Sistemas de Propulsión y Laboratorio · 2018-09-11 · Ciclo Brayton. Aula de clase Computadora...

UANL - FIME Sistemas de Propulsión y Laboratorio 1

IT-8-ACM-02-R03

Revisión: 3 VIGENTE A PARTIR DEL: 13 de Enero del 2017

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

PROGRAMA ANALÍTICO FIME

Nombre de la unidad de aprendizaje: Sistemas de Propulsión y Laboratorio Frecuencia semanal: 3 hrs. Horas presenciales: 42 hrs. Horas de trabajo extra-aula: 0 hrs. Modalidad: Presencial Período académico: Semestral Unidad de aprendizaje: ( X ) obligatoria ( ) optativa Área curricular, según el nivel educativo: Licenciatura ( X ) Formación básica profesional ( ) Formación profesional ( ) Formación general Universitaria ( ) Libre elección Créditos UANL: 3 incluyendo laboratorio Fecha de elaboración: 30/10/16 Fecha de la última actualización: 30/10/16 Responsables del diseño: Ing. Marco Polo Torres Reyna Dr. Eduardo Liceaga Castro

Presentación:

En esta unidad de aprendizaje se divide en 4 fases, en la primera fase se estudiarán las fuerzas que actúan en la aeronave y los conceptos fundamentales termodinámicos de propulsión, en la segunda fase, se define y analiza el ciclo ideal paramétrico de un motor de turbo reacción, en la tercera fase se analiza el desempeño de cada componente (difusor, compresor, turbina y cámara de combustión), finalmente en la cuarta fase el análisis del ciclo paramétrico real del motor de turbo reacción y su desempeño.


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Propósito: Lograr que el estudiante desarrolle competencias generales y específicas, para lograr una alta capacidad en la solución de problemas de

ingeniería y a su vez la práctica de los valores promovidos por la UANL, mediante la aplicación de competencias adquiridas en varias unidades de aprendizaje de formación básica profesional, tales como: termodinámica, procesos de combustión y reacciones químicas, para el análisis del desempeño y características de las turbinas de gas.

Competencias del perfil de egreso: a. Competencias de la Formación General Universitaria a las que contribuye esta unidad de aprendizaje:

Esta unidad de aprendizaje contribuye al desarrollo de las siguientes competencias generales: Competencias instrumentales:

• Aplica estrategias de aprendizaje autónomo en los diferentes niveles y campos del conocimiento que le permitan la toma de decisiones oportunas y pertinentes en los ámbitos personal, académico y profesional.

• Utiliza los lenguajes lógico, formal, matemático, icónico, verbal y no verbal de acuerdo a su etapa de vida, para comprender, interpretar y expresar ideas, sentimientos, teorías y corrientes de pensamiento con un enfoque ecuménico.

• Domina su lengua materna en forma oral y escrita con corrección, relevancia, oportunidad y ética adaptando su mensaje a la situación o contexto, para la transmisión de ideas y hallazgos científicos.

• Utilizar un segundo idioma, preferentemente el inglés, con claridad y corrección para comunicarse en contextos cotidianos, académicos, profesionales y científicos.

• Utiliza los métodos y técnicas de investigación tradicionales y de vanguardia para el desarrollo de su trabajo académico, el ejercicio de su profesión y la generación de conocimientos.

Competencias personales y de interacción social

• Practicar los valores promovidos por la UANL: verdad, equidad, honestidad, libertad, solidaridad, respeto a la vida y a los demás, respeto a la naturaleza, integridad, ética profesional, justicia y responsabilidad, en su ámbito personal y profesional para contribuir a construir una sociedad sostenible.


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Competencias integradoras

• Asumir el liderazgo comprometido con las necesidades sociales y profesionales para promover el cambio social pertinente.

b. Competencias específicas del perfil de egreso a las que contribuye la unidad de aprendizaje:

Aplicar métodos y técnicas de investigación científica y tecnológica, colaborando en grupos de generación y aplicación del conocimiento, para el desarrollo de proyectos de ingeniería. Generar modelos en lenguaje matemático que describan el comportamiento de un sistema, fenómeno o proceso, mediante el planteamiento de hipótesis, que le permita validarlos por métodos analíticos o herramientas computacionales.


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Representación gráfica

Competencias de la Unidad de Aprendizaje

Instrumentales

Utiliza los lenguajes lógico, formal, matemático, icónico, verbal y no verbal de acuerdo a su etapa de vida, para comprender, interpretar y expresar ideas, sentimientos, teorías y corrientes de pensamiento con un enfoque ecuménico.

Domina su lengua materna en forma oral y escrita con corrección, relevancia, oportunidad y ética adaptando su mensaje a la situación o contexto, para la transmisión de ideas y hallazgos científicos.

Utilizar un segundo idioma, preferentemente el inglés, con claridad y corrección para comunicarse en contextos cotidianos, académicos, profesionales y científicos.

Utiliza los métodos y técnicas de investigación tradicionales y de vanguardia para el desarrollo de su trabajo académico, el ejercicio de su profesión y la generación de conocimientos.

Aplica estrategias de aprendizaje autónomo en los diferentes niveles y campos del conocimiento que le permitan la toma de decisiones oportunas y pertinentes en los ámbitos personal, académico y profesional.

Personales y de Interacción Social

Practica los valores promovidos por la UANL: verdad, equidad, honestidad, libertad, solidaridad, respeto a la vida y a los demás, respeto a la naturaleza, integridad, ética profesional, justicia y responsabilidad, en su ámbito personal y profesional

para contribuir a construir una sociedad sostenible

Integradoras Asumir el liderazgo comprometido con las necesidades sociales y profesionales para promover el cambio social pertinente


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Unidad temática 1: Fundamentos de los sistemas de propulsión Competencias particulares: Comprender cómo los sistemas de propulsión se ven involucrados en las fuerzas que actúan en la aeronave, además de conocer los fundamentos termodinámicos de los sistemas de propulsión.

Elementos de Competencia

Evidencias de aprendizaje

Criterios de desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos

Comprender cómo los sistemas de propulsión se ven involucrados en las fuerzas que actúan en la aeronave, además de conocer los fundamentos termodinámicos de los sistemas de propulsión.

Reporte de los fundamentos de los sistemas de propulsión. Problemas resueltos de la Unidad Temática I.

Reporte: • Presentación • Ortografía • Contenido • Referencias • Fecha de

entrega Problemas resueltos:

• Procedimiento Resultado

Investigar y elaborar un reporte de los fundamentos de los sistemas de propulsión donde muestre la compresión de esta unidad temática. Resolución de problemas empleando los principios básicos.

¿Qué es Propulsión? Motores con toma de aire. Desempeño de la aeronave. Ecuación de estado y conservación de masa. Ecuación de energía, entropía y momento de flujo constante. Ecuación de empuje. Eficiencia propulsiva. Componentes de un motor de turbo reacción.

Ciclo Brayton.

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Unidad temática 2: Ciclo Paramétrico Ideal del motor de turbo reacción Competencias particulares: Definir el ciclo paramétrico ideal de un motor de turbo reacción y conocer cómo las condiciones de vuelo se ven involucradas para el cálculo de las actuaciones de los componentes del motor.



Criterios de desempeño

Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos

Comprender la importancia del análisis del ciclo paramétrico de un motor como primera aproximación para el diseño de un motor de turbo reacción.

Reporte del ciclo paramétrico ideal del motor de turbo reacción. Problemas resueltos de la Unidad Temática II.



• Procedimiento • Resultado

Investigar y elaborar un reporte sobre la importancia del análisis del ciclo paramétrico. Resolución de problemas empleando los principios básicos.

Notación del ciclo paramétrico Diseño de entradas del ciclo paramétrico. Pasos para el análisis del ciclo paramétrico de un motor. Supuestos para el análisis del ciclo paramétrico ideal. Turborreactor ideal.



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Unidad temática 3: Desempeño real de los componentes Competencias particulares: El alumno comprenderá las pérdidas de eficiencia en los principales componentes de un motor de turbo reacción por diversos factores termodinámicos y la variación de los calores específicos.



Criterios de desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos

Calcular la eficiencia en los principales componentes de un motor de turbo reacción considerando la variación de los calores específicos

Reporte del desempeño real de los componentes. Problemas resueltos de la Unidad Temática III.




Investigar y elaborar un reporte sobre el desempeño real de los componentes. Resolución de problemas empleando los principios básicos.

Introducción Variación en las propiedades del gas Desempeño de los componentes Recuperación de tobera y difusor Eficiencias de compresor y turbina. Eficiencia del quemador Desempeño de componentes con Cp variable.



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Unidad temática 4: Ciclo Paramétrico y Análisis del Desempeño de un motor real Competencias particulares: El estudiante aplicará los conceptos fundamentales del motor de turbo reacción y calculará el ciclo paramétrico real, además del análisis del desempeño del motor.



Criterios de desempeño

Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos

Calcular el ciclo paramétrico real de un motor de turbo reacción y realizar el análisis del desempeño

Reporte del ciclo paramétrico y análisis del desempeño real de un motor. Problemas resueltos de la Unidad Temática IV.




Investigar y elaborar un reporte sobre el ciclo paramétrico real y el análisis del desempeño del motor de turbo reacción. Resolución de problemas empleando los principios básicos.

Introducción. Calculo del ciclo paramétrico real del motor de turbo reacción. Cálculo del desempeño de un motor de turbo reacción.



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Evaluación integral de procesos y productos (ponderación /evaluación sumativa) Evidencia Ponderación Examen de medio término 20 % Examen ordinario 20 % Producto integrador 20 % Actividades de Unidad Temática I 10 % Actividades de Unidad Temática II 10 % Actividades de Unidad Temática III 10 % Actividades de Unidad Temática IV 10 % Total 100% Producto integrador de aprendizaje: Producto integrador 10 %

Presentación de un reporte escrito y simulación de una aeronave real realizando una maniobra (vuelo recto nivelado, asenso, descenso, viraje coordinado o trayectoria de vuelo real) que de evidencia de la habilidad del estudiante para la aplicación de los principios físicos que se ejercen en una aeronave. El alumno contemplará principalmente en la simulación todos los efectos físicos presentes generados por la pérdida de peso debido al gasto de combustible. Fuentes de apoyo y consulta:

& Libro: Elements of Propulsion. Gas Turbines and Rockets. Autor: Jack D. Mattingly

Editorial: AIAA Education series.

& Libro: Gas turbine Propulsion Systems


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Autor: Bernie MacIsaac Editorial: John Wiley & Sons

& Libro: Termodinámica Autor: Virgil Faires

Editorial: Macmillan Publishing

& Libro: Principles of Jet Propulsion and Gas Turbines

Autor: Maurice Joseph Zucrow Editorial: John Wiley

o Tema: ¿Qué es el empuje?

Liga: https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/thrust1.html Fecha última revisión: 26 Octubre 2016

o Tema: Programas y presentaciones de principios fundamentales. Liga: https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/topics.htm

Fecha última revisión: 26 Octubre 2016

& Revista: Journal of Propulsion and Power Año: 1999

# de revista: 1 Mes: January - February

Nombre del artículo: Performance Increases for Gas-Turbine Engines Through Combustion Inside the Turbine Autor: W.A. Srignano and F. Liu


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Perfil del docente: El profesor deberá tener grado mínimo de Ingeniería Aeronáutica o en ramas afines y preferentemente Maestría y/o Doctorado con bases firmes en áreas de investigación aplicada, siendo honesto, responsable y con una ética profesional comprobable. Deberá demostrar conocimiento, habilidad y experiencia en el área de Motores de Reacción, así como en el dominio de un segundo idioma (Ingles). Ficha bibliográfica del profesor: Dr. Eduardo Liceaga Castro

Ingeniero en Aeronáutica egresado del IPN (1982), con Maestría teoría de control y Doctorado en ingeniería aeroespacial en la Universidad de Glagow, Escocia. Ha ocupado cargos académicos en la Universidad de Carlos III de Madrid, España; IPN, México; Glasgow Caledonian University, Universidad de Glasgow y Universidad de Strathclyde, Escocia. Ing. Marco Polo Torres Reyna

Realizó estudios de Ingeniero en Aeronáutica (2015) en la FIME, Universidad Autónoma de Nuevo León, actualmente se encuentra cursando la Maestría en Ciencias de la Ingeniería Aeronáutica con orientación en Dinámica de vuelo (2017) en la FIME, UANL. Cuenta con diversas publicaciones en congresos. Durante su estancia en la FIME trabajó en el laboratorio de Sistemas de Propulsión (2013-2015) desempeñándose como Practicante Profesional Académico. A partir de enero de 2016 es Profesor de Tiempo Parcial de la FIME, UANL.

JEFATURA DE ACADEMIA JEFATURA DE DEPARTAMENTO M.C. Daniel Librado Martínez Vázquez M.I. Brenda Elizabeth Arreola Flores


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COORDINACIÓN GENERAL SUBDIRECCIÓN ACADÉMICA

ACADEMICA DE AERONÁUTICA Dr. Arnulfo Treviño Cubero Dr. Ulises Matías García Pérez

CONTROL DE CAMBIOS Página Decía Dice Motivo del Cambio Fecha

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