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Fuentes de Energía, 2013

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Autores: Antonio Lecuona, Mathieu Legrand, Ricardo López Silva, Rubén Ventas Garzón, Ciro Vereda Ortiz
La energía, formas. Fuentes de energía primaria, transformaciones y consumos. Evolución histórica. Energía y desarrollo. Intensidad energética. Tecnologías. Políticas. Fuentes de energía renovable y no renovable. Energía nuclear. Combustibles fósiles, petróleo, gas natural y carbón. Geotermia, energía solar térmica y termoeléctrica, energía fotovoltaica. Energía atmosférica, energía eólica, energía hidroeléctrica y marina. Biomasa.
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ANTONIO LECUONA NEUMANN
MATHIEU LEGRAND
RICARDO LÓPEZ SILVA
RUBÉN VENTAS GARZÓN
CIRO VEREDA ORTIZ

Dpto. de Ingeniería Térmica y de Fluidos
Universidad Carlos III de Madrid

Ingeniería Térmica y de Fluidos.

2º Curso
Máster en Ingeniería Industrial.

Septiembre de 2013.

Imagen cortesía de Mathieu Legrand

 

4 créditos ECTS, equivalentes a unas 80-100 horas de aprendizaje.

La teoría participa aproximadamente al 79% de los ECTS totales, repartida en unos 13 capítulos (6h de estudio por capítulo aproximadamente). 13% corresponde a los ejercicios propuestos y 8% a las prácticas.

 

PRERREQUISITOS Y CONOCIMIENTOS PREVIOS RECOMENDADOS

Termodinámica técnica/Fisica Aplicada Principios de la Termodinámica. Física de la materia. Balances másicos y energéticos de masas (sistemas cerrados) y volúmenes de control (sistemas abiertos), reacciones. Ecuaciones de estado de líquidos, gases ideales y sustancias puras con cambio de estado. Ciclos de potencia y de bombas de calor. Comportamiento térmico de materiales. Irreversibilidades. Elementos de transporte de calor y masa.

Ingeniería Térmica/ Transferencia de calor: Cambiadores de calor.

Máquinas y centrales Térmicas/Introducción a las máquinas y motores térmicos. Tecnología de máquinas y motores térmicos.

Mecánica de Fluidos Fluidostática. Flujo incompresible y compresible unidimensional ideal.

Electricidad y electrónica. Teoría de circuitos. Elementos de máquinas eléctricas. Elementos de redes de suministro de electricidad. Elementos de dispositivos electrónicos.

Informática Hoja de cálculo. Procesador de texto. Opcionalmente Mathcad®.

 

DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA ASIGNATURA

La energía, formas. Fuentes de energía primaria, transformaciones y consumos. Evolución histórica. Energía y desarrollo. Intensidad energética. Tecnologías. Políticas.

Fuentes de energía renovable y no renovable. Energía nuclear. Combustibles fósiles, petróleo, gas natural y carbón. Geotermia, energía solar térmica y termoeléctrica, energía fotovoltaica. Energía atmosférica, energía eólica, energía hidroeléctrica y marina. Biomasa.

 

OBJETIVOS: CONOCIMIENTOS Y CAPACIDADES

Objetivos y Conocimientos: Definir la energía y sus formas y fuentes, tanto renovables como no renovables. Establecer la trayectoria de la energía, desde su origen hasta su consumo en una sociedad desarrollada. Establecer las escalas globales y humanas en el consumo de energía y su relación con el desarrollo económico; estados de desarrollo energético. Llegar a la intensidad energética como indicador social. Definir las unidades usadas y su relación. Concepto de eficiencia. Iniciación a los costes energéticos, financiación, a las emisiones y otros impactos ambientales del sector energético. Principales fuentes de energía. Descripción de las tecnologías de obtención, transformación, transporte, distribución y consumo de energía. Describir el concepto de políticas energéticas y sus ámbitos. Diseño y análisis de máquinas y motores térmicos. Diseño y análisis de instalaciones de calor y frío industrial. Analizar, explotar y gestionar las distintas fuentes de Energía.

Capacidades y destrezas a adquirir: Cuantificar consumos, costes e impactos ambientales, principios de optimización. Conocer las distintas opciones energéticas para un proyecto de ingeniería y capacidad de elegir las más apropiadas. Incrementar la destreza a través de ejercicios prácticos. Capacitar para realizar un estudio técnico y económico de suministro/consumo energético. Situarse en el contexto energético presente y futuro.

 

MATERIAL DOCENTE

1.- Transparencias divididas en capítulos (13 capítulos de 6 h aproximadamente): Marcan el ritmo del aprendizaje y definen los contenidos básicos. Se apoya en presentaciones disponibles al alumno. Contienen hipervínculos para ampliación del conocimiento o para profundizar en determinados aspectos. Dicho material abarca los siguientes puntos, definiendo los capítulos de la asignatura:

  • 1. Energía y Sociedad. Fuentes de energía primaria, transformaciones y consumos, diagramas de Sankey. Evolución histórica. Unidades y equivalencias. Energía y desarrollo. Intensidad energética. Políticas
  • 2. Recursos y consumo energético. Impacto ambiental. Balance energético. Eficiencias y límites
  • 3. Fuentes no renovables. Clasificación. Energía nuclear
  • 4. Petróleo. Combustibles líquidos y gaseosos. Usos y precios. Conversión.
  • 5. Carbón. Características y usos. Políticas. Secuestro de CO2.
  • 6. Energías renovables, clasificación y usos. Políticas
  • 7. Energía solar. Geometría solar y radiación. Recurso y perfiles productivos
  • 8. Energía solar termoeléctrica. Principios y tecnología. Aplicaciones. Coste de la energía.
  • 9. Energía solar fotovoltaica. Principios y tecnología. Aplicaciones.
  • 10. Energía solar térmica para la producción de calor y frío. Energía atmosférica. Energía geotérmica
  • 11. Energía hidroeléctrica y marina
  • 12. Energía eólica. Estado de desarrollo y gestión. Evaluación del recurso. Tecnología.
  • 13. Biomasa. Clasificación y usos. Transformaciones

 

2.- Vídeos de apoyo a la docencia Consisten en clases virtuales para recordar conceptos básicos necesarios para el aprendizaje en la asignatura (duración aproximada de 20-25 minutos). Incluyen también ejemplos prácticos y ejercicios resueltos.

  • 1. Balances Masa y Energía
  • 2. Ciclos de producción de potencia
  • 3. Ejercicio de aplicación a un ciclo de vapor
  • 4. Matemática Financiera - Parte 1
  • 5. Matemática Financiera – Parte 2
  • 6. Transferencia de calor por radiación. Aspectos básicos y aplicación

 

 

ACTIVIDADES DE EVALUACIÓN O TAREAS PRÁCTICAS

1.- Prácticas: Se concentran en la evaluación práctica de conceptos básicos, financiación y cálculo de costes. Los guiones son disponibles al alumno que analizará su contenido antes de realizar la práctica.

2.- Ejercicios resueltos: Se ofrecen insertos en el material docente a modo de ilustración y aplicación de la teoría. Se recomienda resolverlos sin mirar la resolución y están diseñados para una evaluación continua. Además se ofrecen exámenes-tipo resueltos.

3.- Ejercicios y actividades propuestos: Se proponen ejercicios guiados y actividades de final abierto.

 

 

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