Información del Plan Docente

1. Información Básica

1.2. Contexto y sentido de la asignatura en la titulación

El uso de materia prima biomásica (residuos sólidos secos y húmedos) constituye hoy en día una oportunidad no desdeñable para la introducción de energía renovable, en forma de calor o electricidad o en plantas de cogeneración.

La combustión directa es el recurso más común, acoplado a un ciclo de vapor para producción eléctrica, si bien las peculiaridades del recurso y el volumen disponible a menudo hacen surgir otras alternativas, como la gasificación y la generación/cogeneración con motor de combustión interna, los ciclos Rankine de fluido orgánico o los digestores de biomasa residual húmeda.

Este tema es variado y complejo, y en esta asignatura de especialización se intenta una doble vertiente. Por un lado, poner las bases necesarias para una aproximación científico-técnica de nivel al diseño de los equipos y procesos. A tal efecto, se explican en detalle los principios de

-Termodinámica química, balances de masa y energía y equilibrio químico.

-Cinética de reacciones.

-Análisis y modelos sencillos de reactores.

Tal cual se aplican al proceso de biomasa en equipos de combustión, gasificación, pirólisis, y en general proceso termoquímico. 

Por otro se explica la constitución y diseño de plantas de combustión y gasificación de biomasa: tratamiento de los sólidos, equipo de reacción principal, ciclo de vapor o motores, balance de planta, filtros y control de emisiones.

Paralelamente, otras aplicaciones energéticas de la biomasa demandan conocimientos adicionales, específicamente la producción de biocombustibles (bioetanol y biodiesel) y la digestión de biomasa residual húmeda. De estos procesos se realiza una aproximación al detalle de las plantas de producción y una puesta en contexto de los conocimientos/capacidades requeridas.

1.3. Recomendaciones para cursar la asignatura

Para esta materia son necesarios conocimientos de termodinámica técnica, transferencia de calor y mecánica de fluidos a nivel de ingeniero mecánico o químico.

2. Competencias y resultados de aprendizaje

2.1. Competencias

Competencias específicas:  

- Conocer las particularidades de las distintas materias primas y productos biomásicos, su uso como combustible/fuente de energía y las diferencias con la opción fósil o convencional

- Conocer las principales tecnologías de generación termoeléctrica, sus rangos de aplicación y su singularidades.

- Calcular el cierre de balances de masa y energía en termoquímica y reacciones químicas.

- Calcular equilibrios químicos en fase gas en sistemas complejos tipo gasificación de sólidos

- Conocer los principios generales de la cinética química aplicada a la termoquímica (combustión y gasificación)

- Conocer constitución y principios de diseño de plantas de energía de la biomasa de cualquier tipo.

Competencias generales

CG3.Capacidad de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios

CG6.En el campo de especialización del estudiante, responder técnicamente con soluciones viables al problema de la demanda energética de un proceso, siendo consciente del uso que se efectúa de los recursos naturales en esa respuesta.

CG7.Ser capaz de analizar las transformaciones energéticas implicadas en procesos para hacerlos más sostenibles energéticamente, bien mejorando la eficiencia o utilizando recursos energéticos alternativos.

CG8.Conocimiento en las tecnologías del aprovechamiento y utilización óptima de los recursos locales distribuidos.

2.2. Resultados de aprendizaje

Realizar cálculos detallados de balance de masa, balance de energía y equilibrio químico de instalaciones de tratamiento termoquímico de la biomasa seca (combustión, gasificación, pirólisis) y de biomasa residual húmeda (digestión).

Estar en disposición de inciarse a los modelos avanzados de procesos de combustión, gasificación, pirólisis, y transformación química y bioquímica de biomasa.

Conocer detalladamente los principios de diseño de equipos corrientes, como combustores, gasificadores, pirolizadores, digestores y en general reactores químicos sólido –líquido o sólido –gas para biomasa.

Conocer la configuración y prácticas de diseño actuales de plantas de energía de la biomasa.

Conocer detalladamente los procesos fisicoquímicos y el contexto tecnológico (obtención y uso) de los biocombustibles, tanto bioetanol (fermentación) y antidetonantes derivados como biodiesel (esterificación).

3. Evaluación

3.1. Tipo de pruebas y su valor sobre la nota final y criterios de evaluación para cada prueba

El estudiante deberá demostrar que ha alcanzado los resultados de aprendizaje previstos mediante las siguientes actividades de evaluacion

Aplicación de los principios teóricos y de práctica de ingeniería al análisis y diseño de sistemas de energía de la biomasa, mediante unos 6 trabajos específicos que se propondrán y se resolveran en clase.

El estudiante que no opte por el procedimiento de evaluación descrito anteriormente, no supere dichas pruebas durante el periodo docente o que quisiera mejorar su calificación tendrá derecho a realizar una prueba global  que será programada dentro del periodo de exámenes correspondiente a la primera o segunda convocatoria.

4. Metodología, actividades de aprendizaje, programa y recursos

4.1. Presentación metodológica general

El desarrollo de la asignatura se realiza en torno a tres bloques: teoría y resolución de problemas en pizarra, cálculos con ordenador y visita.

Durante las sesiones de teoría y resolución de problemas se presentan las ecuaciones y modelos de cálculo, y se resuelven ejemplos y problemas sencillos, mediante la metodología de clase magistral. Parte de las clases se desarrollan con métodos audiovisuales complementarios, y el resto mediante explicación en pizarra.

Durante las sesiones de cálculos con ordenador se desarrollan dos casos de cálculo, que han de entregarse como parte de la evaluación. La metodología consiste en el planteamiento previo de los problemas, la ejecución individual por parte de los alumnos, la asistencia tutorada del profesor y la entrega de un informe con los resultados.

Finalmente, se destinan 4 horas a la realización de una visita a una planta de generación.

4.2. Actividades de aprendizaje

Con objeto de que los alumnos alcancen los resultados de aprendizaje descritos anteriormente y adquieran las competencias diseñadas para esta asignatura, se proponen las siguientes actividades formativas:

• A01. Clase magistral (25 horas): exposición de contenidos por parte del profesorado o de expertos externos a todos los alumnos de la asignatura.
• A02. Resolución de problemas y casos (13 horas): realización de ejercicios prácticos con todos los alumnos de la asignatura.
• A03. Prácticas de laboratorio (12 horas): realización de ejercicios prácticos en grupos reducidos de alumnos de la asignatura.
• A06. Trabajos docentes (20 horas).
• A07. Estudio (50 horas).
• A08. Pruebas de evaluación (5 horas).

Las horas indicadas son de carácter orientativo y serán ajustadas dependiendo del calendario académico del curso.

A principio de curso se informará del calendario de sesiones prácticas, que se fijará según el avance del programa y la disponibilidad de laboratorios y salas informáticas.

4.3. Programa

-        Descriptiva de combustores de biomasa. Parrilla y cargador. Lechos fluidos. Cocombustión con carbón.

-        Descriptiva de gasificadores de sólidos.

-        Repaso de termoquímica. Balances de masa y energía. Equilibrio químico.

-        Introducción a la cinética química.

-        Teoría de reactores elementales. Cálculos semiempíricos.

-        Plantas de potencia de vapor.

-        Plantas de gasificación. Motores para gases especiales. Ciclos Rankine orgánicos.

-        Energía de la biomasa residual húmeda. Digestores. Vertederos.

-        Producción y uso de biocombustibles

4.4. Planificación de las actividades de aprendizaje y calendario de fechas clave

Todas las sesiones del curso son presenciales.
La entrega de los casos prácticos a calcular por ordenador ha de realizarse antes de la finalización del periodo 1 de docencia del master.

Asignatura de segundo cuatrimestre. El calendario puede consultarse en la web.