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 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 3 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 4 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 5 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 6 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 7 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 8 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 9 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 10 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 11 La máquina de frío de compresión mecánica simple y múltiple.
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 12 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 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 Criogenia.
Ciclos de sistemas criogénicos - Ciclo Linde - Ciclo Linde modificado - Aplicaciones en buques de GNL.

Tema 15 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 16 equipos en instalaciones de producción de frío
Compresores y expansores. Compresores alternativos, herméticos, semiherméticos, abiertos, de tornillo - Tipos de
expansores - Válvulas de expansión automáticas - Válvulas termostáticas - Válvulas de flotador - Expansores de sección constante. Evaporadores y condensadores - Tipos de evaporadores, de aire y 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 - Condensadores de agua - Tipos de condensadores de agua - Condensadores mixtos. 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 17 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, bateríasde 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.

Práctica de informática: Modelo de ciclo de Rankine para la recuperación de calor de los gases de escape. 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. Práctica de informática: Simulación de ciclo frigorífico, cálculo de cargas y simulación de procesos psicrométricos. 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. Práctica de informática: Determinación de las prestaciones de un motor diesel marino mediante modelado y simulación de los procesos termofluidodinámicos.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. Práctica de laboratorio: Obtención de mapas de prestaciones y emisiones de un motor en banco de ensayos. 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. Práctica de informática: Análisis energético y exergético de un generador de vapor mediante ThermoCombustion. 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. Práctica de informática: Análisis termodinámico y de emisiones de ciclos teóricos de motores de combustión interna alternativos. 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. En las prácticas de informática se usaran varios programa informáticos, EES, FRIO-ATECYR, CLIMA-ATECUR, DANFODSS, THERMOCOMBUSTION, AMESIM (SIEMEN)

UD 1 Introduction to the modeling of Thermal Systems.
Unit 1 Introduction to the modeling of Thermal Systems.
Unit 2 Introduction to the use of the EES program.
UD 2 Techniques associated with the thermofluiddynamic processes in marine diesel engines (CIICE).
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).
UD 3 Installations for heat generation and heat recovery from engine exhaust gases.
Unit 10 Steam boilers and steam distribution.
Unit 11 Exhaust recovery system by Rankine cycle.
UD 4 Refrigeration and air conditioning installations.
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.