Créditos ECTS Créditos ECTS: 3
Horas ECTS Criterios/Memorias Trabajo del Alumno/a ECTS: 51 Horas de Tutorías: 3 Clase Expositiva: 9 Clase Interactiva: 12 Total: 75
Lenguas de uso Castellano, Gallego
Tipo: Materia Ordinaria Máster RD 1393/2007 - 822/2021
Departamentos: Ingeniería Química
Áreas: Ingeniería Química
Centro Escuela Técnica Superior de Ingeniería
Convocatoria: Primer semestre
Docencia: Sin docencia (Extinguida)
Matrícula: No matriculable | 1ro curso (Si)
Los objetivos de esta asignatura se resumen en dos puntos:
1) La energética industrial es más que nunca una cuestión sometida a un profundo análisis cara a una mejor gestión de los recursos energéticos, el estudio de tecnologías implicadas en el diseño de nuevos procesos y la optimización de los procesos ya consolidados. Se trata en cualquier caso de orientar los esfuerzos hacia el desarrollo de una industria y una sociedad con una mucho menor huella de carbono.
2) Poner en uso las potencialidades adquiridas a lo largo del grado de Ingeniería Química tanto en lo que se refiere en dar continuidad a lo ya conocido en la aplicación de los fundamentos de Termodinámica como en el diseño de procesos asociadas a la industria química y energética como el uso de herramientas de cálculo específicas.
Los contenidos que se desarrollan en 3,0 ECTS son los contemplados de forma sucinta en el descriptor de la materia en el plan de estudios del Máster en Ingeniería Química y Bioprocesos, y que son: “El mercado energético. Combustibles: propiedades. Producción de energía. Calidad de la energía. Exergía. Plantas de producción energética. Calderas. Ciclos combinados. Cogeneración industrial.”
La materia se ha orientado hacia un contenido eminentemente tecnológico, sobre un recurso esencial en los procesos industriales: la energía, que se aborda en tres bloques:
Bloque 1.- Recursos energéticos, su gestión (mercado energético), su utilización, y su transformación (equipos y procesos).
Bloque 2.- Energia eólica: ecuaciones básicas Planta energética. Tecnologías asociadas.
Bloque 3.- Integración de procesos: integración de calor y trabajo. Redes de intercambiadores, bombas de calor.
De esta manera, en los Bloques 1 y 2 se abordarán los recursos energéticos y su transformación en las plantas energéticas para su posterior uso industrial y doméstico. Sobre esta base, el Bloque 3 está orientado a la optimización de la transformación y uso de la energía, tanto en lo que respecta a la recuperación de la energía como a su calidad.
Bloque 1
El Tema 1 se dedica al estudio de las distintas formas de energía en uso en la sociedad actual, y de las tecnologías empleadas para ese fin, constituyendo todo ello el mercado energético, así como los riesgos asociados a los sistemas energéticos
El Tema 2 aborda el estudio de los recursos no renovables, entendiendo por tales aquellos que se utilizan por encima de las posibilidades de renovación de los mismos: carbón, petróleo, gas natural, uranio y asociados.
En el Tema 3 se consideran los recursos energéticos renovables: energías marina, eólica, solar térmica, solar fotovoltaica, biomasa
En el Tema 4 se aborda la estrategia de futuro: a corto, medio y largo plazo.
Bloque 2
El Tema 5 se dedica al análisis de la planta energética (combustión, ciclo agua-vapor y transformación eléctrica.
En el Tema 6 se estudian las otras tecnologías asociadas a los distintos recursos energéticos: turbinas de gas, ciclos combinados y sistemas de cogeneración.
Bloque 3
El Tema 7 se dedica al estudio de las técnicas actuales de optimización energética de las plantas industriales sobre una forma de energía, el calor, empleadas en el diseño de los sistemas de recuperación de calor.
Estas técnicas se amplían en el Tema 8 hacia la capacidad de integración del calor y el trabajo, hasta alcanzar la integración energética total de la planta industrial.
En el Tema 9 se introduce y aplica el concepto de exergía a una planta de producción energética; como una forma distinta de evaluar la eficacia del proceso energéticamente integrado, no tan solo en cuanto a la cantidad de energía recuperada, sino también teniendo en cuenta la calidad de la energía residual y su potencial aprovechamiento posterior.
TEMA 1 Recursos energéticos
Energía y potencia. Termodinámica y energía térmica. Entropía. Flujos de energía. Producción y consumo. Riesgos asociados a los sistemas energéticos (accidentes, gestión de residuos, emisiones).
TEMA 2. Recursos no renovables
Carbón: reservas, producción y consumo, tecnologías avanzadas, combustibles líquidos derivados. Petróleo: reservas producción y consumo, industria petroquímica, petróleo sintético. Gas natural: reservas, producción y consumo, Energía nuclear: fisión nuclear, reactores nucleares
TEMA 3 Recursos renovables
Energía hidroeléctrica: turbinas, sistemas de almacenamiento por bombeo; energía marina: mareas y olas; corrientes oceánicas. Energía eólica. Energía solar: térmica y fotovoltaica. Biomasa.
TEMA 4 El reto de la energía
Estrategia de futuro: a corto y medio plazo: eficiencia energética y energías renovables; a largo plazo: energía de fusión,, geotérmica, reducción de consumo.
TEMA 5 La planta energética
Centrales térmicas. Combustibles, combustión, eficiencia de calderas y calentadores. Diseño de equipos de transmisión de calor. Ventiladores, bombas y turbinas de vapor.
TEMA 6 Otras tecnologías
Turbinas de gas. Combustión en lecho fluidizado. Sistemas de cogeneración.
TEMA 7. Integración de calor.
Optimización energética. Máxima recuperación de calor (MER). Síntesis de redes de intercambiadores de calor.
TEMA 8. Integración energética total.
Integración de calor y trabajo. Integración de bombas de calor. Sistemas de refrigeración.
TEMA 9. Calidad de la energía.
Exergía y análisis exergético. Aplicación a la planta de producción energética.
3. Bibliografía básica y complementaria
Básica
W. Shepherd and D.W. Shepherd, “Energy Studies”, Imperial College Press, 2014
U.V. Shenoy: “Heat Exchanger Network Synthesis”. Gulf Publishing Company. Houston,1995.
Complementaria
W. Smil, “Energy at the crossroads”, The MIT Press, 2003
B. Sorensen: “Renewable Energy”. Academic Press. London 2000.
B. Linnhoff: “Process integration for the efficient use of energy”. The Institution of Chemical Engineers, 1982.
J.M. Smith, H.C. van Ness, M.M. Abbott: “Introducción a la Termodinámica en Ingeniería Química”. McGrawHill. México 2003.
M. El-Halwagi, “Process Integration”, Elsevier, 2006.
P. Jain, "Wind Energy Engineering", 2nd Edition, McGraw-Hill, 2016
K.W.Li and A.P.Priddy, “Power plant systems design”, J. Wiley & Sons, 1992
Gestión de la documentación
Se emplearán las capacidades propias de Campus Virtual de la USC como apoyo a la docencia.
4. Competencias
En esta materia el alumno adquirirá o practicará una serie de competencias genéricas, deseables en cualquier titulación universitaria, y específicas, propias de la ingeniería en general o específicas de la Ingeniería Energética en particular. Dentro del cuadro de competencias recogidas en la memoria del título, los alumnos alcanzarán las siguientes competencias:
Competencias generales y básicas:
CB9: Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades.
CB10: Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo.
CG6: Tener habilidad para solucionar problemas que son poco familiares, incompletamente definidos, y tienen especificaciones en competencia, considerando los posibles métodos de solución, incluidos los más innovadores, seleccionando el más apropiado, y poder corregir la puesta en práctica, evaluando las diferentes soluciones de diseño.
CG10: Tener capacidad de análisis y síntesis para el progreso continuo de productos, procesos, sistemas y servicios utilizando criterios de seguridad, viabilidad económica, calidad y gestión medioambiental.
Competencias específicas:
CE3: Aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con el área de estudio de Ingeniería Química.
CE4: Capacidad para aplicar el método científico y los principios de la ingeniería y economía, para formular y resolver problemas complejos en procesos, equipos, instalaciones y servicios, en los que la materia experimente cambios en su composición, estado o contenido energético, característicos de la industria química y de otros sectores relacionados entre los que se encuentran el farmacéutico, biotecnológico, materiales, energético, alimentario o medioambiental.
CE5: Concebir, proyectar, calcular, y diseñar procesos, equipos, instalaciones industriales y servicios, en el ámbito de la ingeniería química y sectores industriales relacionados, en términos de calidad, seguridad, economía, uso racional y eficiente de los recursos naturales y conservación del medio ambiente.
CE12: Poseer las habilidades del aprendizaje autónomo para mantener y mejorar las competencias propias de la ingeniería química que permitan el desarrollo continuo de la profesión.
Competencias transversales:
CT2: Adaptarse a los cambios, siendo capaz de aplicar tecnologías nuevas y avanzadas y otros progresos relevantes, con iniciativa y espíritu emprendedor.
CT6: Compromiso ético en el marco del desarrollo sostenible.
Esta materia se desarrollará mediante diferentes mecanismos de enseñanza y aprendizaje, como se indica en los siguientes apartados. Es importante resaltar que los contenidos de la materia podrán abordarse alternativa o reiterativamente en la docencia presencial o no presencial, según convenga en cada caso.
5.1. Docencia presencial
• Clases teóricas (Expositivas), que introduzcan los conceptos y problemas básicos relacionados con la contaminación atmosférica, de acuerdo con los contenidos y objetivos de la materia.
• Seminarios de problemas (Interactivas), que introduzcan al alumno en la resolución de problemas concretos relacionados con el contenido de la materia.
• Laboratorio de integración energética, en Aula de Informática, en el que los alumnos resolverán casos prácticos con ordenador.
• Tutorías obligatorias, para el seguimiento de la docencia no presencial. Por ello, la asistencia es obligatoria.
• Visita técnica, para el conocimiento de técnicas o instalaciones en entornos profesionales. En función de las circunstancias y los medios disponibles, se pretende:
- Visita técnica conjunta a diversad plantas energéticas, directamente relacionadas con las principales tecnologías de plantas energéticas abordadas en la materia.
La visita técnica se evaluará mediante una pregunta en el examen escrito de la materia, para lo que deberá realizarse antes que éste.
• Desarrollo de casos prácticos-problemas, según su tipología, que se indica en la docencia no presencial. Incluyendo la docencia en Aula de Informática en la que, al evaluarse en la misma, la asistencia es obligatoria.
5.2. Docencia no presencial
Se propondrá a los alumnos una serie de casos prácticos, algunos de carácter competitivo, relacionados con los contenidos de la materia:
- En lo que se refiere a las técnicas de integración energética aplicadas al diseño moderno de plantas energéticas, los alumnos deberán resolver diversos casos prácticos en el laboratorio, de forma competitiva, con el fin de obtener diseños eficientes para cada uno de ellos. Estos casos deberán ser analizados previamente por los alumnos, para el adecuado desarrollo de la docencia presencial en el laboratorio.
- En lo que se refiere a los fundamentos energéticos, se desarrollarán casos-problemas relacionados con la eficiencia energética de unidades y plantas.
- Los alumnos también desarrollarán la evaluación e integración energética del proceso que diseñen en la materia “Diseño Conceptual de Procesos”. Para ello, dicho proceso deberá ser conceptualizado de manera que se identifiquen y cubran todas sus necesidades energéticas, interna y externamente, bajo el criterio de los profesores de “Energética Industrial”.
Finalmente, las sesiones de tutorías obligatorias se dedicarán preferentemente a la organización y seguimiento de los casos prácticos de fundamentos energéticos a resolver.
5.3. Desarrollo de competencias
Competencia
desarrollada
1=Clases E/I 2=Laboratorio de integración energética 3=Casos prácticos-problemas Energética Industrial / Tutoría obligatoria 4=Caso práctico Diseño Conceptual 5=Visita técnica 6=Casos individuales
Generales y básicas
CB9 1 4 5 6
CB10 3 4
CG6 1 2 3 5 6
CG10 1 4 6
Específicas
CE3 1 3 4 6
CE4 1 3 4 6
CE5 1 2 3 4 6
CE12 3 4
Transversales
CT2 1 4 5 6
CT6 1 3 6
6.1. Sistema de calificaciones
Los alumnos deberán resolver una serie de estudios y evaluaciones sobre casos prácticos a lo largo del cuatrimestre en que se desarrolla esta asignatura (incluyendo prácticas en Aula de Informática), que constituirá un 30% de la nota global de la materia. El informe de los profesores y la participación del alumno en las clases y tutoría de grupo supondrá otro 10% da nota global. Completándose la evaluación con un examen final que incluirá una serie de cuestiones de carácter teórico y práctico, con la resolución de problemas numéricos, de acuerdo con la siguiente tabla.
Sistema de calificación Modo de evaluación Peso en la nota global Valor mínimo sobre 10
Examen escrito (inc. Visita Téc.) Individual 60 % 3,5
Casos Prácticos-Problemas/Aula de Informática Individual 20 % -
Caso Práctico Diseño Conceptual En equipo 10 % -
Asistencia y participación activa en clases y en tutoría de grupo 5% -
Informe profesores Individual 5 % -
Para superar la materia, el alumno deberá obtener una calificación mínima de 3,5 sobre 10 en el examen escrito. En otro caso, la calificación global del alumno se corresponderá con la de dicho examen escrito.
Las calificaciones de los trabajos/tutorías/casos prácticos/problemas/aula de informática y del informe del profesor obtenidas en el curso en que el alumno haya cursado la docencia presencial de la materia, se conservarán en todas las oportunidades de evaluación de dicho curso. Siendo siempre necesario que en cada nueva oportunidad el alumno realice el examen, que recibirá la calificación correspondiente.
Cuando no se conserven las evaluaciones de trabajos/tutorías/casos prácticos/problemas/aula de informática, los alumnos repetidores seguirán el mismo sistema de evaluación que los alumnos nuevos.
Para los casos de realización fraudulenta de ejercicios o pruebas será de aplicación lo recogido en la “Normativa de avaliación do rendemento académico dos estudantes e de revisión de cualificacións”.
6.2. Evaluación de competencias
Evaluación de la competencia
1=Clases E/I-Informe profesores 2=Laboratorio en Aula de Informática 3=Casos prácticos-problemas Energética Industrial / Tutoría obligatoria 4=Caso Diseño Conceptual 5=Visitas técnicas 6=E1: Examen / E2,E3: Cuestionarios
Generales y básicas
CB9 1 4 5 6
CB10 3 4
CG6 1 2 3 5 6
CG10 1 4 6
Específicas
CE3 1 3 4 6
CE4 1 3 4 6
CE5 1 3 3 4 6
CE12 3 4
Transversales
CT2 1 4 5 6
CT6 1 3 6
La materia tiene una carga de trabajo de 3,0 ECTS, correspondiendo 1 crédito ECTS a 25 horas de trabajo total, siendo el número total de unas 75 horas. Estas horas se reparten como sigue.
Actividad Horas presenciales Trabajo personal ECTS
Teoría (inc. visita técnica y actividades) 15 15 1,2
Problemas/Casos 7 9 0,64
Aula Inform. 4 5 0,36
Tutorías obligatorias 1 4 0,20
Tutorías individuales 1 4 0,20
Examen y revisión 2 8 0,40
TOTAL 30 45 3,0
donde las horas presenciales indican el número de horas de docencia presencial de la materia, incluyendo las diversas actividades y tutorías presenciales que se realizarán en la misma; el factor indica la estimación de horas que tiene que dedicar el estudiante por hora de clase de teoría o problemas; en el caso de otras actividades docentes, esta estimación resulta específica para cada una de ellas. Las horas de trabajo personal resulta de la suma de las correspondientes a todas las actividades que deberá desarrollar el alumno, y que éste deberá dedicar de forma individual o en equipo, sin la presencia del profesor.
Los alumnos que se matriculen de la materia han de tener una serie de conocimientos básicos y otros específicos que resultan de importancia para lograr superar la mesma: Algebra, cálculo, física de fluidos, balances de materia y energía, termodinámica aplicada, aplicaciones informáticas a nivel de usuario (Word, Excel, web).
La materia se impartirá en castellano.
Se prevé el uso de un Aula Virtual de la materia.
Jose Antonio Souto Gonzalez
Coordinador/a- Departamento
- Ingeniería Química
- Área
- Ingeniería Química
- Teléfono
- 881816757
- Correo electrónico
- ja.souto [at] usc.es
- Categoría
- Profesor/a: Profesor Contratado/a Doctor
Juan Jose Casares Long
- Departamento
- Ingeniería Química
- Área
- Ingeniería Química
- Teléfono
- 881816794
- Correo electrónico
- juanjose.casares [at] usc.es
- Categoría
- Profesor/a: Emérito LOU
| Martes | |||
|---|---|---|---|
| 11:00-12:00 | Grupo /CLE_01 | Castellano | Aula A5 |
| Jueves | |||
| 11:00-12:00 | Grupo /CLE_01 | Castellano | Aula A5 |
| Viernes | |||
| 11:00-12:00 | Grupo /CLE_01 | Castellano | Aula A5 |
| 11.01.2023 10:00-12:00 | Grupo /CLIS_01 | Aula A5 |
| 11.01.2023 10:00-12:00 | Grupo /CLE_01 | Aula A5 |
| 11.01.2023 10:00-12:00 | Grupo /CLIL_01 | Aula A5 |
| 27.06.2023 10:00-12:00 | Grupo /CLIL_01 | Aula A5 |
| 27.06.2023 10:00-12:00 | Grupo /CLIS_01 | Aula A5 |
| 27.06.2023 10:00-12:00 | Grupo /CLE_01 | Aula A5 |