Motores térmicos de vapor, gas y de combustión interna a través de PBL (Project Based Learning)

Nivel educativo: Grado. Duración (en horas): De 31 a 40 horas

Cogeneración con gas natural en una empresa de tratamientos térmicos

[ES]Diseño de una instalación de cogeneración basada en un motor de combustible gas natural para una empresa de tratamientos térmicos y superficiales. Para satisfacer las necesidades energéticas de la planta, la potencia eléctrica la suministrará un alternador conectado al motor y, a su vez, la entalpía de los humos de escape del motor se aprovechará para la producción de vapor de agua, necesario para la actividad industrial de la empresa. Por otro lado, el calor que es necesario disipar de dicho motor se recuperará para el calentamiento de agua de red, con la finalidad de limpiar la taladrina de las piezas tratadas.

Problemas asociados a la medida de emisiones másicas instantáneas en motores de vehículos

Se ha desarrollado un equipo de medida de emisiones contaminantes de motores térmicos, embarcable en un vehículo, que mide la concentración, el caudal y todas las condiciones termodinámicas asociadas al flujo de escape en tiempo real. Se discute la metodología empleada en la determinación de las emisiones másicas instantáneas, las totales y los factores de emisión, detallando por un lado la configuración física del caudalímetro, la frecuencia de muestreo, el registro de datos, y los cálculos. Y por otro, las correcciones sobre las concentraciones instantáneas por tipo de medida y dinámica propia de los analizadores es necesario realizar. El trabajo se enfoca principalmente en los aspectos termodinámicos asociados, pero se discutirán los problemas físicos de este tipo de medidas: condensado, arrastre de partículas y oscilaciones del flujo. Con objeto de ilustrar las dificultades encontradas y legitimar las soluciones adoptadas, se presentan y se discuten algunos resultados reales obtenidos en un motor en condiciones normales de funcionamiento, y los resultados de validación en base a medidas en banco de rodillos. Los resultados muestran la importancia del diseño físico del caudalímetro, de la precisión y rapidez de los analizadores y de la adecuada frecuencia de muestreo.

Aspectos de la medición dinámica instantánea de emisiones de motores. Aplicación al desarrollo de un equipo portátil y una metodología para estudios de contaminación de vehículos en tráfico real.

Esta Tesis Doctoral se encuadra en el ámbito de la medida de emisiones contaminantes y de consumo de combustible en motores de combustión interna alternativos cuando se utilizan como plantas de potencia para propulsión de vehículos ligeros de carretera, y más concretamente en las medidas dinámicas con el vehículo circulando en tráfico real. En este ámbito, el objetivo principal de la Tesis es estudiar los problemas asociados a la medición en tiempo real con equipos embarcados de variables medioambientales, energéticas y de actividad, de vehículos ligeros propulsados por motores térmicos en tráfico real. Y como consecuencia, desarrollar un equipo y una metodología apropiada para este objetivo, con el fin de realizar consiguientemente un estudio sobre los diferentes factores que influyen sobre las emisiones y el consumo de combustible de vehículos turismo en tráfico real. La Tesis se comienza realizando un estudio prospectivo sobre los trabajos de otros autores relativos al desarrollo de equipos portátiles de medida de emisiones (Portable Emission Measurement Systems – PEMS), problemas asociados a la medición dinámica de emisiones y estudios de aplicación en tráfico real utilizando este tipo de equipos. Como resultado de este estudio se plantea la necesidad de disponer de un equipo específicamente diseñado para ser embarcado en un vehículo que sea capaz de medir en tiempo real las concentraciones de emisiones y el caudal de gases de escape, al mismo tiempo que se registran variables del motor, del vehículo y del entorno como son la pendiente y los datos meteorológicos. De esta forma se establecen las especificaciones y condiciones de diseño del equipo PEMS. Aunque al inicio de esta Tesis ya existían en el mercado algunos sistemas portátiles de medida de emisiones (PEMS: Portable Emissions Measurement Systems), en esta Tesis se investiga, diseña y construye un nuevo sistema propio, denominado MIVECO – PEMS. Se exponen, discuten y justifican todas las soluciones técnicas incorporadas en el sistema que incluyen los subsistema de análisis de gases, subsistemas de toma de muestra incluyendo caudalímetro de gases de escape, el subsistema de medida de variables del entorno y actividad del vehículo y el conjunto de sistemas auxiliares. El diseño final responde a las hipótesis y necesidades planteadas y se valida en uso real, en banco de rodillos y en comparación con otro equipos de medida de emisiones estacionarios y portátiles. En esta Tesis se presenta también toda la investigación que ha conducido a establecer la metodología de tratamiento de las señales registradas en tiempo real que incluye la sincronización, cálculos y propagación de errores. La metodología de selección y caracterización de los recorridos y circuitos y de las pautas de conducción, preparación del vehículo y calibración de los equipos forma también parte del legado de esta Tesis. Para demostrar la capacidad de medida del equipo y el tipo de resultados que pueden obtenerse y que son útiles para la comunidad científica, y las autoridades medioambientales en la parte final de esta Tesis se plantean y se presentan los resultados de varios estudios de variables endógenas y exógenas que afectan a las emisiones instantáneas y a los factores de emisión y consumo (g/km) como: el estilo de conducción, la infraestructura vial, el nivel de congestión del tráfico, tráfico urbano o extraurbano, el contenido de biocarburante, tipo de motor (diesel y encendido provocado), etc. Las principales conclusiones de esta Tesis son que es posible medir emisiones másicas y consumo de motores de vehículos en uso real y que los resultados permiten establecer políticas de reducción de impacto medio ambiental y de eficiencia energética, pero, se deben establecer unas metodologías precisas y se debe tener mucho cuidado en todo el proceso de calibración, medida y postratamientos de los datos. Abstract This doctoral thesis is in the field of emissions and fuel consumption measurement of reciprocating internal combustion engines when are used as power-trains for light-duty road vehicles, and especially in the real-time dynamic measurements procedures when the vehicle is being driven in real traffic. In this context, the main objective of this thesis is to study the problems associated with on-board real-time measuring systems of environmental, energy and activity variables of light vehicles powered by internal combustion engines in real traffic, and as a result, to develop an instrument and an appropriate methodology for this purpose, and consequently to make a study of the different factors which influence the emissions and the fuel consumption of passenger cars in real traffic. The thesis begins developing a prospective study on other authors’ works about development of Portable Emission Measurement Systems (PEMS), problems associated with dynamic emission measurements and application studies on actual traffic using PEMS. As a result of this study, it was shown that a measuring system specifically designed for being on-board on a vehicle, which can measure in real time emission concentrations and exhaust flow, and at the same time to record motor vehicle and environment variables as the slope and atmospheric data, is needed; and the specifications and design parameters of the equipment are proposed. Although at the beginning of this research work there were already on the market some PEMS, in this Thesis a new system is researched, designed and built, called MIVECO – PEMS, in order to meet such measurements needs. Following that, there are presented, discussed and justify all technical solutions incorporated in the system, including the gas analysis subsystem, sampling and exhaust gas flowmeter subsystem, the subsystem for measurement of environment variables and of the vehicle activity and the set of auxiliary subsystems. The final design meets the needs and hypotheses proposed, and is validated in real-life use and chassis dynamometer testing and is also compared with other stationary and on-board systems. This thesis also presents all the research that has led to the methodology of processing the set of signals recorded in real time including signal timing, calculations and error propagation. The methodology to select and characterize of the routes and circuits, the driving patterns, and the vehicle preparation and calibration of the instruments and sensors are part of the legacy of this thesis. To demonstrate the measurement capabilities of the system and the type of results that can be obtained and that are useful for the scientific community and the environmental authorities, at the end of this Thesis is presented the results of several studies of endogenous and exogenous variables that affect the instantaneous and averaged emissions and consumption factors (g/km), as: driving style, road infrastructure, the level of traffic congestion, urban and extra-urban traffic, biofuels content, type of engine (diesel or spark ignition) etc. The main conclusions of this thesis are that it is possible to measure mass emissions and consumption of vehicle engines in actual use and that the results allow us to establish policies to reduce environmental impact and improve energy efficiency, but, to establish precise methodologies and to be very careful in the entire process of calibration, measurement and data post-treatment is necessary.

Certificación energética y propuesta para la mejora del comportamiento térmico de una vivienda situada en un bloque residencial en Leioa

[ES]El documento que se presenta tiene como finalidad realizar la certificación energética de una vivienda perteneciente a un bloque residencial situado en Leioa. Además, se estudian diferentes medidas para obtener un mejor comportamiento térmico y se analiza la viabilidad económica de las mismas

Auditoría energética en un edificio de viviendas

[ES]Este trabajo tiene como objetivos realizar la auditoria energética de un edificio de viviendas y planificar un proyecto de posibles mejoras para aumentar la nota obtenida. La certificación se ha llevado a cabo mediante el programa CE3X, programa homologado por el Ministerio de Industria. La calificación del edificio ha sido 89.8 G y tras implantar las mejoras se ha conseguido una puntuación de 14.8 C, de acuerdo con la actual normativa europea. También, se adjuntan varias imágenes sobre el funcionamiento del programa CE3X además del certificado real obtenido. La planificación y el presupuesto de las mejoras están incluidos en este documento.

Amaia Arranzen exebizitzaren ziurtagiri energetikoa eta hobekuntza neurriak

[EU]Gaur egun, 2010/31/UE legearen arabera eraikinen ziurtagiri energetikoa derrigorrezkoa da izatea eraiki, alokatu eta saldu nahi diren etxebizitzentzako. Ziurtagiriarekin, etxebizitzak ingurugiroa zenbat kutsatzen duen adierazten du letren arabera, hau da, zenbat CO2 igortzen duen. Lan honetan, CE3X programa erabili da kalifikazio energetikoa lortzeko horretarako, etxebizitzaren datuak, inguratzaile termikoaren datuak, instalazioen karakteristikak eta kolektore termikoen datuak sartu dira. Honekin, E letra lortu da baina, fatxadan isolamendua kanpotik jarriz eta kondentsazio galdara bat jarriz kalifikazioa C letraraino hobetu egin da. Ondorioz, aplikatutako neurriak onak dira letra asko hobetu baita eta eraikina efizienteagoa bihurtu baita.

Certificación energética de la vivienda de Iker Elizundia Lopez y proyecto de posibles mejoras

[ES]Teniendo en cuenta la actual normativa europea y española, que tiene como objetivo principal el cumplimiento de la reducción de emisiones que se recoge en el protocolo de Kyoto y en el plan 20/20/20, en el siguiente trabajo se ha realizado la certificación energética de la vivienda de Iker Elizundia Lopez, que ha resultado en una calificación de F. Además, se ha propuesto una serie de mejoras con objeto de conseguir una calificación de D, mínimo legal para edificios de nueva construcción. Dichas mejoras, suponen una reducción del 63% de las emisiones, así como un considerable ahorro económico.

Análisis exergético de una planta de microcogeneración mediante maci de 5 kw eléctricos para la producción de ACS en un edificio de viviendas

[ES]El presente trabajo consiste en el análisis exergético de una planta experimental con microcogeneración diseñada para satisfacer la demanda de agua caliente sanitaria de un bloque de viviendas. El ACS la generan una caldera con producción de energía térmica variable y una unidad de microcogneración que produce 5 kW eléctricos y 12 kW térmicos. El análisis exergético que se realiza en el trabajo permite determinar la eficiencia del uso que se hace del combustible, y compararla con la de una planta convencional.

Estudio comparativo de eficiencia energética: Fachada ventilada frente a fachada vegetal

398 p. + anexos

Bilboko IGET-eko berotze, aireztatze eta aire girotu sistemaren analisia.

[EU]Proiektu honen helburua, Makina eta Motor Termiko sailean dagoen aire girotu, aireztatze eta berogailu sistema elikatzen duen makinaren analisi bat egitea da. Makina behar duen bezala lan egiten duen eta bulegoetan airearen kalitatea bermatzen baden ikusiko dugu. Hortaz, testu honek aurreko egoerak betetzen diren edo ez argituko du eta ezezko kasua izatekotan funtzionamendu normalera bueltatzeko aukerak proposatuko dira. Horretarako neurketak bai bulegoetan egingo dira eta baita makinan ere. Datu hauek (tenperatuak, emariak, hezetasuna, eta abar…) Excel horri batean gordeko dira gero taulak lortzeko eta errazago identifikatzeko non dauden arazoak. Lana hurrengo eran egituratu da: Sistemaren sarrera eta deskribapena. Neurketak egiteko metodologia eta sistemaren analisia. Konklusioak, informazio iturriak eta eranskinak.

Birgaitze energetikoak gizarte etxebizitzan. Portaera termikoaren analisia

472 p.

Energy retrofits in social housing. Analysis of its thermal behaviour.

468 p.

Investigación educativa sobre la formación práctica de los ingenieros industriales en los laboratorios de ingeniería energética e ingeniería eléctrica.

El trabajo se ha desarrollado en la Escuela Politécnica Superior de Burgos, donde se imparten, entre otras, las titulaciones de Ingeniería Técnica Industrial, especialidades en Mecánica y Electrónica. Los profesores implicados en su desarrollo pertenecen al Departamento de Ingeniería Electromecánica, a las Areas de Conocimiento de Máquinas y Motores Térmicos y de Ingeniería Eléctrica. También uno de los investigadores es profesor del Area de Didáctica de las Ciencias Experimentales, de la Facultad de Humanidades y Educación. Objetivos: Se han mantenido los objetivos señalados en la memoria descriptiva que se presentó en la convocatoria, es decir, desarrollo de un modelo de Trabajos Prácticos para la formación de los ingenieros que tenga en cuenta las últimas aportaciones de las teorías cognitivas sobre el aprendizaje. Plan de Trabajo: En el primer año (2000) del Proyecto se cubrieron completamente los dos primeros objetivos concretos del proyecto y, en el segundo año (2001), los objetivos tres y cuatro: Objetivo 1: Análisis de los trabajos de laboratorio desarrollados actualmente. Se han analizado guiones y cuadernos de prácticas de las asignaturas 'Termodinámica y Termotecnia' y 'Electricidad y Teoría de Circuitos' (o de asignaturas con otro nombre pero con contenidos equivalentes) de varias Escuelas de Ingenieros, estableciendo el nivel actual de exigencia en las prácticas de estas materias. Objetivo 2: Fundamentación de un modelo alternativo de trabajos de laboratorio. Se ha realizado una búsqueda bibliográfica relativa a los modos de aprendizaje en el laboratorio. La mayoría de las referencias encontradas se refieren a enseñanzas de las Ciencias Básicas (Química, Física), resultando escasísima la investigación sobre enseñanza de Ciencias de la Ingeniería y Materias Tecnológicas. Basándose en la recopilación bibliográfica realizada, se ha elaborado un modelo de aprendizaje basado en la actitud investigativa del alumno, reflejado en nueve características fundamentales. Objetivo 3: Elaboración de trabajos de laboratorio con el nuevo modelo. Mediante fichas de control que recogen las nueve características anteriores, se han analizado las prácticas actuales de ambas asignaturas que se imparten en la Escuela Politécnica Superior de Burgos. Se ha elaborado una práctica piloto en la que pone a prueba el nuevo modelo. Esta práctica, titulada 'Introducción a la Transmisión de Calor por Convección', se ha impartido, en abril y mayo de 2001, en la asignatura Introducción a la Ingeniería de Materiales, correspondiente al primer curso de la titulación de Ingeniería Técnica Industrial (Electrónica). La práctica fue impartida por tres profesores del grupo investigador y las conclusiones obtenidas de la evaluación se han presentado como resultados preliminares de la investigación en las II Jornadas de Ingeniería Termodinámica celebradas en Junio de 2001 en la Universidad Rovira i Vigill. Objetivo 4: Extensión del nuevo modelo en las prácticas de laboratorio. El análisis realizado sobre los trabajos prácticos existentes hasta ahora, así como la experiencia adquirida en la práctica piloto mencionada en el apartado anterior, ha supuesto una reorientación de la práctica de las asignaturas hacia el nuevo modelo. Se han elaborado algunos guiones nuevos correspondientes a aquellas sesiones de laboratorio donde se podía esperar una significativa mejora del aprendizaje. Estos nuevos guiones se están poniendo en práctica durante el curso 2001-2002 en dos asignaturas de Ingeniería Técnica Industrial impartidas por el Area de Conocimiento de Máquinas y Motores Térmicos. La mayor incidencia del nuevo modelo de prácticas se realiza en la asignatura Ingeniería Térmica, concretamente en las prácticas PIT01,PIT02, PIT04, Y PIT06. Actualmente, está en redacción un artículo sobre esta investigación. Documentación que se ha generado durante el proyecto: Documento 1: Práctica piloto 'Introducción a la Transmisión de Calor por Convección', de la asignatura Introducción a la Ingeniería de Materiales, primer curso de Ingeniería Técnica Industrial (Electrónica) de la Universidad de Burgos. Documento 2. Comunicación 'Nuevas técnicas de aprendizaje en el laboratorio de Ingeniería Térmica', presentada por miembros del equipo investigador de las II Jornadas de Ingeniería Termodinámica, celebradas el 7 y 8 de junio de 2001 en la Universidad Rovira i Virgili (Tarragona). Documento 3. Cuaderno de guiones de prácticas de laboratorio de la asignatura Ingeniería Térmica, segundo curso de Ingeniería Técnica Industrial (Mecánica) de la Universidad de Burgos.

Automoción : desarrollo curricular del ciclo formativo de grado superior de FP.

Este material curricular contiene la definición y el desarrollo de los procesos de enseñanza-aprendizaje de Automoción, ciclo formativo de grado superior de la Formación Profesional Específica (FPE). Para su confección se ha partido de los elementos recogidos en los correspondientes Reales Decretos de enseñanzas mínimas y del currículo del Ministerio de Educación y Ciencia. Tiene la finalidad de orientar al profesorado que imparte las enseñanzas de FPE contempladas en la LOGSE. Estos materiales son programaciones precisas que pueden ser adaptadas y aplicadas por los profesores de forma directa. Los elementos curriculares se presentan ordenados en un conjunto de fichas, cada una de las cuales se corresponde con una unidad de trabajo. A pesar de ser un producto casi acabado, los materiales tienen un carácter experimental, pudiendo ser depurados y perfeccionados mediante el contraste con la práctica docente. Los módulos tratados son: 1.- Sistemas eléctricos de seguridad y de confortabilidad. 2.- Sistemas de transmisión de fuerzas y trenes de rodaje. 3.- Motores térmicos y sus sistemas auxiliares. 4.- Elementos amovibles y fijos no estructurales. 5.- Preparación y embellecimiento de superficies. 6.- Estructuras de vehículos. 7.- Gestión y logística del mantenimiento en automoción.