El área de conocimiento de "Máquinas y Motores Térmicos" se enfoca en el estudio, diseño, análisis y optimización de máquinas y motores que convierten la energía térmica en trabajo mecánico y en máquinas para producir frío/calor mediante máquinas frigoríficas/bombas de calor. Esto incluye una amplia gama de dispositivos como motores de combustión interna, turbinas de gas, motores de cohetes, y sistemas de refrigeración y calefacción. Los principales Temas de Estudio podrían agruparse en:

Se estudian los principios de la termodinámica aplicados a sistemas de conversión de energía. Esto incluye ciclos termodinámicos (como el ciclo de Carnot, ciclo Otto, ciclo Diesel, ciclo Rankine, ciclo Brayton, ciclo Frigoríficos etc.), propiedades de las sustancias, el análisis exergético, instalaciones de producción de potencia, sistemas de refrigeración y bomba de calor, mezclas reactivas y psicrometría, mezclas reactivas y combustión y equilibrio químico y de fases. También se consideran dentro de la termodinámica técnica las instalaciones térmicas como pueden ser calderas, hornos, secaderos etc. Es aquí donde se sitúa principalmente la asignatura Ingeniería Térmica.

Se estudian las tres formas de transmisión de calor conducción, convección y radiación, junto con la transmisión de masa por difusión. Se desarrollan las correlaciones más utilizadas en el ámbito ingenieril para la resolución de problemas prácticos de transmisión de calor y masa. Incluyendo las soluciones mediante métodos numéricos (ver Figura 2).

Se analiza el funcionamiento de motores de gasolina y diésel, incluyendo la dinámica de los procesos de combustión, emisiones contaminantes, y métodos para mejorar la eficiencia y reducir la contaminación. También incluye el análisis de la sustitución de estos combustibles por otros menos contaminantes.

Se estudian las turbinas de gas, turbinas de vapor y compresores, con énfasis en su diseño, operación y aplicaciones en diversas industrias, como la generación de energía mecánica/eléctrica y la propulsión de aeronaves.

Se abordan los principios de la refrigeración y la climatización, incluyendo sistemas de ciclo de refrigeración, bombas de calor y tecnologías de refrigeración avanzada.

Se abordan los tipos de planta principales que se utilizan para la producción eléctrica partiendo de diferentes fuentes de calor entre las que destacan los ciclos combinados, las centrales nucleares, las plantas de combustible fósiles con ciclo Rankine, centrales Termosolares, centrales de biomasa, etc. En este ámbito, también son destacables las centrales de cogeneración que pueden producir simultáneamente calor y electricidad o las de trigeneración que pueden producir calor, frío y electricidad.

Se exploran las aplicaciones de las máquinas y motores térmicos en sistemas de energía renovable, como la energía solar térmica y la energía geotérmica, así como técnicas para aumentar la sostenibilidad y la eficiencia energética.

El campo se enfrenta a desafíos relacionados con la eficiencia energética, la reducción de emisiones contaminantes y la integración de tecnologías de energía renovable. Los avances recientes incluyen el desarrollo de motores más eficientes, el uso de materiales avanzados para resistir altas temperaturas, y la implementación de sistemas de control inteligentes para optimizar el rendimiento de procesos industriales y máquinas térmicas.

En resumen, el área de "Máquinas y Motores Térmicos" es vital para múltiples sectores industriales y es fundamental en la transición hacia sistemas energéticos más eficientes y sostenibles.