Diplomado en Generación termoeléctrica (MIE)

Las centrales con turbomáquinas a vapor producido en calderas mediante la combustión de carbón y las centrales con turbomáquinas a gas natural, en ciclo abierto o combinado, responden por tercios de la generación eléctrica a nivel global. En particular, más de la mitad de la generación eléctrica de los países se produce con centrales a carbón, que además son las más intensas en la emisión de gases de efecto invernadero. Tal emisión debe reducirse a la brevedad para mitigar las consecuencias del cambio climático a tiempo. Algunos quieren reemplazarlas por tecnologías renovables, pues no hay holgura ni dispositivos de almacenamiento para corregir su intermitencia, debiendo reemplazar más capacidad para compensarla. Una de las opciones es el uso de sistemas de captura y secuestro de carbono, con varias opciones según el diseño de los combustores. Los profesionales que estudien este diplomado tendrán herramientas acordes para contribuir a diseñar la transición desde los sistemas termoeléctricos tradicionales hacia sistemas sustentables, mediante ajustes técnicos y captura de carbono.

El Diplomado en Generación Termoeléctrica está construido sobre cinco cursos existentes del Programa Magíster en Ingeniería de la Energía (MIE), que se realizan durante un año. Está dirigido a licenciados en ciencias de la ingeniería o profesionales afines, con al menos dos años de experiencia laboral. Quienes lo deseen, podrán continuar en el Programa MIE.

– Licenciados en Ciencias de la Ingeniería, Ingenieros Civiles, Ingenieros Mecánicos, Ingenieros Electricistas, Ingenieros Químicos, Ingenieros Hidráulicos, Ingenieros Energéticos, Ingenieros Industriales, Ingenieros Ambientales, Ingenieros Politécnicos, Ingenieros Aeronáuticos, Ingenieros Navales, Ingenieros en Transporte y otras profesiones afines.

– Analizar procesos, sistemas y operación de plantas térmicas y los sistemas de generación.
– Evaluar el impacto ambiental de los desechos en relación a la sustentabilidad energética.
– Analizar las diferentes tecnologías usadas en la generación de energía eléctrica.

Los requisitos mínimos para postular son:
– Grado académico de licenciado o título profesional universitario equivalente.
– Dos años de experiencia laboral.
– Proporcionar evidencia de buen dominio del idioma inglés, especialmente a nivel de comprensión lectora. Al momento de postular se debe acreditar lo anterior con resultados de exámenes de inglés de alguna entidad reconocida, educación secundaria en colegios bilingües o pasantías en el extranjero. En caso de no contar con estos antecedentes se debe rendir el test ETAAPP del Instituto Chileno Norteamericano.

Adicionalmente se deben presentar todos los certificados y antecedentes que se detallan en el formulario de postulación.

Al final del curso podrás:
– Identificar de manera integral los fenómenos acoplados de transferencia de energía y masa.
– Aplicar las leyes de conservación a sistemas y procesos termodinámicos para casos industriales y plantas de generación.
– Realizar cálculos de consumo y eficiencia energética relacionados con procesos de conversión de energía.
– Optimizar procesos, sistemas y operación de plantas de potencia mediante leyes de degradación energética.

Contenidos: 
Sistemas térmicos
• Conceptos, definiciones y leyes de la termodinámica
• Evaluación de propiedades
• Conservación de energía en un volumen de control
• Ciclos de vapor de potencia y refrigeración
• Ciclos de gas de potencia

Transferencia de calor:
• Conducción, convección y radiación
• Combustibles y combustión
• Aire necesario para la combustión
• Poder calorífico y temperatura de llama
• Balances de masa y energía en procesos de combustión

Conceptos de Exergía:
• Exergía física y exergía química
• Balance exergético en sistemas abiertos y procesos
• Aplicaciones a plantas térmicas y plantas químicas

Análisis de casos

Al final del curso podrás:
– Conocer los productos derivados de biomasa como fuente de energía.
– Estudiar los procesos significativos de conversión de energía relacionados con el uso de la biomasa.
– Analizar las tecnologías utilizadas en la producción y utilización de biomasa.
– Evaluar la factibilidad económica y los factores que restringen la utilización.
– 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

Al final del curso podrás:
– Analizar los factores que determinan el uso racional de la energía.
– Levantar valores de intensidad energética para la toma de decisiones de reducción de costos operacionales y oportunidad de mejoras tecnológicas.
– Realizar diseños de sistemas de recuperación de calor y cogeneración eficientes.
– Aplicar herramientas computacionales para un diseño energético eficiente.
– Examinar las tecnologías disponibles y en desarrollo de la eficiencia energética.
– Evaluar los programas, protocolos e instrumentos de eficiencia energética, así como las barreras para su adopción.

Contenidos:
– Introducción: contexto de la eficiencia energética mundial, realidad de la eficiencia energética industrial, revisión de balances energéticos en sistemas abiertos
– Revisión de estrategias de ahorro energético en sector industrial: sector industrial químico, minería no metálicos, hierro y acero, celulosa, metales no ferrosos, y otros
– Evolución y tendencias de programa de eficiencia energética: ahorro energético por gestión, por tecnologías, y por políticas o regulaciones
– Tecnologías para eficiencia energética en sistemas eléctricos, transporte y edificios
– Barreras e incentivos a la eficiencia energética
– Modelación de procesos de eficiencia energética
– Cadena de valor energética en empresas de producción: mapas de flujo de valor económico, de valor energético, de valor de desechos. Balance de materia y energía en procesos, implementación de planes de acción
– Estudio de casos

Al final del curso podrás:
– Conocer los desechos producidos en los procesos de producción, conversión, transporte y utilización de energía.
– Caracterizar el impacto ambiental de los desechos en relación al problema de sustentabilidad energética.
– Estudiar opciones tecnológicas vigentes y avanzadas para el control y reducción de emisiones de diferentes opciones energéticas, en función de las consideraciones de rendimiento energético y de desempeño socio-económico.
– Analizar las tecnologías de captura y secuestro de carbono, considerando la complejidad de aplicación y los costos.

Contenidos:
– Conceptos: 3Rs (reducción, reutilización, reciclaje) y 3Ps (polluter pays principle)
– Emisiones antropogénicas de gases de efecto invernadero y su control: aspectos químicos, ambientales, políticos y regulatorios. Tendencias por sector industrial
– Tecnologías de captura, transporte y secuestro de gases de efecto invernadero: sumideros geológicos, oceánicos y ecosistemas terrestres
– Aspectos de ingeniería y económicos de las opciones de mitigación: separación por membrana, intercambio químico y fijación química
– Rendimiento energético de las técnicas de reducción de emisiones y captura de gases de invernadero en sistemas EOR y EGR
– Tecnologías para la reducción o tratamiento de residuos líquidos contaminantes vinculados a la producción, conversión, transporte
– Polución Térmica y otras huellas ambientales

Al final del diplomado podrás:
– Comprender los procesos de transformación de diferentes tipos de energía primaria (térmica fósil, química, nuclear y renovables) en energía eléctrica.
– Analizar las diferentes tecnologías de generación, viendo también aspectos de transmisión y distribución.
– Conocer los principios básicos de generación en todas sus formas, incluyendo tanto los métodos de generación en corriente continua como en corriente alterna.
– 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. 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 a 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