Diplomado en Generación eléctrica

Sigla VRA: IEN3140

Docentes(s): 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

El curso describe las diferentes formas en que se puede generar, transmitir y distribuir energía eléctrica, enfatizando en los principios básicos de funcionamiento y las limitaciones de cada tecnología. Se abordan las formas de generación que han existido en el tiempo y las que se proyectan a futuro. También se revisan las tecnologías de almacenamiento de energía eléctrica, mecanismos de tracción eléctrica y métodos de conversión a través de la electrónica de potencia.

Resultados de aprendizaje

1. Comprender los procesos de transformación de diferentes tipos de energía primaria (térmica fósil, química, nuclear y renovables) en energía eléctrica.
2. Analizar las diferentes tecnologías de generación, viendo también aspectos de transmisión y distribución.
3. Conocer los principios básicos de generación en todas sus formas, incluyendo tanto los métodos de generación en corriente continua como en corriente alterna.
4. Comprender la importancia de la electrónica de potencia para facilitar la integración de la generación no convencional en los sistemas de generación y transmisión convencionales.
5. Evaluar las tecnologías del futuro, tales como la fusión nuclear, generación MHD y otras.

Contenidos:

• Introducción a los sistemas de generación eléctrica.
  • Generación térmica en todas sus formas (geotérmica, concentradores solares, turbinas de gas y de vapor, ciclos combinados, centrales de fisión y de fusión).
  • Generación hidráulica, eólica, mareomotriz, undimotriz y otras.
• Generación electromagnética.
  • Principios básicos, generación con máquinas rotatorias de velocidad fija.
  • Conversión electrónica para generación con máquinas de velocidad variable.
• Transmisión de potencia.
  • Sistemas trifásicos, transformadores, potencia activa, reactiva y armónica.
  • Sistemas HVDC (generación y transmisión de alta tensión en corriente continua).
  • Ventajas y desventajas de la transmisión HVDC en relación con sistemas HVAC, principios de operación
  • El SCR (tiristor), subestaciones convertidoras, rectificación e inversión de potencia.
  • Sistemas HVDC Light.
• Nuevas tecnologías.
  • Generación fotovoltaica. Principios básicos, enlace celda-red, electrónica de potencia para la conversión y sistemas de transferencia óptima con MPT (Maximum Power Tracking).
  • Microturbinas. Principios de operación, electrónica para inyección de potencia a la red y para el arranque de la turbine. 
  • Generadores eólicos. Principios básicos, tipos de generadores eléctricos usados (inducción jaula de ardilla, inducción doble devanado, síncrono excitado eléctricamente y síncrono de imanes permanents). Enlaces electrónicos a la red trifásica e invección de potencia reactiva. 
  • Celdas de Combustible. Principios de operación y electrónica de potencia asociada.
  • Almacenamiento de energía. Ultracapacitores, baterías, superconductividad y almacenamiento magnético.

Estrategias metodológicas

• Clases expositivas

Estrategias evaluativas

• 2 Trabajos individuales o tareas :66%
• 1 Evaluación escrita (control): 34%

Sigla VRA: IEN3310

Docentes(s): Wilfredo Jara

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 introductorio de energía renovable describe las fuentes, las tecnologías y los procesos de conversión que permiten extraer electricidad y calor, con énfasis en sistemas no hidráulicos y suficientemente comprensivos para los alumnos que no siguen la línea de profundización Energía y Medio Ambiente. Se analiza el estado actual de utilización, los instrumentos de fomento usados en Chile y en los países desarrollados. Se analizan las tendencias y los impactos de este tipo de fuentes en el país y la región.

Resultados de aprendizaje

1. Conocer las principales fuentes de energía renovable. 
2. Definir los procesos de conversión de energía que permiten extraer potencia mecánica y eléctrica de los recursos renovables. 
3. Analizar el estado de utilización a nivel mundial de cada fuente, y sus proyecciones futuras.
4. Evaluar la factibilidad de suministro de energía renovable en base a los recursos nacionales disponibles. 
5. Analizar los principales componentes de impacto ambiental asociados a la utilización de energías renovables.

Contenidos:  

• Energía solar.
• Energía eólica.
• Energía geotérmica.
• Energía mareomotriz.
• Energía de las corrientes marinas.
• Energía de la biomasa.
• Catastro y potencial nacional de energía renovable.
• Impactos ambientales de las fuentes de energía renovables.

Estrategias metodológicas

• Clases expositivas
• Lectura de textos

Estrategias evaluativas

• 2 Pruebas: 50%
• Controles de lectura : 30%
• Presentación de un artículo breve: 20%

Sigla VRA: IEN3240

Docentes(s): Enzo Sauma y Miguel Pérez de Arce

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 la arquitectura, operación y comercialización de los mercados de la electricidad y de los combustibles tradicionales, desde la identificación de los actores y segmentos de las respectivas cadenas de valor, así como las instituciones responsables de la regulación de algunas áreas, incluyendo la modelación de la operación integrada del mercado.

Resultados de aprendizaje

1. Comprender los aspectos técnicos, económicos y regulatorios de los procesos de desregulación.
2. Manejar los conceptos de equilibrio de mercado en los sectores energéticos, hidrocarburos, gas, electricidad y otros recursos energéticos.
3. Comprender el funcionamiento de los mercados energéticos modernos, la operación de sistemas de potencia y la relación entre la operación y los mercados.
4. Analizar la operación de distintas estructuras de mercados energéticos desde una perspectiva económica, entendiendo los incentivos económicos presentes en los agentes de mercado.
5. Analizar los criterios usados para la toma de decisiones de operación de los sistemas de potencia y comercialización de la energía, y su optimización.

Contenidos

• Conceptos básicos de microeconomía en mercados energéticos.
• Política energética y modelos organizacionales, regulación.
• Generación eléctrica y coordinación de la operación.
• Transmisión eléctrica y esquemas de acceso abierto.
• Distribución eléctrica y competencia por comparación.
• Problemas, algoritmos, soluciones y aproximaciones para la operación del sistema.
• Esquemas tarifarios y señales económicas.
• Administración de la congestión y el uso de derechos de transmisión.
• Institucionalidad regulatoria.
• Análisis de incentivos para la inversión a largo plazo.
• Regulación sector hidrocarburos

Estrategias metodológicas

• Clases expositivas.
• Analisis de casos.
• Trabajos de investigacion.

Estrategias evaluativas

• 1 trabajo de investigación: 40%
• 2 evaluaciones escritas (controles): 60%

Sigla VRA: IEN3110

Docentes(s): Arturo López

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 principios de la física de fluidos aplicada a sistemas de generación y bombeo hidroeléctricos nivelando a estudiantes de diversas disciplinas. Se analizan los ciclos hidrológicos naturales y las opciones de almacenamiento hídrico para gestionar la intermitencia del recurso. Se estudian las tecnologías de generación hidroeléctrica en sus diferentes arreglos, tamaños y tipos.

Resultados de aprendizaje

1. Comprender los principios de la física de fluidos y su aplicación al caso de las turbomáquinas hidráulicas. 
2. Analizar cuantitativa y cualitativamente los elementos y el fenómeno del ciclo hidrológico, con el propósito de entender el análisis hidrológico con miras a la planificación, diseño y operación de las obras destinadas al aprovechamiento de los recursos de agua.
3. Evaluar la factibilidad técnica de suministro de energía renovable en base a recursos hídricos en diferentes escalas.

Contenidos: 

• Máquinas hidráulicas y turbinas.
  • Actualización de mecánica de fluidos.
  • Semejanza y análisis dimensional.
  • Semejanza en las turbinas y bombas hidráulicas.
  • Aplicación del teorema de Euler a las turbinas y bombas.
  • Características de las turbomáquinas.
  • Principales problemas encontrados en su operación.
  • Escala y tipos de sistemas hidráulicos.
• Hidrología y recursos.
  • Medición de variables de interés en hidrología.
  • Climatología y precipitación.
  • Cuenca hidrográfica.
  • Escurrimiento e hidrogramas.
  • Probabilidad y diseño hidrológico.
  • Modelos lluvia-escorrentía.
• Aplicación en la generación hidroeléctrica.
  • Diseño básico de sistemas hidroeléctricos.
  • Selección de tecnologías hidroeléctricas eficientes.

Estrategias metodológicas

• Clases expositivas.
• Análisis de casos.
• Trabajos de investigación.

Estrategias evaluativas

• 4 Trabajos individuales o tareas: 66%
• 2 Evaluaciones escritas: 34%

Sigla VRA: IEN3330

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

Este curso introductorio de energía nuclear describe las tecnologías de reactores y su combustible nuclear que permiten extraer el calor y convertirlo en calor, electricidad, y movimiento, suficientemente comprensivo para los alumnos que no siguen la línea de profundización de Energía Nuclear. Se identifican los recursos y los impactos relativos a otras opciones. Se estudian las reacciones nucleares, los procesos de moderación y reproducción neutrónica y la extracción de energía. Se analiza su estado, dilemas y las recomendaciones internacionales para su adopción segura en Chile.

Resultados de aprendizaje

1. Comprender los aspectos esenciales de la energía nuclear, su evolución, situación actual y tendencias tecnológicas.
2. Identificar las reacciones nucleares posibles y su nivel energético. 
3. Caracterizar los procesos naturales y tecnológicos de fisión y fusión nuclear.
4. Comprender las complejidades existentes entre tecnología y política nuclear.
5. Evaluar el flujo neutrónico y el perfil de temperatura del reactor. 
6. Dimensionar reactores nucleares en múltiples geometrías.

Contenidos: 

• Desarrollo de la energía nuclear. Ventajas y desventajas.
• Componentes principales del reactor nuclear y sistemas periféricos.
• Evolución tecnológica a los reactores dominantes.
• Tecnología de reactores y del combustible nuclear.
• Sistemas nucleares actuales: limitaciones, desafíos y factores críticos.
• Reacciones nucleares. Secciones eficaces.
• Factor de multiplicación neutrónica. Concepto de Buckling.
• Ecuación de difusión neutrónica en estado estacionario.
• Reproducción de neutrones y dimensionamiento del corazón.
• Extracción de calor del reactor nuclear y ciclos termodinámicos.
• Introducción a la física e ingeniería de reactores nucleares.
• Recursos energéticos asociados a sistemas nucleares.
• Introducción a la economía de la generación nucleoeléctrica.

Estrategias metodológicas

• Clase expositivas.
• Lectura de textos.

Estrategias evaluativas

• 2 Pruebas 50%
• Controles de lectura 15%
• Tareas: 25%
• Contribución a la clase: 10%