TECNOLOGIA ENERGÈTICA - UPC

ENGINYERIA INDUSTRIAL
TECNOLOGIA
ENERGÈTICA
Guia de l’assignatura

ENGINYERIA INDUSTRIAL
25035 Tecnologia Energètica. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
Modificada en C.A.A. de data 4/06/10 1
Crèdits: 6 ( 6 teoria i problemes)
Crèdits ECTS: 4,8
Tipus: Troncal
Coordinador: PERE COLOMER VILANOVA colomer@mmt.upc.edu )
AltresProfessors: Ramón Carreras Planell (carreras@(mmt.upc.edu), Yolanda Calventus Solé
(calventus@mmt.upc.edu), Iria Fraga Rivas (iria.fraga@mmt.upc.edu), Ivette Rodriguez Pérez
(ivette@cttc.upc.edu), Robert Castilla López (castilla@mf.upc.edu) , Manuel-Amancio Soler
Manuel (solerm@mf.upc.edu) , Andrés F. Navarro Flores (navarro@mf.upc.edu ) ,Maria del
Carmen Pretel Sánchez (carme.pretel@upc.edu ) , Lluis Batet, Miracle (lluis.batet@upc.edu ).
Departament: Màquines i Motors Tèrmics (724)
Presentació
Coneixements previs
Coneixements de Termodinàmica, cicles amb turbina de vapor, turbina de gas i motors alternatius de
combustió interna. Coneixements elementals de les diferents fonts d’energia i de les transformacions
energètiques.
Camps professionals
Com a assignatura tecnològica de caràcter energètic, l’àmbit d’aplicació se centra tant en el camp
termoenergètic com en el camp elèctric i electrònic, mecànic, químic, tèxtil, disseny industrial i els
relacionats amb la tecnologia de medi ambient
Relació amb altres assignatures
Termodinàmica. Termotècnia. Enginyeria Termodinàmica. Màquines Tèrmiques. Màquines
Hidràuliques. Tecnologia del Medi Ambient. Refrigeració i Condicionament d’aire. Alternatives
Energètiques. Bescanviadors de calor i equips generadors tèrmics. Transferència de calor i massa.
Enginyeria Tèrmica i de Fuids. Motors Tèrmics. Combustió i Turbomàquines Tèrmiques.
Objectius generals
Els objectius generals de la part d’ assignatura centrada en les Fonts d’Energia, són un coneixement
exhaustiu d’aquestes fonts i de com obtenir energia utilizable amb una eficiència màxima i amb el
mínim impacte i contaminació ambiental. En aquest sentit s’estudien i analitzen tant aquelles que
podem considerar clàssiques, per l’ús de combustibles fòssils, com les de tipus alternatiu (eòlica,
solar, hidràulica, solar tèrmica, geotèrmica, nuclear de fusió, etc..).
Respecte a la Gestió Energètica Industrial, l’objectiu és descriure els mètodes i tecnologies per a la
utilització eficient (racional) de l’energia en base a criteris termodinàmics i termoeconòmics.

ENGINYERIA INDUSTRIAL
25035 Tecnologia Energètica. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
Modificada en C.A.A. de data 4/06/10 2
Temari
Mòdul 1 INTRODUCCIÓ A LA ENERGÈTICA i ENERGIA SOLAR (10 hores)
Tema 1 : Demanda energètica i disponibilitat 1 hora
Tema 2 : Fonts d’energia primària i secundàries 1 hora
Tema 3 : Energia solar tèrmica i fotovoltàica 8 hores
Mòdul 2 ENERGIA HIDRÀULICA,GEOTÈRMICA,EÒLICA i BIOMASSA ( 10 hores)
Tema 4: Energia hidràulica 2 hores
Tema 5: Energia Eòlica 2 hores
Tema 6: Energia Geotèrmica 2 hores
Tema 7: Biomassa energètica 4 hores
Mòdul 3 COMBUSTIBLES FÒSSILS i ENERGIA NUCLEAR (10 hores)
Tema 8: Combustibles fòssils i especificacions del combustibles 4 hores
Tema 9: Energia nuclear de fissió 5 hores
Tema l0: Energia nuclear de fusió 1 hora
Mòdul 4 BASES DE L’ENERGÈTICA INDUSTRIAL I COGENERACIÓ ( 13 hores)
Tema 11: Bases de l’energètica Industrial 1 hora
Tema 12: Cogeneració: Aspectes fonamentals 2.5 hores
Tema 13: La cogeneració al sectors industrial i terciari 0.5 hores
Tema 14: Termodinàmica de les plantes de cogeneració 4 hores
Tema 15: Estalvi energètic en una planta de cogeneració 3 hores
Tema 16: Avaluació econòmica d’una planta de cogeneració 2 hores
Mòdul 5 PLANTES DE COGENERACIÓ. IMPACTE MEDIO-AMBIENTAL ( 17 hores)
Tema 17: Plantes de cogeneració amb turbina de vapor 4 hores
Tema 18: Plantes de cogeneració amb turbina de gas 4 hores
Tema 19: Plantes de cogeneració amb motors alternatius de combustió interna 2 hores
Tema 20: Estalvi energètic en sistemes amb cicle de refrigeració 2 hores
Tema 21: Aplicacions termo-econòmiques del mètode exergètic 4 hores
Tema 22: Gestió energètica i impacte medio-ambiental 1 hora
Objectius específics dels mòduls
Mòdul 1 INTRODUCCIÓ A LA ENERGÈTICA i ENERGIA SOLAR
Presentar l’objectiu de l’assignatura amb una visió àmplia sobre la demanda energètica de la
humanitat i la seva evolució en el temps amb una extrapolació a un futur i com satisfer aquestes
demandes amb la disponibilitat natural energètica. Dividir les fonts d’energia en primàries i
secundàries i conèixer les interconversions energètiques. Donar a conèixer el sol com a font primària
i estudiar amb certa profunditat conceptes com la radiació solar, els captadors solars, els
acumuladors d’energia, les cèl·lules solars fotovoltàiques i els generadors fotovoltàics.
Objectius de l’alumne
1) Conèixer les demandes d’energia i la disponibilitat energètica actual i la possible evolució
futura

ENGINYERIA INDUSTRIAL
25035 Tecnologia Energètica. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
Modificada en C.A.A. de data 4/06/10 3
2) Conèixer les fonts d’energia i saber la seva tipologia
3) Saber establir les conversions entre les diferents fonts i conèixer el seu efecte medioambiental
4) Conèixer la radiació solar, les seves característiques i la possible utilització tant respecte a la
energia solar tèrmica com fotovoltàica.
5) Aprendre les característiques de les instal·lacions solars així com dels diferents components:
estudi dels captadors solars, sistemes d’acumulació d’energía, cèl·lules solars solars
fotovoltàiques i generadors fotovoltàics, eficiències, pèrdues,....
Mòdul 2 ENERGIA HIDRÀULICA,GEOTÈRMICA,EÒLICA i BIOMASSA
L’objectiu fonamental és estudiar diferents tipus d’energia i les seves característiques, així com
avaluar les diferents possibilitats d’aplicació i les seves eficiències, en l’estat actual de
desenvolupament. En cada tipus d’energia s’estudiaran les equacions fonamentals i la tecnologia més
avançada referent a la seva aplicabilitat.
Objectius de l’alumne
1) Aprendre el fonament de cada tipus de font estudiada
2) Saber plantejar les equacions fonamentals en cada sistema estudiat
3) Saber de cada font d’energia estudiada les característiques principals de les instal·lacions i
saber avaluar els seus rendiments.
4) Conèixer per cada font d’energia les possibilitats d’explotació.
Mòdul 3 COMBUSTIBLES FÒSSILS i ENERGIA NUCLEAR
En aquest mòdul, l’objectiu serà el plantejar l’origen i propietats dels combustibles fòssils, així com la
manufactura. Bàsicament s’estudiaran el carbó, el petroli i el gas natural i es donaran les
especificacions dels combustibles comercials. Dintre el mateix mòdul s’estudiarà l’energia nuclear de
fusió i de fissió i es donarà un ampli coneixement dels principis de generació d’aquesta energia. Es
plantejaran també els cicles del combustible nuclear, un cert coneixement de les centrals nuclears i es
donarà un èmfasi especial a la temàtica de la seguretat.
Objectius de l’alumne
1) Conèixer els tipus de combustibles fòssils i les seves propietats.
2) Conèixer la manufactura d’aquests combustibles
3) Saber les especificacions dels combustibles comercials
4) Conèixer els fonaments de la generació d’energia nuclear i els diferents tipus
5) Conèixer els fonaments dels reactors nuclears i la seva seguretat
6) Saber avaluar les possibilitats futures d’aquest tipus d’energia i conèixer l’estat actual de la
fusió nuclear i el seu desenvolupament.
Mòdul 4 BASES DE L’ENERGÈTICA INDUSTRIAL I COGENERACIÓ
L’objectiu és en primer lloc donar una idea general sobre la gestió energètica i la utilització dels
recursos energètics, donant importància a la eficiència energètica i a l’estalvi d’energia primària.
Dintre d’aquesta utilització més eficient de l’energia s’estudiarà en profunditat la cogeneració com
a sistema d’obtenir simultàniament energia elèctrica i energia tèrmica. S’estudiaran els aspectes
fonamentals, s’avaluaran els diferents paràmetres i s’aplicaran els conceptes de rendiment tant
des del punt de vista energètic com exergètic. S’avaluaran els diferents components d’una planta

ENGINYERIA INDUSTRIAL
25035 Tecnologia Energètica. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
Modificada en C.A.A. de data 4/06/10 4
de cogeneració des del punt de vista termodinàmic i es donarà una importància cabdal a l’estalvi
de combustible en diferents sistemes, atenent l’ajust a la demanda tèrmica i a la demanda
elèctrica. Un objectiu final serà l’estudi de la viabilitat econòmica atenent els diferents factors que
intervenen i les estratègies d’operació.
Objectius de l’alumne
1) Conèixer els principis fonamentals de la eficiència energètica i de l’estalvi d’energia primària
2) Aprendre els principis de la cogeneració i saber avaluar els principals paràmetres que
intervenen
3) Conèixer el marc legal actual de la cogeneració.
4) Conèixer la aplicació dels balanços energètics i exergètics a cada element de la planta de
cogeneració i al global de la mateixa, es a dir fer un estudi termodinàmic exhaustiu la cada
element i de la pròpia planta.
5) Saber calcular en cada tipus de planta l’estalvi d’energia, atenent als diferents ajustos elèctric
o tèrmic
6) Saber plantejar una estudi econòmic atenent als diferents criteris de rendibilitat i les diferents
estratègies
Mòdul 5 PLANTES DE COGENERACIÓ. IMPACTE MEDIO-AMBIENTAL
L’objectiu d’aquest mòdul està en donar coneixements amplis sobre els diferents tipus de plantes de
cogeneració: turbines de vapor, turbines de gas i MACIs. S’incidirà sobre els tipus de cicles emprats
en cada cas, avantatges i inconvenients i sobre la elecció del tipus de tecnologia a escollir. També es
donaran les bases per a una anàlisi termoeconòmica sobre la gestió energètica prenent com a
referència el concepte exergètic ja introduït. Per últim es veurà la possible reducció de la
contaminació medio-ambiental per la introducció d’aquestes tecnologies.
Objectius de l’alumne
1) Conèixer les diferents tecnologies a emprar en plantes de cogeneració i saber fer la elecció
del tipus i tamany més adequat.
2) Conèixer les bases de les aplicacions termo-económiques del mètode exergètic com a eina
per a la optimització i com a anàlisi d’alternatives.
3) Avaluar l’impacte medio-ambiental de les transformacions energètiques i estudiar i plantejar
la seva reducció.
4) Saber aplicar el criteri d’estalvi energètic en tot tipus de sistema incloses les màquines de
refrigeració, bombes de calor i sistemes de trigeneració.
Metodologia de treball
Sessions teoria, problemes
L’assignatura s’organitza en classes de teoria i problemes on s’exposen els continguts teòrics i es
resolen els problemes prèviament proposats. S’utilitza c0m a tècnica el mètode expositiu fent ús de la
pissarra i de transparències. Ocasionalment es pot fer que els alumnes treballin a l’aula en el sentit de
resoldre un problema proposat amb l’ajut del professor i comentar-lo posteriorment a la pissarra.
El fet que hi hagi en el programa dues temàtiques clarament diferenciades, una que correspon a
l’estudi de les fonts d’energia (mòduls 1,2 i 3) i una altra a la gestió energètica (mòduls 4 i 5), permet
fer el desenvolupament del programa de manera que es poden alternar les classes setmanals en el
sentit d’avançar en paral·lel en ambdues temàtiques.
Sessió presencial 1: 2 hores setmana de la temàtica del mòduls 1,2 i3
Sessió presencial 2: 2 hores setmana de la temàtica del mòduls 4 i 5

ENGINYERIA INDUSTRIAL
25035 Tecnologia Energètica. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
Modificada en C.A.A. de data 4/06/10 5
Pràctiques, laboratoris
No hi ha pràctiques de laboratori
Organització en mòduls i temps de dedicació de l’estudiant
Mòdul
Temps de
Classe
Temps
d’estudi
Temps
total
Mòdul 1: INTRODUCCIÓ A LA ENERGÈTICA i ENERGIA SOLAR 10 hores 20 hores 30 hores
Mòdul 2: ENERGIA HIDRÀULICA,GEOTÈRMICA,EÒLICA i
BIOMASSA
Mòdul 3 : COMBUSTIBLES FÒSSILS i ENERGIA NUCLEAR
10 hores 20 hores 30 hores
10 hores 20 hores 30 hores
Mòdul 4: BASES DE L’ENERGÈTICA INDUSTRIAL I COGENERACIÓ 13 hores 26 hores 39 hores
Mòdul 5: PLANTES DE COGENERACIÓ. IMPACTE MEDIO-
AMBIENTAL
17 hores 34 hores 51 hores
Importància i dificultat dels mòduls
Mòduls 1, 2 i 3
La importància d’aquests mòduls és donar a conèixer de manera exhaustiva les principals fonts
d’energia , la seva aplicabilitat , els rendiments o eficiències amb que treballen i veure si permetran
cobrir les demandes d’energia en un futur proper amb el mínim de contaminació ambiental. La seva
dificultat està en plantejar de forma clara i precisa els fonaments i la descripció tecnològica de la seva
aplicació donat el poc temps disponible.
Mòduls 4 i 5
La importància fonamental està en plantejar, de forma clara i rigorosa, un mètode per satisfer a la
vegada una demanda tèrmica i elèctrica amb un estalvi d’energia primària i amb un mínim d’impacte
ambiental. També és important plantejar la viabilitat des d’un punt de vista tècnic i econòmic per
aplicació mètodes rigorosos fonamentats en la anàlisi exergètica. La seva dificultat està en el
plantejament d’aquest mètode i com arribar a solucions clares analitzant diferents solucions
alternatives.
Materials
Bibliografia bàsica
V. Bermudez , Tecnologia Energètica , Universitat Politècnica de València (2000)
G. Boyle, Renewable Energy. Power for a Sustainable Future, Oxford University Press (1996)
A.W.Culp, Principles of Energy Conversion, McGraw Hill (2001)
J.M. Sala Lizárraga, Cogeneración: Aspectos Termodinámicos, Tecnológicos y Económicos,
Universidad del Pais Vasco (1994)
L. Jutglar , Cogeneració de calor y electricidad, CEAC (1996)
M.A.Lozano , Cogeneración, Universidad de Zaragoza (1998)
M.Villares Martín, Cogeneración, FC Editorial

ENGINYERIA INDUSTRIAL
25035 Tecnologia Energètica. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
Modificada en C.A.A. de data 4/06/10 6
Bibliografia complementària
Mòdul 1
Janet Ramage, Energy a Guidebook , Oxford University Press (1997) 2ªed.
R.Carreras, Fuentes Primárias de Energia y Recursos Energéticos de la Tierra, ETSEIT
(2004)
I. Rodriguez, Energia Solar, ETSEIT (2004)
Mòdul 2
M.A.Soler, Energia Hidràulica, ETSEIT (2004)
R. Castilla, El viento como fuente de energia, ETSEIT (2004)
R. Castilla, Aerodinàmica d’ aerogeneradors, ETSEIT (2004)
R. Castilla, Diseño de palas de un aerogenerador, ETSEIT (2004)
A. Navarro, Energia Geotèrmica, ETSEIT (2004)
Mòdul 3
A. Navarro, Combustibles Fósiles, ETSEIT (2004)
Ll. Batet, Energia Nuclear, ETSEIT (2004)
J.C. Jones, Topics in Environmental and Safety Aspects of Combustion Technology, Whittles
Publishing (1977)
J.F.Manxwell, J.G.McGowan, A.L.Rogers, Wind Energy Explained
Mòdul 4 i 5
P. Le Goff, Energétique Indrustrielle, Vol. 1 i Vol.2 , Editorial Technique et Documentation
(1980)
T.J. Kotas, The exergy method of thermal plant analysis, Butterworths (1985)
J.H. Horlock, Cogeneration:combined heat and power, Pergamon Press (1987)
S.D. Hu, Cogeneration, Reston Publishing Co. (1985)
M. A. Lozano. Aplicaciones termoeconòmicas del método exergètico. Universidad de
Zaragoza (1997)
J. Alvarez, I Callejón, A. Márquez. J. Pérez. Cogeneració. Desenvolupament d’un cas pràctic.
Publicacions d’abast S.L.L., CPDA, ETSEIB. UPC, (1998).
W. H. Clark II. Análisis y gestión energética de edificios. Mc Graw Hill, (1998).
J.L.Boyen. Thermal energy recovery. John Wiley (1980)
Catalana de Gas y Electricidad S.A. Eds. Ahorro de Energía en la industria. Uso racional de
los combustibles. Ed. INDEX (1982)
La cogeneración industrial en Europa. Catalana de Gas S.A., (1988)
R.C.Bailie. Energy conversion engineering. Addison-Wesley Pub. Co. (1978.
Tecnologies avançades en estalvi i eficiència energètica. Monografies de la Generalitat de
Catalunya. Institut Català de l’Energia
Journal of Engineering for Power (Transactions of the ASME), Energy.
Eficiència Energètica. Generalitat de Catalunya. Institut Català d’Energia.
Colecció de problemes, taules i gràfics termodinàmics i fotocòpies de transparències de
classe recollits pels professors de l’assignatura (disponibles a reprografia ETSEIT)
Adreces d’Internet relacionades amb l’energia:
Generalitat de Catalunya, http://www.gencat.es/energia/
Generalitat de Catalunya. Institut Català d’Energia, http://www.icaen.es. Conté links amb
altres webs relacionades amb la gestió de l’energia.
International Energy Agency: http://www.iea.org

ENGINYERIA INDUSTRIAL
25035 Tecnologia Energètica. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
Modificada en C.A.A. de data 4/06/10 7
Department of the Environment, Transport and the Regions (U.K.):http://www.enrgyefficiency.gov.uk
Avaluació
N f = 0.4 N1p + 0.6 Nef
Nf : Nota final
N1p : Nota 1r parcial
Nef : Nota examen final