fundamentos de motores de combustion interna

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA

DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS

PROGRAMA SINTÉTICO

CARRERA: Ingeniería Aeronáutica

ASIGNATURA: Fundamentos de Motores de Combustión Interna SEMESTRE: Quinto

OBJETIVO GENERAL:

El alumno calculará las fuerzas que se producen en los motores de combustión interna alternativos y rotativos usados en aviación e identificará sus elementos, sistemas, tipos y configuraciones. CONTENIDO SINTÉTICO: I.- Análisis Paramétrico del Motor de Combustión Interna Alternativo. II.- Análisis Paramétrico del Motor de Combustión Interna Rotativo. III.- Sistemas de Dosificación de Combustible. IV.- Combustión. V.- Análisis de las Fuerzas en los Motores de Combustión Interna Alternativos. VI.- Análisis de los Motores de Combustión Interna Rotativos. METODOLOGÍA: Realización de investigación bibliográfica individual y grupal, análisis de textos y resolución de problemas específicos para los motores empleados en los sistemas propulsivos. Se promoverá la participación activa y constante de los asistentes que posibilite la integración de los aspectos teóricos de las asignatura. EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN: Tres exámenes departamentales (70%) Participación en clase y trabajos de investigación (10%) Prácticas de laboratorio (20%) BIBLIOGRAFÍA: Bathie William, Fundamentos de Turbina de Gas, Limusa, México, páginas 89-107, 109-171. Obert Edward F.; Motores de Combustión, Interna Análisis y Aplicaciones, CECSA, Vigésimo sexta reimpresión, México, 2000, páginas 32-46, 119-174. Cuesta Álvarez Martín, Motores de Reacción, Tecnología y Operación de Vuelo, Octava Edición, Edit. Paraninfo, España 1995. páginas 72-216.



ESCUELA: Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad Ticomán CARRERA: Ingeniería Aeronáutica. OPCIÓN: Diseño y Construcción, y Operación del Transporte Aéreo COORDINACIÓN:

DEPARTAMENTO: Ingeniería Aeronáutica

ASIGNATURA: Fundamentos de Motores de Combustión Interna. SEMESTRE: Quinto CLAVE:

CRÉDITOS: 10.5 VIGENTE: Agosto de 2005 TIPO DE ASIGNATURA: Teórica - Práctica MODALIDAD: Escolarizada

TIEMPOS ASIGNADOS

HORAS/SEMANA/TEORÍA: 4.5 HORAS/SEMANA/PRÁCTICA: 1.5 HORAS/SEMESTRE/TEORÍA: 81.0 HORAS/SEMESTRE/PRÁCTICA: 27.0 HORAS/TOTALES: 108.0

PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO POR: Academia de Térmica. REVISADO POR: Subdirección Académica. APROBADO POR Consejo Técnico Consultivo Escolar: Ing. Óscar Roberto Guzmán Caso.

AUTORIZADO POR: Comisión de Planes y Programas de Estudio del Consejo General Consultivo del IPN.



ASIGNATURA: Fundamentos de Motores de Combustión Interna CLAVE: HOJA: 2 DE 10

FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA

El curso es fundamental en el desarrollo del perfil profesional del Ingeniero en Aeronáutica, ya que en la práctica cotidiana de su profesión generalmente se le plantean problemas o necesidades por parte de la sociedad, cuyas soluciones o propuestas, son la creación o selección de partes componentes de los motores de uso aeronáutico. Debido a que de la elección de las partes a sustituir o crear depende el correcto funcionamiento de los motores para que proporcionen el empuje necesario para el despegue de los vehículos espaciales (aeronaves). La posibilidad de cumplir con tales requisitos es inconcebible sin el conocimiento profundo y manejo de la ciencia del desempeño de los motores ya mencionados, relacionados con los proyectos de ingeniería que diariamente se presentan en el campo de la aeronáutica. Esta asignatura proporciona al alumno los conocimientos básicos para identificar y describir los componentes de los motores de combustión interna, así como sus características termodinámicas y operativas. Tiene como antecedente los conceptos contenidos en las asignaturas de Termodinámica y Principios de Transferencia de Calor del tercer semestre y de la asignatura del cuarto semestre Sistemas Propulsivos. Sirve de base para las asignaturas de Sistemas de los Motores de Combustión Interna de sexto semestre, Diseño de Elementos de Motor Alternativo de séptimo semestre y Diseño de Elementos de Motor Aerorreactor de octavo semestre.

OBJETIVO DE LA ASIGNATURA

El alumno calculará las fuerzas que se producen en los motores de combustión interna alternativos y rotativos usados en aviación, e identificará sus elementos, sistemas, tipos y configuraciones.




No. UNIDAD: l NOMBRE: Análisis Paramétrico del Motor de Combustión Interna Alternativo

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD

- El alumno describirá los principios básicos de la propulsión y los tipos y sistemas de propulsión aeronáuticos. -

No. TEMA

T E M A S

HORAS

CLAVE

BIBLIOGRÁFICA T P EC

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

Ciclo Otto real. Balance térmico de motores de combustión interna alternativos. Análisis de fuerzas del sistema biela-manivela. Equilibrado y regularidad cíclica. Determinación del orden de encendido. Subtotal

3.0

3.0

2.0

4.0

1.5

13.5

4.5

4.5

2.0

2.0

2.0

2.0

2.0

10.0

1B, 2B, 3B, 4B, 5B, 6C, 7C, 8C

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Consulta bibliográfica por parte de los alumnos. Discusión en clase con la coordinación del profesor. Exposición de temas con el uso de equipo de cómputo. Realización de prácticas de laboratorio.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Los contenidos de las unidades I y II se evaluarán en el primer examen departamental 70% Prácticas de laboratorio 20% Ejercicios realizados en clases, participación en actividades individuales y por equipo 10%




No. UNIDAD: lI NOMBRE: Análisis Paramétrico del Motor de Combustión Interna Rotativo


El estudiante identificará los conceptos que involucran a los motores de combustión interna rotativos, empleados

en los sistemas propulsivos y de otro tipo de aplicaciones.

No. TEMA

T E M A S

HORAS

CLAVE


2.1

2.2

2.3

2.4

2.5

2.6

2.7

2.8

Ciclo Joule-Brayton real. Ciclos básicos de aire estándar, con fricción, medio real y equivalente Turbina de gas con regenerador, con enfriamiento, con recalentamiento. Turbina de gas con enfriamiento interno, recalentamiento y regeneración. Planta de potencia de ciclo combinado. Turbina de gas de ciclo cerrado. Desarrollo del motor de combustión interna rotativo. Límites operacionales de los motores de combustión interna rotativos. Subtotal

1.0

2.0

2.0

2.5

1.0

1.0

2.0

2.0

13.5

4.5

4.5

2.0

1.0

2.0

1.0

2.0

1.0

2.0

1.0

12.0

4B, 5B, 6C, 7C

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Consulta bibliográfica por parte de los alumnos. Discusión en clase con la coordinación del profesor. Exposición de temas con el uso de equipo de cómputo. Realización de prácticas de laboratorio.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

Los contenidos de las unidades I y II se evaluarán en el primer examen departamental 70% Prácticas de laboratorio 20% Ejercicios realizados en clases, participación en actividades individuales y por equipo 10%




No. UNIDAD: llI NOMBRE: Sistemas de Dosificación de Combustible.


El estudiante identificará los conceptos de la alimentación correspondiente a la carburación, inyección y

sobrealimentación en los motores de combustión interna.

No. TEMA

T E M A S

HORAS

CLAVE

BIBLIOGRÁFICA T P EC 3.1

3.2

3.3

3.4

Carburación. Inyección. Sobrealimentación. Motor turbocargado. Subtotal

5.0

4.0

2.5

2.0

13.5

4.5

4.5

2.0

2.0

2.0

2.0

8.0

1B, 2B, 3B, 7C, 8C, 9C

ESTRATEGIA DIDÁCTICA

Consulta bibliográfica por parte de los alumnos acerca de los sistemas de dosificación de combustible en los motores de combustión interna alternativos de uso aeronáutico. Discusión en clase con la coordinación del profesor. Exposición multimedia de temas con el uso de equipo de cómputo. Realización de prácticas de laboratorio.


Los contenidos de las unidades III y IV se evaluarán en el segundo examen departamental 70% Prácticas de laboratorio 20% Ejercicios realizados en clases, participación en actividades individuales y por equipo 10%




No. UNIDAD: IV NOMBRE: Combustión.


El alumno explicará el funcionamiento de los motores turboventiladores, sus diferentes tipos y configuraciones mecánicas así como sus características de operación.

No. TEMA

T E M A S

HORAS

CLAVE


4.2

4.3

4.4

4.5

4.6

Teoría de la combustión Detonación y octanaje Combustibles Gráficas de combustión Potencia en altitud Combustión en los motores rotativos Subtotal

2.0

2.0

1.0

5.5

1.0

2.0

13.5

4.5

4.5

2.0

2.0

2.0

2.0

2.0

2.0

12.0

1B, 2B, 3B, 7C, 8C, 9C

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Consulta bibliográfica por parte de los alumnos sobre la combustión y los combustibles. Discusión en clase con la coordinación del profesor. Exposición de temas con el uso de equipo de cómputo. Realización de prácticas de laboratorio.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Los contenidos de las unidades III y IV se evaluarán en el segundo examen departamental 70% Prácticas de laboratorio 20% Ejercicios realizados en clases, participación en actividades individuales y por equipo 10%




No. UNIDAD: V NOMBRE: Análisis de Fuerzas en Motores de Combustión Interna Alternativos


El alumno calculará las fuerzas que se producen en los motores de combustión interna y que actúan sobre las partes con movimiento alternativo y rotativo.

No. TEMA

T E M A S

HORAS

CLAVE


5.2

5.3

5.4

5.5

5.6

5.7

5.8

Cálculo del ciclo teórico. Cálculo y estimación de rendimientos. Consideraciones para el ciclo real. Análisis de las fuerzas de los gases. Análisis de las fuerzas de inercia. Análisis de las fuerzas netas. Obtención del par indicado. Obtención del par medio indicado. Subtotal

2.0

1.0

1.0

2.0

2.0

2.0

1.0

1.0 12.0

6.0

6.0

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

8.0

1B, 2B, 3B, 7C, 8C, 9C

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Consulta bibliográfica por parte de los alumnos acerca de la cinemática del motor de combustión interna alternativo y rotativo. Discusión en clase con la coordinación del profesor. Exposición de temas con el uso de equipo de cómputo. Realización de prácticas de laboratorio.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Los contenidos de las unidades V y VI se evaluarán en el tercer examen departamental 70% Prácticas de laboratorio 20% Ejercicios realizados en clases, participación en actividades individuales y por equipo 10%




No. UNIDAD: VI NOMBRE: Análisis de los Motores de Combustión Interna Rotativos


El alumno identificará los diferentes elementos y sistemas de los motores rotativos de uso aeronáutico.

No. TEMA

T E M A S

HORAS

CLAVE


6.1

6.2

6.3

Factores que afectan el desarrollo o el desempeño del motor de combustión interna rotativo. Limites operacionales de los motores de combustión interna rotativos. Comparación de los motores de combustión interna alternativos contra los motores de combustión interna rotativos. Subtotal

4.0

4.0

4.0

12.0

6.0

6.0

2.0

2.0

2.0

6.0

1B, 2B, 3B, 7C, 8C, 9C

ESTRATEGIA DIDÁCTICA

Consulta bibliográfica por parte de los alumnos acerca del motor rotativo. Discusión en clase con la coordinación del profesor. Exposición de temas con el uso de equipo de cómputo. Realización de prácticas de laboratorio.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Los contenidos de las unidades V y VI se evaluarán en el tercer examen departamental 70% Prácticas de laboratorio 20% Ejercicios realizados en clases, participación en actividades individuales y por equipo 10%




RELACIÓN DE PRÁCTICAS

Práctica No.

Nombre de la práctica Unidad Temática

Duración (hr)

Lugar de realización

1 2 3 4 5 6 7

Familiarización con los motores de combustión interna. Funcionamiento de los sistemas de indicación. Balance térmico de los motores de combustión interna. Verificación del sistema de alimentación: carburador y sistema de inyección. Determinación del poder calorífico de los combustibles. Elaboración de gráficas de velocidad y aceleración. Reconocimiento de los componentes del motor rotativo y de sus materiales. Total

I y II

1 y II

I y II

III

IV

V

VI

1.5

3.0

1.5

4.5

4.5

6.0

6.0

27.0

Todas las prácticas de realizarán en el Laboratorio de

Máquinas Térmicas




PERÍODO

UNIDAD


1 2 3

I y ll

III y IV

V y VI

70% examen escrito + 20% prácticas de laboratorio + 10% evaluación de trabajo individual extra clase y participación. 70% examen escrito + 20% prácticas de laboratorio + 10% evaluación de trabajo individual extra clase y participación. 70% examen escrito + 20% prácticas de laboratorio + 10% evaluación de trabajo individual extra clase y participación.

CLAVE B C BIBLIOGRAFÍA 1 2 3 4 5 6 7 8 9

X

X

X

X

X

X

X

X

X

Bathie William, “Fundamentos de turbina de gas”, Limusa, México, 1987. páginas 89-107 y 109 a 171. Cohen H., Rogers G. F. C., Saravanamuttoo H. I. H., “Teoría de las turbinas de gas” Marcombo, España, 1983. páginas 71 a 107, 199 a 218 y 347 a 367. Cuesta Álvarez M. “Motores de reacción, teoría y operación de vuelo”, Paraninfo, España, 1980. páginas 72 a 216. Cuesta Álvarez M. “Vuelo con motor alternativo”, Paraninfo, España, 1981. páginas 35 a 102, 141 a 159 y 194 a 256. Obert Edward F.; “Motores de combustión interna análisis y aplicaciones”, Quinta impresión en español, Edit. C.E.C.S.A., México, 2000, páginas 32-36. Dante Giacosa; Motores endotérmicos, tercera edición; Edit. Científico-Medica; Barcelona; 1970; Páginas 3-20. Bent. Ralph D., McKinley James L; Aircraft powerplants, USA, págs. 1-5, 28-33, 407-408, 413-415. Michael J. Kroes, Thomas W. Wild; Aircraft powerplants, Séptima Edición; Edit. Mc Graw-Hill; U.S.A, 1995; págs. 1-12, 273-279. Casamassa Jack V., Bent Ralph D.; Power systems, Tercera Edición; Edit. McGraw Hill; USA; 1957, págs. 1-9, 21-24.



PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA 1. DATOS GENERALES

ESCUELA: Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad Ticoman

CARRERA: Ingeniería Aeronáutica SEMESTRE Quinto

ÁREA: BÁSICAS C. INGENIERÍA D. INGENIERÍA C. SOC. y HUM.

ACADEMIA: Térmica ASIGNATURA: Fundamentos de Motores de Combustión Interna

ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO: Licenciatura en Ingeniería Aeronáutica

2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA:

El alumno calculará las fuerzas que se producen en los motores de combustión interna alternativos y rotativos usados en aviación e identificará sus elementos, sistemas, tipos y configuraciones.

3. PERFIL DOCENTE:

CONOCIMIENTOS EXPERIENCIA PROFESIONAL

HABILIDADES ACTITUDES

1. -De Licenciatura en Ingeniería Aeronáutica o licenciatura afín. -Especializado o con afinidad a el área de energética y/o propulsión aérea. -Dominio del idioma ingles.

1- -De preferencia dos años en la enseñanza superior o diplomado en docencia en la enseñanza superior. -Haber ejercido dos años dentro de su profesión (indispensable).

-Manejo de grupos y capacidad de liderazgo. -Manejo de equipo de laboratorio. -Manejo de equipo informático -Establecimiento de climas favorables al aprendizaje. -Transferencia de conocimiento teórico a la solución de problemas. -Capacidad de análisis y síntesis. -Uso de material didáctico. -Creatividad -Motivación al alumno al estudio, razonamiento e investigación. -Dominio de la comunicación oral.

1. -Vocación por la docencia

-Honestidad -Respeto (relación-alumno maestro) -Tolerancia -Ética -Deseo de superación docente y profesional -Responsabilidad Científica -Trabajo grupal. -Vocación de servicio.

ELABORÓ REVISÓ AUTORIZÓ

_______________________ _____________________ _______________________ Ing. Eduardo E. Arellanos Vaca M. en C. Alfredo Arias Montaño Ing. Óscar Roberto Guzmán Caso Presidente de la Academia Subdirector Académico Director del Plantel de Térmica

FECHA: Diciembre de 2004

fundamentos de motores de combustion interna

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