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.de Dosificación de Combustible. IV.- Sistemas Combustión. V.- Análisis de las Fuerzas en los Motores de Combustión Interna Alternativos. VI.- Análisis de los Motores de Combustión C ombustión 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.

 

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL  SECRETARÍA ACADÉMICA  DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS  ESCUELA: Superior de Ingeniería Mecánica y

Eléctrica Unidad Ticomán CARRERA:  Ingeniería Aeronáutica.  CARRERA: OPCIÓN:   Diseño y Construcción, y Operación del OPCIÓN: Transporte Aéreo COORDINACIÓN:   COORDINACIÓN: DEPARTAMENTO: Ingeniería Aeronáutica 

ASIGNATURA:

Fundamentos Combustión Interna. SEMESTRE: Quinto

de

Motores

de

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

TIEMPOS ASIGNADOS

HORAS/SEMANA/TEORÍA : HORAS/SEMANA/TEORÍA: HORAS/SEMANA/PRÁCTICA:: HORAS/SEMANA/PRÁCTICA

HORAS/SEMESTRE/TEORÍA HORAS/SEMESTRE/TEORÍA: : : HORAS/SEMESTRE/PRÁCTICA: HORAS/SEMESTRE/PRÁCTICA

HORAS/TOTALES:: HORAS/TOTALES

4.5 1.5

81.0 27.0

108.0

PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO POR:  Academia de Térmica. REVISADO POR: Subdirección POR: Subdirección Académica. APROBADO POR  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.

 

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL  SECRETARÍA ACADÉMICA  DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS 

ASIGNATURA: Fundamentos de Motores de Combustión Com bustión 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 m motores otores 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 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.

 

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL  SECRETARÍA ACADÉMICA  DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS 

ASIGNATURA: Fundamentos de Motores de Combustión Com bustión Interna CLAVE:  HOJA:  3  DE  10 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

TEMAS

HORAS

T

P

EC

4.5

2.0

1.1

Ciclo Otto real.

3.0

1.2

Balance térmico de motores de combustión interna

3.0

2.0

1.3

alternativos.  Análisis de fuerzas del sistema biela-manivela.

2.0

2.0

1.4

Equilibrado y regularidad cíclica.

4.0

2.0

1.5

Determinación del orden de encendido.

1.5

2.0

Subtotal

13.5

4.5

CLAVE BIBLIOGRÁFICA

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

10.0

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Consulta bibliográfica por parte de los alumnos. Discusión con la el coordinación del de profesor. Exposiciónen declase temas con uso de equipo 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%

 

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL  SECRETARÍA ACADÉMICA  DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS 

ASIGNATURA: Fundamentos de Motores de Combustión Com bustión Interna CLAVE:  HOJA:  4  DE 10  No. UNIDAD: lI 

NOMBRE:  Análisis Paramétrico del Motor de Combustión Interna Rotativo OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD

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

TEMAS

HORAS

T

P

EC

4.5

2.0

2.1

Ciclo Joule-Brayton real.

1.0

2.2

Ciclos básicos de aire estándar, con fricción, medio real y equivalente

2.0

1.0

2.3

Turbina de gas con regenerador, con enfriamiento, con recalentamiento.

2.0

2.0

2.4

Turbina de gas con enfriamiento recalentamiento y regeneración.

2.5

1.0

2.5

Planta de potencia de ciclo combinado.

1.0

2.0

2.6

Turbina de gas de ciclo cerrado.

1.0

1.0

2.7

Desarrollo del motor de combustión interna rotativo.

2.0

2.0

2.8

Límites operacionales de los motores de combustión interna rotativos.

2.0

1.0

Subtotal

13.5

interno,

4.5

CLAVE BIBLIOGRÁFICA

4B, 5B, 6C, 7C

12.0

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. PROCE PR OCEDIM DIMIE IENTO NTO DE DE EVALUA EVALUACI CI N Los contenidos de las unidades I y II se evaluarán en el primer examen departamental 70% Prácticas laboratorio Ejercicios de realizados en 20% clases, participación en actividades individuales y por equipo 10%

 

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL  SECRETARÍA ACADÉMICA  DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS 

ASIGNATURA: Fundamentos de Motores de Combustión Interna CLAVE:  HOJA:  5  DE  10 No. UNIDAD: llI

NOMBRE: Sistemas de Dosificación de Combustible.  Combustible.  OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD

El estudiante identificará los conceptos de la alimentación correspondiente a la carburación, inyección y sobrealimentación en los motores de combustión interna.  

No. TEMA

TEMAS

HORAS

T

P

EC

4.5

2.0

3.1

Carburación.

5.0

3.2

Inyección.

4.0

2.0

3.3

Sobrealimentación.

2.5

2.0

3.4

Motor turbocargado.

2.0

2.0

Subtotal

13.5

4.5

CLAVE BIBLIOGRÁFICA

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

8.0

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. 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.

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%

 

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL  SECRETARÍA ACADÉMICA  DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS 

ASIGNATURA: Fundamentos de Motores de Combustión Interna CLAVE:  HOJA:  6  DE  10 No. UNIDAD: IV 

NOMBRE: Combustión.  OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD

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

No. TEMA

TEMAS

HORAS

T

P

EC

4.5

2.0

4.1

Teoría de la combustión

2.0

4.2

Detonación y octanaje

2.0

2.0

4.3

Combustibles

1.0

2.0

4.4

Gráficas de combustión

5.5

2.0

4.5

Potencia en altitud

1.0

2.0

4.6

Combustión en los motores rotativos

2.0

2.0

Subtotal

13.5

4.5

CLAVE BIBLIOGRÁFICA

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

12.0

ESTRATEG ESTRA TEGIA IA DID CTICA CTICA Consulta bibliográfica por parte de los alumnos sobre la combustión y los combustibles. combustibles.  Discusión en clase con la coordinación del profesor. Exposición de temas con el uso de equipo de cómputo.  Realización de prácticas de laboratorio.

PROCE PR OCEDIM DIMIE IENTO NTO DE DE EVALUA EVALUACI CI N 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%

 

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL  SECRETARÍA ACADÉMICA  DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS 

ASIGNATURA: Fundamentos de Motores de Combustión Com bustión Interna  CLAVE:  HOJA:  7  DE  10  No. UNIDAD: V 

NOMBRE:  Análisis de Fuerzas en Motores de Combustión Interna Alternativos  OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD

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

TEMAS

HORAS

T

P

EC

6.0

1.0

5.1

Cálculo del ciclo teórico.

2.0

5.2

Cálculo y estimación de rendimientos.

1.0

1.0

5.3 5.4

Consideraciones para el ciclo real.  Análisis de las fuerzas de los gases.

1.0 2.0

1.0 1.0

5.5

 Análisis de las fuerzas de inercia.

2.0

1.0

5.6

 Análisis de las fuerzas netas.

2.0

1.0

5.7

Obtención del par indicado.

1.0

1.0

5.8

Obtención del par medio indicado.

1.0

1.0

Subtotal

12.0

6.0

CLAVE BIBLIOGRÁFICA

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

8.0

ESTRA ES TRATEG TEGIA IA DID CTICA CTICA Consulta bibliográfica por parte de los alumnos acerca de la cinemática del motor de combustión interna alternativo y rotativo. 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%

 

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL  SECRETARÍA ACADÉMICA  DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS 

ASIGNATURA: Fundamentos de Motores de Combustión Com bustión Interna  CLAVE:  HOJA:  8  DE  10 No. UNIDAD: VI 

NOMBRE:  Análisis de los Motores de Combustión Interna Rotativos  OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD

El alumno identificará los diferentes d iferentes elementos y sistemas de los motores rotativos de uso aeronáutico. No. TEMA

T E M A S 

HORAS

T

P

EC

6.0

2.0

6.1

Factores que afectan el desarrollo o el desempeño del motor de combustión interna rotativo.

4.0

6.2

Limites operacionales de los motores de combustión interna rotativos.

4.0

2.0

6.3

Comparación de los motores de combustión interna alternativos contra los motores de combustión interna rotativos.

4.0

2.0

Subtotal

12.0

6.0

CLAVE BIBLIOGRÁFICA

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

6.0 

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Consulta bibliográfica por parte de los alumnos acerca del m motor otor rotativo. 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%

 

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL  SECRETARÍA ACADÉMICA  DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS 

ASIGNATURA: Fundamentos de Motores de Combustión Com bustión Interna  CLAVE:  HOJA:  9  DE  10 RELACIÓN DE PRÁCTICAS  Práctica No. 1

Nombre de la práctica Familiarización con los motores de combustión interna.

Unidad Temática I y II

Duración (hr) 1.5

2

Funcionamiento de los sistemas de indicación.

1 y II

3.0

3

Balance térmico de los motores de combustión interna.

I y II

1.5

4

Verificación del sistema

III

4.5

de alimentación: carburador y sistema de inyección. 5

Determinación del poder calorífico de los combustibles.

IV

4.5

6

Elaboración de gráficas de velocidad y aceleración.

V

6.0

7

Reconocimiento de los componentes del motor

VI

6.0

rotativo materiales. y

Total

de

sus

27.0

Lugar de realización

Todas las prácticas de realizarán en el Laboratorio de Máquinas Térmicas

 

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL  SECRETARÍA ACADÉMICA  DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS 

ASIGNATURA: Fundamentos de Motores de Combustión Com bustión Interna  CLAVE:  HOJA:  10  DE  10 PERÍODO

UNIDAD

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

1

I y ll

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

2

III y IV

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

3

V y VI

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

CLAVE

B

C

1

X

Bathie William, “Fundamentos de turbina de gas”, Limusa, México, 1987. páginas 89107 y 109 a 171.

2

X

Cohen H., Rogers G. F. C., Saravanamuttoo H. I. H., “Teoría de las turbinas de gas ”

BIBLIOGRA BIBLIOGRAFÍA FÍA

Marcombo, España, 1983. páginas 71 a 107, 199 a 218 y 347 a 367. 3

Cuesta Álvarez M. “Motores de reacción, teoría y operación de vuelo ”,  Paraninfo,

X

España, 1980. páginas 72 a 216. 4

Cuesta Álvarez M. “Vuelo con motor alternativo”, Paraninfo, España, 1981. páginas

X

35 a 102, 141 a 159 y 194 a 256. 5

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.

X

6

X

Dante Giacosa; Motores endotérmicos, tercera edición; Edit. Científico-Medica; Barcelona; 1970; Páginas 3-20.

7

X

Bent. Ralph D., McKinley James L; Aircraft powerplants, USA, págs. 1-5, 28-33, 407-

8

X

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.

9

X

Casamassa Jack V., Bent Ralph D.; Power systems, Tercera Edición; Edit. McGraw Hill; USA; 1957, págs. 1-9, 21-24.

 

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL  SECRETARÍA ACADÉMICA  DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS 

PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA 1. DATOS GENERALES ESCUELA:   Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad Ticoman ESCUELA: CARRERA:

REA:

SEMESTRE

Ingeniería Aeronáutica B SICAS SICAS C. INGENIER INGENIER A

D. INGENIE INGENIER RA

ACADEMIA: Térmica

Quinto

C. SOC. SOC. y HUM.

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 -De preferencia dos años -De Licenciatura en en la enseñanza superior Ingeniería Aeronáutica o o diplomado en docencia licenciatura afín.  -Especializado o con en la enseñanza superior.   afinidad a el área de -Haber ejercido dos años energética y/o propulsión dentro de su profesión (indispensable). aérea. -Dominio del idioma ingles.

ELABORÓ

HABILIDADES

ACTITUDES

-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. REVISÓ

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

AUTORIZÓ

 _______________________

_____________________

_______________________

Ing. Eduardo E. Arellanos Vaca Presidente de la Academia de Térmica

M. en C. Alfredo Arias Montaño Subdirector Académico

Ing. Óscar Roberto Guzmán Caso Director del Plantel FECHA: Diciembre de 2004  2004 

 

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL  SECRETARÍA ACADÉMICA  DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS