Diplomado en Energía en transporte

Sigla VRA: IEN3120

Docentes(s): Julio Vergara

Unidad académica responsable: Escuela de Ingeniería

Requisitos: sin prerrequisitos

Créditos: 5

Horas totales: 90 | Horas directas: 24 | Horas indirectas: 66

Descripción del curso

El curso revisa los conceptos de energía y su aplicación en la historia de la civilización, así como el impacto de la energía y otros fenómenos antropogénicos en la estabilidad climática global y su efecto en la sociedad actual y futura. Se revisan los recursos y el impacto acumulado de su utilización a la luz del desarrollo sustentable y se proponen estrategias de mitigación, adaptación y geoingeniería. Se elaboran las definiciones de energía y se establece su relación con las partículas fundamentales de la materia.

Resultados de aprendizaje

1. Caracterizar y comprender las relaciones existentes entre el uso de energía, el desarrollo de sociedades industriales y los efectos sobre el medio ambiente terrestre.
2. Reconocer los límites de crecimiento en función de la disponibilidad de recursos naturales.
3. Analizar modelos de desarrollo sustentable que compatibilicen el desarrollo socioeconómico con las actividades industriales y el medio ambiente.
4. Evaluar estrategias globales, regionales y locales de mitigación, adaptación y geoingeniería climáticas.

Contenidos:

• La biosfera y sus componentes como sistema dinámico en equilibrio.
• Desarrollo sustentable: revisión de conceptos.
• El informe Brundtland, definiciones y dilemas. Problemas de sustentabilidad, nuevos conceptos y nuevas economías, efectos sistémicos y de segundo orden.
• Límites al crecimiento de sociedades no sustentables: arquetipos.
• Recursos naturales externos e internos, capacidad de carga de la tierra.
• Recursos energéticos primarios, redes e intercambio.
• Historia y proyección de recursos energéticos. Producción y consumo de energía.
• La química del cambio climático y su relación con energía y otras actividades.
• Interferencia antropogénica en el sistema climático: teoría de cambio climático.
• Fuentes y portadores actuales de energía: fósiles, renovables, nuclear, electricidad.
• Escenarios futuros: excursión y colapso, reducción racional de complejidad.
• Casos de estudio: uso de energía y crecimiento de la población.
• Iniciativas internacionales para abordar problemas de energía y medio ambiente.
• El informe Stern: efectos del consumo de energía en las economías.
• Transición al desarrollo sustentable: energías sustentables.
• Geoingeniería e intervención climática.

Estrategias metodológicas

• Clases expositivas
• Lectura de textos

Estrategias evaluativas

• Pruebas: 30%
• Controles de lectura :15%
• Tareas: 15%
• Examen final: 30%
• Contribución a la clase: 10%

Sigla VRA: IEN3620

Docentes(s): Néstor Escalona 

Unidad académica responsable: Escuela de Ingeniería

Requisitos: sin prerrequisitos

Créditos: 5

Horas totales: 90 | Horas directas: 24 | Horas indirectas: 66

Descripción del curso

El curso describe los atributos energéticos del hidrógeno como combustible del futuro y sus requerimientos técnicos, el cual debe ser producido desde fuentes sustentables, con mínima pérdida energética y almacenado en un volumen reducido y seguro para su uso posterior o su transporte. Se estudia este medio energético en su eventual servicio de compensación de las fluctuaciones de la demanda o su alternancia con los demás combustibles. Se revisan los mercados actuales y futuros, así como los diversos medios de producción y las tecnologías de uso, en especial en el transporte del futuro.

Resultados de aprendizaje

1. Conocer las aplicaciones actuales y el potencial de uso del hidrógeno.
2. Caracterizar este medio energético y sus requerimientos.
3. Comprender los problemas técnicos, industriales y económicos de la producción de hidrógeno desde diversas fuentes energéticas.
4. Evaluar su uso más eficiente como posible combustible en el transporte.
5. Analizar su utilización como posible medio de almacenamiento de energía.
6. Proyectar aplicaciones futuras de hidrógeno.

Contenidos

• Características físico-químicas y energéticas del hidrógeno.
• Mercados actuales y usos vigentes del hidrógeno.
• Demanda futura de hidrógeno y escenarios de sustitución de combustibles fósiles.
• Usos en propulsión, sistemas de generación de emergencia.
• Producción convencional de hidrógeno. Reformado de metano y electrólisis. Reformado in situ. Conversión de energía química.
• Cadenas de energía: análisis de ciclo de vida en la producción y uso de hidrógeno.
• Tecnologías de producción futura del hidrógeno: electrólisis de alta temperatura, procesos termoquímicos solar y nuclear, bio-fotólisis y otros.
• Empaque por compresión o licuefacción y criogenia, transporte terrestre, vial y marítimo, almacenamiento y transferencia de hidrógeno. Tecnologías soportantes.
• Estado del arte en la investigación y comercialización. Proyectos e iniciativas en ejecución.
• Implicancias en la fragilización de materiales de sistemas contenedores.
• Regulaciones nacionales e internacionales. Contribución ambiental.
• Aspectos económicos de la producción y utilización de hidrógeno.
• Enlace con tecnologías de carbono para transporte eficiente. Simbiosis con electricidad.
• Proyecciones a futuro, límites de la tecnología del hidrógeno, y sustitutos prácticos.

Estrategias metodológicas

• Clases expositivas
• Lectura de textos

Estrategias evaluativas

• Controles periódicos: 50%
• Presentación oral: 20%
• Examen: 30%

Sigla VRA: IEN3720

Docentes(s): César Sáez

Unidad académica responsable: Escuela de Ingeniería

Requisitos: sin prerrequisitos

Créditos: 5

Horas totales: 90 | Horas directas: 24 | Horas indirectas: 66

Descripción del curso

El curso describe el desarrollo de tecnologías avanzadas para la producción bioquímica y termoquímica de biocombustibles, y el aprovechamiento de la biomasa como energía. Se revisa su potencial uso como fuente sustentable en diversos medios de transporte y en ciertos procesos industriales asociados.

Resultados de aprendizaje

1. Conocer los productos derivados de biomasa como fuente de energía.
2. Estudiar los procesos significativos de conversión de energía relacionados con el uso de la biomasa, 
3. Analizar las tecnologías utilizadas en la producción y utilización de biomasa.
4. Evaluar la factibilidad económica y los factores que restringen la utilización.
5. Explorar las perspectivas futuras de la biomasa como reemplazante parcial del petróleo.

Contenidos

• Procesos de conversión de energía: combustión directa, procesos termoquímicos, bioquímicos y pirólisis. Aspectos de eficiencia de conversión y balance energético. Cogeneración.
• Biomasa, definición y usos actuales. Estadísticas mundiales de producción y usos en energía. Fuentes de biomasa: cultivos y residuos agropecuarios y urbanos.
• Generación de energía a partir de residuos urbanos, animales e industriales.
• Biogás: Rellenos Sanitarios y Plantas de Biogás.
• Biodiesel.
• Combustibles de pirólisis.
• Incineración de residuos urbanos e industriales.
• Alcoholes. Fermentación de residuos.
• Restricciones institucionales, sociales y efectos medioambientales.
• Aspectos económicos en la producción de bioenergía.

Estrategias metodológicas

• Clases expositivas
• Lectura de textos

Estrategias evaluativas

• Controles: 50%
• Presentación oral: 20%
• Examen: 30%

Sigla VRA: IEN3430

Docentes(s): Julio Vergara, Angel Bendek, Javier Martinez y Juan Dixon

Unidad académica responsable: Escuela de Ingeniería

Requisitos: sin prerrequisitos

Créditos: 5

Horas totales: 90 | Horas directas: 24 | Horas indirectas: 66

Descripción del curso

Este curso aborda las necesidades de combustible en diferentes medios de transporte de pasajeros y de carga y las emisiones de sus sistemas propulsivos, previa descripción de las tecnologías, sus plantas motrices y propulsores. También analiza la transición de éstos a sistemas de propulsión más sustentables. Se exponen modelos para estimar la demanda de energía y los parámetros de cada sistema propulsivo.

Resultados de aprendizaje

1. Conocer las tendencias de emisiones de gases de efecto invernadero del sector transporte en los diferentes segmentos, a nivel mundial y nacional.
2. Comprender los aspectos técnicos, sectoriales y económicos acerca de las fuentes de poder de las nuevas tecnologías de transporte con emisiones reducidas o nulas, su viabilidad y los requisitos para una introducción eficaz en la matriz energética.
3. Determinar la demanda de combustibles y las emisiones de sistemas de transporte de pasajeros y carga terrestre.
4. Estimar la potencia requerida, la demanda de combustible fósil y las emisiones de diferentes propulsores de medios de transporte aéreo.
5. Determinar la potencia efectiva y al freno, el consumo de combustible y las correspondientes emisiones de buques de transporte de carga comerciales.
6. Evaluar los efectos de combustibles y tecnologías alternativas.
7. Conocer las iniciativas existentes y posibilidades nacionales y regionales en torno a propulsión sustentable.

Contenidos

• Estado del arte de los sistemas de propulsión del transporte terrestre (caminero y ferroviario), marítimo y aéreo.
• Sistemas de combustión interna para vehículos de bajas emisiones (LEV, VLEV, ULEV, ZLEV) y dispositivos de control de emisiones. 
• Sistemas de propulsión eléctrica y tracción eléctrica avanzada. Iniciativas de investigación en sistemas de propulsión avanzados.
• Tecnologías soportantes para el uso de biocombustibles y combustibles sintéticos, incluyendo el hidrógeno. 
• Tecnologías y aplicaciones de propulsión electromecánica con almacenamiento químico. Baterías avanzadas para BEVs, sistemas híbridos, sistemas basados en hidrógeno y metanol, celdas y SMR in-situ.
• Aspectos económicos de sistemas de propulsión terrestre (vehículos, buses y trenes) y los desafíos políticos, logísticos y comerciales para su introducción efectiva.
• Sistemas AIP para la propulsión y tecnologías de hidrógeno en aplicaciones marítimas. 
• Estimación de la resistencia y de la potencia efectiva y al freno en distintos tipos de buques. Cálculo de emisiones.
• Propulsión nuclear e híbrida para buques de alto rendimiento. Aspectos económicos.
• Sistemas de propulsión eólica, solar e híbrida.
• Tecnologias de propulsion de aviones. Turbojet versus turboventiladores.
• Posibilidades de propulsion de aviones con hidrogeno. Sistemas de almacenamiento y sus efectos en el peso y volumen de las aeronaves.

Estrategias metodológicas

• Clases expositivas
• Lectura de textos

Estrategias evaluativas

• Pruebas : 60%
• Controles de lectura : 20%
• Tareas: 20%