - Tipos de evaporadores - Evaporadores de aire - Evaporadores de líquido - Características térmicas de los evaporadores - Evaporadores inundados - Métodos de desescarche - Proceso de la condensación - Condensadores de aire, por convección natural y forzada - Cálculo de coeficientes de convección en cada fluido y global - Curvas de catálogo - Condensadores de agua - Tipos de condensadores de agua - Condensadores mixtos.
Tema 19 Elementos accesorios
Tuberías de la instalación - Líneas de aspiración - Líneas de descarga - Línea de líquido - Materiales usados - Accesorios en la línea de descarga - Accesorios en la línea de líquido - Accesorios en la línea de aspiración.
Tema 20 Tecnología del tratamiento del aire húmedo.
Acondicionamiento del aire ambiente de un recinto - Condiciones del aire en el local y exteriores - Cargas térmicas: transferencia de calor a través de los cerramiento, ganancia de calor y carga térmica, ganancia de calor a través de cerramientos y cargas internas - Caudal de aire exterior - Determinación de las condiciones de impulsión - Transformaciones del aire húmedo: mezcla de corrientes de aire, baterías de enfriamiento y calentamiento, humidificadores y absorbentes de humedad - Procesos eficientes energéticamente - Unidad de tratamiento de aire (UTA) y unidades compactas - Sistemas de control en UTAs.

Desarrollo de modelos y simulación de ciclos termodinámicos básicos de potencia y frigoríficos. Elaboración del modelo de un ciclo de Rankine basado en la recuperación de calor a partir de los gases de escape de un motor.

Determinación de la carga térmica de un habitáculo de un habitáculo de un buque y análisis del proceso psicrométrico en la UTA y simulación del ciclo frigorífico de la máquina de producción de frío requerida.

Introducción de datos en el programa de cálculo: datos geométricos, propiedades del combustible y aire, coeficientes de flujo en válvulas, mapas de la turbosobrealimentación, ley de calor liberado a obtener del diagrama indicador y ajuste del modelo mediante simulación.

Medida del caudal de aire y de las condiciones de aspiración e impulsión en un climatizador. Determinación de la eficiencia del ciclo y del compresor mediante las medidas en el lado del fluido frigorígeno.

Ensayo en banco de pruebas de un motor diesel marino para obtener el mapa de potencia, consumo específico y emisiones; así como el diagrama indicador.

Se obtendrán los diagramas de Sankey y Grassmann de un generador de vapor en solitario y de la instalación de ciclo de Rankine. Se incidirá en las pérdidas que tienen lugar en el proceso de combustión en el generador de vapor (cámara de combustión + intercambiador de calor). Se analizará el efecto del combustible a emplear y del coeficiente de exceso de aire.

Mediante el software ICECycles se analizarán los diferentes ciclos teóricos (gas perfecto, gas ideal y gases reales), haciendo énfasis en el motor diesel, con posibilidad de modelado del proceso de combustión. Análisis de sensibilidad y comparación de resultados en modo gráfico.

Unit 1 Introduction to the modeling of Thermal Systems.
Unit 2 Introduction to the use of the EES program.

Unit 3 Fuel treatment and emission control.
Unit 4 Diesel engines mapping.
Unit 5 Mean value engine model.
Unit 6 Thermodynamic modeling of the ICE closed cycle.
Unit 7 Modeling of the thermofluiddynamic intake and exhaust systems.
Unit 8 Cooling service for marine engines.
Unit 9 Reability-Center Maintenance (RCM).

Unit 10 Steam boilers and steam distribution.
Unit 11 Exhaust recovery system by Rankine cycle.

Unit 12 Simple mechanical vapor compression refrigeration machine.
Unit 13 Refrigerant fluids.
Unit 14 Multiple mechanical vapor compression refrigeration machine.
Unit 15 Cryogenics.
Unit 16 Refrigeration load.
Unit 17 Compressors and expanders.
Unit 18 Evaporators and condensers.
Item 19 Accessory elements.
Unit 20 Air conditioning.