DESCRIPCIÓN DE LA ASIGNATURA

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1 DESCRIPCIÓN DE LA ASIGNATURA ASIGNATURA: Nombre en Inglés: DESIGN OF POWER PLANTS Código UPM: MATERIA: CRÉDITOS ECTS: 6 CARÁCTER: MATERIA DE TECNOLOGÍA ESPECÍFICA IMPARTIDA EN LA EUITI TITULACIÓN: GRADUADO EN INGENIERÍA ELÉCTRICA TIPO: OBLIGATORIA CURSO: TERCERO SEMESTRE: SEXTO CURSO ACADÉMICO PERIODO IMPARTICION Septiembre- Enero Febrero - Junio IDIOMA IMPARTICIÓN Sólo castellano Sólo inglés Ambos GUÍA DE APRENDIZAJE Página 1 de 14

2 DEPARTAMENTO INGENIERÍA ELÉCTRICA COORDINADOR TEODORO ADRADA GUERRA PROFESORADO NOMBRE Y APELLIDO DESPACHO Correo electrónico TEODORO ADRADA GUERRA A-240 t.adrada@upm.es CONOCIMIENTOS PREVIOS REQUERIDOS PARA PODER SEGUIR CON NORMALIDAD LA ASIGNATURA ASIGNATURAS SUPERADAS OTROS RESULTADOS DE APRENDIZAJE NECESARIOS MECÁNICA DE FLUIDOS AMPLIACIÓN DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS TERMODINÁMICA TRANSMISIÓN DE CALOR MEDIO AMBIENTE Conocimientos en resolución de circuitos eléctricos GUÍA DE APRENDIZAJE Página 2 de 14

3 OBJETIVOS DE APRENDIZAJE COMPETENCIAS Y NIVEL ASIGNADAS A LA ASIGNATURA Código COMPETENCIAS NIVEL CE 24 CE 27 CE 28 CG 1 CG 2 Conocimiento sobre sistemas eléctricos y sus aplicaciones Capacidad para el diseño de centrales eléctricas. Conocimiento aplicado sobre energías renovables. Conocer y aplicar los conocimientos de ciencias y tecnologías básicas a la práctica de la ingeniería industrial. Poseer la capacidad para diseñar, desarrollar, implementar, gestionar y mejorar productos, sistemas y procesos en los distintos ámbitos industriales, usando técnicas analíticas, computacionales o experimentales apropiadas. Conocimiento, análisis y aplicación Conocimiento, análisis y aplicación Conocimiento, análisis y aplicación Conocimiento Aplicación CG 3 CG 4 CG 6 CG 7 CG 9 Aplicar los conocimientos adquiridos para identificar, formular y resolver problemas en contextos amplios, siendo capaces de integrarlos trabajando en equipos multidisciplinares. Comprender el impacto de la ingeniería en el medio ambiente, el desarrollo sostenible de la sociedad y la importancia de trabajar en un entorno profesional responsable. Poseer las habilidades de aprendizaje que permitan continuar estudiando a lo largo de toda la vida para un desarrollo profesional adecuado. Incorporar las nuevas tecnologías y herramientas de la ingeniería industrial en sus actividades profesionales. Organización y planificación de proyectos y equipos humanos, en el ámbito de la empresa y otras organizaciones. Análisis, Síntesis Análisis, Síntesis Aplicación Aplicación Aplicación Código RA-01 RA-02 RA-03 RA-04 RA-05 RA-06 RESULTADOS DE APRENDIZAJE DE LA ASIGNATURA Capacidad para el diseño de Centrales Eléctricas. Conocer las diferentes tecnologías de producción de energía eléctrica y su problemática medioambiental Estudiar la configuración del SEP y su regulación y control Adquirir los conocimientos en problemas de optimización económica con flujos de potencia Estudiar el comportamiento eléctrico del generador síncrono y su regulación Conocer las centrales de producción de energía eléctrica con fuentes renovables GUÍA DE APRENDIZAJE Página 3 de 14

4 CONTENIDOS Y ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE CONTENIDOS ESPECÍFICOS (TEMARIO) TEMA / CAPÍTULO Tema 1: Recursos energéticos y la producción de electricidad Tema 2: Energía eléctrica y Desarrollo Sostenible. Impacto medioambiental Tema 3: Tecnologías más eficientes de producción de energía eléctrica Tema 4 : Cobertura de la demanda de energía eléctrica Tema 5: Despacho económico.optimización APARTADO 1.1.Introducción a las fuentes de energía 1.2.Reservas y recursos energéticos 1.3.Clasificación y tipos de centrales eléctricas 1.4 Estudio de los diferentes tipos de fuentes de energía primaria para la producción de energía eléctrica 2.1. Introducción al desarrollo sostenible 2.2Protocolo de Kioto. Costes de emisión de CO2 2.3.Procesos de combustión 2.4. Impacto medioambiental de las diferentes tecnologías 2.5. Análisis del ciclo de vida 3.1. Introducción. Mejora de la eficiencia 3.1. Nuevas tecnologías de uso del carbón 3.2.Tecnología de la gasificación del carbón 3.3.Captura y almacenamiento del CO Estudio de la demanda de energía eléctrica 4.2. Configuración del SEP 4.3. Configuración y funcionamiento del mercado de energía eléctrica español 4.4.Tarifas, precios y costes del Sistema eléctrico 4.5.Programaciónde la generación 4.6.Parámetros relativos a la producción 4.7. Calidad de suministro. Indicadores 5.1.Curva de costes o consumo específico 5.2. Despacho económico. 5.3.Resolución de problemas de flujo de potencias con restricciones técnicas mediante técnicas de optimización 5.4. Factores de penalización Indicadores de logro relacionados 1 y 2 3,4,5 y 6 7 y 8 9, 10,11 y y 14 GUÍA DE APRENDIZAJE Página 4 de 14

5 CONTENIDOS ESPECÍFICOS (TEMARIO) TEMA / CAPÍTULO Tema 6: Estudio del generador síncrono. Diagrama de capacidad Tema 7: Control automático de la generación: Control potenciafrecuencia. Estabilidad transitoria Tema 8:.Control tensión y potencia reactiva Tema 9: Esquemas eléctricos.servici os auxiliares Tema 10: Centrales térmicas de carbón APARTADO 6.1. Tipos de generadores Aspectos constructivos básicos. Refrigeración 6.3. Circuito eléctrico equivalente. Diagrama vectorial. 6.4 Diagrama de capacidad. Valores p.u 6.5. Estudio del generador conectado a un nudo de potencia infinita 7.1. Objetivo y estructura del control 7.2. Control primario.reguladores de velocidad 7.3. Control secundario. Áreas interconectadas. Error de control de aérea 7.4. Control terciario 7.5. Estabilidad transitoria. Oscilación 8.1. Sistemas de excitación del generador síncrono. Sistema de autoexcitación 8.2. Control primario. Regulador de tensión Sistemas de control de tensión y potencia reactiva a nivel de central 8.4. Control secundario y terciario en el SEP 9.1.Estudio de los diferentes esquemas eléctricos 9.2. Servicios auxiliares de las centrales. Consumo energético 9.3. Suministro de reserva 10.1 Circuito agua vapor. Ciclo Rankine. Descripción de los diferentes elementos. Turbinas de vapor Circuito aire- gases Circuito combustible - cenizas Circuito agua refrigeración 10.5 Control y regulación Indicadores de logro relacionados 15,16 y y y 22 23,24 y 25 GUÍA DE APRENDIZAJE Página 5 de 14

6 CONTENIDOS ESPECÍFICOS (TEMARIO) TEMA / CAPÍTULO Tema 11: Centrales térmicas de gas. Ciclo combinado. Cogeneración Tema 12: Centrales térmicas nucleares Tema 13: Centrales hidráulicas convencionales y de bombeo Tema 14 : Introducción a las Centrales Eléctricas con fuentes renovables APARTADO Ciclo termodinámico de Brayton Descripción de las turbinas de gas. Compresor rotativo. Cámara de combustión Control de las emisiones de NOx Ciclo termodinámico de Otto -Diesel Motores de combustión interna Ciclos combinados.caldera de recuperación de calor Regulación y control. Rendimiento Cogeneración La fisión nuclear Elementos de un reactor nuclear Control de los reactores nucleares Tipos de reactores nucleares Descripción de las diferentes partes de una central hidroeléctrica convencional Turbinas hidráulicas. Regulación Cuencas hidrográficas Centrales hidroeléctricas reversibles. Tipología de centrales reversibles Centrales eólicas Centrales solares Centrales de biomasa Centrales minihidráulicas Centrales marinas 14.6 Centrales geotérmicas Centrales de RSU Indicadores de logro relacionados 26, 27, 28, 29,30 y 31 32, 33 y 34 35,36 y GUÍA DE APRENDIZAJE Página 6 de 14

7 BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES ORGANIZATIVAS UTILIZADAS Y METODOS DE ENSEÑANZA EMPLEADOS CLASES DE TEORIA Las clases de teoría se plantean con importante participación del alumno. Se expondrán los conocimientos necesarios para poder interpretar los textos y casos prácticos planteados, centrando la atención en las ideas principales y ofreciendo un enfoque crítico para inducir a la reflexión. Se utilizará frecuentemente la técnica de la pregunta para sondear el nivel del alumno, diagnosticar deficiencias, controlar el aprendizaje y facilitar la relación profesor-alumno. Se destaca una primera clase de introducción y motivación de la asignatura, de orientación sobre el método de estudio y de información sobre los materiales disponibles. CLASES PROBLEMAS Las clases de problemas están enfocadas a aprender técnicas de resolución de problemas y se proponen problemas como punto de partida para que el alumno, de forma individual o en grupos y con la supervisión del profesor, indague y aplique los conocimientos necesarios con el fin de lograr una solución adecuada. PRÁCTICAS Se realizarán prácticas programadas en el laboratorio en sesiones de dos horas, trabajando en grupos con la supervisión del profesor. Como prácticas complementarias a la formación, se realizará una o dos visitas a centrales eléctricas con una duración de más de dos horas TRABAJOS INDIVIDUALES Se trabajarán fuera del aula los problemas propuestos de forma individual, pudiendo recurrir a la plataforma virtual de la asignatura para conseguir los materiales docentes necesarios y como ayuda que el profesor pueda proporcionar. Así mismo se elaborarán los informes de las prácticas que se vayan realizando. TRABAJOS EN GRUPO TUTORÍAS Tutorías Individualizadas: Sesiones en el despacho del profesor donde se atenderán las dudas particulares y se podrá hacer un seguimiento de cada alumno a través de Moodle. GUÍA DE APRENDIZAJE Página 7 de 14

8 RECURSOS DIDÁCTICOS J.Sanz Feito. Centrales Eléctricas. UPM Angel Luis Orille Fernández. Centrales Eléctricas I,II y III. Ediciones UPC Tecnologías Energéticas e impacto ambiental. CIEMAT.Ed. McGraw- Hill Centrales Eléctricas. Ed.CEAC BIBLIOGRAFÍA Centrales Nucleares y protección radiológica. Universidad de Extremadura. ETS.I Santiago Sabugal García. Centrales Térmicas de Ciclo Combinado. Ed. Díaz de Santos Magín Lapuerta Amigo. Tecnologías de la Combustión. Universidad Castilla La Mancha Fermín Barrero. Sistemas de Energía Eléctrica. Ed.Thomson 2004 Antonio Gómez Exposito. Sistemas eléctricos de potencia. Ed. Prentice Hall.2002 S. Rojas Rodríguez. Centrales hidroeléctricas. Manuales UNEX, nº 18. Universidad de Extremadura José Mª Sala Lizarraga. Cogeneración. Universidad del País Vasco M.Muñoz Torralbo. Turbomáquinas Térmicas. UPM Plataforma virtual RECURSOS WEB Laboratorio de Máquinas Eléctricas de la EUITI Aula de ordenadores de la Unidad Docente de Centrales y Redes de la EUITI con software específico en simulación de centrales térmicas EQUIPAMIENTO Biblioteca y otras dependencias del Departamento GUÍA DE APRENDIZAJE Página 8 de 14

9 CRONOGRAMA DE TRABAJO DE LA ASIGNATURA MES QUINCENA ACTIVIDADES AULA LABORATORIO TRABAJO INDIVIDUAL TRABAJO EN GRUPO ACTIVIDADES EVALUACIÓN OTROS 1ª Tema 1,2 y3 Febrero 8 horas 2ª Tema 4 y 5 8 horas Marzo Abril Mayo 1ª Tema 6 8 horas 2ª Tema 7 4 horas 1ª Tema 8 y 9 8 horas 2ª Tema 10 y 11 8 horas 1ª Tema 12 y 13 4 horas Práctica1 CP 1 Práctica 2 Práctica 3 CP 2 Visita técnica Visita técnica GUÍA DE APRENDIZAJE Página 9 de 14

10 MES QUINCENA ACTIVIDADES AULA LABORATORIO TRABAJO INDIVIDUAL TRABAJO EN GRUPO ACTIVIDADES EVALUACIÓN OTROS 2ª Tema 13 y 14 8 horas CP 3 1ª Examen final Junio 2ª CP = Controles Parciales; El Cronograma se presenta programado para el caso de 15 semanas lectivas presenciales en el semestre. Si las circunstancias del curso académico impiden llegar al máximo de semanas propuesto, la programación presentada se ajustará a las semanas propuestas, en cada caso, por la Subdirección de Ordenación Académica del Centro, redistribuyendo la programación presentada y cumpliendo con los objetivos de aprendizaje presentados en esta Guía de Aprendizaje. GUÍA DE APRENDIZAJE Página 10 de 14

11 SISTEMA DE EVALUACIÓN DE LA ASIGNATURA EVALUACIÓN Ref LO-01 LO-02 LO-03 LO-04 LO-05 LO-06 LO-07 LO-08 LO-09 LO-10 LO-11 LO-12 LO-13 LO-14 LO-15 LO-16 LO-17 LO-18 LO-19 LO-20 LO-21 LO-22 LO-23 LO-24 LO-25 LO-26 LO-27 LO-28 LO-29 INDICADOR DE LOGRO Conoce las diferentes fuentes de energía. Reservas y recursos disponibles Conoce los diferentes tipos de fuentes de energía primaria Conoce el concepto de desarrollo sostenible Conoce el proceso de combustión con diferentes tipos de combustibles y resuelve problemas Conoce el impacto medioambiental de las distintas tecnologías de producción de energía eléctrica y la legislación al respecto. Conoce el Protocolo de Kioto Conoce el concepto del análisis del ciclo de vida Conoce nuevas tecnologías de producción de energía más eficientes Conoce la tecnología de captura y almacenamiento de CO2 Conocer la configuración del SEP y así como la demanda de energía Conoce como se realiza la programación de la generación y la estructura del mercado de venta y compra de energía.resuelve problemas de subastas mono y multiperiodo. Conoce los términos que influyen en el coste de generación Conoce el concepto de calidad de suministro y sus indicadores Conoce como realiza un despacho económico Resuelve problemas de flujo de potencias mediante técnicas de optimización Conocer los tipos de generadores síncronos y su funcionamiento eléctrico Realiza el diagrama de capacidad del generador síncrono Estudia el comportamiento del generador síncrono conectado a la red y resuelve problemas Conoce los niveles jerárquicos del control de potencia activa frecuencia Conoce el concepto de estabilidad transitoria y resuelve problemas en el dominio de la frecuencia Conoce los niveles jerárquicos del control potencia reactiva tensión. Conoce los sistemas de excitación del generador Conoce esquemas eléctricos de centrales eléctricas Conoce esquemas eléctricos de los servicios auxiliares Conoce los diferentes circuitos y partes de una central térmica de carbón incluida la turbina de vapor Analiza el ciclo termodinámico de Rankine Realiza problemas de ciclos de potencia Conoce las diferentes partes de una central con turbinas de gas Estudia el ciclo termodinámico de Brayton Conoce las plantas con motores de combustión interna Conoce el ciclo termodinámico de OTTO Relacionado con RA: RA-02 RA-03 Y RA-04 RA-05 RA-03 RA-01 Y RA-02 GUÍA DE APRENDIZAJE Página 11 de 14

12 LO-30 LO-31 LO-32 LO-33 LO-34 LO-35 LO-36 LO-37 LO-38 Conoce la configuración de los ciclos combinados con turbinas de gas y turbinas de vapor y resuelve problemas Conoce los sistemas de cogeneración con motor de combustión Conoce el proceso físico de la fisión nuclear Conoce los elementos que componen un reactor nuclear Conoce los tipos de reactores nucleares y su regulación y control Conoce las diferentes partes de una central hidroeléctrica Resuelve problemas de elección tipo de turbina hidráulica Conoce los tipos de centrales hidráulicas reversibles y su importancia en el SEP Conoce los diferentes tipos de centrales de producción de energía eléctrica con fuentes renovables RA-01 Y RA-02 RA-06 GUÍA DE APRENDIZAJE Página 12 de 14

13 EVALUACIÓN SUMATIVA (ACUMULATIVA) BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS ACTIVIDADES EVALUABLES MOMENTO LUGAR La asignatura se divide en tres bloques: PESO EN LA CALIFICACIÓN Bloque 1 : Del Tema 1 al Tema 5. Bloque 2 : Del Tema 6 al Tema 9 Bloque 3 : Del Tema 10 al Tema 14 Evaluación continua Se programan 3 Controles Parciales, uno por bloque. Cada Control incluirá dos partes: teoría y resolución de problemas. En el último Control se incluirá un examen de las prácticas de laboratorio. Al finalizar cada bloque AULA 80% Evaluación mediante sólo prueba final El examen final se divide en 2 partes; una primera parte teórica y una segunda consistente en la resolución de problemas. Se incluirá además, un examen de las prácticas de laboratorio. Para poder presentarse al examen es obligatorio haber realizado las prácticas y haber entregado los informes correspondientes. Periodo de exámenes AULA 80% Prácticas de Laboratorio Se realizarán cuatro prácticas de las programadas en el curso actual y se entregará un informe de cada una de ellas con posterioridad a su realización. Es obligatoria la asistencia a la totalidad de las prácticas programadas en el periodo con docencia de la asignatura. La falta a una o más prácticas sin justificación conllevará a la calificación de suspenso. Cada dos semanas Laborat orio 20% GUÍA DE APRENDIZAJE Página 13 de 14

14 Evaluación continua CRITERIOS DE CALIFICACIÓN La calificación final comprende cuatro apartados (A, B, C, D) que se especifican a continuación. A. Realización de Controles Parciales (NC). Cada una de los Controles Parciales se calificará sobre 10 puntos. La nota final de esta parte será la media ponderada de todos los Controles. Para hacer media se debe obtener una puntuación mayor o igual a 3 puntos en cada parcial. B. Laboratorio (NL). La calificación de cada práctica corresponderá al informe presentado. La calificación del laboratorio será sobre 10 puntos. C. Trabajos individuales de los problemas propuestos (NT). Cada problema entregado se puntuara sobre 10 puntos. La nota final resultante será la media ponderada de todos los problemas entregados D. Examen de prácticas de Laboratorio (NP). Se puntuará sobre 10 puntos Calificación final = 0,20 [(NL+NT+NP)/3] +0,8(NC) (*) Convocatoria extraordinaria y opción de sólo prueba final Para los casos de convocatoria extraordinaria y modalidad de sólo prueba final se realizará un examen teórico, que comprenderá preguntas de teoría correspondiente al programa de la asignatura y problemas. La calificación del examen (NE) será sobre 10 puntos. Para superar el examen es necesario obtener en cada parte una nota mínima de 3 puntos. Además, se incluirá un examen de prácticas de Laboratorio (NP). Se puntuará sobre 10 puntos con una nota mínima será de 3 puntos. En esos casos, la calificación final de la asignatura se obtendrá aplicando Calificación final = 0,20 [(NL+NT+NP)/3] +0,8(NC) (*) (*) Se considera que un alumno supera la asignatura cuando su Calificación Final es 5 o superior. No obstante, los alumnos que no hayan realizado el laboratorio no podrán presentarse al examen mediante sólo prueba final de la asignatura. Además, en ningún caso se podrá aprobar la asignatura si no se ha obtenido un mínimo de 3.0 puntos en la calificación del laboratorio (NL). GUÍA DE APRENDIZAJE Página 14 de 14