Sistemas energéticos e hidroeléctricos
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Índice
Breve descripción de la asignatura ..................................................................................................... 3
Requisitos Previos ................................................................................................................................ 4
Objetivos ............................................................................................................................................... 4
Competencias y resultados de aprendizaje ........................................................................................ 5
Competencias generales del titulo .................................................................................................................5
Competencias transversales ...........................................................................................................................6
Competencias específicas ...............................................................................................................................6
Resultados del aprendizaje ............................................................................................................................6
Metodología .......................................................................................................................................... 7
Temario ................................................................................................................................................. 7
Programa de la enseñanza teórica ................................................................................................................7
Programa de la enseñanza práctica ............................................................................................................11
Relación con otras asignaturas del plan de estudios ....................................................................... 11
Sistema de evaluación ........................................................................................................................ 11
Convocatoria de Febrero/Junio/Septiembre: .............................................................................................12
Convocatoria de Noviembre: .......................................................................................................................12
Bibliografía y fuentes de referencia .................................................................................................. 13
Bibliografía básica ........................................................................................................................................13
Bibliografía complementaria .......................................................................................................................13
Web relacionadas ..........................................................................................................................................13
Recomendaciones para el estudio ..................................................................................................... 14
Material didáctico .............................................................................................................................. 14
Tutorías ............................................................................................................................................... 14
Breve descripción .............................................................................................. ¡Error! Marcador no definido.
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SISTEMAS ENERGÉTICOS E HIDROELÉCTRICOS
Módulo: OBLIG-IC
Materia: PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE LOS RECURSOS HIDRÁULICOS Y ENERGÉTICOS.
Carácter: Obligatoria.
Nº de créditos: 4.5 ECTS.
Unidad Temporal: CUARTO CURSO. SEGUNDO SEMESTRE
Profesor de la asignatura: D. Jorge Garrido Holgado.
Email: [email protected].
Horario de atención a los alumnos/as: se indicará al inicio de curso en el campus virtual de la
asignatura.
Profesor coordinador: Dr. D. Javier Senent Aparicio
Breve descripción de la asignatura
En nuestra profesión, cada vez es más necesario realizar infraestructuras con altos requerimientos
eléctricos, que además sean capaces de producir electricidad y ser utilizadas como sistemas de
producción de energía renovable. En muchas ocasiones, estas infraestructuras se encuentran en
lugares aislados donde es posible realizar un despliegue de medios de producción energética que
cubra nuestras necesidades mediante sistemas de energías renovables como la fotovoltáica o eólica.
Las infraestructuras hidráulicas tienen un gran poder de producción de energía, la superficie terrestre
está cubierta en un 71% de agua. Las centrales hidroeléctricas transforman esa energía en
electricidad, aprovechando la diferencia de desnivel existente entre dos puntos. La energía se
transforma primero en energía mecánica en la turbina hidráulica, ésta activa el generador, que
transforma en un segundo paso la energía mecánica en energía eléctrica.
La energía hidroeléctrica es la que genera electricidad de forma más barata en la actualidad. Esto se
debe a que, una vez que la presa se ha construido y se ha instalado el equipamiento técnico, la
fuente de energía (agua en movimiento) es gratuita. Esta fuente de energía es limpia y se renueva
cada año a través del deshielo y las precipitaciones. Este tipo de energía es fácilmente accesible, ya
que los ingenieros pueden controlar la cantidad de agua que pasa a través de las turbinas para
producir electricidad según sea necesario.
La asignatura permitirá al alumno adquirir los conocimientos generales esenciales de centrales
hidroeléctricas, sistemas de producción de energía renovable, estaciones de bombeo e impulsiones,
turbo máquinas, los saltos hidroeléctricos.
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Brief Description
In our profession, it is increasingly necessary infrastructure with high electrical requirements and are
also capable of producing electricity and systems be used as renewable energy production. In many
cases, these facilities are in remote locations where it is possible to perform a mass deployment of
energy production that meets our needs through renewable energy systems such as photovoltaic or
wind.
Hydraulic infrastructures have great power for energy production , land surface is covered by 71 %
water. Hydroelectric plants convert that energy into electricity , drawing the difference in slope
between two points. The energy is first converted into mechanical energy into hydraulic turbine , it
activates the generator, which in a second step transforms mechanical energy into electrical energy.
Hydropower is what generates electricity more cheaply today. This is because, once the dam has
been built and installed the technical equipment , the energy source (water in motion) is free. This
energy source is clean and renewed each year through snowmelt and rainfall. This energy is easily
accessible , and engineers can control the amount of water passing through turbines to produce
electricity as needed.
The course will allow students to receive basic general knowledge of hydroelectric systems,
renewable energy production, pumping stations and drives, turbomachinery, hydroelectric jumps.
Requisitos Previos
Conocimientos de instalaciones eléctricas, hidráulica e hidrología, teoría y aplicación.
Conocimientos de equipos de bombeo e instalaciones eléctricas.
Objetivos
El alumno conocerá los diferentes sistemas de generación de energía, desde las centrales
hidroeléctricas, hasta los sistemas de energías renovables como la eólica, geotérmica, biomasa,
térmica, fotovoltaicas.
Dar a conocer al alumno los sistemas de generación de energía y sistemas de aprovechamiento
hidráulico, así como los procedimientos de cálculo de sistemas de tuberías a presión y de lámina
libre de forma aplicada complementando los conocimientos de las materias de hidráulica e
instalaciones eléctricas.
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Conocer, diseñar y analizar las Centrales Hidroeléctricas, sus tipos, virtudes y defectos. El alumno
aprenderá también el funcionamiento de los sistemas energéticos, los sistemas de energías
renovables como sistemas de generación y como sistemas de producción y consumo autónomos.
Competencias y resultados de aprendizaje
Competencias generales del titulo
O1 Capacitación científico – técnica para el ejercicio de la profesión de Ingeniero Técnico de Obras Públicas y conocimiento y ejercicio de las funciones de asesoría, análisis, diseño, cálculo, proyecto, dirección, construcción, gestión, mantenimiento, conservación y explotación de sistemas energéticos e hidroeléctricos.
O2 Comprensión de los múltiples condicionamientos de carácter técnico y legal que se plantean en la construcción de una obra pública, y capacidad para emplear métodos contrastados y tecnologías acreditadas, con la finalidad de conseguir la mayor eficacia en la construcción dentro del respecto por el medio ambiente y la protección de la seguridad y salud de los trabajadores y usuario de la obra pública.
O3 Conocimiento, comprensión y capacidad para aplicar la legislación necesaria durante el ejercicio de la profesión de Ingeniero Técnico de Obras Públicas.
O4 Capacidad para proyectar, inspeccionar y dirigir obras y servicios, en su ámbito.
O5 Capacidad para el mantenimiento y conservación de los recursos hidráulicos y energéticos, en el ámbito de la Ingeniería.
O7 Capacidad para la gestión, el mantenimiento, conservación y explotación de infraestructuras, en el ámbito de la Ingeniería Civil.
O8 Capacidad para realizar estudios y diseñar captaciones de aguas superficiales o subterráneas, en su ámbito
Conocimiento y capacidad para proyectar y dimensionar obras e instalaciones hidroeléctricas, sistemas energéticos, aprovechamientos hidroeléctricos y planificación y gestión de recursos hidráulicos superficiales y subterráneos.
Comprensión de los múltiples condicionamientos de carácter técnico y legal que se plantean en la construcción de una obra pública, y capacidad para emplear métodos contrastados y tecnologías acreditadas, con la finalidad de conseguir la mayor eficacia en la construcción dentro del respeto por el medio ambiente y la protección de la seguridad y salud de los trabajadores y usuario de la obra pública.
Capacidad para, proyectar, inspeccionar, dirigir obras y servicios, realización de estudios de sistemas energéticos.
Capacitación para la realización de estudios de eficiencia energética.
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Diseño de sistemas de alimentación autónomos, sistemas hidroelectricos.
Gestión y mantenimiento de centrales y sistemas energéticos.
Competencias transversales
T1 Capacidad de análisis y síntesis.
T2 Capacidad de organización y planificación.
T4 Conocimiento y compresión de la legislación y normativa relativas a las distintas áreas de estudio de la titulación.
T5 Conocimiento de informática relativo al ámbito de estudio.
T7 Resolución de problemas.
T8 Toma de decisiones.
T11 Trabajo en equipo de carácter interdisciplinar.
T22 Sensibilidad hacia temas medioambientales
Competencias específicas
OUIC1 Conocimiento y capacidad para proyectar y dimensionar obras e instalaciones
hidráulicas, sistemas energéticos, aprovechamientos hidroeléctricos.
OUIC2 Conocimientos de planificación y gestión de los recursos hidráulicos y sus
infraestructuras. Capacidad para evaluar y regular recursos hídricos
Conocer los sistemas de generación de energía renovable así como el dimensionamiento
de estaciones autónomas de producción energética y sistemas hidroeléctricos.
Conocer el marco legal y normativas aplicables.
Resultados del aprendizaje
Sistema energético español.
Diseño de sistemas de alimentación autónomo mediante energías renovables.
Conocimiento de las obras civiles de almacenamiento, transporte y aprovechamiento
energético del agua: presas, conducciones, canales y aprovechamientos hidroeléctricos.
Diseño y dimensionamiento de sistemas de producción de energía eléctrica.
Dominio de los diferentes elementos que intervienen en el diseño de un sistema de
generación de energía.
Conocimiento de los diferentes elementos que intervienen en el diseño de un
aprovechamiento hidroeléctrico.
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Metodología
Metodología Horas Horas de trabajo
presencial
Horas de trabajo
no presencial
Exposición teórica 29
45 horas (40 %)
Grupos de discusión,
seminarios 5
Tutoría 5
Evaluación 6
Estudio personal 45
67,5 horas (60
%)
Preparación de trabajo y
exposición 12
Análisis de artículos científicos 6
Búsquedas bibliográficas 4.5
TOTAL 112,5 45 67,5
Temario
Programa de la enseñanza teórica
BLOQUE I: SISTEMAS ENERGÉTICOS
TEMA 1: Las Energías Renovables
El sistema energético español
Demanda energética en España
o Potencia instalada en España
o Potencia instalada y energía producida.
o Eficiencia del sistema eléctrico
o Primas a las energías renovables y déficit tarifario
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Clasificación de las energías renovables
Plan de energías renovables 2.011-2020
PER2011-2020
TEMA 2: Energía Eólica
Introducción a la energía eólica
Evaluación del recurso eólico
Evaluación de un emplazamiento
Tecnología, aerogeneradores y parque eólicos
Componentes de una instalación Eólica aislada
Control de potencia en aerogeneradores
Mecanismos de orientación
Palas de los aerogeneradores
Cálculo y dimensionamiento de instalaciones aisladas
TEMA 3: Energía Solar Fotovoltaica
Introducción a la energía solar fotovoltaica. Radiación
Clasificación de instalaciones solares fotovoltaica según su conexión.
Componentes de una instalación solar fotovoltaica.
Estructuras soporte de paneles fotovoltaicos
Diseño de sistemas fotovoltaicos para instalaciones aisladas
Legislación existente relativa a instalaciones fotovoltaicas
Calculo y dimensionamiento de sistemas autónomos fotovoltaicos
Calculo y dimensionamiento de sistemas autónomos mixtos
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BLOQUE II: SISTEMAS HIDROELÉCTRICOS
TEMA 4: Fundamentos de la Ingeniería hidráulica aplicada a sistemas hidroeléctricos
Circulación de agua en tuberías
Pérdida de carga por fricción
Perdida de carga por turbulencia
Circulación del agua en canales abiertos
TEMA 5: Aprovechamiento integral de una cuenca
Pequeños aprovechamientos
Tipos de aprovechamientos
Planificación y evaluación de un aprovechamiento
Evaluación del recurso hídrico
Régimen de caudales.
Caudal Ecológico
Estimación de la potencia generada
Producción energética firme
TEMA 6: Estructuras hidráulicas. Clasificación y descripción de centrales, presas y
embalses.
Estructuras hidráulicas
Presas
Presas de materiales sueltos.
Presas de hormigón.
Carga y estabilidad de una presa
Seguridad de la presa
Azudes y aliviaderos
Estructuras para disipar energía
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TEMA 7: Evaluación de Instalaciones hidráulicas de alimentación de turbinas.
Estructura de toma de agua
Sistemas de apertura, cierre y regulación
Clasificación y características de la tubería forzada
Transitorios. Golpe de ariete y chimeneas de equilibrio.
Análisis del golpe de ariete en bombeos y turbinación
Métodos de reducción del efecto del golpe de ariete
Diseño y dimensionado de canales abiertos
Diseño y dimensionado de la tubería forzada.
o Calculo del diámetro optimo y espesor de la pared
o Análisis de la Onda de presión
o Apoyos y bloques de anclaje
TEMA 8: Máquinas hidráulicas.
Introducción y generalidades sobre las máquinas hidráulicas.
Clasificación de máquinas de fluidos.
Elementos característicos de una turbomaquina
Balance energético de una máquina hidráulica. Instalaciones de bombeo y turbinación
Análisis dimensional y semejanza física de las turbo máquinas
Volumen de control. Conservación de masa.
Conservación del momento cinético. Teorema de Euler.
Ecuación de Bernoulli en el movimiento relativo al rotor
Grados de reacción
Análisis, diseño y dimensionamiento de Turbinas
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Programa de la enseñanza práctica
- PRÁCTICA 1: Sistemas de alimentación autónomos.(Bloque I)
- PRÁCTICA 2: Diseño de Sistemas de alimentación autónomos mixtos.(Bloque I)
- PRÁCTICA 3: Sistemas de generación hidroeléctrica. (Bloque II)
- PRÁCTICA 4: Análisis de funcionamiento de turbo-máquinas /Trabajo y exposición en grupo.
(Bloque II).
Relación con otras asignaturas del plan de estudios
Los sistemas energéticos e hidroeléctricos, mantienen una estrecha relación con las materias de
instalaciones eléctricas, hidráulica e hidrología I y II, ingeniería marítima y costera, así como la
dinámica de fluidos, tanto en su parte teórica como práctica.
Sistema de evaluación
Requisitos Generales:
1- Cada bloque se evaluara asignándole su ponderación correspondiente.
2- Los bloques se componen de parte teórica y práctica.
3- La realización de las prácticas es de carácter obligatorio, se superarán las prácticas de la
asignatura cuando la media ponderada sea igual o superior a 5 puntos sobre 10. No se
admitirán entregas de prácticas, fuera de los plazos establecidos y del procedimiento
indicado. La práctica no presentada aplicara a la media la nota 0 puntos.
4- El alumno superará la asignatura cuando la media ponderada sea igual o superior a 5 puntos
y tenga una nota de, al menos, 4 puntos en todas las partes que componen el sistema de
evaluación cuya ponderación global sea igual o superior al 20%.
5- Si el alumno tiene menos de un 4 en alguna de las partes cuya ponderación sea igual o
superior al 20%, la asignatura estará suspensa y deberá recuperar esa/s parte/s en la
siguiente convocatoria dentro del mismo curso académico. La/s parte/s superada/s en
convocatorias oficiales (Febrero/Junio) se guardarán para las sucesivas convocatorias que
se celebren en el mismo curso académico.
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6- En el caso de no superar los exámenes o no alcanzar la nota de corte para la aplicación de
media, la nota del expediente será la del examen no superado.
7- En caso de que no se supere la asignatura en la Convocatoria de Septiembre, no contarán
las partes aprobadas para sucesivos cursos académicos.
Convocatoria de Febrero/Junio/Septiembre:
- Parte teórica:
PARCIAL 1 (Bloque I): 25% del total de la nota.
PARCIAL 2 (Bloque II): 55% del total de la nota.
- Parte práctica: 20% del total de la nota. La valoración será de un 5% cada práctica. Requisitos:
Realización individual, salvo trabajo de exposición se procede.
Entrega en formato digital editable, se valorara el desarrollo y la claridad.
Todas las practicas deben ser comentadas y justificadas
Deben entregarse mediante la plataforma virtual, en el tiempo y forma establecida en el
campus virtual.
Convocatoria de Noviembre:
PARCIAL 1 (Bloque I): 35% del total de la nota.
PARCIAL 2 (Bloque II): 65% del total de la nota.
El sistema de calificaciones (RD 1.125/2003. de 5 de septiembre) será el siguiente:
0-4,9 Suspenso (SS)
5,0-6,9 Aprobado (AP)
7,0-8,9 Notable (NT)
9,0-10 Sobresaliente (SB)
La mención de “matrícula de honor” podrá ser otorgada a alumnos que hayan obtenido una
calificación igual o superior a 9,0. Su número no podrá exceder del 5% de los alumnos matriculados
en una materia en el correspondiente curso académico, salvo que el número de alumnos
matriculados sea inferior a 20, en cuyo caso se podrá conceder una sola matrícula de honor.
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Bibliografía y fuentes de referencia
Bibliografía básica
CUESTA, L., VALLARINO, E. (2000); Aprovechamientos Hidroeléctricos, 2 volúmenes;
Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos; Madrid.
Granados, Garrote, Delgado y Martín (2003). Problemas de Obras Hidráulicas. Servicio de
Publicaciones del CICCP.
GÓMEZ EXPÓSITO, A. et al. (2002); Análisis y operación de sistemas de energía eléctrica,
McGraw-Hill.
GRUPO FORMACIÓN DE EMPRESAS ELÉCTRICAS (1994), Centrales hidroeléctricas.
Tomo II: Turbinas hidráulicas, Paraninfo.
WARNICK, C.C. et al. (1984); Hydroelectric Engineering, Prentice-Hall. WILHELMI, J.R.
(2000; rev. 2007); Análisis de sistemas hidroeléctricos, Colegio de Ingenieros de Caminos,
Canales y Puertos, Madrid.
ESHA Laymans book –On how to develop a small hydro site (second edition, 1998)
Bibliografía complementaria
Colección energías renovables. J.M Escudero López. Editorial Mundi Prensa Mexico, 2008
Energías Renovables, Sustentabilidad y Creación de Empleo.Emilio Menéndez Pérez.
“Energía Solar fotovoltaica en la Comunidad de Madrid”. ASIF.
Web relacionadas
1. www.idae.es
2. www.enerpyme.es/manual/Manual%20fotovoltaica.pdf
3. www.mma.es/oecc
4. www.mityc.es
5. www.argem.regionmurcia.net
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Recomendaciones para el estudio
Revisión y estudio de los contenidos de las asignaturas de Instalaciones eléctricas e
hidráulica. Al comienzo de la Asignatura es necesario que el alumno repase los
contenidos correspondientes a las asignaturas de Hidráulica e Instalaciones eléctricas,
como punto de partida.
La asignatura requiere un seguimiento continuo por parte del alumno. Se recomienda estudiar
conforme se desarrollen los contenidos en clase y realizar los ejercicios propuestos,
preferentemente antes de su resolución por parte del profesor.
El curso cuenta con un aula virtual desde la que poder realizar su seguimiento a través de
Internet y una metodología de trabajo basada en la aplicación práctica de los conocimientos
mediante la formulación de supuestos reales y el desarrollo de un trabajo final.
Material didáctico
Bibliografía recomendada. El material se preparara en reprografía y campus virtual. El seguimiento
de las clases se realizará a través del aula virtual, donde se publicará la documentación
complementaria necesaria para el correcto transcurso de la asignatura.
Tutorías
Tutoría académica:
Las tutorías tienen el fin de consolidar los conocimientos, habilidades y destrezas impartidos en las
clases de la asignatura, a la vez que ayudarán en la resolución de cuestiones y dudas planteadas
por los alumnos. Las horas dedicadas a tutorías se dedicarán también a la realización, seguimiento
y valoración de trabajos que faciliten la comprensión de la metodología y sistemas de evaluación de
la misma.
Tutoría personal:
La Universidad, además, dispone de un Cuerpo Especial de Tutores que realiza tutoría personal con
los estudiantes matriculados en el grado. El tutor/a personal acompaña a los estudiantes durante
toda la etapa universitaria. Se puede consultar el siguiente enlace:
http://www.ucam.edu/servicios/tutorias/preguntas-frecuentes/que-es-tutoria