Energía hidráulica. Guía de Aprendizaje. Escuela de Arquitectura, Ingeniería y Diseño Máster Universitario en Energías Renovables

Transcripción

1 Guía de Aprendizaje Energía hidráulica Escuela de Arquitectura, Ingeniería y Diseño Máster Universitario en Energías Renovables

2 Índice 1. Presentación Plan de trabajo Bibliografía Evaluación Cómo comunicarse con el profesor Recomendaciones de estudio

3 1. Presentación Energía hidráulica es un módulo obligatorio dentro del Máster Universitario de Energías Renovables correspondiente al ndo trimestre con un valor de seis créditos ECTS, al igual que es resto de las asignaturas obligatorias de la titulación. En su primera parte se realiza una introducción y clasificación detallada de los diferentes tipos de centrales, haciendo hincapié en la minihidráulica, además de mostrar la situación actual de este tipo de producción de energía en el mundo. En la segunda parte del módulo se describe de forma detallada las características técnicas de las infraestructuras y del equipamiento eléctrico e hidráulico de las centrales hidroeléctricas. En el tercer bloque se presentan las diferentes etapas de la realización práctica de un proyecto real de una central hidroeléctrica, desde el estudio previo de una explotación hasta los factores económicos y medioambientales involucrados. Finalmente, en la última parte del módulo los alumnos deberán reflejar los conocimientos adquiridos durante el curso en un trabajo en grupo. Objetivos El objetivo general de módulo es comprender las características y elementos principales de los sistemas de generación basados en energía hidroeléctrica, así como aprender a manejar los principales parámetros para poder ejecutar un dimensionamiento y estudio de viabilidad de una instalación. Más concretamente, los objetivos de aprendizaje son: Desarrollar la capacidad para la dirección técnica y la dirección de proyectos en el ámbito de las energías renovables. Aprender a aplicar a entornos nuevos o poco conocidos, dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares), los conceptos, principios, teorías o modelos relacionados con su área de estudio. Analizar, sintetizar y emitir juicios en función de criterios técnicos, económicos y medioambientales. Conocer los conceptos básicos relacionados con las centrales hidráulicas, el funcionamiento de las centrales hidráulicas reversibles y sus diferentes regímenes de funcionamiento así como el entorno normativo aplicable a los sistemas de generación hidráulicos dentro del régimen especial y presentar su influencia en el sistema eléctrico y energético nacional. Analizar y describir las diferentes fases de un proyecto hidráulico básico, incidiendo especialmente en los aspectos técnicos, económicos y medioambientales del proyecto. 3

4 Competencias Las competencias generales son: CG1: Capacidad para la dirección técnica y la dirección de proyectos en el ámbito de las energías renovables. CG2: Aprender a aplicar a entornos nuevos o poco conocidos, dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares), los conceptos, principios, teorías o modelos relacionados con su área de estudio. CG3: Elaborar adecuadamente y con creatividad y flexibilidad, soluciones técnicas a los problemas que aparecen en los proyectos. CG4: Analizar, sintetizar y emitir juicios en función de criterios técnicos, económicos y medioambientales CG5: Presentar ideas, procedimientos o informes de investigación y de asesorar a personas y organizaciones en referencia a los aprovechamientos energéticos de recursos naturales renovables y a la eficiencia energética de los mismos. CG6: Capacidad para integrarse en equipos de trabajo multidisciplinares de manera eficaz y cooperativa. Las competencias transversales son: CT1: Responsabilidad: Que el estudiante sea capaz de asumir las consecuencias de las acciones que realiza y responder de sus propios actos. CT3: Conciencia de los valores éticos: Capacidad del estudiante para sentir, juzgar, argumentar y actuar conforme a valores morales de modo coherente, persistente y autónomo. CT4: Habilidades comunicativas: Que el alumno sea capaz de expresar conceptos e ideas de forma efectiva, incluyendo la capacidad de comunicar por escrito con concisión y claridad, así como hablar en público de manera eficaz. CT5: Comprensión interpersonal: Que el alumno sea capaz de realizar una escucha activa con el fin de llegar a acuerdos utilizando un estilo de comunicación asertivo. CT6: Flexibilidad: Que el estudiante sea capaz de adaptarse y trabajar en distintas y variadas situaciones y con personas y culturas diversas. Supone valorar y entender posturas distintas adaptando su propio enfoque a medida que la situación lo requiera. CT8: Iniciativa: Que el estudiante sea capaz de anticiparse proactivamente proponiendo soluciones o alternativas a las situaciones presentadas. CT9: Planificación: Que el estudiante sea capaz de determinar eficazmente sus metas y prioridades definiendo las acciones, plazos, y recursos óptimos requeridos para alcanzar tales metas. CT10: Innovación-Creatividad: Que el estudiante sea capaz de idear soluciones nuevas y diferentes a problemas que aporten valor a problemas que se le plantean. 4

5 Las competencias específicas son: CE4: Conocer los conceptos básicos relacionados con las centrales hidráulicas, el funcionamiento de las centrales hidráulicas reversibles y sus diferentes regímenes de funcionamiento así como el entorno normativo aplicable a los sistemas de generación hidráulicos dentro del régimen especial y presentar su influencia en el sistema eléctrico y energético nacional. CE5: Analizar y describir las diferentes fases de un proyecto hidráulico básico, incidiendo especialmente en los aspectos técnicos, económicos y medioambientales del proyecto. 5

6 2. Plan de trabajo A lo largo de este módulo, vamos a secuenciar el plan de trabajo en seis Unidades de Aprendizaje (UA) a desarrollar en 12 semanas. Al inicio de cada unidad, se presentará la actividad aplicativa individual, colectiva o grupal, según corresponda, que tendrás que desarrollar para focalizar el estudio y aplicación del módulo a los contextos reales y prácticos. Para ello, es fundamental revisar y estudiar en profundidad los recursos que se proponen en la UA, la bibliografía necesaria y/o recomendada y asistir o revisar distintos seminarios virtuales. Se trata de un plan de trabajo eminentemente práctico y su evaluación es continua. Por eso, la evaluación del trabajo que desarrolles en las actividades aplicativas será el grueso de la nota final que consigas en el módulo. Además, existe un cuestionario que completará el sistema de evaluación: Cuestionario final: que sí computará para la nota final, cuyo peso está contemplado al final de la presente guía, te servirá como repaso y comprobación de tu nivel de aprovechamiento del módulo estudiado. 6

7 Energía hidráulica Cronograma En la siguiente tabla, se identifican las actividades a realizar por el alumno y sus recursos asociados. Semana Unidad de Aprendizaje Actividades Aplicativas y Cuestionarios Individual Grupal Recursos Seminarios virtuales Actividad 1: Tema 1 1: Clase magistral. UA 1 (1 ECTS) Estudio sobre la capacidad de generación Hidráulica de un país y ficha de central hidráulica Conferencia virtual 1 Actividad 2: Tema 2 UA 2 (1 ECTS) Dimensionamient o de una tubería forzada y cálculo de pérdidas de carga. Pizarra electrónica 1 UA 3 (1 ECTS) Actividad 3: Selección de centrales hidroeléctricas y comparación de los tres distintos tipos de turbinas. Tema 3 Tema 4 Pizarra electrónica 2 2: Clase magistral de Manuel Moral. Entrevistas grupales. Actividad 4: Actividad 5: Tema 5 UA 4 (1 ECTS) Análisis hidrológico mediante la confección de curvas de caudales. Dimensionado de turbinas para un salto y caudal específico dado. Tema 6 Pizarra electrónica 3 UA 5 (1 ECTS) Actividad 6: Análisis económico de una central hidroeléctrica. Tema 7 Tema 8 Tema 9 Tema 10 7

8 11-12 Energía hidráulica UA 6 (1 ECTS) Actividad 7: Estudio de viabilidad de un aprovechamiento hidroeléctrico. Tema 11 3: Clase magistral de Manuel Moral. Entrevistas individuales. Para ver en detalle el objetivo, enunciado, procedimiento de entrega y evaluación de cada una de las Actividades Aplicativas, visitar cada la actividad dentro de la Unidad de Aprendizaje que corresponda. La fecha de entrega de cada una de las Actividades Aplicativas y de realización de los Seminarios virtuales estará visible en el calendario del módulo. Si hubiera algún cambio en estas fechas, será comunicado oportunamente por el profesor en el Foro General y modificado en el calendario. 8

9 Recursos Los recursos para el estudio de cada una de las unidades son: Unidad 1. Introducción, clasificación e infraestructuras de embalse para centrales hidroeléctricas o Conferencia virtual: Generalidades de la generación hidráulica y clasificación de las centrales hidroeléctricas o Tema 1: Estructuras de embalse, toma y derivación Unidad 2. Infraestructuras de centrales hidroeléctricas o Tema 2: Infraestructuras - Conducciones hidráulicas o Pizarra electrónica 1: Infraestructuras - Equipamiento Unidad 3. Equipamiento hidráulico principal de una central hidroeléctrica - Turbinas o Tema 3: Turbinas de acción o Tema 4: Turbinas de reacción o Pizarra electrónica 2: Funcionamiento mecánico de una turbina hidráulica y de centrales reversibles. Sistemas mecánicos auxiliares Unidad 4. Estudio de Viabilidad de Centrales Hidroeléctricas - Hidrología, Dimensionamiento de Turbinas o Tema 5: Descripción de un Estudio de Viabilidad o Tema 6: Análisis Hidrológico de un emplazamiento para una central hidroeléctrica o Pizarra electrónica 3: Predimensionamiento de una turbina - Ejemplo Unidad 5. Estudio de Viabilidad de Centrales Hidroeléctricas - Estudio de Impacto Ambiental y Estudio Económico o Tema 7: Estudio de Impacto Ambiental o Tema 8: Aplicación Práctica de un Estudio de Impacto Ambiental o Tema 9: Estudio Económico y Financiero o Tema 10: Aplicación Práctica de un Estudio Económico y Financiero Unidad 6. Proyecto: Estudio de Viabilidad de una Central Hidroeléctrica o Tema 11: Ejemplo de cálculo. Estudio de viabilidad 9

10 Seminarios virtuales Los Seminarios virtuales llevarán la siguiente dinámica de trabajo a través de Webconference: o o o Clase magistral. El objetivo de este seminario es explicar de forma global qué es lo que se van a encontrar los estudiantes en el módulo. Clase magistral de Manuel Moral. El objetivo de este seminario es resolver las dudas de los estudiantes sobre las Unidades de Aprendizaje 1, 2 y 3; además de verificar la asimilación de los contenidos a través de entrevistas personales. Clase magistral de Manuel Moral. El objetivo de este seminario es resolver las dudas de los estudiantes sobre las Unidades de Aprendizaje 4, 5 y 6, y dudas sobre el proyecto final; además de verificar la asimilación de los contenidos a través de entrevistas personales. 10

11 3. Bibliografía Bibliografía básica Unidad 1. Introducción, clasificación e infraestructuras de embalse para centrales hidroeléctricas o Cuesta L., Vallarino, E. (2000). Aprovechamientos hidroeléctricos. Tomo I y II. Madrid: Garceta Grupo Editorial. o Cuesta L., Vallarino, E. (1998). Tratado básico de presas. Tomo I y II. (4º ed). Madrid: Garceta Grupo Editorial. o European Small Hydro Association (ESHA) (1998). Manual de la pequeña hidráulica. Cómo llevar a buen fin un proyecto de minicentral hidroeléctrica. Disponible en: < pdf> [Consultado el 25 de noviembre del 2015] o Instituto para la Diversificación y el Ahorro Energético (IDAE) (2006). Manual de energías renovables. Minicentrales hidroeléctricas. Disponible en: < es/publicaciones/10374_minicentrales_hidroelectricas_a2006.pdf >[Consultado el 25 de noviembre del 2015]. o Observ ER (2012). The state of renewable energies in Europe (9th ed). Observ ER. Disponible en: < el 25 de noviembre del 2015]. o Web de Endesa Generación. Centrales Hidroeléctricas I y II. Conceptos y componentes hidráulicos. Disponible en: < [Consultado el 25 de noviembre del 2015] Unidad 2. Infraestructuras de centrales hidroeléctricas o Cuesta L., Vallarino, E. (2000). Aprovechamientos hidroeléctricos. Tomo I y II. Madrid: Garceta Grupo Editorial. o U.S. Department of the Interior (1987). Bureau of Reclamation. (3ª ed.) Design of Small Dams. Disponible en: < [Consultado el 25 de noviembre del 2015] o Web de Endesa Generación. Centrales Hidroeléctricas I y II. Conceptos y componentes hidráulicos. Disponible en: < [Consultado el 25 de noviembre del 2015] 11

12 Unidad 3. Equipamiento hidráulico principal de una central hidroeléctrica - Turbinas o Cuesta L., Vallarino, E. (2000). Aprovechamientos hidroeléctricos. Tomo I y II. Madrid: Garceta Grupo Editorial. o U.S. Department of the Interior (1987). Bureau of Reclamation. (3ª ed.) Design of Small Dams. Disponible en: < [Consultado el 25 de noviembre del 2015] o Web de Endesa Generación. Centrales Hidroeléctricas I y II. Conceptos y componentes hidráulicos. Disponible en: < [Consultado el 25 de noviembre del 2015] Unidad 4. Estudio de Viabilidad de Centrales Hidroeléctricas - Hidrología, Dimensionamiento de Turbinas o European Small Hydro Association (ESHA) (1998). Manual de la pequeña hidráulica. Cómo llevar a buen fin un proyecto de minicentral hidroeléctrica. Disponible en: < pdf> [Consultado el 25 de noviembre del 2015]. o Instituto para la Diversificación y el Ahorro Energético (IDAE) (2006). Manual de energías renovables. Minicentrales hidroeléctricas. Disponible en: < es/publicaciones/10374_minicentrales_hidroelectricas_a2006.pdf> [Consultado el 25 de noviembre del 2015]. Unidad 5. Estudio de Viabilidad de Centrales Hidroeléctricas - Estudio de Impacto Ambiental y Estudio Económico o European Small Hydro Association (ESHA) (1998). Manual de la pequeña hidráulica. Cómo llevar a buen fin un proyecto de minicentral hidroeléctrica. Disponible en: < pdf> [Consultado el 25 de noviembre del 2015]. o Instituto para la Diversificación y el Ahorro Energético (IDAE) (2006). Manual de energías renovables. Minicentrales hidroeléctricas. Disponible en: < es/publicaciones/10374_minicentrales_hidroelectricas_a2006.pdf >[Consultado el 25 de noviembre del 2015]. Unidad 6. Proyecto: Estudio de Viabilidad de una Central Hidroeléctrica o Cuesta L., Vallarino, E. (2000). Aprovechamientos hidroeléctricos. Tomo I y II. Madrid: Garceta Grupo Editorial. 12

13 o o o o o European Small Hydro Association (ESHA) (1998). Manual de la pequeña hidráulica. Cómo llevar a buen fin un proyecto de minicentral hidroeléctrica. Disponible en: < pdf> [Consultado el 25 de noviembre del 2015]. Instituto para la Diversificación y el Ahorro Energético (IDAE) (2006). Manual de energías renovables. Minicentrales hidroeléctricas. Disponible en: < es/publicaciones/10374_minicentrales_hidroelectricas_a2006.pdf >[Consultado el 25 de noviembre del 2015]. Observ ER (2012). The state of renewable energies in Europe (9th ed). Observ ER. Disponible en: < el 25 de noviembre del 2015]. U.S. Department of the Interior (1987). Bureau of Reclamation. (3ª ed.) Design of Small Dams. Disponible en: < [Consultado el 25 de noviembre del 2015] Web de Endesa Generación. Centrales Hidroeléctricas I y II. Conceptos y componentes hidráulicos. Disponible en: < [Consultado el 25 de noviembre del 2015] 13

14 4. Evaluación En la tabla inferior se indican, a modo general, los criterios de evaluación de las actividades a realizar por estudiante y su peso sobre la calificación total del módulo. Unidades Aprendizaje Actividades evaluables Criterios de evaluación Modalidad Peso Actividad 1: Estudio sobre la capacidad de generación Hidráulica de un país y ficha de central hidráulica Fiabilidad de los datos presentados. Presentación de los datos. Aprendizaje de los conceptos básicos de energía. Capacidad de análisis. Actividad 2: Dimensionamiento de una tubería forzada y cálculo de pérdidas de carga. Fiabilidad de los datos presentados. Presentación de los datos. Proceso de cálculo. Capacidad de análisis y comparación. UA 1-5 Actividad 3: Selección de centrales hidroeléctricas y comparación de los tres distintos tipos de turbinas. Fiabilidad de los datos presentados. Presentación de los datos. Capacidad de análisis. Individual 40% Actividad 4: Análisis hidrológico mediante la confección de curvas de caudales. Fiabilidad de los datos presentados. Presentación de los datos. Capacidad de análisis. Comprensión de las lecturas realizadas. Actividad 5: Dimensionado de turbinas para un salto y caudal específico dado. Fiabilidad de los datos presentados. Presentación de los datos. Capacidad de análisis. Grupal 30% Actividad 6: Análisis económico de una central hidroeléctrica. Fiabilidad de los datos presentados. Presentación de los datos. Capacidad de análisis. Distribución del trabajo. 14

15 Análisis y cálculos. Capacidad de análisis. Distribución de tareas. Presentación de resultados. Actividad 7: Estudio de viabilidad de un aprovechamiento hidroeléctrico. Comprensión de la lectura realizada. Distribución del grupo. Capacidad de análisis. Presentación de los resultados. Grupal 30% UA6 Distribución del grupo. Capacidad de análisis. Proceso de cálculo Presentación de los resultados. Intervención de los integrantes del grupo. Para aprobar en convocatoria ordinaria la nota media ponderada de todas las actividades que figuran en la tabla debe ser igual o superior a 5. Además, para superar el módulo será necesario aprobar el cuestionario de evaluación final y superar una entrevista de evaluación personal con el profesor. Para aprobar en convocatoria extraordinaria debes entregar las actividades que indique el profesor, cuya nota media ponderada debe ser igual o superior a 5. Las actividades evaluables y su peso en la evaluación final del módulo podrán sufrir modificaciones que serán comunicadas oportunamente por el profesor en el Foro General del módulo. 15

16 5. Cómo comunicarse con el profesor Cuando tengas una duda sobre los contenidos o actividades tratados en una Unidad de Aprendizaje, no olvides escribirla en el Foro de la Unidad para que todos tus compañeros puedan leerla. Es posible que alguno tenga tu misma duda! Si tienes alguna consulta exclusivamente dirigida al profesor puedes enviarle un mensaje privado desde el sistema de mensajería instantánea del Campus Virtual. Además, en caso de que necesites profundizar en algún tema, puedes acordar con tu profesor una tutoría virtual. Es conveniente que leas con regularidad los mensajes enviados por compañeros y profesores, pues constituyen una vía más de aprendizaje. 16

17 6. Recomendaciones de estudio Recomendaciones Generales La formación a distancia exige planificación y regularidad desde la primera semana. Es importante que accedas regularmente al módulo según el plan de trabajo que ha organizado el profesor. Además, es muy positivo el intercambio de experiencias y opiniones con profesores y demás estudiantes, ya que permiten el desarrollo de competencias básicas como la flexibilidad, la negociación, la argumentación y, por supuesto, el pensamiento crítico. Por ello te proponemos una metodología general de estudio basada en los siguientes puntos: Seguir un ritmo de estudio constante y sistemático. Acceder al módulo de manera continuada para mantenerse actualizado sobre el desarrollo del módulo. Participar activamente en ella enviando opiniones, dudas y experiencias sobre los temas tratados y/o planteando nuevos aspectos de interés para su debate. Leer los mensajes enviados por los compañeros y/o los profesores. Se considera de especial interés y valor académico la presencia en el aula virtual al menos una vez por semana. El control de dicha presencia sería equivalente a asistir a clases presenciales. La forma en que puedes estar presente es muy variada: preguntando, opinando, realizando las actividades que el profesor proponga, participando en las actividades colaborativas, etc. Esta forma de trabajar supone esfuerzo pero permite obtener mejores resultados en el desarrollo del módulo. 17

18 Todos los derechos de propiedad intelectual de esta obra pertenecen en exclusiva a la Universidad Europea de Madrid, S.L.U. Queda terminantemente prohibida la reproducción, puesta a disposición del público y en general cualquier otra forma de explotación de toda o parte de la misma. La utilización no autorizada de esta obra, así como los perjuicios ocasionados en los derechos de propiedad intelectual e industrial de la Universidad Europea de Madrid, S.L.U., darán lugar al ejercicio de las acciones que legalmente le correspondan y, en su caso, a las responsabilidades que de dicho ejercicio se deriven.