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Seminario de energía eólica e hidráulica Información general de la asignatura

Programa de la asignatura:

Seminario de energía eólica e hidráulica

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Información general de la asignatura

División de Ciencias de la Salud, Biológicas y Ambientales | Ingeniería en Energías Renovables 1

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Datos de identificación Nombre de la asignatura

Seminario de energía eólica e hidráulica

Semestre

Horas de estudio

Tercero

72

Claves de la asignatura Energías Renovables TSU: 24142317

ING: 23142317

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Índice Datos de identificación ................................................................................................... 2 Presentación de la asignatura ........................................................................................ 4 Propósitos ...................................................................................................................... 6 Competencias a desarrollar ............................................................................................ 7 Temario .......................................................................................................................... 8 Metodología de trabajo................................................................................................. 10 Evaluación ................................................................................................................... 13 Fuentes de consulta ..................................................................................................... 15

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Presentación de la asignatura

En la asignatura de Seminario de energía eólica e hidráulica se proporcionan los fundamentos y principios que ayudan a identificar las fuentes de energía eólica e hidráulica, sus elementos de análisis y funcionamiento; lo cual permite desarrollar proyectos orientados a la generación de electricidad. Respecto a dichas fuentes de energías renovables estos sistemas se enfocan en turbinas eólicas y turbinas hidráulicas. El Seminario de energía eólica e hidráulica proporciona los elementos técnicos para construir un prototipo de generador eólico y un prototipo de mini o micro-hidráulico para generar energía eléctrica. La asignatura forma parte del módulo dos, dicha asignatura se relaciona con las asignaturas de Física, Electricidad y magnetismo y por otro lado, proporciona las bases para la asignatura de Maquinas eólicas e hidráulicas. La presente asignatura contribuye a realizar diagnósticos de potencial de los recursos eólicos nacionales para su uso y aprovechamiento en la generación de energía eléctrica renovable.

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El estudio de la unidad se basa en los siguientes tópicos:

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Unidad 1. Aborda los principio de la aerodinámica, la cual proporciona los fundamentos de los sistemas, las características de un flujo de aire o de agua y las fuerzas que produce, tales como la cantidad de movimiento, las presiones, las sustentación y las resistencias; es decir, los parámetros que hacen funcionar adecuadamente a los diferentes tipos de turbinas para el aprovechamiento de la energía del viento o del agua.

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Unidad 2. Se presenta la función de los elementos que integran los sistemas eólicos, proporcionando sus características técnicas, su instalación y operación para aprovechar la energía del aire en la producción de electricidad.

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Unidad 3. Con el aprovechamiento de la energía potencial del agua y la aplicación de sistemas hidráulicos de generación eléctrica se estudian los componentes de propulsión como las turbinas de reacción, controles de potencia, dispositivos de almacenamiento y operación de centrales de generación hidroeléctricos, lo cual permite su óptima aplicación.

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Propósitos

Al finalizar el curso podrás:

Realizarás dos acciones de suma importancia, ya que por un lado podrás construir un tipo de generador eólico o mini-micro hidráulico y, por otro lado, realizarás diagnósticos del potencial de los recursos eólicos e hidráulicos.

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Competencias a desarrollar

Competencia general

Construye sistemas eólicos e hidráulicos para la generación de electricidad con base en los principios de la aerodinámica, así como las presiones y fluidos del agua, mediante el uso de dispositivos que aprovechan la energía obtenida. Competencias específicas

Unidad 1

Unidad 2

Unidad 3

Analiza los principios de la aerodinámica aplicables en sistemas eólicos para identificar las características del viento en determinadas zonas, empleando las curvas de potencia de los parámetros de diseño y las distribuciones propias del viento. Construye un sistema eólico para la generación de energía eléctrica mediante el diseño de los componentes electromecánicos, la medición eléctrica, la selección de la fuente de almacenamiento y operación. Construye un sistema micro o mini-hidráulico para la generación de energía eléctrica mediante la selección de la turbina y del dispositivo electromecánico, la medición eléctrica, la selección de la fuente de almacenamiento y operación

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Temario

Unidad 1. Energía eólica 1.1. Principios de la aerodinámica 1.1.1. Fuentes eólicas 1.1.2. Características generales del viento 1.2. Leyes de la aerodinámica 1.2.1. Curvas de potencia y ley exponencial de Hellman 1.2.2. Parámetros de diseño, distribución de Rayleigh y distribución de Weibull Unidad 2. Sistema de energía eólica 2.1. Energía eólica para generar electricidad 2.1.1. Procesos dinámicos y mecánicos del viento en un aerogenerador 2.1.2. Componentes eléctricos y mecánicos eólicos 2.1.3. Funcionamiento de un aerogenerador 2.1.4. Tipo de máquinas eólicas 2.2. Control de potencia eléctrica eólica 2.2.1. Sistema de control eléctrico 2.2.2. Regulador eléctrico 2.2.3. Inversor eléctrico 2.3. Almacenamiento eléctrico eólico 2.3.1. Baterías 2.3.2. Tipos de baterías 2.3.3. Aplicaciones de las baterías 2.4. Operación de generadores eólicos de electricidad 2.4.1. Instalación y operación de sistemas de energía eléctrica eólica 2.4.2. Parques eólicos 2.4.3. Software para modelar parques eólicos

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Unidad 3. Sistema de energía hidráulica 3.1. Energía hidráulica para generación de electricidad 3.1.1. Transformación de la energía potencial del agua 3.1.2. Componentes eléctricos y mecánicos de generadores hidroeléctricos 3.1.3. Funcionamiento de un generador hidráulico 3.1.4. Tipos de generadores hidráulicos 3.2. Control de potencia hidráulica 3.2.1. Sistema de control hidráulico 3.2.2. Diagrama de presiones y fuerza ejercida del agua a su paso entre los álabes 3.2.3. Rendimiento hidráulico, volumétrico, orgánico y global 3.2.4. Turbinas Pelton, Francis, Kaplan y Bulbo 3.2.5. Válvulas de alivio o de reducción de presión y descarga de bombas 3.3. Almacenamiento del agua 3.3.1. Selección de la bomba de acuerdo al análisis sobre el caudal y de la altura 3.3.2. Curva de altura-caudal, curva caudal-potencia y curva de eficiencia 3.3.3. Succión positiva y succión negativa 3.4. Operación de generadores hidráulicos de electricidad 3.4.1. Instalación y operación de sistemas de energía eléctrica hidráulica 3.4.2. Centrales hidroeléctricas 3.4.3. Software para modelar centrales hidroeléctricas

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Metodología de trabajo

En el curso de Seminario de energía eólica e hidráulica se empleará la metodología del Aprendizaje Basado en Proyectos, (ABPy), ya que se tiene la intención de que al concluir con la asignatura puedas elaborar un proyecto concreto que te permita comprender los conceptos y procedimientos para generar energía eólica e hidráulica. Para poder llevar a cabo la metodología de ABPy es necesario que realices las actividades indicadas en el programa, ya que de esta manera podrás ir construyendo tu proyecto y presentarlo a tus compañeros(as), además de indicar el potencial de recursos renovables con los que cuentas en tu localidad. A lo largo del curso necesitarás consultar constantemente a tu Docente en línea, ya que es la persona que te guiará en la construcción de tu sistema eólico o hidráulico, por lo tanto, puedes solicitarle sugerencias, comentarios, retroalimentaciones, material de apoyo, entre otros elementos, pero no debes esperar que responda sí o no a la pregunta de “¿profesor, estoy bien?” Su labor es orientarte por medio de preguntas o sugiriéndote recursos y/o estrategias, además de proporcionarte los ejercicios indicados para las actividades a evaluar, él guiará tu camino para que por ti mismo logres llegar a la construcción de tu proyecto. Ahora bien, debido a la metodología empleada, ABPy, es necesario que trabajes de manera colaborativa, ya que así se puede construir el conocimiento a partir de distintas posturas teórico-prácticas y es necesario trabajar por equipo, por una parte, porque promueve el intercambio y la comunicación escrita con lenguaje acorde a la ingeniería; por otra parte, como un medio de análisis y reflexión a partir de la capacidad de leer críticamente las formulaciones o construcciones hechas por tus compañeros(as), al ser

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Seminario de energía eólica e hidráulica Información general de la asignatura ellos los que desarrollen estrategias para construir y validar los resultados del proyecto. Esto se logrará a través de herramientas como los foros. Finalmente, es importante que envíes con tiempo tus actividades para que el Docente en línea tenga oportunidad de enviarte sus observaciones y de esa forma puedas complementarlas o corregirlas de manera que la evaluación final sea sobre el proceso de aprendizaje en su totalidad. Foro de Dudas y consultas

En él podrás plasmar todas las inquietudes y cuestionamientos que te vayan surgiendo al momento de consultar los contenidos (materiales por unidad), así como al realizar las actividades y evidencia de aprendizaje. Tu docente en línea también podrá realizarte un diagnóstico de todos los conocimientos, relacionados con la asignatura, con los que cuentas, o bien, organizar equipos de trabajo si se requiere realizar una actividad en equipo con tus compañeros(as).

Planeación del docente en línea

Este espacio fue diseñado para que el docente en línea pueda plasmar y comunicar tanto las actividades determinadas para esta asignatura como las complementarias; éstas últimas te aportarán elementos para alcanzar la competencia específica, es decir, tu objetivo por unidad. Es importante mencionar que deberás estar al pendiente de este espacio, porque el docente en línea puede comunicarse contigo y atender contingencias o problemáticas que vayan surgiendo en el semestre. Asimismo, te comunicará el diseño de cada una de las actividades que contribuirán a tu aprendizaje y asignar fechas de entrega, y que finalmente autogestiones tú tiempo requerido para esta asignatura, otra de las funciones de este espacio es que también te puede enviar material extra de consulta.

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Seminario de energía eólica e hidráulica Información general de la asignatura Autorreflexiones

Por otro lado, cuentas con la actividad de Autorreflexiones. El docente en línea te formulará preguntas detonadoras para generarte una reflexión respecto a lo revisado en cada unidad, reflexión que podrás plasmar a través de un documento que, a su vez, podrás subir en la herramienta de tarea con el mismo nombre.

Asignación a cargo del docente en línea

Asimismo, cuentas con la pestaña de Asignación a cargo del docente en línea, en la cual podrás encontrar, debidamente configuradas, herramientas de tareas, cuyo número corresponderá al número de unidades determinadas por esta asignatura. En estas herramientas deberás subir las respuestas de las actividades complementarias determinadas y comunicadas por tu docente en línea mediante la herramienta Planeación del docente en línea, y te permitirán abarcar conocimientos y habilidades para alcanzar las competencias establecidas en la asignatura.

Contenidos

Por último, no olvides consultar los contenidos que fueron seleccionados, determinados y desarrollados por un equipo docente para cada unidad, ya que estos contenidos son el conocimiento mínimo que debes aprender para poder realizar las actividades mencionadas anteriormente y así concluir con éxito la asignatura. ¡No dejes de hacerlo!

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Evaluación

En el marco de la UnADM, la evaluación se conceptualiza como un proceso participativo, sistemático y ordenado, que inicia desde el momento en que los (las) estudiantes ingresan al aula virtual, por ello, se le considera desde un enfoque integral y continuo. Por lo anterior, para acreditar la asignatura se espera la participación responsable y activa de los (las) estudiante, contando con el acompañamiento y comunicación estrecha con su docente en línea, quien podrá evaluar objetivamente su desempeño, a través de la retroalimentación permanente. Ante esto, es necesaria la recolección de evidencias que reflejen el logro de las competencias por parte de los (las) estudiantes. En este contexto, la evaluación es parte del proceso de aprendizaje, en el que la retroalimentación permanente es fundamental para promover el aprendizaje significativo y reconocer el esfuerzo. Es requisito indispensable la entrega oportuna de cada una de las actividades y evidencias, así como la participación en cada una de las actividades programadas y conforme a las indicaciones dadas. La calificación se asignará de acuerdo con la rúbrica establecida para cada actividad, por lo que es importante que los (las) estudiante la revise antes de realizar la actividad correspondiente.

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A continuación, se presenta el esquema general de evaluación.

Esquema de evaluación Evaluación continua

E-portafolio

Asignación a cargo del docente

Actividades colaborativas

10%

Actividades individuales

30%

Evidencia de aprendizaje

40%

Autorreflexiones

10%

Instrumentos y técnicas de evaluación propuestas por el docente en línea

10%

CALIFICACIÓN FINAL

100%

Cabe señalar que para aprobar la asignatura, se debe de obtener la calificación mínima indicada por la UnADM.

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Fuentes de consulta

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Azcárate, B. L y Mingorance, A. J. (2007). Energías e impacto ambiental. México: Sirius.

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Escudero, J. M. (2008). Manual de energía eólica. Madrid: Mundi-prensa.

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Freris, LL. (1990). Wind energy conversion systems, Hertfordshire. USA: PrenticeHall International.

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Gipe, P. (2004). Wind Power. Chelsea: Green Publishing.

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Gipe, P. (2000). Energía eólica práctica. España: Progensa.

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Gupta, S. C. (2006). Fluid mechanics and hydraulic machines. India: Dorling kinersley.

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Mataix, C. (2005). Mecánica de fluidos y máquinas hidráulicas. USA: Oxford University Press.

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Villarubia, M. (2009). Energía eólica. España: Ceac.

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Singal, R. K., Singal, M y Singal, R. (2009). Hydraulic machines: fluid machinery. India: L. K international Publishing House.

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