Unidad responsable: Unidad que imparte: Curso: Titulación: Créditos ECTS: 2015 820 - EUETIB - Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial de Barcelona 724 - MMT - Departamento de Máquinas y Motores Térmicos MÁSTER UNIVERSITARIO EN INGENIERÍA AMBIENTAL (Plan 2014). (Unidad docente Optativa) MÁSTER UNIVERSITARIO EN INGENIERÍA DE LA ENERGÍA (Plan 2013). (Unidad docente Optativa) MÁSTER UNIVERSITARIO EN INGENIERÍA DE LA ENERGÍA (Plan 2013). (Unidad docente Optativa) 2,5 Idiomas docencia: Castellano, Inglés Profesorado Responsable: Velo Garcia, Enrique Horario de atención Horario: Se publicará en la intranet docente Capacidades previas - Estequiometría de las reacciones químicas. - Fundamentos de termodinámica. - Fundamentos de transferencia de calor. Requisitos - Equipos térmicos. Competencias de la titulación a las cuales contribuye la asignatura Específicas: CEMT-1. Entender, describir y analizar, de forma clara y amplia toda la cadena de conversión energética, desde su estado como fuente de energía hasta su uso como servicio energético. Identificar, describir y analizar la situación y características de los distintos recursos energéticos y de los usos finales de la energía, en sus dimensiones económica, social y ambiental; y formular juicios valorativos. CEMT-4. Realizar de forma eficiente la obtención de datos de recursos renovables de energía y su tratamiento estadístico, así como aplicar conocimientos y criterios de valoración en el diseño y evaluación de soluciones tecnológicas para el aprovechamiento de recursos renovables de energía, tanto para sistemas aislados como conectados a red. Reconocer y valorar las aplicaciones tecnológicas más novedosas en el ámbito del aprovechamiento de los recursos renovables de energía. CEMT-5. Aplicar criterios técnicos y económicos en la selección del equipo térmico más adecuado para una determinada aplicación. Dimensionar equipos e instalaciones térmicas. Reconocer y valorar las aplicaciones tecnológicas más novedosas en el ámbito de la producción, transporte, distribución, almacenaje y uso de la energía térmica. CEMT-7. Analizar el comportamiento de equipos e instalaciones en operación a fin de elaborar un diagnóstico valorativo sobre su régimen de explotación y de establecer medidas dirigidas a mejorar la eficiencia energética de los mismos. 1 / 9
Metodologías docentes Metodologías docentes Durante el desarrollo de la asignatura se utilizarán las siguientes metodologías docentes: - Clase magistral o conferencia (EXP): exposición de conocimientos por parte del profesorado mediante clases magistrales o bien por personas externas mediante conferencias invitadas. - Clases participativas (CP): resolución colectiva de ejercicios, realización de debates y dinámicas de grupo con el profesor y otros estudiantes en el aula; presentación en el aula de una actividad realizada de manera individual o en grupos reducidos. - Trabajo teórico-práctico dirigido (TD): realización en el aula de una actividad o ejercicio de carácter teórico o práctico, individualmente o en grupos reducidos, con el asesoramiento del profesor. - Proyecto, actividad o trabajo de alcance reducido (PR): aprendizaje basado en la realización, individual o en grupo, de un trabajo de reducida complejidad o extensión, aplicando conocimientos y presentando resultados. - Proyecto o trabajo de amplio alcance (PA): aprendizaje basado en el diseño, la planificación y realización en grupo de un proyecto o trabajo de amplia complejidad o extensión, aplicando y ampliando conocimientos y redactando una memoria donde se vierte el planteamiento de este y los resultados y conclusiones. - Actividades de Evaluación (EV). Actividades formativas: Durante el desarrollo de la asignatura se utilizarán las siguientes actividades formativas: Presenciales - Clases magistrales y conferencias (CM): conocer, comprender y sintetizar los conocimientos expuestos por el profesor mediante clases magistrales o bien por conferenciantes. - Clases participativas (CP): participar en la resolución colectiva de ejercicios, así como en debates y dinámicas de grupo, con el profesor y otros estudiantes en el aula. - Presentaciones (PS): presentar en el aula una actividad realizada de manera individual o en grupos reducidos. - Trabajo teórico práctico dirigido (TD): realizar en el aula una actividad o ejercicio de carácter teórico o práctico, individualmente o en grupos reducidos, con el asesoramiento del profesor. No Presenciales - Proyecto, actividad o trabajo de alcance reducido (PR): llevar a cabo, individualmente o en grupo, un trabajo de reducida complejidad o extensión, aplicando conocimientos y presentando resultados. - Proyecto o trabajo de amplio alcance (PA): diseñar, planificar y llevar a cabo individualmente o en grupo un proyecto o trabajo de amplia complejidad o extensión, aplicando y ampliando conocimientos y redactando una memoria donde se vierte el planteamiento de éste y los resultados y conclusiones. - Estudio autónomo (EA): estudiar o ampliar los contenidos de la materia de forma individual o en grupo, comprendiendo, asimilando, analizando y sintetizando conocimientos. Objetivos de aprendizaje de la asignatura El ámbito de la asignatura corresponde a las tecnologías de aprovechamiento energético de la biomasa y de los residuos. En este ámbito se pretende que los estudiantes adquieran los conocimientos y habilidades necesarios para la descripción y selección de equipos, así como para el cálculo de prestaciones de equipos e instalaciones preexistentes a nivel básico o de pre-proyecto. Se pretende dar una visión global de las tecnologías y métodos que permita al estudiante hacer valoraciones y estudios de alternativas en la realización de proyectos de ingeniería. Resultados del aprendizaje 2 / 9
Al finalizar la asignatura, el / la estudiante: - Entiende el papel de la biomasa en el contexto del sistema energético mundial y regional, sus connotaciones económicas, sociales y ambientales, así como el impacto de las tecnologías en un contexto local y global y es capaz de elaborar juicios valorativos sobre oportunidades, amenazas y barreras en su utilización. - Conoce de las organizaciones relevantes, los principales proyectos en el ámbito internacional, las principales fuentes de información y las normativas relacionadas con las tecnologías de la biomasa. - Dispone de los conocimientos, habilidades y elementos de análisis y juicio necesarios para llevar a cabo un proyecto, a escala de ingeniería básica, relacionado con la calidad y / o el abastecimiento de energía utilizando las tecnologías de la biomasa. - Dispone de los conocimientos, habilidades y elementos de análisis y juicio necesarios para plantear un estudio de previabilidad, relacionado con la utilización de sistemas de energía de la biomasa en diferentes sectores industriales y de servicios. - Conoce las principales líneas de investigación en el ámbito de las tecnologías de la biomasa y los residuos y es capaz de aportar ideas innovadoras. Horas totales de dedicación del estudiantado Dedicación total: 62h 30m Horas grupo grande: 0h 0.00% Horas grupo mediano: 15h 24.00% Horas grupo pequeño: 0h 0.00% Horas actividades dirigidas: 5h 8.00% Horas aprendizaje autónomo: 42h 30m 68.00% 3 / 9
Contenidos 1. Biomasa y residuos. - Concepto de biomasa. - Naturaleza y tipos de biomasa según su composición. - Fuentes de biomasa. - Biomasa para fines energéticos. - Potencial a escala local y global. - Políticas regionales y nacionales de fomento del uso de la biomasa. - Que el estudiante entienda el rol de la biomasa como fuente renovable de energía en los sectores productivos y de servicios, así como su importancia en la cadena energética: transformación, transporte, distribución y uso final y eficiente de la energía y sea capaz de elaborar juicios valorativos sobre oportunidades, amenazas y barreras en su utilización. - Que el estudiante conozca de las organizaciones relevantes, los principales proyectos en el ámbito internacional, las principales fuentes de información y las normativas relacionadas con las tecnologías de la biomasa. 2. Caracterización y propiedades. Dedicación: 11h Grupo mediano/prácticas: 1h Actividades dirigidas: 2h Aprendizaje autónomo: 7h - Combustibles de la biomasa. - Tipo de análisis - Poder calorífico Actividades vinculadas: 1. Ejercicio sobre caracterización y propiedades del biocombustibles. - Que el estudiante conozca y entienda las características principales de los biocombustibles y los métodos de determinación de propiedades. - Que el estudiante disponga de los conocimientos y habilidades necesarios para la determinación de las características energéticas de los biocombustibles. 4 / 9
3. Cultivos energéticos. - Características. - Tipos de cultivos. - Cultivos forestales. - Especies agrícolas. - Proyectos estratégicos. - Políticas de fomento y perspectivas de futuro. - Que el estudiante entienda el papel de los cultivos en el contexto del sistema energético mundial y regional, sus connotaciones económicas y sociales, así como el impacto de las tecnologías en un contexto local y global y es capaz de elaborar juicios valorativos sobre oportunidades, amenazas y barreras en su utilización. - Conoce las principales líneas de investigación en el ámbito de los cultivos energéticos. 4. El proceso de combustión con producción eléctrica y térmica. Dedicación: 26h Grupo mediano/prácticas: 3h Actividades dirigidas: 3h Aprendizaje autónomo: 19h - Fundamentos de la combustión. - Bases termoquímicas. - Análisis energético. - Quemadores y equipos de combustión. - Producción de electricidad y calor. Actividades vinculadas: 2. Ejercicios sobre combustión de biomasa con producción eléctrica y térmica. - Que el estudiante disponga de los conocimientos, habilidades y elementos de análisis y juicio necesarios para plantear un estudio de pre-viabilidad, relacionado con la utilización de sistemas de combustión de biomasa en diferentes sectores industriales y de servicios mediante la evaluación del recurso disponible. - Que el estudiante disponga de los conocimientos, habilidades y elementos de análisis y juicio necesarios para llevar a cabo un proyecto, a escala de ingeniería básica, relacionado con la calidad y / o el abastecimiento de energía utilizando las tecnologías de combustión de la biomasa. 5 / 9
5. Los procesos de gasificación y pirólisis. Dedicación: 15h 30m Grupo grande/teoría: 2h Grupo mediano/prácticas: 2h Actividades dirigidas: 2h 30m Aprendizaje autónomo: 9h - Introducción - Bases termoquímicas - Clasificación de tecnologías - Producción de electricidad por gasificación - Parámetros de diseño. Aspectos operacionales - Oportunidades y perspectivas de futuro Actividades vinculadas: 3. Ejercicio sobre gasificación de biomasa con producción eléctrica. - Que el estudiante disponga de los conocimientos, habilidades y elementos de análisis y juicio necesarios para plantear un estudio de pre-viabilidad, relacionado con la utilización de sistemas de gasificación de biomasa en diferentes sectores industriales y de servicios para evaluación del recurso disponible. - Que el estudiante disponga de los conocimientos, habilidades y elementos de análisis y juicio necesarios para llevar a cabo un proyecto, a escala de ingeniería básica, relacionado con la calidad y / o el abastecimiento de energía utilizando las tecnologías de gasificación de la biomasa. 6. Biorefinerías. - Conceptos básicos. - Tipología. - Producción de bioetanol, biocombustibles y biomateriales de base lignocelulósica. - Proyectos estratégicos. Que el estudiante conozca las características principales de las biorrefinerías y disponga de los conocimientos, habilidades y elementos de análisis y juicio necesarios para plantear un estudio de pre-viabilidad, relacionado con este tipo de instalaciones. 6 / 9
7. Legislación y marcos regulatorios. - Normativa europea. - Normativa española. - Que el estudiante conozca y entienda las connotaciones ambientales del uso de la biomasa y de los residuos como fuentes de energía y sea capaz de elaborar juicios valorativos. - Que el estudiante conozca los principales marcos regulatorios del uso de la biomasa y de los residuos como fuentes de energía para su utilización en proyectos de este ámbito. 8. Aspectos socioeconómicos. - Impacto social y económico. - Que el estudiante entienda el papel de la biomasa en el contexto del sistema energético mundial y regional, sus connotaciones económicas y sociales, así como el impacto de las tecnologías en un contexto local y global y es capaz de elaborar juicios valorativos sobre oportunidades, amenazas y barreras en su utilización. - Que el estudiante conozca y sea capaz de analizar de manera crítica las políticas de fomento de la biomasa como recurso energético. 7 / 9
Planificación de actividades 1. Ejercicio sobre caracterización y propiedades del biocombustibles. Dedicación: 10h Grupo mediano/prácticas: 1h Aprendizaje autónomo: 7h Actividades dirigidas: 2h Realización autónoma de un ejercicio sobre caracterización y propiedades del biocombustibles Material de soporte: - Enunciado del ejercicio. - Referencias bibliográficas y fuentes de datos. Descripción de la entrega esperada y vínculos con la evaluación: Informe de resultados Profundizar en los conocimientos teóricos y en su aplicación a la resolución de casos prácticos relacionado con la caracterización y propiedades del biocombustibles. 2. Ejercicios sobre combustión de biomasa con producción eléctrica y térmica. Dedicación: 21h Actividades dirigidas: 3h Aprendizaje autónomo: 15h Grupo mediano/prácticas: 3h Realización autónoma de un ejercicio sobre combustión de biomasa con producción eléctrica y térmica. Material de soporte: - Enunciado del ejercicio. - Referencias bibliográficas. Descripción de la entrega esperada y vínculos con la evaluación: Informe de resultados Profundizar en los conocimientos teóricos y en su aplicación a la resolución de casos prácticos relacionado con la combustión de biomasa. 3. Ejercicio sobre gasificación de biomasa con producción eléctrica. Dedicación: 13h 30m Grupo mediano/prácticas: 2h Aprendizaje autónomo: 9h Actividades dirigidas: 2h 30m Realización autónoma de un ejercicio sobre gasificación de biomasa con producción eléctrica. Material de soporte: - Enunciado del ejercicio. - Referencias bibliográficas. 8 / 9
Descripción de la entrega esperada y vínculos con la evaluación: Informe de resultados Profundizar en los conocimientos teóricos y en su aplicación a la resolución de casos prácticos relacionado con la utilización de sistemas de gasificación de biomasa. Sistema de calificación Prueba escrita de control de conocimientos (PE): 50 % Trabajos realizados en forma individual o en grupo a lo largo del curso (TR): 50 % Normas de realización de las actividades Para la prueba escrita de control de conocimientos del estudiante podrá disponer sólo de un formulario y una calculadora programable. Las normas específicas de los trabajos individuales y en grupo se publicarán en la intranet docente. Bibliografía Complementaria: McGowan, Tom. Biomass and alternate fuel systems : an engineering and economic guide [en línea]. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, cop. 2009Disponible a: <http://lib.myilibrary.com?id=277426>. ISBN 9780470410288. BESEL, S.A. (Departamento de Energía). Biomasa: Cultivos energéticos [en línea]. Madrid: IDAE (Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía), 2007 [Consulta: 08/06/2014]. Disponible a: <http://www.idae.es/uploads/documentos/documentos_10737_biomasa_cultivos_energeticos_07_4bd9c8e7.pdf>. Van Loo, Sjaak; Koppejan, Jaap. The handbook of biomass combustion and co-firing. London: Earthscan, cop. 2008. ISBN 9781844072491. Knoef, Harrie. Handbook biomass gasification. Enschede, the Netherlands: BTG Biomass Technology Group, 2005. ISBN 9789081006811. Larson, Eric D. Sustainable bioenergy: a framework for decision makers [en línea]. New York: UN-Energy, 2007 [Consulta: 08/06/2014]. Disponible a: <ftp://ftp.fao.org/docrep/fao/010/a1094e/a1094e00.pdf>. ISBN 9789211261271. Hildegard Lyko, Görge Deerberg, Eckhard Weidner. "Coupled production in biorefineries - Combined use of biomass as a source of energy, fuels and materials". Journal of Biotechnology. 142 (2009) 78-86. 9 / 9