Dirección Universitaria de Educación a DistanciaEP INGENIERIA INDUSTRIAL

1703-17E21

INGENIERÍA ENERGÉTICA

2015-IIDocente: MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS

Nota:

Ciclo: IX Sección: 01 Módulo IDatos del alumno: FORMA DE PUBLICACIÓN:

Apellidos y nombres:Publicar su archivo(s) en la opción TRABAJO ACADÉMICO que figura en

el menú contextual de su curso

Código de matrícula:

Panel de controlUded de matrícula:

Fecha de publicación en campus virtual DUED LEARN:

HASTA EL DOM. 25 DE OCTUBRE 2015A las 23.59 PM(Hora peruana)

Recomendaciones:

1. Recuerde verificar la correcta publicación de su Trabajo Académico en el Campus Virtual antes de confirmar al sistema el envío definitivo al Docente.

Revisar la previsualización de su trabajo para asegurar archivo correcto.

2. Las fechas de publicación de trabajos académicos a través del campus virtual DUED LEARN están definidas

en la plataforma educativa, de acuerdo al cronograma académico 2015-II por lo que no se aceptarán trabajos extemporáneos.

3. Las actividades de aprendizaje que se encuentran en los textos que recibe al matricularse, servirán para su autoaprendizaje mas no para la calificación, por lo que no deberán ser consideradas como trabajos académicos obligatorios.

Guía del Trabajo Académico:

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TRABAJO ACADÉMICO

4. Recuerde: NO DEBE COPIAR DEL INTERNET, el Internet es únicamente una fuente de consulta. Los trabajos copias de internet serán verificados con el SISTEMA ANTIPLAGIO UAP y serán calificados con “00” (cero).

5. Estimado alumno:El presente trabajo académico tiene por finalidad medir los logros alcanzados en el desarrollo del curso.Para el examen parcial Ud. debe haber logrado desarrollar hasta la pregunta 6 y para el examen final debe haber desarrollado el trabajo completo.

Criterios de evaluación del trabajo académico:

Este trabajo académico será calificado considerando criterios de evaluación según naturaleza del curso:

1 Presentación adecuada del trabajo

Considera la evaluación de la redacción, ortografía, y presentación del trabajo en este formato.

2 Investigación bibliográfica:

Considera la revisión de diferentes fuentes bibliográficas y electrónicas confiables y pertinentes a los temas tratados, citando según la normativa APA.Se sugiere ingresar al siguiente enlace de video de orientación:

3 Situación problemática o caso práctico:

Considera el análisis contextualizado de casos o la solución de situaciones problematizadoras de acuerdo a la naturaleza del curso.

4 Otros contenidosConsidera la aplicación de juicios valorativos ante situaciones y escenarios diversos, valorando el componente actitudinal y ético.

TRABAJO ACADÉMICO

Estimado(a) alumno(a):

Reciba usted, la más cordial bienvenida al presente ciclo académico de la Escuela

profesional de Ingeniería Industrial en la Universidad Alas Peruanas.

En la guía de trabajo académico que presentamos a continuación se le plantea

actividades de aprendizaje que deberá desarrollar en los plazos establecidos y

considerando la normativa e indicaciones del Docente Tutor.

PREGUNTAS

Consideraciones generales para él envió del trabajo académico: enviar el TA

en una carpeta con su apellido-sede el mismo que debe ser comprimido por

ejemplo (ROJAS_ROJAS_LIMA.zip), dicha carpeta debe contener un archivo

en Word con el TA y los anexos en EXCEL (con los cálculos según el último

digito de su código), PFD y un archivo de Word con las direcciones web

consultadas.

Parte 1: Energía y sociedad

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1. De acuerdo a un estudio de AUMA y el IDEA (Instituto para la diversificación

y ahorro energético) realizado en el año 2000 (impactos ambientales de la

producción eléctrica. Análisis de ciclo de vida de 8 tecnologías de

generación eléctrica), valora los impactos medioambientales anteriormente

mencionados en “ecopuntos” según su cuantificación. Investigue acerca de

este estudio y que indican los valores de esta tabla. No olvide adjuntar la

tabla de Cuantificación de ecopuntos de los impactos ambientales. (1.0

puntos)

2. Describa en que consiste los sistemas de secuestro, reciclaje y valorización

del dióxido de carbono (CO2). Seguidamente elabore un mapa mental o

conceptual para explicar que fases o procesos tienen estos sistemas. Se

sugiere elaborar un cuadro con las cantidades de CO2 por unidad de energía

para el gas, petróleo y carbón. Tome en cuenta las líneas prioritarias:

a. Captación pre y postcombustión del CO2 (0.5 puntos)

b. Almacenamiento geológico del CO2. (0.5 puntos)

c. Secuestro químico / mineral del CO2. (0.5 puntos)

d. Otras estrategias de reducción de las emisiones de CO2 (0.5 puntos)

Parte 2: Fuentes de energía

3. El consumo de energía primaria a escala mundial alcanza los 450 EJ cada

año, considerando que la población actual es de 6128 millones de

habitantes, se pide determinar los siguiente:

a. El consumo anual en toneladas equivalentes de petróleo. (0.5 puntos)

b. El consumo per cápita anual. (0.5 puntos)

c. La cantidad de litros de petróleo por habitante por año. (0.5 puntos)

d. El costo anual en US$ invertido por cada persona en petróleo al precio

actual del petróleo verificar precio actual en el WTI. (0.5 puntos)

4. En Macondo se produce energía eléctrica a un ritmo de 120 GW. Si el

consumo total fuera igual a la producción:

a. ¿Cuánta energía, expresada en EJ se consumiría? (0.5 puntos)

b. Si cada vivienda mantendría sus gastos energéticos en un consumo

anual de 1250 m3 de gas natural y 3600 kwh en forma de electricidad y

suponiendo que en número aproximado de viviendas en Macondo fuera

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de 13 millones ¿Cuánta energía se gasta en el sector residencial de

Macondo al año? (0.5 puntos)

c. ¿Qué porcentaje del gasto total nacional de energía procede del sector

doméstico? (0.5 puntos)

d. ¿A qué porcentaje del consumo mundial de energía corresponde el

consumo de Macondo? (0.5 puntos)

Parte 3: Energía solar

5. Una casa ecológica llamada “Jorgito el Ermitaño” tiene las siguientes

dimensiones: 3 metros (m) altura, 5 m de anchura y 6 m de profundidad. La

temperatura en su interior es de 20°C más elevada que la temperatura

exterior, Ta a las 17:00 horas de un día de invierno y no se enciende la

calefacción. Calcúlese cuanto valdría la temperatura interior, T in, en esa

vivienda a las 8:00 en los siguientes casos:

a. La pared del fondo es de hormigón y tiene un espesor de 15 cm,

mientras que la ventana es de solo vidrio y no se corre la cortina (1.0

puntos)

b. La pared de hormigón tiene un espesor de 25 cm y se corre una cortina

en el interior que cubre toda la ventana. (1.0 puntos)

6. Elabore un mapa mental con las energías primarias y secundarias que

tienen su origen directo o indirecto del sol. (1.0

puntos)

PARTE 4: Energía biomasa

7. El consumo total de energía en los países desarrollados asciende a 200

EJ/año, de los cuales el 3.5% es lo que forma la biomasa, y su población

asciende a 1200 millones de habitantes. En los países en desarrollo se

consume un total de 140 EJ/año por 4800 millones de habitantes, y el 35%

proviene de biocombustibles. Calcúlese el consumo en biomasa per cápita

en los países desarrollados y en los países en desarrollo. (1.0

puntos)

8. ¿Cuántos árboles serían necesarios para producir el oxígeno que se

consume para mantener el gasto de calefacción y agua caliente de una

vivienda típica de un clima continental, si la casa gasta al año 2.4 toneladas

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de gas natural? Considere que el GN es completamente metano y suponga

que un árbol desarrolla 20 m2 de hojas al año.

(1.0 puntos)

9. Investigue acerca de la definición de cambio climático y cuáles son sus

efectos. En la actualidad y lo que los especialistas indican para un futuro de

10 años. Luego elabore un cuadro en el primero indique cuales de estos

efectos se darán en su localidad, en el país y en el mundo. (1.0 puntos)

10. Cuando se cocina directamente sobre una hoguera se produce un gasto

de 1.2 kg de madera por persona por día.

a. Estímese la energía calorífica para llevar a ebullición 2.5 litros de agua

en una cacerola, suponiendo que esta energía es igual a la que se

necesita para cocinar para una persona, compárese la misma con el

poder calorífico de la madera (18 MJ/kg) y estímese la eficiencia térmica

con que se ha verificado el proceso. (0.5

puntos)

b. ¿Cuánta madera habría que talar para suministrar energía para cocinar

a una aldea de 250 personas? (0.5 puntos)

c. Suponiendo que toda la madera talada se replanta, ¿qué área tiene que

reservar la aldea para obtener energía por reforestación, si no quiere

aumentar la deforestación, teniendo en cuenta que la producción media

de madera es de 11 toneladas por hectárea y por año? (0.5 puntos)

d. Comente que relación puede establecerse entre los resultados obtenidos

en los apartados a, b y c de esta pregunta. (0.5 puntos)

Parte 5: energía eólica

11. Una turbina eólica de eje horizontal (HAWT = Horizontal Axis Wind

Turbine) de 25 metros de diámetro trabaja con coeficiente de potencia

constante Cp=0.38, una eficiencia de la caja de engranajes nce =0.9 y una

eficiencia del generador ng=0.98. Una segunda turbina eólica de eje

horizontal, de 28 metros de diámetro, trabaja con un Cp=0.35, nce =0.89 y

ng=0.95

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a. Refléjense en una tabla de energía eléctrica generada por cada una de

las turbinas eólicas cuando la velocidad no perturbada del viento vale 8,

9, 10, 11 y 12 m/s. (0.5 puntos)

b. ¿Cuáles delas dos turbinas produce más energía? (0.5 puntos)

12. La instalación de una turbina eólica ha costado un capital de 250 000

euros. La turbina tiene una potencia nominal de 250 kW y funciona con un

factor de capacidad neta anual del 30%. El proyecto se va a extender

durante un tiempo de 15 años y la tasa interna de retorno se estima en un

10% anual. Calcúlese el costo de la electricidad generada, en céntimos de

euro por kWh producido.

(1.0 puntos)

Parte 6: energía hidráulica

13. Un salto medio efectivo de una determinada central hidráulica es de 450

metros:

a. Calcúlese el caudal que pasa a través de uno de los generadores, si

produce 250 MW con una eficiencia ƞ del 92%. (0.5 puntos)

b. La cantidad de agua que puede contener el embalse cuando está lleno

es de 15 millones de m3. Si la central dispone de 5 generadores de 250

MW cada uno, ¿Cuánto tiempo podría suministrar la central electricidad

funcionando a máxima potencia? (0.5 puntos)

Parte 7: Aplicaciones de las energías renovables

14. De acuerdo a GERES (Groupe Energies Renouvelables et

Environnement) institución Francesa, sin fines de lucro, dedicada a la

investigación en energía y medio ambiente; cataloga al Perú como un país

en desarrollo con zonas frías con habitantes de muy pocos recursos

económicos cuya principal actividad económica es la agricultura. De acuerdo

a lo mencionado anteriormente se pide a los estudiantes del 9 semestre de

la UAP que de acuerdo al último digito de su código (si termina en cifra par o

cero elija un caso par y si termina en cifra impar elija un caso impar). Cada

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vivienda 3n promedio tiene de 50 a 60 metros cuadrados de un solo piso y el

tipo de material usado es adobe y tapia con techos de paja seca.

a. Principio de funcionamiento y construcción. (0.5 puntos)

b. Instalación. (0.5 puntos)

c. Dimensionamiento. (0.5 puntos)

d. Mantenimiento. (0.5 puntos)

TABLA N° 1:INSTALACIONES SOLARES

N° Caso Nombre Aplicación

Caso 1 Muro de solar de efecto invernadero Vivienda para zonas frías

Caso 2 Muro tipo Trombe Vivienda para zonas frías

Caso 3 Invernadero adosado tipo veranda Vivienda para zonas frías

Caso 4 Sistema mixto Hamman/muro solar Vivienda para zonas frías

Fuente: Jean, Francois Rozis y Alain Guinebault. ITDG - PERU. Calefacción para regiones frías

Lima septiembre del 2015

MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJASCIP 110994

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