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ASIGNATURA DE INVERSORES Y ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA

1. Competencias Desarrollar sistemas fototérmicos y fotovoltaicos con base en los requerimientos de la industria y la sociedad para contribuir a satisfacer con la demanda de energía y disminuir el impacto ambiental.

2. Cuatrimestre Cuarto3. Horas Teóricas 154. Horas Prácticas 305. Horas Totales 456. Horas Totales por Semana

Cuatrimestre3

7. Objetivo de aprendizaje El alumno integrará sistemas de potencia de acondicionamiento de energías renovables, mediante el dimensionado, mantenimiento y selección de estructuras de control de potencia de captación y generación, para el suministro y ahorro de la energía eléctrica

Unidades de AprendizajeHoras

Teóricas

Prácticas Totales

I. Dispositivos semiconductores de potencia 2 7 9II. Inversores de corriente CD-CA 4 16 20III. Sistemas de almacenamiento de energía 9 7 16

Totales 15 30 45

ELABORÓ: Comité de Directores de la Carrera de TSU en Energías Renovables REVISÓ: Dirección Académica

APROBÓ: C. G. U. T. y P. FECHA DE ENTRADA EN VIGOR: Septiembre de 2019

F-DA-01-PE-TSU-11-A2

TÉCNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO EN ENERGÍAS RENOVABLES ÁREA ENERGÍA SOLAR

EN COMPETENCIAS PROFESIONALES

INVERSORES Y ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA

UNIDADES DE APRENDIZAJE

1. Unidad de aprendizaje I. Dispositivos semiconductores de potencia

2. Horas Teóricas 23. Horas Prácticas 74. Horas Totales 9

5. Objetivo de la Unidad de Aprendizaje

El alumno elaborará aplicaciones básicas de control de potencia en CD y CA, mediante los dispositivos semiconductores de potencia para el control de corriente y voltaje en cargas eléctricas como iluminación y motores.

Temas Saber Saber hacer Ser

Dispositivos controlados de silicio (SCR, TRIAC)

Describir los conceptos y principios relacionados con el SCR y TRIAC: simbología, operación, tipos de encapsulado, construcción interna, características de entrada y salida, curva de operación, circuitos de disparo (UJT, DIAC, OPTOACOPLADOR, transformadores de pulso),

Identificar el estado del dispositivo, rangos de potencia, aplicaciones y ángulos de disparo.

Elaborar una aplicación básica de control de ángulo de disparo de una fase con SCR o TRIAC, en el control de cargas como la iluminación y/o motores incluyendo la simulación del circuito.

ObservadorOrganizadoAnalíticoCreativoInnovador DisciplinadoResponsableHonestoComprometido con el medio ambienteProactivoPuntual





El tiristor bloqueable por puerta (GTO) y de puerta aislada (IGBT)

Describir los conceptos y principios relacionados con el GTO y el IGBT: simbología, operación, tipos de encapsulado, construcción interna, características de entrada y salida, curva de operación, circuitos de disparo, verificación del estado de los dispositivos, aplicaciones, rangos de potencia y frecuencias de operación.

Construir una aplicación básica de control de cargas de corriente directa (CD) con el GTO o IGBT y la simulación del circuito


Módulos integrados de potencia

Enlistar las características principales de los diferentes módulos de potencia de tiristores que existen en el mercado y sus aplicaciones en el acondicionamiento de potencia.

Definir el proceso de verificación del estado de los módulos integrados de potencia.






PROCESO DE EVALUACIÓN

Resultado de aprendizaje Secuencia de aprendizaje Instrumentos y tipos de reactivos

Elaborará un prototipo en CD o CA que realice el control de potencia en cargas de iluminación y motores, así como el reporte que contenga:

- Rangos de potencia- Frecuencias de operación- Cálculo de corrientes, voltajes y potencias de operación- Puntos de prueba- Simulación del circuito y resultados experimentales

1. Identificar los dispositivos semiconductores de potencia

2. Comprender la operación de los dispositivos semiconductores de potencia

3. Diferenciar los dispositivos semiconductores de potencia en el manejo cargas de CD y/o CA

4. Evaluar las características eléctricas de los circuitos de manejo de cargas de CD y/o CA, con dispositivos semiconductores de potencia

5.Controlar cargas de motores e iluminación en CD y/o CA con módulos de potencia

ProyectoRúbrica





PROCESO ENSEÑANZA APRENDIZAJE

Métodos y técnicas de enseñanza Medios y materiales didácticosAprendizaje basado en proyectosPrácticas de laboratorioAnálisis de casosTareas de investigación

Manual de prácticasMedios audiovisualesInternetSoftware de simulación de dispositivos electrónicosEquipos de laboratorio (multímetro, osciloscopio, generador de funciones, fuentes de alimentación)Materiales (módulos de potencia de TRIAC, SCR, IGBT, GTO)PintarrónEquipos de cómputoFuentes de voltaje con protecciones (CD y CA)

ESPACIO FORMATIVO

Aula Laboratorio / Taller Empresa

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INVERSORES Y ALMACENAMIENTO DE ENERGÍAUNIDADES DE APRENDIZAJE

1. Unidad de aprendizaje II. Inversores de corriente CD-CA



El alumno instalará inversores de corriente CD-CA mediante la selección, programación y configuración para acondicionamiento y uso de la energía renovable, considerando la normatividad aplicable


Topologías básicas de estructuras CA-CA, CA-CD,CD-CD, CD-CA,

Describir las características y principios de operación de los convertidores CD-CD, CA-CA, CA-CD, CD-CA

Seleccionar la estructura de potencia adecuada con base a los requerimientos del sistema de energía


Inversores de corriente CD-CA

Identificar elementos entrada/salida de inversores de corriente CD-CA como son: Filtros de entrada de CC, puente inversor con MOSFET de potencia (PS), transformador, rectificador, generador triangular, senoidal y senoidal pura






Aplicaciones de inversores de corriente CD-CA

Identificar tipos de inversores para sistemas aislados (isla), interconectados y sistemas híbridos

Identificar los requerimientos potencia del inversor de corriente CD-CA

Identificar configuraciones para interconexión delta, estrella y otros.

Identificar parámetros de programación y/o configuración de inversores CD-CA para su máximo aprovechamiento

Identificar normativa y certificaciones aplicables

Seleccionar inversores CD-CA de acuerdo a la aplicación

Diagramar conexiones entre inversores (serie, paralelo, delta, estrella)

Instalar inversores de corriente CD-CA de acuerdo a requerimientos, parámetros y normatividad


Dispositivos auxiliares de los inversores

Identificar los dispositivos auxiliares de los inversores de corriente CD-CA como lo son:Controlador de carga, controlador de comunicación remota y módulos auxiliares.

Configurar dispositivos y módulos auxiliares de los inversores de corriente CD-CA.

Monitorear remotamente inversores de CD-CA mediante conexión a la nube








Entregará un reporte a partir de una instalación de un inversor CD-CA que incluye:

- Rangos de potencia- Cálculo de corrientes, voltajes y potencias de operación- Puesta en marcha del sistema- Puntos de prueba- Recomendaciones en caso de fallas eléctricas-Diagrama y/o plano de conexión-Configuración y/o programación

1. Identificar las estructuras de acondicionamiento de potencia

2. Comprender el proceso de conversión de CD-CA

3. Seleccionar el inversor de CD-CA de acuerdo a los requerimientos de instalación

4. Evaluar la operación y posibles fallas en inversores de CD-CA

5.Instalar inversores de corriente CD-CA

ProyectoRúbrica







Manual de prácticasMedios audiovisualesInternetEquipos de laboratorio (multímetro, osciloscopio, generador de funciones, fuentes de alimentación)Convertidores comerciales CD-CD, CD-CA, CA-CD y CA-CAPintarrónInversores CD-CAGenerador de energía renovableMódulos de monitoreo para inversores de corrienteSoftware de monitoreo

ESPACIO FORMATIVO


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UNIDADES DE APRENDIZAJE

1. Unidad de aprendizaje III. Sistemas de almacenamiento de energía



El alumno integrará un sistema de acumulación de energía, con base al dimensionado de las partes que lo componen, parámetros, recomendaciones de mantenimiento predictivo, preventivo y correctivo para el suministro de la energía eléctrica de calidad, considerando el impacto ambiental


Acumuladores de energía

Identificar los tipos y características de acumuladores de energía:-Térmica-Mecánica -Hidráulica-Neumática ( Aire comprimido)-Capacitivos-Electroquímica (baterías, hidrógeno y en sistemas redox)






Capacitores y supercapacitores

Identificar parámetros de operación como son: Capacitancia, energía de carga/descarga, tiempo de carga/descarga, vida útil en ciclos de carga/descarga, temperatura y humedad de operación

Clasificar capacitores y supercapacitores para aplicaciones en energías renovables

Identificar el impacto ambiental que generan capacitores y supercapacitores






Baterías Enlistar características de baterías, Plomo-acido, NI-CD y Litio

Identificar parámetros de baterías como son: Voltaje, Corriente, ciclo profundo, flotación, vida útil, ciclos de carga/descarga, temperatura de operación, humedad y potencia Amper Hora

Describir conexiones de baterías de acuerdo a recomendaciones del fabricante

Enlistar acciones de mantenimiento predictivo, preventivo y correctivo a baterías

Identificar el impacto ambiental que generan las baterías

Seleccionar baterías de acuerdo a los parámetros de operación

Diagramar conexiones de baterías, serie y paralelo

Calcular potencia de bancos de baterías, para carga y descarga

Instalar bancos de baterías en sistemas de energía renovable


Celdas de combustible

Enlistar características y tipos de celdas de combustible

Identificar parámetros de operación como son: Eficiencia, energía de carga/descarga, tiempo de carga/descarga, vida útil, temperatura y humedad de operación

Identificar el impacto ambiental que generan las celdas de combustible








Entregará un reporte técnico a partir de un caso real de acumulación de energía que contenga:

- Cálculos del sistema- Selección de acumuladores de energía- Especificaciones del acumulador- Diagramas de conexiones- Descripción del funcionamiento del sistema- Acciones de mantenimiento predictivas, preventivas y correctivas- Impacto ambiental que genera

1. Identificar las partes que componen un sistema de acumulación de energía renovable

2. Dimensionar el sistema de acumulación de energía

3. Seleccionar el sistema de acumulación de energía de acuerdo a parámetros de operación

4. Instalar sistemas de acumulación de energía

ReporteRúbrica







Manual de prácticasMedios audiovisualesInternetEquipos de laboratorio (multímetro, amperímetro de gancho)PintarrónAcumuladores de energíaInversores CD-CAControladores de cargaGenerador de energía renovableFichas técnicas

ESPACIO FORMATIVO


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INVERSORES Y ALMACENAMIENTO DE ENERGÍACAPACIDADES DERIVADAS DE LAS COMPETENCIAS PROFESIONALES A LAS QUE

CONTRIBUYE LA ASIGNATURA

Capacidad Criterios de DesempeñoValorar las condiciones de radiación solar y las variables que lo afectan mediante su caracterización físico-térmica, y condiciones climatológicas del entorno para determinar la viabilidad, del sistema.

Elabora un reporte que contenga las características siguientes:

- Humedad relativa- Dureza del agua- Temperatura de bulbo seco - Temperatura de bulbo húmedo- Temperatura de punto de rocío- Capacidad calorífica- Radiación global- Temperatura del fluido de trabajo- Volumen- Peso- Radiación directa- Radiación UV- Variables climatológicas anuales- Condiciones geográficas- Orientación en base al ecuador- Diferencia de potencial - Presión de operación- Intensidad eléctrica- Potencia- Carta psicométrica- Irradiancia (W/m²)- Insolación (W-h/m²)- PM10 (partículas menores a 10 micras)

Emite un juicio de valor




Capacidad Criterios de DesempeñoSeleccionar sistemas energéticos solares de acuerdo especificaciones del fabricante, políticas y normas oficiales mexicanas aplicables y análisis técnico-económico para satisfacer las necesidades energéticas del cliente.

Elabora una memoria técnica de sistemas solares disponibles, a partir de requerimientos preestablecidos que incluye:

- Capacidad de generación- Capacidad de almacenamiento energético- Vida útil del equipo- Materiales de construcción-Características Técnicas de la energía generada- Elementos que lo integran- Condiciones de operación- Estándares aplicables- Instrumentación requerida- Listado de variables climatológicas y geográficas- Contaminantes al entorno (atmósfera, suelo, agua)- Análisis Beneficio-Costo (bonos de carbono, costos de operación, costo de implementación)- Juicio de valor que contenga las ventajas y desventajas de los equipos seleccionados

Instalar sistemas energéticos solares de acuerdo a lo establecido en la memoria técnica y pruebas de operación, para su puesta en marcha.

Realiza un procedimiento de instalación basado en la memoria técnica, que incluya:

- Diagramas de instalación- Configuración (arreglo) y orientación del sistema- Programa de actividades- Consumibles- Herramientas- Equipo de medición- Preparación del sitio de instalación- Medidas de seguridad y otras normas aplicables- Árbol de fallas- Pruebas de operación - Registros (listas de verificación, bitácora, formato de aprobación)




Capacidad Criterios de DesempeñoDiagnosticar las condiciones físicas y operativas de los elementos que integran el sistema mediante inspección visual, medición de parámetros de operación, calibración y especificaciones del mismo para detectar las necesidades de mantenimiento preventivo y correctivo.

Elabora un diagnóstico de los elementos que integran el sistema y su estado, que contemple:

- Elementos mecánicos, elementos eléctricos y elementos electrónicos propios de cada sistema- Lista de verificación basada en la memoria técnica y árbol de fallas- Resultados de mediciones- Comparación con los parámetros óptimos de operación- Fallas mecánicas- Herramientas y equipo de medición empleados- Bitácora de datos históricos- Dictamen y propuestas de ajustes

Formular el programa de mantenimiento con base en el diagnóstico para administrar las actividades de mantenimiento.

Elabora un programa de mantenimiento que incluya:

- Actividades y frecuencia- Mano de obra- Materiales- Herramientas- Equipos de medición- Lineamientos para manejo de residuos, basados en la normatividad- Equipos de seguridad- Formatos de manteamiento (listas de verificación, órdenes de trabajo)

Mantener sistemas energéticos solares de acuerdo a los procedimientos y programas establecidos para garantizar el funcionamiento continuo del sistema energético solar.

Elabora un reporte de mantenimiento que incluya:

- Actividades realizadas (mediciones, ajustes, reparaciones, calibración)- Herramientas- Materiales (refacciones y consumibles)- Mano de obra- Costos de mantenimiento- Evaluación de la eficiencia- Dictamen de la falla y recomendaciones para la operación correcta del equipo





FUENTES BIBLIOGRÁFICAS

Autor Año Título del Documento Ciudad País Editorial

Rashid, Mamad H. (2015)

Electrónica de PotenciaISBN 10: 9786073233255

México, DF México Pearson Educación

Fang Lin LouHong Ye (2017)

Advanced DC/AC power invertersISBN-13: 9781138072848

Indianapolis USA CRC Press

Aiping Yu, Victor Chabot, Jiujun Zhang

(2017)

Electrochemical Supercapacitors for Energy Storage and Delivery: Fundamentals and Applications

Indianapolis USA CRC Press

Mohan, Ned (2009)

Electrónica de Potencia: Convertidores aplicación y diseñoISBN: 9789701072486

México, DF México McGraw-Hill Interamericana

Pareja Aparicio, Miguel.

(2010)

Energía Solar fotovoltaica: cálculo de una Instalación Aislada.ISBN: 9788426715968

Barcelona España Marcombo




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