El perfil del alumno del presente posgrado es el de un profesional que puede ejercer su actividad, dependiendo de su titulación y especialización, en un amplio abanico de campos. Con la superación del presente posgrado, el alumno estará capacitado para desarrollar actividades de investigación y para transferir los resultados de dicha actividad a su entorno profesional, habiendo focalizado dichas capacidades en el área de especialización que el alumno haya decidido dentro de los itinerarios propuestos. La asignatura Diseño, Simulación y Optimización de Plantas de Potencia de Ciclo Combinado pretende empezar a dotar al alumno de las competencias propias de este tipo de profesionales desde la perspectiva y con la especialización de la generación de energía a partir de sistemas y fuentes térmicas.

Relación con el entorno profesional del alumno

El estado actual de bienestar y de progreso demanda con cada vez mayor fuerza la generación de energía y, consecuentemente, exige un notable consumo de energía primaria. En efecto, la intensidad energética por unidad de PIB permanece casi constante en los países desarrollados pero aumenta por unidad de población. El consumo de energía primaria en España prácticamente se ha triplicado durante el periodo comprendido entre 1975 y 2005, y en datos más recientes, ha aumentado más de un 50% desde la década de los 90 hasta la actualidad. Asimismo, en el mismo periodo, el consumo de energía primaria ha aumentado del orden de un 10% en la UE-25 y el consumo mundial un 25% debido a la contribución de países como China o India. Observando el reparto de energía final consumida según fuentes de energía, se observa que, a día de hoy, entorno al 80% de la energía proviene de fuentes fósiles (cerca del 50% del petróleo y el resto del gas natural y del carbón), el 10% es de procedencia nuclear y el resto de origen renovable (incluida la energía hidráulica), dato que tiende al alza año a año. También es reseñable el dato del escaso grado de autoabastecimiento, que en España sólo ronda el 20% (porcentaje alcanzado gracias al aporte de la energía nuclear, la hidráulica y las energías renovables). Cabe destacar, por tanto, que en la actualidad la gran mayoría de la energía consumida en el mundo tiene como origen la combustión, ya que los combustibles fósiles, de los que dependemos fundamentalmente, y algunos combustibles de origen renovable, liberan la energía química asociada a su estructura molecular a través de dicho proceso –y, aunque todavía con incidencia muy escasa, otras energías renovables también generan fluidos con elevada energía térmica (energía solar térmica y energía geotérmica).

Se puede deducir, por tanto, la importancia de formar profesionales que empleen técnicas y dispongan de conocimientos totalmente actualizados que sean capaces de innovar y de mejorar los procesos de producción de energía a partir de fuentes térmicas.

La asignatura se centra en el estudio y la simulación de las plantas de potencia de ciclo combinado de turbinas de gas y de vapor. La comentada creciente demanda de energía y el funcionamiento del mercado eléctrico han requerido la implantación de plantas de potencia de alto rendimiento, bajo coste de generación y rápida construcción. Las centrales de ciclo combinado han ganado aceptación debido a su buen rendimiento, a sus reducidos niveles de emisiones y a su corto tiempo de puesta en marcha en comparación con las plantas de potencia tradicionales. No en vano, en nuestro país se han instalado y se van a instalar o reconvertir un gran número de centrales con esa tecnología. Este tipo de centrales aúna el estudio de tecnologías convencionales y el máximo aprovechamiento de la energía residual. Esta unión es de gran interés ya que no sólo se maximizan rendimientos a partir de unos recursos con un cierto coste sino que se extiende el estudio al también máximo aprovechamiento de las energías residuales, concepto que es trasladable a algunas fuentes de energía renovables, como la solar, en el sentido de que es energía “sin coste” de obtención para la que hay que saber diseñar y dimensionar los elementos en orden aprovecharla al máximo. Por tanto, las herramientas y conocimientos adquiridos serán de utilidad no sólo en los sistemas clásicos (máximo aprovechamiento y ahorro de energía primaria) sino también para sistemas basados en tecnologías más recientes o futuras en los que el objetivo es el máximo aprovechamiento de la fuente pero no su ahorro, lo que puede derivar en resultados finales distintos.

La asignatura diseñada tiene una componente de refuerzo de las bases teóricas y de la tecnología de las máquinas y elementos asociados a ellas y otra componente de marcado carácter práctico, en lo relativo a enfoques de simulación práctica, diseño, optimización y estudios termoeconómicos. De esa forma servirá de complemento a disciplinas tales como Ingeniería Térmica, Centrales Termoeléctricas y Máquinas Térmicas. Además, cada año se diseñarán diversos trabajos individuales o en grupo con los que se pretende enseñar al alumno, por un lado, técnicas de análisis numérico y de modelización matemática de este tipo de centrales que podrán ser de utilidad en el ejercicio de su profesión (tanto en la vertiente puramente industrial como en la de la investigación y desarrollo) y, por otro lado, las tendencias recientes en la tecnología de ciclo combinado, esto último mediante la defensa oral de trabajos de investigación obtenidos de las principales fuentes bibliográficas. Ambos trabajos, de simulación y de defensa respectivamente, formarán parte de la evaluación de la asignatura.

Relación con las competencias a adquirir por el alumno

En lo relativo a los contenidos de la propia asignatura, el alumno adquirirá a su paso por ella las siguientes competencias:

• Análisis termodinámico y análisis exergético de los ciclos combinados
• Simulación numérica de ciclos combinados
• Conocimiento de las principales tecnologías empleadas y el porqué de su implantación
• Selección de los parámetros de diseño de las centrales
• Comportamiento y operación a cargas parciales y transitorios
• Análisis termoeconómico de las centrales
  

Por otro lado, en relación a las competencias que el alumno debe adquirir a su paso por la titulación, la presente asignatura fortalecerá o servirá de iniciación a varias de ellas, entre las que destacan:

• Análisis y síntesis
• Resolución de problemas
• Iniciación a la comunicación oral y escrita de conocimientos en lengua propia
• Comunicación escrita en lengua extranjera
• Aplicación de la informática en el ámbito de estudio
• Aprendizaje y trabajo autónomos
• Iniciación a las habilidades de investigación
• Trabajo en equipo
• Capacidad para comunicarse con personas no expertas en la materia

Relación con el resto de asignaturas del posgrado

La asignatura Diseño, Simulación y Optimización de Plantas de Potencia de Ciclo Combinado es obligatoria en el itinerario en Ingeniería Energética, que centra sus contenidos en las presentes y futuros medios de producción de energía, donde los objetivos de la asignatura tienen su cabida natural. Además, forma parte de la optatividad en los itinerarios en Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Control y en Tecnologías Aplicadas al Medioambiente, en las que tiene cabida en tanto en cuanto los ciclos combinados son, hoy en día, los medios de producción de energía eléctrica a nivel industrial más eficientes y más respetuosos con el medioambiente y en los que, además, el sistema de control tiene un peso significativo tanto en relación con su diseño como en su operación.

Asimismo, la asignatura tiene su continuidad natural en la línea de investigación Análisis, Simulación y Optimización Termodinámica y Termoeconómica de Sistemas Térmicos. Las asignaturas más afines ofertadas en el posgrado, que tratan o completan aspectos de cierta relevancia de la presente asignatura, que completarían la formación del alumno que se quiera especializar en el tema de la asignatura y su línea de investigación más cercana serían:

• Análisis y explotación de los sistemas eléctricos
• Aplicaciones eléctricas de las energías renovables
• Optimización no lineal
• Simulación numérica de flujos de fluidos en ingeniería
• Métodos computacionales en ingeniería