Datos Descriptivos. Guía de Aprendizaje Información al estudiante. Sólo castellano Sólo inglés Ambos IDIOMA IMPARTICIÓN

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1 Guía de Aprendizaje Información al estudiante Datos Descriptivos ASIGNATURA: CENTRALES CONVENCIONALES Y RENOVABLES MATERIA: CRÉDITOS EUROPEOS: 6 CARÁCTER: Obligatoria TITULACIÓN: Grado en Ingeniería de los recursos energéticos, combustibles y explosivos (GIRECE) CURSO/SEMESTRE 3 er Curso / 6º Semestre ESPECIALIDAD: CURSO ACADÉMICO 3º PERIODO IMPARTICION IDIOMA IMPARTICIÓN Septiembre- Enero Febrero - Junio X Sólo castellano Sólo inglés Ambos X 1

2 DEPARTAMENTO: PROFESORADO NOMBRE Y APELLIDO (C = Coordinador) DESPACHO Correo electrónico Pablo Reina Peral (C) M3 516 pablo.reina@upm.es Eduardo Conde Lázaro M3 517 eduardo.conde@upm.es Cesar Queral Salazar M3 720 josecesar.queral@upm.es Juan Joaquín Koerting Wiese M3 720 juanjoaquin.koerting@upm.es Alberto Ramos Millán M3 518 alberto.ramos@upm.es Julia Merino Fernández M3 516 julia.merino@upm.es CONOCIMIENTOS PREVIOS REQUERIDOS PARA PODER SEGUIR CON NORMALIDAD LA ASIGNATURA ASIGNATURAS SUPERADAS OTROS RESULTADOS DE APRENDIZAJE NECESARIOS Es recomendable haber superado las asignaturas: Utilización de la energía eléctrica Máquinas térmicas Transferencia de calor y materia 2

3 Objetivos de Aprendizaje COMPETENCIAS Y NIVEL ASIGNADAS A LA ASIGNATURA Código COMPETENCIA NIVEL CG1 CG3 CG4 CG5 CG6 CG7 F23 F24 Conocer y aplicar conocimientos de ciencias y tecnologías básicas a la práctica de la Ingeniería de los Recursos Energéticos, Combustibles y Explosivos Aplicar los conocimientos adquiridos para identificar, formular y resolver problemas dentro de contextos amplios y multidisciplinarios, siendo capaces de integrar conocimientos, trabajando en equipos multidisciplinares. Comprender el impacto de la Ingeniería de los Recursos Energéticos, Combustibles y Explosivos en el medio ambiente, el desarrollo sostenible de la sociedad, desarrollando la capacidad para la realización de estudios de ordenación del territorio y de los aspectos medioambientales relacionados con los proyectos, plantas e instalaciones, en su ámbito. Saber comunicar los conocimientos y conclusiones, tanto de forma oral, escrita y gráfica, a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades. Poseer habilidades de aprendizaje que permitan continuar estudiando a lo largo de la vida para su adecuado desarrollo profesional. Incorporar nuevas tecnologías y herramientas de la Ingeniería de los Recursos Energéticos, Combustibles y Explosivos en sus actividades profesionales. Obras e instalaciones hidráulicas. Planificación y gestión de recursos hidráulicos Industrias de generación, transporte, transformación y gestión de la energía eléctrica y térmica. Conocimiento Aplicación Análisis, Síntesis Análisis, Síntesis Aplicación Aplicación F29 Energías alternativas y uso eficiente de la energía F31 Control de la calidad de los materiales empleados. 3

4 Código RA1. - RA2. - RA3. - RA4. - RA5. - RA6. - RA7. - RA8. - RESULTADOS DE APRENDIZAJE DE LA ASIGNATURA Comprender el funcionamiento de los distintos tipos de centrales eléctricas Comprender la planificación y gestión de los recursos hidráulicos Aplicar los principios de la ingeniería nuclear Analizar los ciclos termodinámicos para cada tipo de central eléctrica Comprender los principios básicos de aprovechamiento de las energías alternativas Evaluar el potencial energético de distintos recursos aprovechables térmica y eléctricamente Calcular y evaluar las características fundamentales de los parques eólicos, de instalaciones solares térmicas, fotovoltaicas y minihidráulicas Comprender las metodologías de evaluación del impacto ambiental de cada tipo de central eléctrica 4

5 Contenidos y Actividades de Aprendizaje CONTENIDOS ESPECÍFICOS (TEMARIO) TEMA / CAPITULO Tema 1 Introducción a los sistemas eléctricos de potencia APARTADO Potencia instalada y energía generada en régimen ordinario y régimen especial. Evolución anual. Distribución geográfica de centrales de generación y nudos de consumo Comparativa del mix de generación de diferentes países Descripción de los diferentes tipos de generación de energía eléctrica Indicadores Relacionados T1_1 T1_2 T1_3 T1_4 Tema 2 Centrales hidroeléctricas Tema 3 Centrales térmicas Tema 4 Centrales nucleares Tipos de centrales hidráulicas. Elementos constitutivos de centrales hidráulicas Evaluación del recurso hidráulico. Análisis de potencia de un salto hidráulico Tipos y márgenes de funcionamiento de turbinas hidráulicas Operación de centrales hidráulicas Impacto medioambiental de centrales hidráulicas Elementos integrantes de las Centrales Térmicas Calderas de vapor de combustión y recuperación Turbinas de vapor Turbinas de gas (Ciclo combinado) Elementos constitutivos de los reactores nucleares de agua a presión. Elementos constitutivos de los reactores nucleares de agua en ebullición Ciclo térmico de las centrales nucleares de agua ligera Impacto medioambiental de las centrales nucleares T2_1 T2_2 T2_3 T2_4 T2_5 T2_6 T2_7 T3_1 T3_2 T3_3 T3_4 T4_1 T4_2 T4_3 T4_4 Tema 5 Generadores y parque eléctrico Fundamento, constitución y modelos de T5_1 alternadores Parámetros básicos y operativos. Circuito T5_2 5

6 Tema 6 Energía eólica Tema 7 Energía solar equivalente de alternadores Casos operativos, control y diagramas límites de funcionamiento de alternadores Fundamento del generador asíncrono. Circuito equivalente. Operación del generador asíncrono Esquemas de parques eléctricos de centrales Caracterización del régimen de viento Influencia de la altura en la velocidad del viento Evaluación del recurso eólico. Distribución de Weibull y rosa de potencias Conversión energética en turbinas eólicas. Constitución y tecnologías eólicas. Configuración de un parque eólico. Sistemas eléctricos y de control de un aerogenerador y de un parque eólico Evaluación del impacto medioambiental de un parque eólico Irradiancia e irradiación extraterrestre sobre superficie horizontal e inclinada. Radiación global, directa, difusa y de albedo. Célula solar. Módulo solar. Tipos y aplicaciones Evaluación de las características eléctricas de un módulo solar. Conexionado. Acondicionamiento de potencia. Convertidores DC- DC, DC-AC Dimensionado de una instalación solar fotovoltaica conectada a red y aislada Esquema eléctrico de una instalación fotovoltaica Esquemas de centrales solares térmicas Sistemas de concentración solar Sistemas de almacenamiento de energía Dimensionado de una planta solar térmica Impacto medioambiental de centrales solares T5_3 T5_4 T5_5 T5_6 T6_1 T6_2 T6_3 T6_4 T6_5 T6_6 T6_7 T6_8 T7_1 T7_2 T7_3 T7_4 T7_5 T7_6 T7_7 T7_8 T7_9 T7_10 T7_11 6

7 BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES ORGANIZATIVAS UTILIZADAS Y METODOS DE ENSEÑANZA EMPLEADOS CLASES DE TEORIA CLASES PROBLEMAS PRACTICAS Mediante clase magistral. Las clases son teórico prácticas y los fundamentos teóricos se acompañan de aplicaciones prácticas, sin separación explícita. Los contenidos del programa están incluidos, para algunos temas, en apuntes disponibles en la plataforma MOODLE (UPM) de la asignatura, y/o en libros de referencia. Los resúmenes esquemáticos (presentaciones PPS) que puedan ser usados por el profesor en clase, estarán disponibles en la plataforma MOODLE (UPM) de la asignatura. Se recomienda que el alumno tome apuntes en clase para que sea más activo en su aprendizaje y tenga un documento más sintético que repasar. ACTIVIDAD PRESENCIAL en aula. Se colgarán en la plataforma MOODLE (UPM) problemas y cuestiones de la asignatura, a medida que se vaya avanzando en el curso. El profesor propondrá ejercicios y problemas que resolverá en clase junto con los alumnos. ACTIVIDAD PRESENCIAL en aula. Realización de 2 prácticas de laboratorio en grupos reducidos (3 alumnos) de 2 horas de duración cada una. L1. Generador síncrono. L2. Caracterización de módulos fotovoltaicos. Las prácticas son obligatorias y se evaluarán tanto por la actividad de cada grupo de alumnos en el Laboratorio como por el informe, con formato y contenidos específicos, de cada práctica que debe presentar el grupo en fechas determinadas. ACTIVIDAD PRESENCIAL en el Laboratorio y NO PRESENCIAL (preparación de informe) 7

8 TRABAJOS AUTONOMOS Resolución de ejercicios y problemas. Cada alumno podrá completar y mejorar su aprendizaje con la resolución de ejercicios y problemas con soluciones o sin ellas, disponibles en la plataforma MOODLE (UPM) de la asignatura o bien propuestos en el aula por el profesor. Trabajos individuales pueden realizarse de forma voluntaria, de forma que se acuerde entre profesor y alumno, el objetivo y alcance del tema. Cada trabajo bien evaluado, se contabiliza con 1 PUNTO que se incluye en la calificación de la asignatura. ACTIVIDAD NO PRESENCIAL. Si se da la oportunidad, asistencia de forma voluntaria a conferencias seguidas de coloquio, impartidas por profesionales de empresas. Si se estima que la charla tiene valor para completar la formación sobre la asignatura, la asistencia a las charlas y la elaboración de un informe sobre ellas, bien evaluado, se contabiliza con 1 PUNTO que se incluye en la calificación de la asignatura. ACTIVIDAD PRESENCIAL (charla) y NO PRESENCIAL (preparación de informe) TRABAJOS EN GRUPO TUTORÍAS La realización de las prácticas y el informe de las mismas serán parte de esta modalidad organizativa. También entran en esta consideración las visitas técnicas y los informes sobre las mismas. ACTIVIDAD PRESENCIAL Y NO PRESENCIAL. Si es posible, el grupo de clase realizará una visita a un lugar de interés por su relación con el temario visto en clase. El alumno, en grupo de tres, deberá realizar un informe sobre la visita según las indicaciones pautadas por el profesor. ACTIVIDAD PRESENCIAL (visita) Y NO PRESENCIAL (informe) 8

9 RECURSOS DIDÁCTICOS Mataix, Claudio. Turbomáquinas hidraúlicas (2ª ed), ed Universidad Pontificia comillas, 2009 Cuesta Diego, L., Vallarino, E., Aprovechamientos hidroeléctricos, tomos I y II, Ed. Colegio de ingenieros de caminos, canales y puertos CIEMAT, Fundamentos, dimensionado y aplicaciones de la energía solar fotovoltaica. Ed. Ciemat, 2004.Vol I y II Rodriguez Amenedo, J.L., Burgos Díaz, J.C., Arnalte Gómez, S., Sistemas eólicos de producción de energía eléctrica. Ed. Rueda, 2003 Carta González, J.A., Calero Pérez, R., Colmenar Santos, A., Castro Gil, M., Centrales de energías renovables: Generación eléctrica con energías renovables.dc. Prentice Hall, 2009 Heier, S. Grid integration of wind energy conversión systems. Ed Wiley, 1998 FRAILE MORA, j. Máquinas eléctricas. Mc Graw Hill, México (6ª Edición), Fernández Díez, P. Libros sobre Ingeniería Energética. http: //es.libros.redsauce.net RECURSOS WEB Plataforma educativa Moodle (UPM), asignatura CENTRALES CONVENCIONALES Y RENOVABLES En ella se hacen referencias y vínculos a otros recursos Web. Entre el posible contenido en este recurso web cabe contar con: Apuntes propios de algunos temas de la asignatura Ejercicios y problemas Esquemas, presentaciones y archivos que use o desarrolle el profesor en clase Referencias y vínculos a otros contenidos relevantes de Internet EQUIPAMIENTO Material del laboratorio de INGENIERÍA ELÉCTRICA y NUCLEAR del Dpto. de Sistemas Energéticos. 9

10 Aplicaciones informáticas para simulación y resolución de circuitos eléctricos (disponibles en el Dpto. y/o en aulas de informática) 10

11 Cronograma de trabajo de la asignatura Semana Actividades Aula Laboratorio Trabajo Trabajo en Grupo Actividades Otros Individual Evaluación h teoría problemas T1_1 a T1_4, T2_1 T2_2 4 h teoría problemas T2_3, T2_4 4 h teoría problemas T2_5, T2_6 4 h teoría problemas T2_7 (2h), T3_1 (2h) 4 h teoría problemas T3_2 T3_3 4 h teoría problemas T3_4 (2h) T4_1(2h) 3h Preparación y 4 h Preparación y 4 h Preparación y 3h Preparación y 3h Preparación y 3h Preparación y 11

12 Semana Actividades Aula Laboratorio Trabajo Trabajo en Grupo Actividades Otros Individual Evaluación 7 4 h teoría problemas T4_1 (2h) T4_2 (2h) 4h Preparación y 4 h teoría problemas 4h Preparación y 8 T4_2 (1h) T4_3 (0.5h) T4_4 (0.5h), T5_1 (2h) 9 4 h teoría problemas T5_2 T5_3 2h Laboratorio L1 5h Preparación y 4 h teoría problemas 5h Preparación y 8 h Elaboración 10 T5_3 T5_6 (2h), T6_1 T6_2 Informe (2h) Laboratorio L h teoría problemas T6_3 T6_5 3h Preparación y 12

13 Semana Actividades Aula Laboratorio Trabajo Trabajo en Grupo Actividades Otros Individual Evaluación 12 4 h teoría problemas T6_6 T6_8 3h Preparación y 13 4 h teoría problemas T7_1 T7_2 3h Preparación y 14 4 h teoría problemas T7_3 T7_6 2h Laboratorio L1 3h Preparación y 4 h teoría problemas 3h Preparación y 16 h Elaboración 15 T7_7 T7_11 Informe Laboratorio L1 Examen Final 14h Preparación y 3h 13

14 Sistema de evaluación de la asignatura EVALUACION Ref INDICADOR DE LOGRO Relacionado con RA: T1_1 Conoce el mix de generación convencional y renovable. RA1 T1_2 Conoce la distribución de centrales de generación, en función del abastecimiento de combustible. RA1 T1_3 Conoce los mix de generación de diferentes países y sus implicaciones en el grado de autoabastecimiento. RA1 T1_4 Conoce los esquemas básicos de los diferentes tipos de centrales, en función del tipo de energía primaria empleada. RA1 T2_1 Conoce los tipos principales de centrales hidráulicas RA1 T2_2 Conoce los componentes principales de las centrales hidráulicas RA7 T2_3 Analiza datos de caudales y calcula caudales de servidumbre, mínimo técnico, caudal de equipamiento de una central RA2 T2_4 Evalúa la potencia de un salto hidráulico RA7 T2_5 Comprende el funcionamiento de las turbinas hidráulicas y calcula los parámetros característicos y de funcionamiento de las mismas RA7 T2_6 Conoce la operación de las centrales hidráulicas RA2 T2_7 Conoce los impactos medioambientales de las centrales hidráulicas RA8 T3_1- T3_2 Comprende la operación de centrales térmicas en ciclo abierto RA4 T3_3- T3_4 T4_1 T4_2 T4_3 T4_4 Comprende la operación de las centrales térmicas en ciclo combinado RA4 Comprende los objetivos de los distintos sistemas y componentes de una central nuclear de agua a presión. RA3 Comprende los objetivos de los distintos sistemas y componentes de una central nuclear de agua a en ebullición. RA3 Diferencia los ciclo térmicos de centrales nucleares de agua ligera frente a las centrales térmicas RA4 Comprende los impactos medioambientales de las centrales nucleares RA8 T5_1 Conoce los modelos de alternador, sus partes constitutivas. RA1, RA7 T5_2 Comprende el circuito equivalente de un alternador. RA1, RA7 T5_3 Comprende y calcula los parámetros de funcionamiento de un alternador. RA1, RA7 T5_4 Comprende el funcionamiento del generador asíncrono. Aplica el circuito equivalente a la solución de problemas RA1, RA7 14

15 T5_5 Comprende las diferentes estrategias de operación con generadores asíncronos RA1, RA7 T5_6 Conoce la constitución y misión de los componentes del parque eléctrico de una central RA1, RA7 T6_1 Aplica los criterios de caracterización del viento a partir de datos medidos RA5, RA6 T6_2 Comprende y caracteriza la evolución de la velocidad del viento con la altura y la influencia del terreno, obstáculos RA6 T6_3 Aplica y calcula modelos estadísticos a la caracterización del viento. RA6 T6_4 Comprende y aplica los conceptos básicos de aerodinámica de un aerogenerador y sus curvas características RA7 T6_5 Conoce y comprende el funcionamiento de los componentes básicos de un aerogenerador. RA7 T6_6 Comprende la disposición de aerogeneradores en un parque eólico RA7 T6_7 Comprende las estrategias de control de los aerogeneradores y los esquemas eléctricos básicos de una aerogenerador RA7 T6_8 Conoce los impactos medioambientales de un parque eólico y comprende la evaluación de dicho impacto RA8 T7_1 Calcula la irradiancia, irradiación extratrerrestre, la radiación global, directa, difusa y de albedo RA5, RA6 T7_2 Conoce los tipos más habituales de células solares y sus parámetros característicos RA7 T7_3 Calcula el comportamiento del módulo bajo diferentes condiciones de radiación y temperatura. Comprende la implicación del sombreado RA7 sobre los módulos T7_4 Comprende el fundamento de los convertidores de potencia RA7 T7_5 Dimensiona una instalación solar conectada a red y aislada RA7 T7_6 Comprende la función de los principales sistemas de protección eléctrica y los esquemas unifilares asociados a una instalación RA7 solar T7_7 Comprender los esquemas básicos de las centrales termosolares RA5 T7_8 Comprende el funcionamiento de los sistemas de concentración solar RA7 T7_9 Conoce los sistemas de almacenamiento de energía y su funcionalidad RA5 T7_10 Capacidad para dimensionar una instalación básica solar termoeléctrica RA7 T7_11 Conoce los impactos medioambientales de una instalación solar y comprende la evaluación de dicho impacto RA8 La tabla anterior puede ser sustituida por la tabla de rúbricas. 15

16 EVALUACIÓN 1) CONVOCATORIA ORDINARIA Para la convocatoria ordinaria, el alumno debe elegir entre evaluación continua o examen final. El sistema de evaluación continua se aplica con carácter general a todos los estudiantes. El alumno que desee seguir el sistema de evaluación mediante sólo prueba final deberá comunicarlo por escrito al responsable de la asignatura en el plazo improrrogable de dos semanas desde el comienzo de la misma. Esta elección de evaluación mediante prueba única, no eximirá al alumno de la realización en tiempo, lugar y modo programado de las prácticas de laboratorio, que serán coincidentes con las de los alumnos que se sometan a evaluación continua. 2) CONVOCATORIA EXTRAORDINARIA Todos los alumnos que no hayan aprobado en la convocatoria ordinaria podrán presentarse a la convocatoria extraordinaria. Para poder presentarse a la convocatoria es requisito imprescindible haber realizado durante el curso las prácticas de laboratorio en los días y horas que se asignen. Los alumnos que hubiesen optado por la evaluación continua podrán optar por la evaluación de solo prueba final o la recuperación del examen global siempre y cuando cumplan los requisitos de mínimos en las calificaciones. 16

17 EVALUACION SUMATIVA BREVE DESCRIPCION DE LAS ACTIVIDADES EVALUABLES MOMENTO LUGAR PRÁCTICAS DE LABORATORIO Se harán 2 prácticas laboratorio, cada una de ellas con calificación de 0 a 10 puntos. PESO EN LA CALIFICACIÓN La nota de Prácticas de Laboratorio (L) se obtiene como media de la calificación de los dos laboratorios Ver calendario Laboratorio 20% Puntuación mínima exigida en cada práctica: 2 puntos EXAMEN GOBLAL Prueba escrita compuesta de 2 partes: A) Test de 6 a 10 preguntas cortas de aplicación práctica, que se evalúa de 0 a 10 puntos (T). B) Ejercicio práctico de cálculo, que se evalúa de 0 a 10 puntos (E). Puntuación mínima exigida en cada parte: 2 puntos INTERROGACIONES DE CLASE (IC) Aula 60% 30% (T) 30% (E) Sin previo aviso, se realizan en horario de clase, preguntas cortas, teórico prácticas, sobre lo trabajado en el aula en esa clase o las 2 3 clases inmediatamente precedentes. Se contestan por escrito de forma individual. Aula 20% Se realizarán de 4 a 8 interrogaciones de clase Nota final=0,2xl+0,3xt+0,3xe+0,2xic TRABAJOS INDIVIDUALES VOLUNTARIOS: Cada alumno puede optar a todos los trabajos voluntarios disponibles que desee y podrá obtener un calificación de 1 punto por cada trabajo evaluado positivamente. Los trabajos voluntarios se contabilizan en la calificación de la asignatura. Estos trabajos consisten en elaboración de un informe sobre un tema específico, montajes de laboratorio especiales u otros trabajos acordados entre cada alumno y el profesor. Los puntos obtenidos se sumarán a la calificación, Nota Final, una vez aprobada la asignatura en el curso, tanto en la convocatoria ordinaria como extraordinaria. Su objetivo es mejorar la calificación pero nunca se utilizarán para aprobar la asignatura. 17

18 EVALUACION SUMATIVA SOLO PARA PRUEBA FINAL BREVE DESCRIPCION DE LAS ACTIVIDADES EVALUABLES MOMENTO LUGAR PESO EN LA CALIFICACIÓN PRÁCTICAS DE LABORATORIO Las mismas de la evaluación continua Ver calendario Laboratorio 20% EXAMEN FINAL Prueba escrita compuesta de 2 partes: A) Test de 10 preguntas cortas de aplicación práctica, que se evalúa de 0 a 10 puntos (T). B) Ejercicio práctico de cálculo, que se evalúa de 0 a 10 puntos (E) Aula 80% 40% (T) 40% (E) Puntuación mínima exigida en cada parte: 2 puntos Nota final=0,2xl+0,4xt+0,4xe CRITERIOS DE CALIFICACIÓN Prácticas de Laboratorio: Montajes y medidas correctas. Además se evalúa que el informe de cada práctica tenga todos los epígrafes requeridos con los resultados de cálculo adecuados y una presentación y redacción claras y adecuadas. Examen Final: cuestiones de test bien razonadas, resultados numéricos adecuados y problema resuelto correctamente. Interrogaciones de clase: cuestiones bien razonadas, y resultados numéricos adecuados. Trabajos voluntarios individuales: al ser una actividad individual de cada alumno y supervisada directamente por el profesor, se valora la capacidad de análisis del tema en estudio, síntesis, resultados en su caso y su presentación final. 18

19 ANEXO III Ficha Técnica de Asignatura Datos Descriptivos ASIGNATURA: CENTRALES CONVENCIONALES Y RENOVABLES Nombre en Inglés: Conventional and Renewable Power Plants MATERIA: Créditos Europeos: 6 Código UPM: CARÁCTER: OLIGATORIO TITULACIÓN: Grado en Ingeniería de los recursos energéticos, combustibles y explosivos (GIRECE) CURSO: 3 ESPECIALIDAD: DEPARTAMENTO: PERIODO IMPARTICION IDIOMA IMPARTICIÓN Septiembre- Enero Febrero - Junio X Sólo castellano Sólo inglés Ambos X CONOCIMIENTOS PREVIOS REQUERIDOS PARA PODER SEGUIR CON NORMALIDAD LA ASIGNATURA ASIGNATURAS SUPERADAS OTROS RESULTADOS APRENDIZAJE NECESARIOS DE Es recomendable haber superado las asignaturas: Utilización de la energía eléctrica Máquinas térmicas Transferencia de calor y materia 19

20 Objetivos de Aprendizaje COMPETENCIAS Y NIVEL ASIGNADAS A LA ASIGNATURA Código COMPETENCIA NIVEL CG1 CG3 CG4 CG5 CG6 CG7 F23 F24 Conocer y aplicar conocimientos de ciencias y tecnologías básicas a la práctica de la Ingeniería de los Recursos Energéticos, Combustibles y Explosivos Aplicar los conocimientos adquiridos para identificar, formular y resolver problemas dentro de contextos amplios y multidisciplinarios, siendo capaces de integrar conocimientos, trabajando en equipos multidisciplinares. Comprender el impacto de la Ingeniería de los Recursos Energéticos, Combustibles y Explosivos en el medio ambiente, el desarrollo sostenible de la sociedad, desarrollando la capacidad para la realización de estudios de ordenación del territorio y de los aspectos medioambientales relacionados con los proyectos, plantas e instalaciones, en su ámbito. Saber comunicar los conocimientos y conclusiones, tanto de forma oral, escrita y gráfica, a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades. Poseer habilidades de aprendizaje que permitan continuar estudiando a lo largo de la vida para su adecuado desarrollo profesional. Incorporar nuevas tecnologías y herramientas de la Ingeniería de los Recursos Energéticos, Combustibles y Explosivos en sus actividades profesionales. Obras e instalaciones hidráulicas. Planificación y gestión de recursos hidráulicos Industrias de generación, transporte, transformación y gestión de la energía eléctrica y térmica. Conocimiento Aplicación Análisis, Síntesis Análisis, Síntesis Aplicación Aplicación F29 Energías alternativas y uso eficiente de la energía F31 Control de la calidad de los materiales empleados. 20

21 Código RA1. - RA2. - RA3. - RA4. - RA5. - RA6. - RA7. - RA8. - RESULTADOS DE APRENDIZAJE DE LA ASIGNATURA Comprender el funcionamiento de los distintos tipos de centrales eléctricas Comprender la planificación y gestión de los recursos hidráulicos Aplicar los principios de la ingeniería nuclear Analizar los ciclos termodinámicos para cada tipo de central eléctrica Comprender los principios básicos de aprovechamiento de las energías alternativas Evaluar el potencial energético de distintos recursos aprovechables térmica y eléctricamente Calcular y evaluar las características fundamentales de los parques eólicos, de instalaciones solares térmicas, fotovoltaicas y minihidráulicas Comprender las metodologías de evaluación del impacto ambiental de cada tipo de central eléctrica Contenidos y Actividades de Aprendizaje CONTENIDOS ESPECÍFICOS (TEMARIO) TEMA / CAPITULO Tema 1 Introducción a los sistemas eléctricos de potencia APARTADO Potencia instalada y energía generada en régimen ordinario y régimen especial. Evolución anual. Distribución geográfica de centrales de generación y nudos de consumo Comparativa del mix de generación de diferentes países Descripción de los diferentes tipos de generación de energía eléctrica Indicadores Relacionados T1_1 T1_2 T1_3 T1_4 Tema 2 Centrales hidroeléctricas Tipos de centrales hidráulicas. Elementos constitutivos de centrales hidráulicas Evaluación del recurso hidráulico. 21 T2_1 T2_2 T2_3

22 Tema 3 Centrales térmicas Tema 4 Centrales nucleares Tema 5 Generadores y parque eléctrico Tema 6 Energía eólica Análisis de potencia de un salto hidráulico Tipos y márgenes de funcionamiento de turbinas hidráulicas Operación de centrales hidráulicas Impacto medioambiental de centrales hidráulicas Elementos integrantes de las Centrales Térmicas Calderas de vapor de combustión y recuperación Turbinas de vapor Turbinas de gas (Ciclo combinado) Elementos constitutivos de los reactores nucleares de agua a presión. Elementos constitutivos de los reactores nucleares de agua en ebullición Ciclo térmico de las centrales nucleares de agua ligera Impacto medioambiental de las centrales nucleares Fundamento, constitución y modelos de alternadores Parámetros básicos y operativos. Circuito equivalente de alternadores Casos operativos, control y diagramas límites de funcionamiento de alternadores Fundamento del generador asíncrono. Circuito equivalente. Operación del generador asíncrono Esquemas de parques eléctricos de centrales Caracterización del régimen de viento Influencia de la altura en la velocidad del viento Evaluación del recurso eólico. Distribución de Weibull y rosa de potencias Conversión energética en turbinas eólicas. Constitución y tecnologías eólicas. Configuración de un parque eólico. Sistemas eléctricos y de control de un aerogenerador y de un parque eólico Evaluación del impacto medioambiental de un parque eólico T2_4 T2_5 T2_6 T2_7 T3_1 T3_2 T3_3 T3_4 T4_1 T4_2 T4_3 T4_4 T5_1 T5_2 T5_3 T5_4 T5_5 T5_6 T6_1 T6_2 T6_3 T6_4 T6_5 T6_6 T6_7 T6_8 Tema 7 Irradiancia e irradiación extraterrestre sobre T7_1 22

23 Energía solar superficie horizontal e inclinada. Radiación global, directa, difusa y de albedo. Célula solar. Módulo solar. Tipos y aplicaciones Evaluación de las características eléctricas de un módulo solar. Conexionado. Acondicionamiento de potencia. Convertidores DC- DC, DC-AC Dimensionado de una instalación solar fotovoltaica conectada a red y aislada Esquema eléctrico de una instalación fotovoltaica Esquemas de centrales solares térmicas Sistemas de concentración solar Sistemas de almacenamiento de energía Dimensionado de una planta solar térmica Impacto medioambiental de centrales solares T7_2 T7_3 T7_4 T7_5 T7_6 T7_7 T7_8 T7_9 T7_10 T7_11 23

24 BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES ORGANIZATIVAS UTILIZADAS Y METODOS DE ENSEÑANZA EMPLEADOS CLASES DE TEORIA CLASES PROBLEMAS PRACTICAS Mediante clase magistral. Las clases son teórico prácticas y los fundamentos teóricos se acompañan de aplicaciones prácticas, sin separación explícita. Los contenidos del programa están incluidos, para algunos temas, en apuntes disponibles en la plataforma MOODLE (UPM) de la asignatura, y/o en libros de referencia. Los resúmenes esquemáticos (presentaciones PPS) que puedan ser usados por el profesor en clase, estarán disponibles en la plataforma MOODLE (UPM) de la asignatura. Se recomienda que el alumno tome apuntes en clase para que sea más activo en su aprendizaje y tenga un documento más sintético que repasar. ACTIVIDAD PRESENCIAL en aula. Se colgarán en la plataforma MOODLE (UPM) problemas y cuestiones de la asignatura, a medida que se vaya avanzando en el curso. El profesor propondrá ejercicios y problemas que resolverá en clase junto con los alumnos. ACTIVIDAD PRESENCIAL en aula. Realización de 2 prácticas de laboratorio en grupos reducidos (3 alumnos) de 2 horas de duración cada una. L1. Generador síncrono. L2. Caracterización de módulos fotovoltaicos. Las prácticas son obligatorias y se evaluarán tanto por la actividad de cada grupo de alumnos en el Laboratorio como por el informe, con formato y contenidos específicos, de cada práctica que debe presentar el grupo en fechas determinadas. ACTIVIDAD PRESENCIAL en el Laboratorio y NO PRESENCIAL (preparación de informe) 24

25 TRABAJOS AUTONOMOS Resolución de ejercicios y problemas. Cada alumno podrá completar y mejorar su aprendizaje con la resolución de ejercicios y problemas con soluciones o sin ellas, disponibles en la plataforma MOODLE (UPM) de la asignatura o bien propuestos en el aula por el profesor. Trabajos individuales pueden realizarse de forma voluntaria, de forma que se acuerde entre profesor y alumno, el objetivo y alcance del tema. Cada trabajo bien evaluado, se contabiliza con 1 PUNTO que se incluye en la calificación de la asignatura. ACTIVIDAD NO PRESENCIAL. Si se da la oportunidad, asistencia de forma voluntaria a conferencias seguidas de coloquio, impartidas por profesionales de empresas. Si se estima que la charla tiene valor para completar la formación sobre la asignatura, la asistencia a las charlas y la elaboración de un informe sobre ellas, bien evaluado, se contabiliza con 1 PUNTO que se incluye en la calificación de la asignatura. ACTIVIDAD PRESENCIAL (charla) y NO PRESENCIAL (preparación de informe) TRABAJOS EN GRUPO TUTORÍAS La realización de las prácticas y el informe de las mismas serán parte de esta modalidad organizativa. También entran en esta consideración las visitas técnicas y los informes sobre las mismas. ACTIVIDAD PRESENCIAL Y NO PRESENCIAL. Si es posible, el grupo de clase realizará una visita a un lugar de interés por su relación con el temario visto en clase. El alumno, en grupo de tres, deberá realizar un informe sobre la visita según las indicaciones pautadas por el profesor. ACTIVIDAD PRESENCIAL (visita) Y NO PRESENCIAL (informe) 25

26 RECURSOS DIDÁCTICOS Mataix, Claudio. Turbomáquinas hidraúlicas (2ª ed), ed Universidad Pontificia comillas, 2009 Cuesta Diego, L., Vallarino, E., Aprovechamientos hidroeléctricos, tomos I y II, Ed. Colegio de ingenieros de caminos, canales y puertos CIEMAT, Fundamentos, dimensionado y aplicaciones de la energía solar fotovoltaica. Ed. Ciemat, 2004.Vol I y II Rodriguez Amenedo, J.L., Burgos Díaz, J.C., Arnalte Gómez, S., Sistemas eólicos de producción de energía eléctrica. Ed. Rueda, 2003 Carta González, J.A., Calero Pérez, R., Colmenar Santos, A., Castro Gil, M., Centrales de energías renovables: Generación eléctrica con energías renovables.dc. Prentice Hall, 2009 Heier, S. Grid integration of wind energy conversión systems. Ed Wiley, 1998 FRAILE MORA, j. Máquinas eléctricas. Mc Graw Hill, México (6ª Edición), Fernández Díez, P. Libros sobre Ingeniería Energética. http: //es.libros.redsauce.net RECURSOS WEB Plataforma educativa Moodle (UPM), asignatura CENTRALES CONVENCIONALES Y RENOVABLES En ella se hacen referencias y vínculos a otros recursos Web. Entre el posible contenido en este recurso web cabe contar con: Apuntes propios de algunos temas de la asignatura Ejercicios y problemas Esquemas, presentaciones y archivos que use o desarrolle el profesor en clase Referencias y vínculos a otros contenidos relevantes de Internet EQUIPAMIENTO Material del laboratorio de INGENIERÍA ELÉCTRICA y NUCLEAR del Dpto. de Sistemas Energéticos. 26

27 Aplicaciones informáticas para simulación y resolución de circuitos eléctricos (disponibles en el Dpto. y/o en aulas de informática) 27

28 Sistema de evaluación de la asignatura EVALUACION Ref INDICADOR DE LOGRO Relacionado con RA: T1_1 Conoce el mix de generación convencional y renovable. RA1 T1_2 Conoce la distribución de centrales de generación, en función del abastecimiento de combustible. RA1 T1_3 Conoce los mix de generación de diferentes países y sus implicaciones en el grado de autoabastecimiento. RA1 T1_4 Conoce los esquemas básicos de los diferentes tipos de centrales, en función del tipo de energía primaria empleada. RA1 T2_1 Conoce los tipos principales de centrales hidráulicas RA1 T2_2 Conoce los componentes principales de las centrales hidráulicas RA7 T2_3 Analiza datos de caudales y calcula caudales de servidumbre, mínimo técnico, caudal de equipamiento de una central RA2 T2_4 Evalúa la potencia de un salto hidráulico RA7 T2_5 Comprende el funcionamiento de las turbinas hidráulicas y calcula los parámetros característicos y de funcionamiento de las mismas RA7 T2_6 Conoce la operación de las centrales hidráulicas RA2 T2_7 Conoce los impactos medioambientales de las centrales hidráulicas RA8 T3_1- T3_2 Comprende la operación de centrales térmicas en ciclo abierto RA4 T3_3- T3_4 T4_1 T4_2 T4_3 T4_4 Comprende la operación de las centrales térmicas en ciclo combinado RA4 Comprende los objetivos de los distintos sistemas y componentes de una central nuclear de agua a presión. RA3 Comprende los objetivos de los distintos sistemas y componentes de una central nuclear de agua a en ebullición. RA3 Diferencia los ciclo térmicos de centrales nucleares de agua ligera frente a las centrales térmicas RA4 Comprende los impactos medioambientales de las centrales nucleares RA8 T5_1 Conoce los modelos de alternador, sus partes constitutivas. RA1, RA7 T5_2 Comprende el circuito equivalente de un alternador. RA1, RA7 T5_3 Comprende y calcula los parámetros de funcionamiento de un alternador. RA1, RA7 T5_4 Comprende el funcionamiento del generador asíncrono. Aplica el circuito equivalente a la solución de problemas RA1, RA7 T5_5 Comprende las diferentes estrategias de operación con generadores RA1, RA7 28

29 asíncronos T5_6 Conoce la constitución y misión de los componentes del parque eléctrico de una central RA1, RA7 T6_1 Aplica los criterios de caracterización del viento a partir de datos medidos RA5, RA6 T6_2 Comprende y caracteriza la evolución de la velocidad del viento con la altura y la influencia del terreno, obstáculos RA6 T6_3 Aplica y calcula modelos estadísticos a la caracterización del viento. RA6 T6_4 Comprende y aplica los conceptos básicos de aerodinámica de un aerogenerador y sus curvas características. RA7 T6_5 Conoce y comprende el funcionamiento de los componentes básicos de un aerogenerador RA7 T6_6 Comprende la disposición de aerogeneradores en un parque eólico RA7 T6_7 Comprende las estrategias de control de los aerogeneradores y los esquemas eléctricos básicos de una aerogenerador RA7 T6_8 Conoce los impactos medioambientales de un parque eólico y comprende la evaluación de dicho impacto RA8 T7_1 Calcula la irradiancia, irradiación extratrerrestre, la radiación global, directa, difusa y de albedo RA5, RA6 T7_2 Conoce los tipos más habituales de células solares y sus parámetros característicos RA7 T7_3 Calcula el comportamiento del módulo bajo diferentes condiciones de radiación y temperatura. Comprende la implicación del sombreado RA7 sobre los módulos T7_4 Comprende el fundamento de los convertidores de potencia RA7 T7_5 Dimensiona una instalación solar conectada a red y aislada RA7 T7_6 Comprende la función de los principales sistemas de protección eléctrica y los esquemas unifilares asociados a una instalación RA7 solar T7_7 Comprender los esquemas básicos de las centrales termosolares RA5 T7_8 Comprende el funcionamiento de los sistemas de concentración solar RA7 T7_9 Conoce los sistemas de almacenamiento de energía y su funcionalidad RA5 T7_10 Capacidad para dimensionar una instalación básica solar termoeléctrica RA7 T7_11 Conoce los impactos medioambientales de una instalación solar y comprende la evaluación de dicho impacto RA8 La tabla anterior puede ser sustituida por la tabla de rúbricas. 29

30 DESCRIPCION GENERAL DE LAS ACTIVIDADES EVALUABLES y DE LOS CRITERIOS DE CALIFICACIÓN Los alumnos pueden optar por ser calificados por evaluación continua (Nota final=0,2xlaboratorio+0,3xtest+0,3xejercicio+0,2xinterrogaciones de clase) o en examen final. (Nota final=0,2xlaboratorio+0,4xtest+0,4xejercicio) Serán evaluables las interrogaciones de clase, las prácticas de laboratorio, el examen final y los trabajos individuales voluntarios, en función de la modalidad de evaluación elegida. Los criterios de calificación serán: Prácticas de Laboratorio: Montajes y medidas correctas. Además se evalúa que el informe de cada práctica tenga todos los epígrafes requeridos con los resultados de cálculo adecuados y una presentación y redacción claras y adecuadas. Examen Final: cuestiones de test bien razonadas, resultados numéricos adecuados y problema resuelto correctamente. Interrogaciones de clase: cuestiones bien razonadas, y resultados numéricos adecuados. Trabajos voluntarios individuales: al ser una actividad individual de cada alumno y supervisada directamente por el profesor, se valora la capacidad de análisis del tema en estudio, síntesis, resultados en su caso y su presentación final. 30