Sistemas de Generación de Energía No Convencional

1.- DATOS DE LA ASIGNATURA
Nombre de la asignatura: Sistemas de Generación de Energía No Convencional
Carrera:
Ingeniería Eléctrica
Clave de la asignatura: AIF - 1204
Créditos SATCA 3-2-5
2.- PRESENTACIÓN
Caracterización de la asignatura.
Las fuentes de energía explotadas en el mundo son fundamentalmente no
renovables y su generación se realiza en su mayoría a través de procesos
contaminantes. Por ello, las principales medidas ambientales concernientes al
sector energético se han centrado en dos ámbitos: el fomento de prácticas
encaminadas a lograr el mayor grado de ahorro y de eficiencia energética y el
apoyo a la generación de energía mediante fuentes alternativas menos agresivas
del entorno. Por ello, los países desarrollados han optado por el fomento y
expansión de las Energías Renovables No Convencionales y a su vez, cumplir
con sus cuotas de reducción de emisiones de gases de efecto invernadero, en
base al acuerdo de Kioto.
Bajo estas obligaciones, las empresas generadoras de electricidad tienen un rol
relevante en el desarrollo de nuevos proyectos que reduzcan la dependencia de
combustibles como el carbón y el petróleo, y que al mismo tiempo, implique un
aumento en el uso de fuentes renovables no convencionales como son eólicas,
solares, biomasa, geotérmica y minihidraúlicas, entre otras.
En este contexto se deben desarrollar sistemas y dispositivos para el
aprovechamiento de fuentes renovables de energía, utilizando los conceptos y las
herramientas apropiadas.
La materia se ubica en un módulo de especialidad y se debe cursar en la parte
terminal de su carrera, para que sea integradora de los conocimientos adquiridos
durante su formación, por lo que incluye el desarrollo de un proyecto con un peso
sugerido de 60% de la calificación total.
Esta asignatura aporta al perfil del Ingeniero Electrico la capacidad para:
 Diseñar, analizar y construir equipos y/o sistemas electrónicos para la
solución de problemas en el entorno profesional, aplicando normas,
técnicas y estándares nacionales e internacionales.
 Crear, innovar y transferir tecnología aplicando métodos y procedimientos
en proyectos de ingeniería eléctrica tomando en cuenta el desarrollo
sustentable.
 Tomar decisiones en la planificación, selección de componentes y técnicas
de montaje de sistemas de generación.
 Trabajar en grupos multidisciplinarios que le permitan interactuar e
intercambiar conocimientos y experiencias para su formación integral.
Intención didáctica.
El curso está organizado en cinco unidades de aprendizaje.
 En la primera (10 horas), se hace un repaso cronológico del uso de la
energía, definiendo las principales formas de energía existentes y los
recursos energéticos naturales renovables y no renovables. De la misma
forma, se analizan los principales impactos medioambientales asociados al
uso de la energía, las políticas y programas energéticos, el marco
energético actual y las perspectivas de futuro.
 En la unidad dos (12 horas), se estudian los fundamentos de la conversión
fotovoltaica y los diferentes componentes que integran una instalación de
este tipo. Asimismo, se proporcionan ejemplos sobre el diseño,
mantenimiento, montaje, costos y puesta en marcha de una instalación
fotovoltaica.
 En la unidad tres (12 horas), se expone de una forma teórico-práctica el
diseño y el cálculo del potencial eólico de un aerogenerador, describiendo
los mejores emplazamientos, los costos y los tipos de turbinas más
adecuadas en la implantación de un parque eólico. También se detallan las
alteraciones ambientales producidas y la situación actual y perspectivas de
futuro de esta fuente energética renovable en México.
 En la unidad cuatro (12 horas), se realiza una descripción de las diferentes
aplicaciones de la biomasa con fines energéticos, proporcionando los
procesos de transformación de la biomasa en energía. De la misma forma,
se hace referencia a los vectores medioambientales afectados en su
aprovechamiento energético y en las posibilidades futuras de desarrollo.

La unidad cinco (29 horas) es la que lleva el peso específico de todo el
programa, puesto que se encaminará al alumno en el diseño, construcción
y control de prototipos de aplicación.
Para propiciar la comprensión de los temas y llegar al fin deseado, el instructor
deberá:




Desarrollar la unidad de aprendizaje de acuerdo al modelo de Competencias.
Realizar el encuadre del curso.
Definir la planeación didáctica del proceso enseñanza aprendizaje con base a
los estilos de aprendizaje de los alumnos para que adquieran la competencia
profesional.
Facilitar el aprendizaje, la solución de dudas y la integración de casos.


Propiciar la interacción y retro alimentación con los alumnos.
Definir para su evaluación los criterios de desempeño.
Por su parte, el alumno deberá:
 Antes de asistir a una clase:
- Repasar conocimientos.
- Previsión y preparación de necesidades de materiales y recursos.
 Durante la ejecución:
- Escuchar y tomar notas.
- Analizar y comprender el problema.
- Buscar o diseñar un plan para la resolución del problema.
- Aplicar el procedimiento seleccionado.
- Comprobar e interpretar el resultado.
 Después de una clase:
- Repasar ejercicios y problemas realizados.
- Realizar otros ejercicios o problemas planteados por el profesor o en
textos relacionados.
El enfoque sugerido para la materia requiere que las actividades prácticas
promuevan el desarrollo de habilidades para la experimentación, tales como:
identificación, manejo y control de variables y datos relevantes; planteamiento de
hipótesis; trabajo en equipo; asimismo, propicien procesos intelectuales como
inducción-deducción y análisis-síntesis con la intención de generar una actividad
intelectual compleja. En las actividades prácticas sugeridas, es conveniente que
el profesor busque sólo guiar a sus alumnos para que ellos hagan la elección de
las variables a controlar y registrar. Para que aprendan a planificar, que no
planifique el profesor todo por ellos, sino involucrarlos en el proceso de
planeación.
Algunas de las actividades sugeridas pueden hacerse como actividad extra clase
y comenzar el tratamiento en clase a partir de la discusión de los resultados de
las observaciones.
En el transcurso de las actividades programadas es muy importante que el
estudiante aprenda a valorar las actividades que lleva a cabo y entienda que está
construyendo su hacer futuro y en consecuencia actúe de una manera
profesional; de igual manera, aprecie la importancia del conocimiento y los
hábitos de trabajo; desarrolle la precisión y la curiosidad, la puntualidad, el
entusiasmo y el interés, la tenacidad, la flexibilidad y la autonomía.
3.- COMPETENCIAS A DESARROLAR
Competencias específicas:
Analiza los sistemas de
generación de energía
eléctrica utilizando energías
renovables y selecciona los
elementos necesarios para
construir prototipos de
aplicación específica
utilizando los conceptos,
normativas y herramientas
modernas que permitan
cumplir con las
especificaciones de
operación y seguridad,
observando los principios
básicos de respeto al
entorno.
Competencias genéricas:
Competencias instrumentales
 Capacidad de aplicar métodos y leyes
que dan solución a problemas con redes
eléctricas.
 Capacidad de análisis y síntesis.
 Capacidad de organizar y planificar.
 Conocimientos básicos de la carrera.
 Comunicación oral y escrita.
 Habilidades básicas de manejo de la
computadora.
 Habilidad para buscar y analizar
información
proveniente
de
fuentes
diversas.
 Solución de problemas.
 Toma de decisiones.
Competencias interpersonales

Capacidad para plantear y establecer un
procedimiento de solución a cualquier
problema.

Saber trabajar con responsabilidad de
manera individual.

Saber trabajar en equipo.

Ser disciplinado para desarrollar sus
habilidades interpersonales.
Competencias sistémicas

Capacidad para aplicar los conocimientos
adquiridos tanto teóricos como prácticos en
la solución de problemas.

Desarrollar la habilidad para el auto
aprendizaje.

Capacidad para investigar y depurar la
información.

Capacidad para desarrollar su creatividad
e inventiva, para diseños propios.

Capacidad
de
aprender
nuevas
tecnologías.
4.- HISTORIA DEL PROGRAMA
Lugar y fecha de
elaboración o
revisión
Instituto Tecnológico
de Veracruz.
Enero 16 al 20 del
2012
Observaciones
Participantes
Academia de Ingeniería
Eléctrica del Instituto
Tecnológico de Veracruz
(cambios y justificación)
Rediseño de la Especialidad
en Aplicaciones Industriales
dentro del Nuevo Plan de
Estudios de Competencias
para la Carrera de Ingeniería
Eléctrica de Agosto del 2010
5.- OBJETIVO(S) GENERAL(ES) DEL CURSO
(Competencia específica a desarrollar en el curso)
Analiza los sistemas de generación de energía eléctrica utilizando energías
renovables y selecciona los elementos necesarios para construir prototipos de
aplicación específica utilizando los conceptos, normativas y herramientas
modernas que permitan cumplir con las especificaciones de operación y
seguridad, observando los principios básicos de respeto al entorno.
6.- COMPETENCIAS PREVIAS
 Conocer el funcionamiento de las máquinas eléctricas (máquinas de CD y
motores de inducción)
 Seleccionar con base en su funcionamiento, los dispositivos electrónicos
básicos analógicos para diseñar y construir circuitos electrónicos básicos.
 Integrar los costos directos e indirectos correspondientes para determinar
los precios unitarios de obra eléctrica, apegándose a la normatividad
vigente.
7.- TEMARIO
Unidad
Temas
Subtemas
1. Breve historia del uso de la energía.
2. Energía y potencia.
1
Introducción
(10 horas)
3. Recursos energéticos.
4. Impacto medioambiental asociado al empleo de la
energía.
5. Políticas y programas energéticos.
6. Perspectivas de futuro.
1. Introducción.
2
Energía solar
fotovoltaica
(12 horas)
2. Fundamentos de la conversión fotovoltaica.
3. Componentes de una instalación fotovoltaica.
4. Aplicaciones de la energía solar fotovoltaica.
5. Diseño y cálculo de una instalación fotovoltaica.
6. Montaje y puesta en marcha
7. Mantenimiento de la instalación.
8. Casos prácticos.
9. Costos e impacto ambiental.
1. Introducción.
Energía eólica
3
(12 horas)
2. Aerogeneradores.
3. Instalaciones eólicas.
4. Potencial eólico y criterios de diseño.
5. Estudio técnico y económico de una instalación eólica.
6. Impacto ambiental.
7. Situación actual y futuro de la energía eólica.
1. Introducción y situación actual.
4
Energía de la
biomasa
(12 horas)
2. Tipos de biomasa.
3. Biomasa residual.
4. Cultivos energéticos.
5. Biocarburantes.
6. Procesos de transformación de la biomasa en energía.
7. Aplicaciones y experiencias.
8. Impacto ambiental.
1. Desarrollo un proyecto (sistema, prototipo o componente
de un sistema, etc.)
5
Proyecto de
instalación y
Sugerencias:
aplicación a casos
 Diseño de un sistema iluminación de una área pública.
prácticos con
 Diseño de una instalación fotovoltaica en una vivienda
energía no
de interés social.
convencional. (29
horas)
 Diseño de una instalación fotovoltaica en una zona
residencial.

Dimensionamiento de un aerogenerador.

Diseño de un
aerogenerador

Diseño de un sistema de alimentación para bombeo
utilizando energía no convencional.
regulador
de
velocidad
de
un
8.- SUGERENCIAS DIDÁCTICAS
(Desarrollo de competencias genéricas)
Una de las cosas que se debe tomar en cuenta para la impartición de esta materia
es que el profesor debe:
Ser conocedor de la disciplina que está bajo su responsabilidad, conocer su origen
y desarrollo histórico para considerar este conocimiento al abordar los temas.
Desarrollar la capacidad para coordinar el trabajo en equipo; orientar el trabajo del
estudiante y potenciar en él la autonomía, el trabajo cooperativo y la toma de
decisiones. Mostrar flexibilidad en el seguimiento del proceso formativo e inducir
la interacción entre los estudiantes. Tomar en cuenta el conocimiento de los
estudiantes como punto de partida y como obstáculo para la construcción de
nuevos conocimientos.

Ante la ejecución de una actividad, señalar o identificar el tipo de proceso
intelectual que se realizó: una identificación de patrones, un análisis, una
síntesis. Al principio lo hará el profesor, luego será el alumno quien lo
identifique. Ejemplo: identificar los componentes de un sistema y de cada
componente, sus partes y con ello, deberá explicar las variables que se
manejan para su correcto funcionamiento para simular y elaborar un
prototipo que pueda ser mejorado.

Propiciar actividades de búsqueda, selección y análisis de información en
distintas fuentes.

Fomentar actividades grupales que propicien la comunicación, el
intercambio argumentado de ideas, la reflexión, la integración y la
colaboración de y entre los estudiantes. Ejemplo: al socializar los resultados
de las investigaciones y las experiencias prácticas solicitadas como trabajo
extra clase.

Observar y analizar fenómenos y problemáticas propias del campo
ocupacional. Ejemplo analizar un sistema de generación con energías
alternativas a una red eléctrica.

Relacionar los contenidos de esta asignatura con las demás del plan de
estudios a las que ésta da soporte para desarrollar una visión
interdisciplinaria en el estudiante.

Propiciar el desarrollo de capacidades intelectuales relacionadas con la
lectura, la escritura y la expresión oral. Ejemplos: trabajar las actividades
prácticas a través de guías escritas, redactar reportes e informes de las
actividades de experimentación, exponer al grupo las conclusiones
obtenidas durante las observaciones.

Facilitar el contacto directo con materiales e instrumentos, al llevar a cabo
actividades prácticas, para contribuir a la formación de las competencias
para el trabajo experimental como: identificación manejo y control de
variables y datos relevantes, planteamiento de hipótesis, trabajo en equipo.

Propiciar el desarrollo de actividades intelectuales de inducción-deducción y
análisis-síntesis, que encaminen hacia la investigación.

Desarrollar actividades de aprendizaje que propicien la aplicación de los
conceptos, modelos y metodologías que se van aprendiendo en el
desarrollo de la asignatura.

Proponer problemas que permitan al estudiante la integración de
contenidos de la asignatura y entre distintas asignaturas, para su análisis y
solución.

Cuando los temas lo requieran, utilizar medios audiovisuales para una
mejor comprensión del estudiante.

Propiciar el uso de las nuevas tecnologías en el desarrollo de la asignatura
(el uso de computadora, software de simulación de redes eléctricas. Internet,
y otros propios para circuitos eléctricos).
9.- SUGERENCIAS DE EVALUACIÓN
La evaluación de la asignatura se hará con base en el siguiente desempeño:

Evaluación de
experimentales.

Revisión de tareas de los problemas asignados en forma grupal o
individual.

Evaluar con examen los conocimientos adquiridos en clase.

Desarrollo de un proyecto de aplicación (Se sugiere sea el 60% de la
calificación).
reportes
de
investigaciones
documentales
y
10.- UNIDADES DE APRENDIZAJE
Unidad 1: Introducción
Competencia específica a
desarrollar
Actividades de Aprendizaje

Determinar,
en
su
entorno,
el
aprovechamiento de energías renovables.

Investigar en distintas fuentes y contrastar
los conceptos de energías renovables.
Conocer y expresar la situación
histórica, el impacto ambiental, las

políticas del manejo de energía en
el mundo y las expectativas para el
futuro

Investigar en diferentes fuentes de
información el impacto ambiental asociado
al uso de energía convencional contra la no
convencional.
Investigar sobre las políticas del plan
nacional de energía y la normatividad
aplicable en el aprovechamiento de las
energías renovables.
Unidad 2: Energía solar fotovoltaica
Competencia específica a
desarrollar
Actividades de Aprendizaje

Comprender los fundamentos de la 
conversión fotovoltaica y su
interacción con el medio ambiente, 
y diseña una instalación de este
tipo, considerando el
mantenimiento, montaje, costos y
puesta en marcha.

Investigar las aplicaciones de la energía
fotovoltaica en el ámbito mundial y nacional.
Explicar los fundamentos de la conversión
foto voltaica.
Identificar los componentes de una
instalación fotovoltaica y calcular la
capacidad del sistema en una aplicación
específica.
Calcular los costos involucrados en el diseño
y puesta en servicio de un sistema
fotovoltaico.
Unidad 3: Energía eólica
Competencia específica a
desarrollar
Actividades de Aprendizaje

Analizar en forma teórica el diseño
y el cálculo del potencial eólico de
un aerogenerador y selecciona el

mejor emplazamiento, las
tipologías de turbinas más
adecuadas en la implantación de
un parque eólico y analiza los

costos.

Investigar la situación actual y perspectivas
de futuro de la energía eólica en su
entorno.
Elaborar un diseño y calcular la capacidad
de un aerogenerador para energizar una
instalación específica.
Elaborar un análisis de costos de una
instalación eólica y contrastarlo con una
instalación fotovoltaica.
Investigar el impacto ambiental de un
sistema de generación eólico.
Unidad 4: Energía de la biomasa
Competencia específica a
desarrollar
Identificar las aplicaciones de la
biomasa con fines energéticos y
comprende los procesos de
transformación de la biomasa en
energía con diferentes
instalaciones.
Actividades de Aprendizaje

Investigar las aplicaciones de la biomasa y
sus procesos de transformación en energía
eléctrica.

Hacer un análisis de los diferentes tipos de
instalaciones que utilizan la biomasa para
transformarla en componentes susceptibles
de aplicarse en la generación de energía
eléctrica.

Investigar el impacto ambiental de un
sistema que emplea biomasa en la
generación de energía eléctrica.
Unidad 5: Proyecto de instalación y aplicación a casos prácticos con energía
no convencional.
Competencia específica a
desarrollar
Actividades de Aprendizaje
Desarrollar un proyecto de aplicación usando
energías alternativas (sistema, prototipo o
componente de un sistema, etc.)
Sugerencias:
Diseñar, seleccionar o construir
sistemas o dispositivos
innovadores que trasforman la
energía obtenida de fuentes
renovables en energía eléctrica.
1.

Diseño de un sistema fotovoltaico para
iluminación de una área pública.

Diseño de una instalación fotovoltaica en
una vivienda de interés social.

Diseño de una instalación fotovoltaica en
una zona residencial.

Dimensionamiento de un aerogenerador.

Diseño de un regulador de velocidad de un
aerogenerador

Diseño de un sistema de alimentación para
bombeo
utilizando
energía
no
convencional.
FUENTES DE INFORMACIÓN
Fuentes impresas.
1) Enríquez Harper, Gilberto. Centrales Eléctricas. Editorial Continental.
México. 1982.
2) Ramírez Vázquez, José.
Barcelona. 1974.
Centrales Eléctricas. Enciclopedia CEAC.
Fuentes electrónicas.
1. http://www.bibliotecaverde.org/images/5/52/Manual_energia_eolica_IDAE.p
df
2. http://www.endesa.cl/rse/publica/Libro%20ERNC%20versi%C3%B3n%20de
%20imprenta.pdf