Descripción y contextualización de la asignatura

Durante muchos años, el análisis de las plantas de energía o de procesos industriales se ha venido haciendo únicamente, atendiendo a criterios energéticos, basados en el primer principio de la Termodinámica. Ese planteamiento, aun siendo interesante, resulta insuficiente, ya que no distingue entre las diferentes calidades de la energía. Resulta necesario el uso de un enfoque más amplio, basado en la combinación del primer y segundo principio de la Termodinámica, es decir, basado en la variable termodinámica exergía.



La ventaja fundamental de estos análisis exergéticos, radica en que la exergía constituye una referencia común a todo tipo de energías, permitiendo diferenciar su calidad e identificar aquellos equipos, procesos, o sistemas menos eficientes, donde se producen las mayores irreversibilidades (destrucciones de exergía). Esa identificación se puede lograr de manera muy sencilla, mediante la definición de unos costes exergéticos, que permitan “valorar” cada flujo en una planta. Traduciendo esos costes exergéticos a costes termoeconómicos, se dispone de una herramienta muy útil para el diseño y optimización de procesos, facilitando asimismo la toma de decisiones ante una nueva inversión. La disciplina que aborda todos estos aspectos es la Termoeconomía.



Por ello, en la asignatura “Herramientas exergéticas y Termoeconomía. Su aplicación a sistemas de conversión de energía“ se desarrollan todos los aspectos relativos al análisis exergético, el cálculo de los costes exergéticos y termoeconómicos, y su relación con el medio ambiente, como posible indicador de la sostenibilidad de un proceso o planta.



Dicha asignatura, que se imparte en el Master Universitario en Investigación en Eficiencia Energética y Sostenibilidad en Industria, Transporte, Edificación y Urbanismo, es una asignatura optativa de 3 créditos que se enmarca en la especialidad Eficiencia Energética en la Industria y el Transporte.



Para esta asignatura, se parte de la idea de que el alumnado ha adquirido durante el grado una base sólida en Termodinámica, Mecánica de Fluidos, Transmision de calor e Ingeniería Térmica.

Esta asignatura, permite abordar con un enfoque completo otras asignaturas del Master como Auditorias Energéticas, Generación de energía de alta eficiencia I y II, Técnicas frigoríficas sostenibles e Instalaciones ecoeficientes.

Convocatoria ordinaria: orientaciones y renuncia

El sistema de evaluación es mixto correspondiendo un 60% de la nota final a la nota obtenida en el examen escrito y el resto en la parte de Trabajo practico y exposición.

Para la nota final de la asignatura se valorarán tres aspectos:



1) Realización de examen escrito (60%)

Al finalizar la asignatura, el alumno deberá resolver de manera individual varios ejercicios relacionados con el análisis exergético y la termoeconomía.



2) Trabajo en grupo (30%)

Durante el curso, de manera grupal, los estudiantes deberán analizar un caso práctico basado en una planta real de un proceso industrial o en una planta de generación de energía. Con los resultados obtenidos deberán elaborar un informe que contenga un resumen de los resultados, asi como alguna propuesta de mejora de la planta, evaluando la mejora en su rendimiento.



3) Exposición oral (10 %)

Los estudiantes expondrán al resto de la clase el trabajo realizado.



CRITERIOS DE EVALUACIÓN:

PRUEBA ESCRITA

- Aplicación de los conceptos básicos, formulas e hipótesis de cálculo adecuadas.

- Correcta resolución de los cálculos

- Evaluación crítica de los resultados obtenidos



INFORME TRABAJO EN GRUPO

- Plazos de entrega y formatos adecuados.

- Correcta realización de los balances de masa, energía y exergía en los diferentes equipos.

- Determinación de los rendimientos energéticos y exergéticos de la planta.

- Correcta aplicación de las premisas de la termoeconomía y determinación de los costes unitarios.

- Propuestas de mejoras y conclusiones adecuadas en el informe.

- Colaboracion en grupo (ver apartado RÚBRICA)



EXPOSICION ORAL

- Formato, duración y contenido de la presentación

- Exposición oral de la presentación



RENUNCIA: Para hacer efectiva la opción de renuncia el alumnado deberá hacérselo saber al coordinador de la asignatura vía email antes del término de las clases magistrales.



REQUISITO MÍNIMO: Para aprobar la asignatura en la prueba escrita a desarrollar habrá que obtener un mínimo del 50%. En actas aparecerá la nota de la prueba escrita en caso de no llegar al mínimo requerido.



RÚBRICA: Para evaluar la correcta participación del alumnado en los grupos, el alumnado podrá tener una penalización en la nota de grupo en función de la puntuación obtenida en una rúbrica rellenada por el resto de integrantes del grupo.

· No se le penalizará si obtiene más de un 5.

· Se le restará 0,5 puntos si obtiene entre un 3 y un 5 (ambos inclusive)

· Se le restará 1 punto si obtiene menos de un 3.

asimismo, el alumnado que no entregue la rúbrica para evaluar el trabajo en grupo, tendrá una penalización de 0,5 puntos.



EVALUACIÓN FINAL: La persona que se quiera acoger al sistema de evaluación final renunciando así al sistema de evaluación continua, debe notificarlo por escrito a la persona coordinadora de la asignatura antes de que hayan transcurrido 2 semanas desde el inicio de la asignatura. En este sistema el formato de prueba escrita es igual al de la convocatoria ordinaria. Además se añade la realización de un informe (30% de la nota final) sobre el análisis termoeconómico de un caso práctico, que deberá ser expuesto oralmente (10% de la nota final). Las fechas de entrega del informe y de la exposición oral serán decididas por el profesor.

Convocatoria extraordinaria: orientaciones y renuncia

Al igual que en la convocatoria ordinaria, para la nota final de la asignatura se valorarán tres aspectos, la prueba escrita individual (60%), el trabajo en grupo sobre una planta real (30%) y la exposición del caso práctico (10%).



Los criterios de evaluación son los mismos que los de la convocatoria ordinaria. La nota correspondiente al trabajo práctico y la exposición será la obtenida durante la convocatoria ordinaria. Si algún estudiante no ha superado esa parte y quisiera repetirla, deberá ponerse en contacto con el coordinador de la asignatura con al menos 2 semanas de antelación sobre la fecha de la prueba escrita de la convocatoria extraordinaria. En tal caso, la parte de la evaluación continua consistirá en la realización de un informe (30% de la nota final) sobre el análisis termoeconómico de un caso práctico, que deberá ser expuesto oralmente (10% de la nota final). Las fechas de entrega del informe y de la exposición oral serán decididas por el profesor.

En el caso de haber aprobado en la convocatoria ordinaria la prueba individual o el trabajo en grupo y la exposición oral, se guardará la calificación de esa parte para la nota final de la convocatoria extraordinaria.



RENUNCIA: Para hacer efectiva la opción de renuncia el alumnado deberá hacérselo saber al coordinador de la asignatura vía email antes de la fecha prevista para la realización del examen escrito o la de entrega del caso práctico (si es anterior a la del examen).

Temario

En esta asignatura se utilizan diversas metodologías, dependiendo de la modalidad de enseñanza:



En las clases Magistrales, mediante una presentación en Power Point se explica al alumnado el contenido teórico de cada uno de los temas, planteando diferentes cuestiones sobre el tema en cuestión. Para asimilar el contenido teórico, en las Prácticas de aula se realizan 2-3 ejercicios que pueden ser resueltos por parte del docente, de algún alumno que salga a la pizarra o incluso trabajando en grupos reducidos.

En la modalidad de Prácticas de ordenador: se explicará el empleo del programa EES para la resolución del caso práctico, dedicando parte del tiempo al análisis de un caso resuelto.

El estudiante deberá demostrar que ha alcanzado los resultados de aprendizaje previstos mediante las siguientes tareas planteadas:



TAREA 1: En cada tema se proponen algunos ejercicios para que el alumnado trabaje de manera autónoma o cooperativa y así amplíe la colección de problemas resueltos. Se facilitan los resultados de los problemas. Para la resolución de estos problemas, el alumnado utilizará el programa informático EES y/o las tablas de propiedades termodinámicas.

TAREA 2: Se analiza un caso práctico basado en una planta de generación de energía real. Toda la información de partida necesaria así como los objetivos y alcance del trabajo estarán disponibles en eGELA. A partir de esa información el alumnado en grupos deberá realizar los cálculos pertinentes (mediante el uso del programa EES) y entregar el informe correspondiente.

TAREA 3: En grupos de varias personas, se hará una exposición oral apoyándose en una presentación PowerPoint sobre el caso real analizado en la Tarea 2.

TAREA 4: Resolver problemas de examen planteados en cursos anteriores. El docente facilita en eGELA los enunciados y también su resolución. Algunos de estos problemas se desarrollan en clase.

TAREA 5: Desarrollar de forma individual los problemas de la prueba escrita relacionados con el análisis exergético y la termoeconomía.

TAREA 6: Rellenar una rúbrica para evaluar el trabajo en grupo llevado a cabo en el Informe del caso práctico por parte de los compañeros.



El planteamiento de la asignatura de “Herramientas exergéticas y termoeconomía. Su aplicación a sistemas de conversión de energía” se ha llevado a cabo basándose en el siguiente temario:



TEMARIO

TEMA 1. - INTRODUCCIÓN.

TEMA 2. - CONCEPTO DE EXERGÍA.

TEMA 3. - CALCULO DE EXERGÍA FÍSICA Y EXERGÍA QUÍMICA.

TEMA 4. - ANÁLISIS EXERGETICO Y ANÁLISIS FUNCIONAL DE PROCESOS INDUSTRIALES.

TEMA 5. - EL COSTE EXERGÉTICO Y EL COSTE TERMOECONÓMICO.

TEMA 6. - LA TEORÍA DEL COSTE EXERGÉTICO.

Bibliografía

Materiales de uso obligatorio

- Materiales que se publicarán a lo largo del curso en la plataforma virtual eGELA (power points, ejercicios, enunciados, informes, rúbricas, ...)



- EES Engineering Equation Solver. Estará disponible en los centros de cálculo de la escuela. Si el distribuidor lo permite, se podrá descargar a través de la plataforma virtual eGELA.

Bibliografía básica

1. Kotas T.J. The Exergy Method of Thermal Plant Analysis, Butterworth, 1985

2. Szargut J. et al, et al, Exergy Analisis if Thermal, Chemical and Metallurgical Processess, Hemisphere,

3. Lozano M.A., Valero A., Apuntes de Termoeconomía, Área de Máquinas y Motores Térmicos, Universidad de Zaragoza, 1990

4. J M Sala, Termodinámica de Fluidos y el Método de Análisi Exergético, Universidad del Pais Vasco, 1987

5. Bejan A., Advanced Engineering Thermodynamics, J Wiley, 1988

6. Papalambros P.Y. Wilde D.J., Principles of Optimal Design-Modeling and Computation, Cambridge University Press, 1988

7. Bejan A., Tsatsaronis G., Moran M., Thermal Design and Optimisation, J Wiley, 1996

Revistas

1. International Journal of Exergy



2. Energy



3. Energy Policy



4. Energy Conversion and management



5. Applied Energy



6. International Journal of Thermodynamics



7. Energy and Buildings



8. International Journal of Energy Research

Enlaces

American Center for Life Cycle Assessment (ACLCA): www.aclca.org



American Society of Heating, Refrigeration and Air Conditioning: www.ashrae.org



International Energy Agency: http://www.iea.org