1.- DATOS DE LA ASIGNATURA. Nombre de la asignatura: Energías alternativas. Carrera: Ingeniería Química. Clave de la asignatura: AMF-1205

Transcripción

1 1.- DATOS DE LA ASIGNATURA Nombre de la asignatura: Energías alternativas Carrera: Ingeniería Química Clave de la asignatura: AMF-1205 (Créditos) SATCA: PRESENTACIÓN Caracterización de la asignatura. Esta asignatura posee contenidos relacionados con el tema de las energías alternativas. Es el único curso, dentro de la retícula de la Carrera de Ing. Química con especialidad en Medio Ambiente, que toca el estudio de este tipo de energías sustentables, incluyendo su obtención, bases de diseño e ingeniería, y el análisis de casos estudio. Se presenta la problemática actual relacionada con el consumo de energéticos y como este tipo de fuentes de energía son una alternativa viable para resolverla. Al estudiar las energías alternativas, se considera su cuantificación o estimación y el diseño de los equipos requeridos para obtenerla. Se estudian en este curso también diversas aplicaciones de las energías sustentables a casos estudio de impacto social y económico en diferentes sectores de la población. Como complemento se explica al alumno el modelo de sustentabilidad energética, así como la legislación nacional e internacional en materia de política energética. La asignatura consta de 7 unidades, a saber: La problemática medioambiental y energética. Marco legislativo y políticas energéticas, Las fuentes de energía, La energía solar fotovoltaica, La energía solar térmica, La energía eólica, Biomasa para usos energéticos, eficiencia energética y otras energías renovables. Para efectos de evaluación a menudo se unen las unidades 1 y 2, 3 y 4, y las 5 y 6 Intención didáctica. El enfoque sugerido para la materia es los temas dejando algunos de ellos para por el alumno. El material teórico se presenta de manera superficial, dada la extensión del mismo, y se refuerza el aprendizaje con ejemplos numéricos de aplicación. La materia contempla 2 horas de práctica a la semana, aunque no se tiene laboratorio ni equipo para hacer prácticas, se deja al alumno hacer algunos experimentos simples armados con materiales de bajo costo, y luego traer a la escuela los prototipos y mostrar su funcionamiento. Esta actividad se toma en cuenta dentro de la participación en clase. Se sugiere hacer por lo menos una visita a empresas que utilizan este tipo de energías

2 3. COMPETENCIAS A DESARROLLAR Competencias específicas: Aplicar procedimientos administrativos, prácticas de ingeniería comunes y los requerimientos legales de las normas ambientales vigentes para resolver problemas de impacto social, usando el estado del arte de las principales energía alternativas Competencias genéricas Competencias instrumentales: Capacidad de análisis y síntesis Capacidad de organización y planificación Conocimientos de las TIC relativas al ámbito de estudio Capacidad de gestión de la información Resolución de problemas Toma de decisiones 2-Competencias interpersonales: Trabajo en un equipo de carácter interdisciplinar Habilidades en la relaciones interpersonales Razonamiento crítico Compromiso ético 3-Competencias sistémicas: Aprendizaje autónomo Adaptación a nuevas situaciones Liderazgo Motivación por la calidad. 4 HISTORIA DEL PROGRAMA Lugar y fecha de elaboración o revisión Instituto Tecnológico de Aguascalientes (2012) Participantes Miembro de la Academia de Ingeniería Química Dr. Juan Carlos Tapia Picazo Observaciones (cambios y justificación) Adecuación del programa a la modalidad por Competencias para asignatura optativa de la especialidad en ambiental 5. OBJETIVO(S) GENERAL(ES) DEL CURSO Aplicar procedimientos administrativos, prácticas de ingeniería comunes y los requerimientos legales de las normas ambientales vigentes para resolver problemas de impacto social, usando el estado del arte de las principales energía alternativas 6. COMPETENCIAS PREVIAS Poseer los saberes básicos de los cursos de

3 Matemáticas (Cálculo diferencial e integral, Trigonometría y Geometría Analítica), Operaciones Unitarias (Combustión o incineración, flujo de fluidos), Termodinámica (Leyes de la Termodinámica), Física (Electrostática, densidad, presión, Fuerza, Masa), Balances de materia y energía, Electricidad y magnetismo. 7. TEMARIO Unidad Temas 1 La problemática medioambiental y energética. Marco legislativo y políticas energéticas Subtemas 1.1 la problemática energética 1.2 la sostenibilidad energética 1.3 políticas energéticas Las fuentes de energía La energía solar fotovoltaica La energía solar térmica La energía eólica Biomasa para usos energéticos 2.1 Introducción a la energía 2.2 El sol 2.3 El viento 3.1 introducción a la energía solar fotovoltaica 3.2 células y paneles fotovoltaicos 3.3 baterías, reguladores, convertidores e inversores 3.4 tipos de instalaciones fotovoltaicas 3.5 aplicaciones y usos de la energía solar fotovoltaica 3.6 diseño y cálculos del sistema 4.1 Introducción a la energía solar térmica 4.2 Componentes de las instalaciones solares térmicas 4.3 Ubicación y montaje de las instalaciones solares térmicas 4.4 Aplicaciones de la energía solar 5.1 Introducción a la energía eólica 5.2 Funcionamiento y componentes de los aerogeneradores 5.3 Aplicaciones y usos de la energía eólica 5.4 Tipos de aerogeneradores y cálculos en el diseño 6.1 Fuentes de biomasa 6.2 Métodos de transformación de biomasa en energía 6.3 Biocombustibles y biocarburantes

4 7 Eficiencia Energética y otras energías renovables 7.1 Introducción a las pilas de combustible 7.2 Introducción a la energía geotérmica 7.3 Proyectos de eficiencia energética 1. SUGERENCIAS DIDÁCTICAS El profesor debe: Ser conocedor de la disciplina que está bajo su responsabilidad, conocer su origen y desarrollo histórico para considerar este contexto al abordar los temas. También debe conocer a fondo el sistema de enseñanza por competencias. Desarrollar la capacidad de los alumnos para trabajar en equipo; orientar el trabajo del estudiante y potenciar en él, impulsar la autonomía, el trabajo cooperativo y la toma de decisiones. Lograr que el alumno trabaje más por su cuenta y menos en dependencia d. Mostrar flexibilidad en el seguimiento del proceso formativo y propiciar la interacción entre los estudiantes. Aplicar diversos instrumentos de evaluación a lo largo del curso y tomar en cuenta el conocimiento inicial de los estudiantes como punto de partida para la construcción de nuevos conocimientos. Propiciar Investigaciones bibliográficas. Programar visitas a plantas donde se utilicen diversas energías alternativas. Elaborar un proyecto de alguna mejora a una planta ya existente. 9. SUGERENCIAS DE EVALUACIÓN Se sugiere el uso de diversos instrumentos de evaluación, tales como tareas, participación en clase, puntualidad y asistencia a clase, examen de la unidad y cuestionario sorpresa, exposición de anteproyectos y proyectos por equipos, dando una ponderación específica a cada uno de ellos conforme al criterio del profesor. 10. UNIDADES DE APRENDIZAJE Unidad 1: La problemática medioambiental y energética. Marco legislativo y políticas energéticas 1. Conocer la situación actual de la problemática energética, Fuentes de energía, Reservas energéticas mundiales y La problemática energética en el futuro 2. Aprende el concepto de la sostenibilidad al desarrollo sostenible, los Realizar evaluación diagnóstica proporcionado por Aclarar dudas con *

5 Argumentos para un modelo de desarrollo sostenible y el los retos. 3. Conocer las políticas energéticas en el Ámbito internacional, europeo y nacional Unidad 2: Las fuentes de energía 1. Conoce y aprende los conceptos básicos, la evolución e importancia del uso de la energía, las principales fuentes de energía, su aprovechamiento, sistemas de unidades y fórmulas de energía. 2. Reafirma su conocimiento respecto al Sol, la luz, el calor, escalas de temperatura y calorimetría. 3. Conoce las energías de origen solar y su aprovechamiento. 4. Conoce la composición gaseosa de la atmósfera, Fórmulas, Velocidad y presión del viento y sus aplicaciones. proporcionado por el maestro Aclarar dudas con Realizar el experimento encargado por el maestro Unidad 3: La energía solar fotovoltaica 1. Conoce el origen e historia de la energía solar fotovoltaica, los objetivos de la instalación solar fotovoltaica y fundamentos. 2. Conoce los conceptos de célula fotovoltaica y panel fotovoltaico, su estructura. 3. Conoce las especificaciones y parámetros de diseño proporcionado por Aclarar dudas con Realizar el experimento encargado por

6 para Baterías, Reguladores de carga, convertidores e inversores. 4. Aprende la clasificación de los sistemas fotovoltaicos y la configuración de instalaciones de energía solar fotovoltaica, sus aplicaciones en el medio rural y de los sistemas fotovoltaicos conectados a red. 5. Aprende y realiza el dimensionado de la instalación, diseña el sistema de captación, dimensionado del sistema de baterías, regulador y cableados. Unidad 4: La energía solar térmica 1. Conoce los conceptos y fundamentos de la energía solar térmica. 2. Identifica los componentes de las instalaciones solares térmicas, subsistema de captación, subsistema hidráulico, subsistema de intercambio y subsistema de acumulación. 3. Aprende el montaje de los captadores solares, el acumulador, intercambiador, la bomba hidráulica, equipos de medida y regulación. 4. Conoce los tipos básicos de instalaciones, instalaciones solares en un edificio y para agua caliente sanitaria. proporcionado por Aclarar dudas con

7 Unidad 5: La energía eólica 1. Aprende las consideraciones históricas de la energía eólica y situación actual 2. Conoce el funcionamiento y componentes de los aerogeneradores, la torre, funcionamiento del aerogenerador, sistema de generación y el emplazamiento de los aerogeneradores 3. Conoce las aplicaciones y usos de la energía eólica, en el bombeo de agua, producción de electricidad y en la desalinización 4. Aprende y aplica las bases de técnicas para diseñar los aerogeneradores. 5. Conoce la tipología y otros tipos de máquinas eólicas. proporcionado por Aclarar dudas con Realizar el experimento encargado por Unidad 6: Biomasa para usos energéticos 1. Conoce las diversas fuentes de biomasa. 2. Aprende y aplica los principales métodos de transformación de biomasa en energía. 3. Conoce los principales biocombustibles y biocarburantes, métodos de obtención y aplicaciones. proporcionado por Aclarar dudas con Realizar el experimento encargado por Unidad 7: Eficiencia Energética y otras energías renovables. 1. Conoce los conceptos, tipos y aplicaciones de las pilas de combustible. proporcionado por

8 2. Conoce los fundamentos, tipos y aplicaciones de la energía geotérmica. 3. Desarrolla un proyecto de eficiencia energética, para la solución de un caso estudio mediante el uso de energías alternativas. Aclarar dudas con Resuelve un caso de estudio 11. FUENTES DE INFORMACIÓN Tester, J. W., E. M. Drake, M. W. Golay, M. J. Driscoll, and W. A. Peters. Sustainable Energy - Choosing Among Options. Cambridge, MA: MIT Press, ISBN: PRACTICAS PROPUESTAS a) Análisis de un caso estudio desde la perspectiva de la problemática energética, su marco legislativo y políticas energéticas. b) Diseño de un sistema a base de energía solar fotovoltaica. c) Análisis de un caso estudio donde se utilice un sistema a base de energía solar térmica. d) Diseño de un sistema de energía eólica. e) Análisis de un caso estudio donde se obtenga energía a partir de una biomasa. f) Proyecto de eficiencia energética, para la solución de un caso estudio mediante el uso de energías alternativas.