Materias del curso

Materia Tipo Carga horaria Créditos
Fundamentos de Energía Obligaroria 45 3
Energía, desarrollo y sostenibilidad Obligaroria 45 3
Seminario interdisciplinario Obligaroria 30 2
Método científico Obligaroria 15 1
Materias electivas
Práctica docente Opcional Variable Máximo 4
Tópicos especiales
Nanotecnologia aplicada a la Energía solar fotovoltaica Opcional 45 3
Valorización de Residuos del sector Energético: Materiales y Ambiente Opcional 45 3
Materias de profundización
Métodos Matemáticos para Ingeniería de Energía Obligatoria* 45 3
Energía Solar Opcional 45 3
Energía Eólica Opcional 45 3
Celdas de combustibles y de hidrógeno Opcional 45 3
Fenómenos de transporte Opcional 45 3
Conversión y aplicaciones de la Energía térmica Opcional 45 3
Modelación y simulación de sistemas energéticos Opcional 45 3
Sistemas lineares Opcional 45 3
Tecnologias e Métodos para Redes Elétricas Inteligentes Opcional 45 3
Conversión biológica de biomasa en biocombustibles y bioenergía Opcional 45 3
Procesos Termoquímicos de Conversión de Sólidos Opcional 45 3
Plan Estratégico y Políticas del sector Energético Obligatória** 45 3
Análisis de datos ambientales Opcional 45 3
Energía en la Zona Costera Opcional 45 3
Bioética ambiental y sostenibilidad del sector energético Opcional 45 3
Derecho ambiental del sector energético Opcional 45 3
Minimización y análisis de impactos ambientales del sector energético Opcional 45 3
Toxicología e Genotoxicología de Resíduos do Setor Energético Opcional 45 3

* Obligatoria para Conversión energética y sistemas de control

**Obligatória para Planeación y Sostenibilidad del Sector Energético

 

Descripción de las materias del curso

 

Fundamentos de Energía

Conceptos y definiciones de energía. Desarrollo de la sociedad y uso de la energía. Fuentes renovables y no renovables, disponibilidad de energía en el mundo y en Brasil. Matriz energética. Introducción a la energía: Magnitudes y conceptos fundamentales de los fenómenos de transporte. Transferencia de cantidad de movimiento, calor y masa.

 

Energía, desarrollo y sostenibilidad

Conceptos y definiciones sobre desarrollo, desarrollo y medio ambiente, desarrollo y dimensión social. Uso de los recursos y producción de energía. Energía y sus interacciones sociales, ambientales, políticas y culturales.

 

Seminario interdisciplinario

Contenido variable para contemplar asuntos de interés del área de energía y desarrollo de presentaciones de seminarios relativos a temas de investigación de los alumnos.

 

Método científico

Introducción a la investigación en energía y sostenibilidad. Metodología científica aplicada a la energía y la sostenibilidad. Divulgación y publicación de resultados de la investigación científica: Elaboración de la disertación y de artículos científicos.

 

Práctica docente

 

Enseñanza en la educación superior que involucra la preparación de clases  y  aplicación de métodos, técnicas teóricas y pedagógicas en clases prácticas, tales como, estudios guiados, seminarios, entre otros. Participación en la evaluación parcial de los contenidos del programa.

 

Tópicos especiales

 

Son materias de contenido variable, de acuerdo con el desarrollo de las líneas de investigación del Programa. Generalmente estas disciplinas están relacionadas con las actividades de investigación realizadas en el área de concentración del curso de la maestría.

 

Tópicos I: Nanotecnología aplicada a la energía solar fotovoltaica

Silicio amorfo y cristalino; Telururo de cadmio; CIGS: seleniuro de cobre indio galio; Arsenio de gálio; Colorantes orgánicos y polímeros; perovskitas; Técnicas de deposición; Céldas Híbridas y Tándem; Conversión Ascendente;

Fisión Excitónica; Fotofísica y mecanismos de generación de carga.

 

Tópicos II: Valorización de Residuos del sector Energético: Materiales y Ambiente

 

Contextualización del tema; tipos de resíduos; selección y procesamiento de materiales; tecnologías de tratamiento y valorización de residuos sólidos; propiedades y aplicaciones de los materiales; caracterización de materiales; materiales cerámicos, metálicos y polímeros: propiedades y deterioro. Procesos de fabricación industrial y valorización de residuos; materiales en desarrollo.

 

Métodos Matemáticos para Ingeniería de Energía

Ecuaciones diferenciales ordinarias (EDO): Soluciones en serie; ecuaciones especiales; ecuaciones diferenciales ordinarias; soluciones numéricas. Ecuaciones diferenciales parciales (PDE): definición de condiciones de contorno; métodos de separación de variables; fourier y laplace. Uso de software computacional para soluciones analíticas y numéricas de EDO y PDE.

 

Energía Solar

 

Una visión general de la energía solar fotovoltaica y térmica en Brasil y en el mundo. Fundamentos y conceptos de la radiación solar. Semiconductores y efecto fotovoltaico. Células fotovoltaicas y tecnologías de módulos. Sistemas autónomos / fuera de la red y de conexión a la red. Integración de edificios fotovoltaicos. Modelos matemáticos y simulación para dimensionamiento de sistemas fotovoltaicos. Composición de sistemas solares térmicos para uso residencial e industrial. Generación de energía eléctrica, refrigeración y climatización con sistemas solares térmicos. Almacenamiento de energía térmica. Simulación de sistemas solares térmicos.

 

Energía Eólica

 

Visión general de la energía eólica en Brasil y en el mundo. Fundamentos y eficiencia de la energía eólica. Aspectos históricos, tipos y tecnologías de los generadores. Sistemas de control general y eléctrico. Parques eólicos dentro y fuera de la red. Calidad energética de aerogeneradores. Instalaciones eléctricas de parques eólicos, conexión a la red eléctrica y aspectos técnicos y económicos. Simulación de parque eólico.

 

Celdas de combustibles y de hidrógeno.

 

Introducción a las características fundamentales y tipos de celdas de combustible. Termodinámica. Cinética. Transporte de carga. Transporte masivo. Modelos matemáticos. Caracterización. Producción, almacenamiento y uso de hidrógeno: como vector energético.

 

Fenómenos de transporte

 

Ecuaciones de conservación de la masa, momento y energía, solución analítica de procesos difusivos en una y dos dimensiones, soluciones de la conservación de la cantidad de movimiento, acoplamiento entre energía / especies y la cantidad de movimiento, transferencia de calor radiactiva.

 

Conversión y aplicaciones de la Energía térmica

 

Transferencia y conservación de energía en sistemas de control de volumen. Entropía, irreversibilidad y disponibilidad. Reacciones químicas en procesos de conversión de energía. Ciclos de potencia y refrigeración. Cogeneración.

 

Modelación y simulación de sistemas energéticos

 

Fundamentos de un modelo de simulación. Estado del arte del análisis exergético y optimización termodinámica. Termoeconomía y Exergoeconomía. Función Objetivo. Análisis de modelos desarrollados; análisis de nuevos modelos.

 

Sistemas lineares

 

Fundamentos de álgebra lineal. Sistemas dinámicos lineales de tiempo continuo y de tiempo discreto: definiciones y propiedades. Representaciones entrada-salida: ecuaciones diferenciales, convolución, función de transferencia. Representación por variables de estado. Logros. Análisis de sistemas lineales e invariantes en el tiempo: estabilidad, controlabilidad y observabilidad. Realimentación de estados. Observadores de estado.

 

Tecnologias e Métodos para Redes Elétricas Inteligentes

 

El Sistema Eléctrico de las Redes Eléctricas Inteligentes (REI): Conceptos de la generación, transmisión y distribución de energía eléctrica; Micro-redes; Herramientas de análisis de flujo de potencia. Generación Distribuida (GD): Equipos de generación, procesamiento y almacenamiento de energía; Herramientas para modelado y análisis de redes con GD; Control de la conexión de GD con la red; Asignación de fuentes de GD.

 

Conversión biológica de biomasa en biocombustibles y bioenergía

 

Conversión biológica de biomasa en combustibles; diversidad de la microbiota relacionada con la conversión biológica de biomasa; producción de biodiesel, bio-hidrógeno, biogás. Producción biológica de hidrógeno a partir de residuos agroindustriales.

 

Procesos Termoquímicos de Conversión de Sólidos

 

Escenario energético nacional y mundial; Fuentes de energía térmica: Combustibles fósiles, biomasa, residuos sólidos; Caracterización y propiedades físico-químicas y estructurales de los sólidos; Procesos de conversión termoquímica de los sólidos: Pirólisis; gasificación; combustión; Caracterización y control de las emisiones gaseosas; Utilización y aplicación de los productos de conversión, subproductos y residuos.

 

Plan Estratégico y Políticas del sector Energético

 

Planeación estratégica. Propuestas e implementación de políticas públicas orientadas al sector energético. Interrelación de las políticas del sector con cuestiones ambientales, sociales, económicas.

 

Análisis de datos ambientales

Introducción a la recolección de datos ambientales; muestreo; estadística descriptiva; introducción a la estadística multivariada; análisis de datos en tiempo y espacio; la visualización de las variables en el tiempo y su interpretación; Integración de los datos medioambientales en el SIG. Métodos de modelado espacial. Geoprocesamiento: principios básicos de datos georreferenciados. Sistema de información geográfica (SIG): principios básicos; estructura de datos y fuente de datos para un SIG; organización de datos en el SIG. Métodos de modelado espacial. Aplicaciones de geoprocesamiento en la ingeniería de energía.

 

Energía en la Zona Costera

 

Clasificación de las zonas costeras; principales fuerzas (vientos, olas, corrientes y mareas); La energía en los diferentes tipos de zona costera y su potencial para la generación de energía; Métodos de aprovechamiento energético en la costa: maremotriz, energía eólica y energía de las olas.

 

Bioética ambiental y sostenibilidad del sector energético

 

Fundamentos de Ética Ambiental. Ecología Social. Conceptos teóricos del Ambientalismo. El concepto de Vida y Sostenibilidad. Política y Ética para la Sostenibilidad.

 

Derecho ambiental del sector energético

Derecho y Medio Ambiente. Concepto y Principios del Derecho Ambiental. Ordenamiento Jurídico Ambiental en el Sector Energético.

 

Minimización y análisis de impactos ambientales del sector energético

 

Evaluación de impacto ambiental. Control y tratamiento de las emisiones atmosféricas de las industrias generadoras de energía. Tratamientos convencionales y avanzados de residuos sólidos y efluentes líquidos de las industrias generadoras de energía. Tratamientos convencionales y avanzados de residuos de los procesos de combustibles fósiles y biocombustibles. (En el caso de que se produzca un cambio en la calidad de la energía eléctrica).

 

Toxicología e Genotoxicología de Resíduos do Setor Energético

 

Nociones de medio ambiente, ecología y sostenibilidad. Conceptos básicos y principios fundamentales de toxicología, ecotoxicología, genotoxicología y biomonitoramiento. Descripción y caracterización de los principales efluentes de cada modalidad del sector energético y cinético de los contaminantes en el ambiente y en los organismos. Uso de bioindicadores e indicadores de la calidad ambiental para monitoreos de estos residuos y sus efectos sobre el medio ambiente. Pruebas de toxicidad estandarizadas con organismos de varios niveles tróficos: CE50 y LD50. Naturaleza del material genético. Mutación y reparación de ADN. Efectos de los diferentes residuos sobre el patrimonio genético de los seres vivos incluyendo el hombre. Técnicas modernas utilizadas para caracterizar el daño ambiental y genético.

 

Materias por línea de investigación

 

Línea de investigación Materias específicas
Conversión energética y sistemas de control Métodos Matemáticos para Ingeniería de Energía
Energía Solar
Energía Eólica
Celdas de combustibles y de hidrógeno
Fenómenos de transporte
Conversión y aplicaciones de la Energía térmica
Modelación y simulación de sistemas energéticos
Sistemas lineares
Tecnologias e Métodos para Redes Elétricas Inteligentes
Biomasa y biotecnología Métodos Matemáticos para Ingeniería de Energía
Conversión biológica de biomasa en biocombustibles y bioenergía
Procesos Termoquímicos de Conversión de Sólidos
Recursos Energéticos Plan Estratégico y Políticas del sector Energético
Análisis de datos ambientales
Energía en la Zona Costeira
Gestión y sostenibilidad Plan Estratégico y Políticas del sector Energético
Bioética ambiental y sostenibilidad del sector energético
Derecho ambiental del sector energético
Impactos ambientales del sector energético Plan Estratégico y Políticas del sector Energético
Minimización y análisis de impactos ambientales del sector energético
Toxicología e Genotoxicología de Resíduos do Setor Energético