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UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DEL TACHIRA Vicerrectorado Académico
Decanato de Docencia Departamento de Ingeniería Mecánica
Departamento: Ingeniería Mecánica Núcleo: Termofluidos Asignatura: Plantas de Potencia Código: 0624807T H/S: 4 Teoría: 4 Práctica: Lab.: U.C.: 3 Pre-requisito: 0625702T Co-requisito: 0624803T Equivalencia: 0116T Semestre: VIII Especialidad: Ingeniería Mecánica
1. JUSTIFICACIÓN:
En este curso los estudiantes desarrollan aptitudes para el manejo y la utilización de los equipos y sistemas que se aplican en las plantas encargadas de la producción de energía eléctrica, utilizando como fuente de energía el agua, el vapor y los combustibles, para ello se efectúa un estudio minucioso de las plantas hidráulicas, de las plantas a vapor y de las plantas a gas.
2. OBJETIVO GENERAL:
Conocer las partes constituyentes de las plantas hidráulicas, plantas a vapor y plantas a gas.
3. CONTENIDOS: Unidad I: Introducción, características y generalidades de las Plantas de Potencia, Unidad II: Estudio analítico de las Plantas Hidráulicas. Unidad III: Estudio detallado de las plantas a Vapor. Unidad IV: Estudio de las plantas a gas.
4. MÉTODOS Y TECNICAS DE ENSEÑANZA:
Se utiliza la técnica de explicaciones tradicionales por parte del profesor, utilizando como herramientas para el aprendizaje: equipos de
proyección multimedia y el computador como equipo de apoyo. De igual forma se utiliza la técnica de exposiciones por parte de los aprendices, en esos momentos, el profesor asume el rol de facilitador.
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5. CRITERIOS Y TÉCNICAS DE EVALUACIÓN (En términos generales):
Se evalúa el aprendizaje de los estudiantes, mediante las herramientas de: evaluaciones teóricas escritas, evaluaciones escritas sobre la solución de problemas y evaluación de los temas de exposición por cada grupo. De igual forma algunos tópicos, se evalúan utilizando técnicas digitales en línea.
6. BIBLIOGRAFÍA:
• Duque, Jorge (2002) • Fundamentos de Plantas de Potencia. San Cristóbal, Venezuela: UNET • Bolinaza, J. y Fundación Polar. (1999). Proyectos de Ingeniería Hidráulica (Volumen 1 y 2). Caracas, Venezuela: Fundación Polar • Cauvin, A. y Didier G. (1964). Distribución de agua en las aglomeraciones. (A. J. Sala, Trad.). Barcelona, España: Editorial Reverté S. A. • Cuesta, D. y Vallarino E. (2000). Aprovechamientos hidroeléctricos (1era. ed., Tomo I y II). España: Piscegraf S.L. • Grisales, A. (2001). Programa Interactivo Aplicado a Dispositivos Mecánicos de las Centrales Hidroeléctricas. San Cristóbal, Venezuela:
UNET. • Mataix, C. (1970). Mecánica de Fluidos y Máquinas Hidráulicas. México, D.F.: Harper & Row Publishers Inc. • Pabón, C. y Suárez, J. Estudio del montaje “Electro-mecánico” del grupo Turbo-generador, en la central San Agatón del Complejo
Hidroeléctrico Uribante Caparo. San Cristóbal, Venezuela: UNET • Polo, M. (1989). Turbomáquinas Hidráulicas, Principios fundamentales. (3era. ed). México, D.F.: Editorial Limusa S.A. • Suárez, L. (1982). Ingeniería de Presas, Obras de Toma, Descarga y Desviación. Caracas, Venezuela: Ediciones Vega, S.R.L. • Auñon, J., Gonzalez A., González, M. y Martos, F. (1998). Manual Práctico de Turbomáquinas Térmicas. Málaga, España: Servicio de
Publicaciones e Intercambio Científico de la Universidad de Málaga. • Chvetz, I., Kondak, M., Kirakovski, N., Nédouji, I., Chevtsov, D., y Chéloudko, I. (1975). Térmica General. Termodinámica técnica, turbinas y
máquinas alternativas (J. M. Jubany, Trad.). Barcelona, España: Editorial Hispano Europea. • Avila, M. Centrales Térmicas. Mérida, Venezuela: Publicaciones de la Facultad de Ingeniería de la ULA. • Avila, M. Instalaciones Térmicas. Mérida, Venezuela: Publicaciones de la Facultad de Ingeniería de la ULA. • Baumeister, T., Avallone, E. A., y Baumeister III, T. (1990). Marks Manual del Ingeniero Mecánico (2ª. ed. en español, Vols. I-III) (F. Castro,
L. Castillo, E. Cerdán, S. González, F. Gutiérrez, J. Herce, et al, Trads.). Cali, Colombia: McGraw-Hill, Carvajal S.A. • Domingo, F. Criterios de Selección, Instalación y Manejo de Bombas y Compresores. Barcelona, España: Instituto de Petroquímica Aplicada de
la Universidad Politécnica de Barcelona. • Faires V. (1970). Termodinámica (4ta. ed.) (J.A. Lanuza y S. Blumovicz). México D.E.: Unión Tipográfica Editorial Hispano Americana. • Figueroa, S. y Sánchez, A. (1997). Memorias del Segundo Congreso Nacional de Ingeniería Mecánica. Mérida, Venezuela: Publicaciones de la
Facultad de Ingeniería de la ULA.
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PROGRAMA ANALÍTICO Asignatura: Plantas de Potencia __________Código: 0624807T __ Unidad I: Introducción, Características y Generalidades de las Plantas de Potencia ______ __ Objetivo General: Reconocer y Determinar los Parámetros de Operación de las Plantas de Potencia ________ __
Objetivos Actividades Contenidos Evaluación Recursos Bibliografía
• Conocer en forma general
los componentes de una
Planta de Potencia.
• Clasificar los diferentes
tipos de centrales.
• Definir cada uno de los
tipos de plantas o centrales
• Definir las características
de las Plantas de Potencia
• Evaluar las características
de las Plantas de Potencia
Clase teóricas apoyadas
con proyecciones de transparencias y
multimedia
• Concepto de Planta de
Potencia.
• Tipos de Centrales
� Centrales Base
� Centrales de Punta
� Centrales de Reserva
� Centrales de Socorro
� Centrales de Acumulación
• Potencia instalada.
• Factor de carga.
• Factor de demanda.
• Factor de instalación.
• Utilización anual.
• Factor de utilización.
• Factor de reserva.
• Ejercicios y problemas.
Prueba escrita
• Presentación
en video beam
• Ejercicios resueltos en el pizarrón
Duque, Jorge (2002) Fundamentos de Plantas de Potencia. San Cristóbal, Venezuela. UNET.
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DEL TACHIRA VICERRECTORADO ACADEMICO
COMISION CENTRAL DE CURRICULUM
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Unidad II: Estudio analítico de las Plantas Hidráulicas _ Objetivo General: Conocer Las Partes Constituyentes De Los Desarrollos Hidroeléctricos ________________________
Objetivos Actividades Contenidos Evaluación Recursos Bibliografía
• Conocer los usos del agua.
• Conocer el ciclo del agua
• Definir Salto Natural
• Determinar caudal instalado
• Definir caudal instalado.
• Conocer las centrales hidroeléctricas
• Clasificar las centrales hidroeléctricas
• Determinar las diferentes disposiciones de las centrales hidráulicas
• Enumerar las partes principales de los aprovechamientos hidroeléctricos.
• Definir y clasificar las presas.
• Conocer las obras de toma.
• Analizar las obras de derivación.
• Identificar el golpe de ariete.
• Conocer la constitución de las centrales hidroeléctricas.
1. Clase teóricas
apoyadas con proyecciones de transparencias y multimedia
• Utilización con fines de
aprovechamiento • Usos dirigidos a la
protección de la acción destructiva del agua
• Ciclo del agua • Salto natural • Explotación de los saltos
naturales • Determinación del caudal
instalado • Definición del caudal
instalado • Centrales hidroeléctricas � Según el tipo de
embalse � Según la potencia � Según la altura del
salto � Según la presión
ejercida por el salto � Según la economía de la
explotación • Central hidráulica con
canal de desagüe. • Central hidráulica de pie
de presa.
Prueba escrita
• Presentación
en video beam
Duque, Jorge (2002) Fundamentos de Plantas de Potencia. San Cristóbal, Venezuela. UNET Bolinaza, J. y Fundación Polar. (1999). Proyectos de Ingeniería Hidráulica (Volumen 1 y 2). Caracas, Venezuela: Fundación Polar Cauvin, A. y Didier G. (1964). Distribución de agua en las aglomeraciones. (A. J. Sala, Trad.). Barcelona, España: Editorial Reverté S. A. Cuesta, D. y Vallarino E. (2000). Aprovechamientos hidroeléctricos (1era. ed., Tomo I y II). España: Piscegraf S.L.
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Objetivos Actividades Contenidos Evaluación Recursos Bibliografía
• Clasificar las turbinas hidráulicas.
• Conocer los tipos básicos de turbinas hidráulicas
• Conocer las principales aplicaciones en Venezuela de las plantas hidráulicas
• Central hidráulica con
galería de presión, chimenea de equilibrio, tubería de presión y canal de desagüe
• Central hidráulica con tubería de presión
� Obras de retención
� Obras de toma
� Obras de derivación
� Central
• Generalidades sobre las presas
• Clasificación de las presas
• Los sedimentos y su influencia en el diseño de tomas y descargas
• Nivel muerto
• Determinación del diámetro optimo
• Ubicación de válvulas y compuertas
• Tubería de presión
• Golpe de aríete
• Chimenea de equilíbrio
• Centrales hidroeléctrica
Grisales, A. (2001). Programa Interactivo Aplicado a Dispositivos Mecánicos de las Centrales Hidroeléctricas. San Cristóbal, Venezuela. UNET. Linsley, R. y Franzini, J. (1974). Ingeniería de los Recursos Hidráulicos (G. A. Fernández, Trad.). México, D.F.: Compañía Editorial Continental S. A. Mataix, C. (1970). Mecánica de Fluidos y Máquinas Hidráulicas. México, D.F.: Harper & Row Publishers Inc. Pabón, C. y Suárez, J. Estudio del montaje “Electro-mecánico” del grupo Turbo-generador, en la central San Agatón del Complejo Hidroeléctrico Uribante Caparo. San Cristóbal, Venezuela. UNET
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Objetivos Actividades Contenidos Evaluación Recursos Bibliografía
• Turbinas hidroeléctricas � Según el grado de
reacción � Según la dirección del
flujo � Turbina Pelton � Turbina Francis � Turbina Kaplan
• Describir la central hidroeléctrica de Guri.
• Describir el complejo hidroeléctrico de los Andes.
Polo, M. (1989). Turbomáquinas Hidráulicas, Principios fundamentales. (3era. ed). México, D.F.: Editorial Limusa S.A. Suárez, L. (1982). Ingeniería de Presas, Obras de Toma, Descarga y Desviación. Caracas, Venezuela: Ediciones Vega, S.R.L.
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Unidad III: Estudio detallado de las Plantas a Vapor ________ Objetivo General: Conocer las Partes Constituyentes de las Plantas a Vapor. ____________________________________
Objetivos Actividades Contenidos Evaluación Recursos Bibliografía
• Conocer el ciclo Rankine elemental.
• Determinar y describir las mejoras del ciclo Rankine.
• Definir las partes esenciales de una planta de vapor.
• Describir los circuitos principales de las plantas a vapor.
• Describir los circuitos secundarios de las plantas a vapor.
• Enumerar los parámetros de funcionamiento de las plantas a vapor.
• Definir las calderas.
• Conocer los términos de capacidad de las calderas.
• Clasificar las calderas.
• Definir y conocer las principales características de las calderas pirotubulares
• Definir y clasificar las calderas acuatubulares.
• Describir las características de las calderas acuatubulares.
Clase teóricas apoyadas
con proyecciones de transparencias y
multimedia.
• Ciclo Rankine • Ciclo de Carnot • Ciclo Rankine ideal • Disminución de la presión
de operación del condensador.
• Aumento de la presión de operación de la caldera.
• Ciclo Rankine con sobrecalentamiento.
• Ciclo Rankine con sobrecalentamiento y recalentamiento.
• Ciclo Rankine con regeneración.
• Sala de calderas. • Sala de máquinas. • Sala de distribución. • Circuito del aire
combustible. • Circuito del agua vapor. • Circuito eléctrico. • Circuito de tratamiento
del combustible. • Circuito del aire de
combustión. • Circuito de eliminación de
cenizas y escorias. • Circuito de tratamiento
del agua de alimentación. • Circuito del agua de
refrigeración.
Prueba escrita
Presentación en
Video Beam
Duque, Jorge (2002). Fundamentos de Plantas de Potencia. San Cristóbal, Venezuela: UNET Auñon, J., González A., González, M. y Martos, F. (1998). Manual Práctico de Turbomáquinas Térmicas. Málaga, España: Servicio de Publicaciones e Intercambio Científico de la Universidad de Málaga. Chvetz, I., Kondak, M., Kirakovski, N., Nédouji, I., Chevtsov, D., y Chéloudko, I. (1975). Térmica General. Termodinámica técnica, turbinas y máquinas alternativas (J. M. Jubany, Trad.). Barcelona, España: Editorial Hispano Europea.
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Objetivos Actividades Contenidos Evaluación Recursos Bibliografía
• Describir, conocer y clasificar los equipos componentes de las calderas.
• Conocer las características de las turbinas a vapor.
• Clasificar las turbinas a vapor.
• Definir los condensadores de las plantas a vapor.
• Conocer las consideraciones de construcción y de diseño de los condensadores.
• Determinar los tipos de condensadores.
• Describir los condensadores de superficie.
• Conocer y describir las bombas auxiliares de los condensadores de superficie.
• Desarrollar las ecuaciones que permiten evaluar el área de la superficie de enfriamiento en los condensadores.
• Describir las bombas de proceso en las plantas a vapor.
• Clasificar y describir los calentadores del agua de alimentación.
• Determinar las causas y efectos que producen las impurezas en el agua.
Clase teóricas apoyadas
con proyecciones de transparencias y
multimedia.
• Circuito de lubricación. • Circuitos de mando. • Circuito de Hidrógeno. • Parámetros de
funcionamiento de la caldera.
• Parámetros de funcionamiento de la turbina.
• Parámetros de funcionamiento del condensador.
• Parámetros de funcionamiento de las bombas.
• Parámetros de funcionamiento del generador.
• Definición de caldera. • Capacidad o potencia de la
caldera. • Calderas pirotubulares. • Calderas acuatubulares. • Hogar de la caldera. • Circulación de los humos. • Circulación del agua. • Limitaciones. • Ventajas. • Calderas acuatubulares de
tubos rectos. • Calderas acuatubulares de
tubos doblados. • Cuerpo de presión. • Cubierta. • Circulación de los humos.
Prueba escrita
Presentación en
Video Beam
Avila, M. Centrales Térmicas. Mérida, Venezuela: Publicaciones de la Facultad de Ingeniería de la ULA. Baumeister, T., Avallone, E. A., y Baumeister III, T. (1990). Marks Manual del Ingeniero Mecánico (2ª. ed. en español, Vols. I-III) (F. Castro, L. Castillo, E. Cerdán, S. González, F. Gutiérrez, J. Herce, et al, Trads.). Cali, Colombia: McGraw-Hill, Carvajal S.A. Domingo, F. Criterios de Selección, Instalación y Manejo de Bombas y Compresores. Barcelona, España: Instituto de Petroquímica Aplicada de la Universidad Politécnica de Barcelona.
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Objetivos Actividades Contenidos Evaluación Recursos Bibliografía
• Definir dureza del agua. • Conocer los procedimientos
para el tratamiento del agua de alimentación.
• Conocer las características de los combustibles utilizados en las plantas a vapor.
• Conocer el procedimiento para efectuar los análisis de los combustibles.
• Determinar los requerimientos del aire en la combustión de los combustibles en las calderas.
• Desarrollar las ecuaciones que permiten obtener el balance térmico de las calderas.
• Conocer algunas de las aplicaciones de las plantas a vapor en Venezuela.
• Describir las características técnicas de Planta Centro.
Clase teóricas apoyadas
con proyecciones de transparencias y
multimedia.
• Circulación del agua. • Limitaciones. • Ventajas. • Quemadores. • Sobrecalentadores y
recalentadores. • Economizadores. • Calentadores del aire. • Ventiladores de tiro
forzado e inducido. • Turbinas de vapor. • Grado de reacción. • Turbinas de acción o de
impulso. • Turbinas de reacción. • Definición de
condensador. • Consideraciones de
construcción y diseño. • Condensadores de
superficie. • Condensadores de mezcla. • Requisitos que deben
cumplir los condensadores de superficie.
• Bomba del agua de refrigeración.
• Bomba de aire o eyector. • Bomba de condensado. • Transmisión de calor en el
condensador. • Consideraciones sobre el
coeficiente de transmisión global en los condensadores.
Prueba escrita
Presentación en
Video Beam
Faires V. (1970). Termodinámica (4ta. ed.) (J.A. Lanuza y S. Blumovicz). México D.E.: Unión Tipográfica Editorial Hispano Americana. Figueroa, S. y Sánchez, A. (1997). Memorias del Segundo Congreso Nacional de Ingeniería Mecánica. Mérida, Venezuela: Publicaciones de la Facultad de Ingeniería de la ULA. Flores, Y., y Useche, M. (2001). Manual Interactivo de Plantas de Vapor. San Cristóbal, Venezuela: UNET. González, R. (1974). Plantas Eléctricas. México D. F.: Litografía Ingramex S.A., Trillas.
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Objetivos Actividades Contenidos Evaluación Recursos Bibliografía
Clase teóricas apoyadas con proyecciones de
transparencias y multimedia.
• Carga de un condensador. • Bombas de condensado. • Bombas de circulación. • Bombas de combustible. • Bombas del agua de
alimentación. • Calentadores del agua de
alimentación abiertos y cerrados.
• Causas y efectos que producen las impurezas en el agua: incrustaciones, corrosión y formación de espumas.
• Definición de dureza. • Tratamientos por
procedimientos térmicos. • Tratamientos por
procedimientos químicos. • Clases de combustibles. • Características de los
combustibles sólidos, líquidos y gaseosos.
• Análisis último o químico del combustible.
• Análisis próximo o inmediato.
• Requerimientos de aire para la combustión real.
• Parámetros de la combustión.
• Calor absorbido por el generador de vapor.
Prueba escrita
Presentación en
Video Beam
Haywood, R. W. (2000). Ciclos Termodinámicos de Potencia y Refrigeración (2ª. Ed.) (R. García, Trad.). México D.F.: Editorial Limusa S.A., Grupo Noriega Editores. Incropera, F. y DeWitt, D. P. (1990). Fundamentals of Heat and Mass Transfer (3era. Ed.). Singapur: John Wiley & Sons. Kohan, A. (1998). Manual de Calderas. Principios operativos de mantenimiento, construcción, instalación, reparación, seguridad, requerimientos y normativas (4ta. ed., Vols. I y II) (C. M. Gómez, Trad.). Madrid, España: McGraw-Hill, Impreso en Edigrafos S.A.
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Objetivos Actividades Contenidos Evaluación Recursos Bibliografía
Clase teóricas apoyadas con proyecciones de
transparencias y multimedia.
• Perdidas caloríficas
debidas a la formación de humedad, gases secos de la chimenea, cenizas, escorias e imponderables.
• Planta Ramón Laguna. • Planta Ricardo Zuloaga. • Planta Centro. • Datos técnicos de las
unidades instaladas en Planta Centro.
Prueba escrita
Presentación en
Video Beam
Kreith, F. (1968). Principios de Transferencia de Calor (2ª. ed.) (F. Vásquez, Trad.). México D.F.: Herrero Hermanos, Sucesores S.A.
Severns, W. H., Degler H. E. y Miles J. C. (1972), Energía mediante vapor, aire o gas (5ta. ed.) (J. B. Gayán, Trad.). Barcelona, España: Editorial Reverte.
Shields C. (1961). Boilers Types, Characteristics, and Functions. New York, N.Y., E.E.U.U.: McGraw-Hill Book Company.
Van, G. J., Sonntag, R. E. y Borgnakke, C. (2000). Fundamentos de Termodinámica (2ª. ed.) (M. C. Sanginés, Trad.). México D.F.: Editorial Limusa S.A. Grupo Noriega Editores.
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Unidad VI: Estudio de las Plantas a Gas ________ Objetivo General: Conocer las partes constituyentes de las plantas a gas. _________________________
Objetivos Actividades Contenidos Evaluación Recursos Bibliografía
• Conocer el ciclo de Brayton.
• Determinar y evaluar el rendimiento térmico del ciclo de Brayton.
• Describir las ventajas y desventajas de las plantas a gas.
• Conocer las principales aplicaciones de las plantas a gas.
• Describir los componentes básicos requeridos para el funcionamiento de las plantas a gas.
• Conocer, clasificar y describir los compresores utilizados en las plantas a gas.
• Conocer la cámara de combustión de las plantas a gas.
• Describir los accesorios de las cámaras de combustión.
• Conocer y describir las turbinas utilizadas en las plantas a gas.
• Conocer y describir los accesorios de las turbinas a gas.
Clase teóricas apoyadas
con proyecciones de transparencias y
multimedia.
• Ciclo simple de una
turbina de gas. • Análisis termodinámico
del ciclo de Brayton. • Eficiencia del ciclo de
Brayton. • Ventajas y desventajas en
la utilización de las plantas a gas.
• Aplicaciones típicas de las turbinas a gas.
• Compresores, turbinas y cámara de combustión.
• Compresores centrífugos. • Tipos de impulsores
centrífugos. • Compresores axiales. • Ganancia de presión en los
compresores axiales. • Ventajas de cada tipo de
compresor. • Definición de cámara de
combustión. • Tipos de cámaras de
combustión. • Toberas de combustibles. • Sistema de ignición por
bujías. • Pieza de transición. • Tubo cruza llamas. • Detector de llama.
Prueba escrita
Presentación en
Video Beam
Duque, Jorge (2002). Fundamentos de Plantas de Potencia. San Cristóbal, Venezuela: UNET Auñon, J., González A., González, M. y Martos, F. (1998). Manual Práctico de Turbomáquinas Térmicas. Málaga, España: Servicio de Publicaciones e Intercambio Científico de la Universidad de Málaga. Baumeister, T., Avallone, E. A., y Baumeister III, T. (1999). Marks Manual del Ingeniero Mecánico (3era. ed. en español, Vols. I-II) (F. Castro, L. Castillo, E. Cerdán, S. González, F. Gutiérrez, J. Herce, et al, Trads.). Cali, Colombia: McGraw-Hill, Carvajal S.A.
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Objetivos Actividades Contenidos Evaluación Recursos Bibliografía
• Conocer diversas aplicaciones de las plantas a gas.
Clase teóricas apoyadas
con proyecciones de transparencias y
multimedia.
• Turbina radial. • Turbina axial. • Sistema de combustible. • Sistema de lubricación. • Sistema de arranque. • Sistema de protección. • Las plantas a gas como:
Turborreactores para aviones, motor térmico para impulsión de vehículos.
• Parte constituyente de un ciclo combinado.
Prueba escrita
Presentación en
Video Beam
Cohen, H., G. F. C. Rogers y H.I.H., (1983) Teorías de las Turbinas de Gas, Saravana Mutoo. Francesc D., Criterios de Selección, Instalación y manejo de Bombas y Compresores. Barcelona, España: Instituto de Petroquímica Aplicada de la Universidad Politécnica de Barcelona. Green R., (1992), Compresores, selección, uso y mantenimiento. México, México: Mc Graw Hill Interamericana. Harman, R., (1981), Gas Turbine Engineering, Applications Cycles and Characteristic, First Published. Mataix, C., (1973), Turbomáquinas Térmicas. Madrid, España.