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Jorge Garrido Holgado - Tlf: (+34) 968 27 88 00 - [email protected]

Guia Docente 2018/2019

mailto:[email protected]

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


http://www.idae.es/

http://www.enerpyme.es/manual/Manual%20fotovoltaica.pdf

http://www.mma.es/oecc

http://www.mityc.es/

http://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


http://www.ucam.edu/servicios/tutorias/preguntas-frecuentes/que-es-tutoria

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