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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
FACULTAD DE CIENCIAS
MAESTRIA EN CIENCIAS CON MENCIÓN
EN ENERGIAS RENOVABLES Y
EFICIENCIA ENERGETICA
LIMA, ENERO DE 2012
CONTENIDO PAG.
Presentación 1
1. Antecedentes y Motivación 3
2. Justificación y Propuesta 8
3. Base Legal y Reglamentaria 9
4. Objetivos 9
5. Perfil del Postulante 10
6. Perfil del Egresado 10
7. Campo Ocupacional 12
8. Líneas iniciales de investigación 12
9. Plan de Estudios 17
10. Sumilla de los cursos 21
11. Docentes 33
12. Infraestructura 34
13. Financiamiento 38
APÉNDICES
APÉNDICE 1 39
CONTEXTO NACIONAL Y MUNDIAL 39
I. Consumo Energético Global y el Panorama Mundial de las Energías
Renovables (EERR) 39
I.1. Situación Energética Global 39
I.2. Participación de las EERR a nivel Mundial 40
II. Situación Energética Nacional y las EERR en el Perú 51
II.1 Oferta Energética Solar en el Perú 51
II.2 Situación Energética Nacional 52
II.3 Las EERR en el Perú 58
III. Esfuerzos Nacionales en el Desarrollo de las EERR en el Perú 62
Bibliografía 65
APENDICE 2 66
Silabo de los cursos 66
Presentación
La disponibilidad de energía es esencial para cualquier actividad humana, existiendo
una correlación entre el desarrollo social y el consumo de energía. Para lograr un alto
nivel de desarrollo de una sociedad se requiere necesariamente disponer de mucha
energía, cuyo consumo sólo parcialmente puede ser reducido por un uso más eficiente.
La energía requerida es proporcionada todavía mayoritariamente en todo el mundo por
fuentes fósiles de energía, que son agotables y contaminantes. Frente a esto hay desde
algún tiempo una convicción que estas fuentes tienen que ser reemplazadas por fuentes
renovables de energía, especialmente la energía solar (en este término incluimos las
formas indirectas de la energía solar: las energía eólica, hidráulica y biomasa), la única
fuente disponible a largo plazo y que no es contaminante.
Para capacitar profesionales en el uso técnico de la energía solar, la Universidad
Nacional de Ingeniería ofrece, en forma pionera, desde 1980 una Segunda
Especialización Profesional en Energía Solar (SEPES), de una duración de un año
(incluyendo 4 meses para la tesina), dirigido a profesionales titulados en Ingeniería,
Arquitectura o Ciencias, brindándoles los conocimientos teóricos y prácticos necesarios
para poder aprovechar la energía solar.
A los egresados de este programa, que obtienen el título profesional “Especialista en
Energía Solar”, se ofreció continuar sus estudios, reconociendo los estudios de la
SEPES como parte de los estudios de la Maestría en Ciencias con mención en Física,
existente en la Facultad. De hecho, hay varios egresados de la SEPES que se han
graduado como Maestros en Ciencias con mención en Física con una tesis en el área de
la energía solar. Sin embargo, se ha visto que las exigencias de una Maestría en
Ciencias con mención en Física no eran las mas apropiadas para seguir un postgrado en
energía solar, por lo cual se plantea ahora crear una Maestría en Ciencias con
mención en Energías Renovables y Eficiencia Energética.
La propuesta de crear en la Facultad de Ciencias de la UNI esta Maestría fue presentada
inicialmente en mayo 2011 por la UNI al Concurso Nacional de Cátedras CONCYTEC,
resultando ganador de este concurso, lo que implica un apoyo económico y becas del
CONCYTEC para alumnos de esta maestría.
2
Una parte esencial de esta maestría es la investigación. El proyecto inicial de
investigación fue titulado “Optimización de la Eficiencia Energética empleando
Energías Renovables para Viviendas Rurales”, con el objetivo general de optimizar
la eficiencia energética mediante el uso adecuado de energías renovables para viviendas
rurales alto andinas, y contempla tres líneas de acción:
Confort Térmico para Viviendas Rurales.
Fabricación y Caracterización de Celdas Solares de Bajo Costo basadas en TiO2
Sensibilizado con Colorante.
Evaluación de la Eficiencia Energética de Sistemas de Iluminación a base de
LEDs.
En el presente documento adicionalmente se incluye la justificación, los objetivos, el
plan de estudios, el silabo de los cursos y una descripción de las líneas de investigación
con la cual se inicia este programa.
3
1. ANTECEDENTES Y MOTIVACIÓN
La UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA (UNI) inició sus actividades en el
campo de la Energía Solar en los primeros años de la década de los 60´s, bajo el marco
de funcionamiento del antiguo Instituto de la Energía de la antigua Facultad de
Ingeniería Mecánica y Eléctrica. Esta actividad se truncó en 1969 cuando se promulgo
una Ley Universitaria que generó la anulación de estas actividades.
Posteriormente, la UNI reinicia actividades de investigación y desarrollo de la
tecnología solar en sus antiguos Departamentos Académicos de Física y de Energía
Mecánica. En cada uno de ellos se formó un grupo de investigación.
En el Dpto. de Física se inicia las actividades en el año 1975 bajo la dirección del Dr.
Manfred Horn, mientras que el Dpto. de Energía y Mecánica lo hace en 1979 bajo la
dirección del Ing. Rafael Espinoza [1-4].
Desde esos años y hasta 1989 cada grupo hizo la experiencia fundamental y tecnológica
en las líneas de calentamiento solar de agua y aire; así mismo también fueron
contemplados temas como la física de superficie y las superficies selectivas [ 2].
Entre los años 1983 y 1990 desarrollaron en conjunto el proyecto “DESARROLLO DE
SECADORES SOLARES PARA PRODUCTOS AGRÍCOLAS Y ALIMENTICIOS”
en el que también participaron otras Universidades del Perú: de Ancash, de Cusco, de
Tacna y de Huancayo [5-7].
Segunda Especialización Profesional en Energía Solar (SEPES)
La Universidad Nacional de Ingeniería ofrece desde 1980 una Segunda Especialización
Profesional en Energía Solar, SEPES, en la Facultad de Ciencias. La duración de estos
estudios es de un año (incluyendo 4 meses para la tesis) y está dirigido a profesionales
titulados en Ingeniería, Arquitectura o Ciencias.
4
Objetivos de la SEPES:
Contribuir a la utilización significativa de la energía solar y otras energías no
convencionales, en el Perú. Como alternativas a fuentes convencionales de
energía.
Crear recursos humanos para el mejor aprovechamiento de la energía solar y otras
no convencionales.
Aumentar el “Know how” del Perú sobre las diferentes técnicas del uso de la
energía solar y otras no convencionales.
Crear polos de desarrollo regional en el uso de la energía solar y otras no
convencionales.
La SEPES ofrece los conocimientos teóricos y prácticos que permitan conocer a fondo
las posibilidades y limitaciones de las aplicaciones inmediatas y futuras de la energía
solar. Por la interrelación existente entre la energía solar y otro tipo de energías no
convencionales, también se tratan algunas de ellas, en el afán de dar un conocimiento
más integral del aspecto energético no convencional. Los estudios de la SEPES,
permiten también seguir posteriormente, la Maestría en Ciencias, Mención Física,
Líneas de Energías no Convencionales. A la fecha se han titulado 35 profesionales.
Centro de Energías Renovables (CER-UNI)
El Centro de Energías Renovables y Uso Racional de Energía de la Universidad
Nacional de Ingeniería, CER-UNI, a partir del año 2009 es un órgano de apoyo con
fines de investigación. Inicialmente fue un órgano desconcentrado dependiente del
rectorado de la UNI creado el 27 de abril del 2000. En 1989 se creó como Programa de
Investigación Multidisciplinaria adscrito al Instituto General de Investigación de la
UNI, en el campo de las energías renovables y uso racional de energía.
El objetivo fundamental del CER-UNI es promover el uso de las energías renovables a
través del desarrollo de tecnologías apropiadas al escenario en el que se ubique la
eventual problemática a tratar. El desarrollo de estas tecnologías implica realizar tareas
básicas de Investigación, Desarrollo e innovación (I+D+i), promoción, capacitación,
divulgación y transferencia tecnológica [8-10].
5
El CER-UNI proyecta sus actividades a nivel nacional, con preferencia del sector rural,
buscando los puentes que le permitan el acercamiento respectivo. Estos puentes son
organizaciones o entidades, públicas y privadas, que por la naturaleza de sus funciones
tienen vías de contacto y acción con comunidades y poblaciones alejadas [11].
Los Gobiernos Regionales, locales y municipales son la primera instancia estructural
nacional para aquel acercamiento. Los Ministerios de Energía y Minas, de la Mujer y
Desarrollo Social, del Ambiente, Educación, Vivienda y Construcción y Agricultura,
principalmente, tienen también esta calidad.
Bajo este marco se ubican las entidades ejecutoras de las políticas de desarrollo de cada
sector y, por lo tanto, con la obligación de llegar con soluciones apropiadas, viables y
sostenibles en esos sectores.
El CER-UNI tiene mucha experiencia en el proceso de desarrollo tecnológico para el
sector rural, capacidad para generar el tipo de soluciones mencionadas y gestionar su
transferencia al medio de interés.
Organización del CER-UNI
El CER-UNI se organiza sobre la base de la existencia de tres líneas de actividad que
ponemos a disposición de quienes tienen la obligación de implementar soluciones:
Investigación, desarrollo. innovación y transferencia tecnológica
Estudios, proyectos y servicios.
Fomento, promoción, divulgación y difusión.
Para esto cuenta con un equipo de profesionales idóneos más el concurso de estudiantes
universitarios de la UNI y de diversas universidades del país como: UNJBG – Tacna;
UNSCH – Ayacucho; UNSAA – Cusco; UNSA – Arequipa.
Además, coordina el uso y desarrollo de infraestructura requerida para sus actividades,
con las facultades de la UNI que por su naturaleza, actividades y proyección, tienen
afinidad con su Visión y Misión. Tal es el caso de las Facultades de Ingeniería
Mecánica, Química, Ambiental, y Civil, así como la de Arquitectura y, muy
particularmente, la de Ciencias con la que comparte el Laboratorio de Energía Solar de
la UNI.
6
Tipo de Actividades Desarrolladas por el CER-UNI
Cursos de especialización y perfeccionamiento en energía solar y eficiencia
energética
Participación en congresos, simposios, seminarios nacionales e internacionales en
el ámbito de la física, ingeniería mecánica y las energías renovables. Muy
particularmente en el SIMPOSIO PERUANO DE ENERGÍA SOLAR en todas sus
ediciones, desde 1981 hasta 2011.
Participación activa en el programa CYTED a través de sus redes temáticas y
proyectos.
Desarrollo de proyectos de investigación aplicada, innovación y transferencia
tecnológica.
Fomento de organizaciones regionales de investigación y desarrollo tecnológico de
las EERR.
Publicaciones diversas asociadas a sus actividades.
Servicios profesionales especializados en:
a. Desarrollo y evaluación de proyectos tecnológicos con fuentes de energías
renovables, particularmente la solar.
b. Verificación de las especificaciones técnicas de componentes de sistemas
fotovoltaicos (FV) y certificación de su performance.
c. Estudios de Eficiencia Energética en ambientes construidos de usos familiares,
comerciales, públicos e industriales.
BIBLIOGRAFIA
1. Horn, M., Medición de la absorción solar y de la emisión térmica. Lima, 1976.
2. Horn, M., Análisis de diversas superficies negras para su uso en la absorción de
energía solar. Lima: ITINTEC, 1977.
3. Horn, M., Las perspectivas del aprovechamiento de la energía solar en el Perú.
Lima, 1979. Anales del Primer Simposio Nacional de Energía.
7
4. Horn, M., La energía y sus perspectivas en la década del 80. 1981, Rev. Peruana de
Física, págs. 40-44.
5. Mayo, E., Espinoza, R. y Horn, M. Teoría y práctica del secado solar. Lima: CER-
UNI, 1990.
6. Espinoza, R y Horn, M. Electrificación Rural con Sistemas Fotovoltaicos. Lima:
CER-UNI, 1992.
7. Mayo, E., Horn, M. y Espinoza, R. Teoría y Práctica del secado solar. Lima, 1991.
8. Horn, M., Electrificación de Taquile con sistemas Fotovoltaicos, Tacna, 1996.
Memorias del VI Simposio Peruano de Energía Solar. págs. 35 - 41.
9. Gipe, P. Energía Eólica Práctica. PROGENSA, 2000.
10. Espinoza, R. y Saravia, L. RISSPA: Red Iberoamericana de Secado Solar de
Productos Agroalimentarios. s.l. : Salta, 2010.
11. Horn, M., El desarrollo de las regiones rurales en la Comunidad Andina; energía
solar y democracia. Washington, D.C, 2006. Sustainable Energy and Climate
Change in Latin America and the Caribbean, Inter-American Development Bank.
8
2. JUSTIFICACIÓN Y PROPUESTA
Es un entendimiento/concepto común actualmente que la energía más cara es aquella
con la que no se cuenta. El desarrollo de la actividad humana y la disponibilidad de
energía son dos factores que están íntimamente ligados. En el Apéndice 1 se desarrolla
en detalle en el contexto mundial y en el Perú la interacción energía-actividad humana y
se deduce de ella, por ejemplo, que las zonas más pobres del Perú son justamente
aquellas en las que el coeficiente de electrificación es el más bajo, con el agravante de
que muchas de dichas zonas empobrecidas cuentan privilegiadamente con una oferta
solar mayor a 5 kWh/m2 día. Esto da lugar a un enorme potencial de aplicación de la
energía solar para estas regiones, para lo cual obviamente el componente fundamental
es la formación de los recursos humanos.
Sabemos que a nivel mundial (y el Perú no es una excepción) la energía es
proporcionada todavía mayoritariamente por fuentes fósiles de energía, que son
agotables y contaminantes. Frente a esto hay desde algún tiempo la convicción de que
estas fuentes tienen que ser reemplazadas por fuentes renovables de energía,
especialmente la energía solar (en este término se deben incluir las formas indirectas de
la energía solar como son las energías eólica, hidráulica y biomasa), la única fuente
disponible a largo plazo y que no es contaminante. En el apéndice 1 se discute como
algunos países han logrado un gran desarrollo tecnológico de las fuentes renovables
debido a una adecuada política de incentivo, así como una reglamentación que propicia
la aplicación de estas fuentes, que van juntos con una inversión decidida del estado.
Está demostrado que ningún desarrollo tecnológico puede presentarse sin antes contar
con la capacitación de profesionales que lo sustenten. Por ello en la Universidad
Nacional de Ingeniería se vienen formando profesionales en el uso técnico de la energía
solar, desde 1980 mediante una Segunda Especialización Profesional en Energía Solar
(SEPES), que consta de una duración de un año (incluyendo 4 meses para la tesina), y
está dirigida a profesionales titulados en Ingeniería, Arquitectura o Ciencias,
brindándoles los conocimientos teóricos y prácticos necesarios para poder aprovechar la
energía solar.
A los egresados de este programa, que obtienen el título profesional “Especialista en
Energía Solar”, se ofreció continuar sus estudios, reconociendo los estudios de la
9
SEPES como .parte de los estudios de la Maestría en Física. De hecho, hay varios
egresados de la SEPES que se han graduado como maestro en física con una tesis en el
área de la energía solar. Sin embargo, se ha visto que las exigencias de una maestría en
física no eran las mas apropiadas para seguir un postgrado en energía solar, por lo cual
se plantea ahora crear una Maestría en Ciencias, con mención en Energías Renovables y
Eficiencia Energética.
En el Apéndice 1 del presente documento se presenta en detalle el contexto nacional y
mundial de las energías renovables y la eficiencia energética del cual se deduce
claramente la conveniencia de crear esta maestría.
3. BASE LEGAL Y REGLAMENTARIA
El sustento de la creación de la Maestría en Ciencias con mención en Energías
Renovables y Eficiencia Energética se basa en:
a) La Constitución Política Perú de 1993. Art. 13,14, 18, 66, 67.
b) La Ley Universitaria No. 23733, Art. 32 (atribuciones del Consejo Universitario),
inciso e: “Ratificar los planes de estudio o trabajo propuestas por las Facultades,
Escuelas y demás unidades académicas”
c) El Estatuto de la Universidad Nacional de Ingeniería, “Art. 255: A propuesta del
Consejo de Facultad, el Consejo Universitario creará especialidades dentro de una
sección de postgrado, recabando previamente opinión del Comité (de Coordinación
de Postgrado)”
4. OBJETIVOS
Los objetivos de la Maestría en Ciencias con mención en Energías Renovables y
Eficiencia Energética son:
Ofrecer a los Bachilleres en Ciencias con mención en Ingeniería (cualquier
especialidad), Arquitectura, Física, y Ciencias Afines, la posibilidad de
perfeccionarse, a nivel de postgrado en temas de energías renovables, eficiencia
energética y medio ambiente.
10
Realizar investigaciones en el área de energías renovables, eficiencia energética y
medio ambiente, cuyos resultados contribuyan a resolver problemas energéticos y
medio ambientales en el Perú.
5. PERFIL DEL POSTULANTE
El postulante a la carrera deberá poseer:
Una formación profesional en ingeniería, ciencias o arquitectura con motivaciones e
inquietudes fundadas en la problemática energética y ambiental.
Disposición para resolver problemas energéticos y ambientales a nivel nacional e
internacional mediante la búsqueda de alternativas tecnológicas que contribuyan
con la solución de dichas problemáticas con el uso de las fuentes renovables de
energía y sus tecnologías en un escenario energéticamente eficiente.
Vocación para la investigación y desarrollo de tecnologías basadas en fuentes
renovables, que lo lleve a la puesta en marcha de nuevos métodos y procesos.
Vocación para comprender los fundamentos teóricos y prácticos en los que se basan
las tecnologías renovables.
Pensamiento independiente y creativo, capacidad de inventiva, predisposición a los
conocimientos prácticos y visión para nuevas posibilidades de desarrollo de las
energías renovables.
Visión sinóptica de su especialidad, como también visión generalista de la ciencia.
6. PERFIL DEL EGRESADO
Competencias generales
Plantea soluciones a problemas tecnológicos energéticos proponiendo proyectos que
tomen en cuenta el desarrollo e implementación de fuentes renovables para lograr
los objetivos.
11
Integra sus conocimientos básicos en Ciencias e Ingeniería como "soporte” para la
solución de problemas tecnológicos energéticos en el ejercicio de su profesión, los
que le brindan una base para su permanente actualización.
Interactúa con otros profesionales de ciencias, ingeniería y arquitectura para asimilar
información de su campo profesional
Emplea software profesional y especializado, así como instrumentos basados en
tecnologías de última generación, como herramientas de apoyo en el análisis y
planeamiento de soluciones en problemas tecnológicos energéticos.
Contribuye al planteamiento del diagnóstico integral de un problema energético, en
forma objetiva y crítica, integrándose a un equipo multidisciplinario, para contribuir
a la solución empleando fuentes renovables. Participa con otros profesionales en la
selección, adecuación y aplicación de tecnologías renovables, valorando el impacto
que éstas puedan tener sobre las personas y el entorno.
Domina por lo menos un idioma extranjero de importancia en ciencia y tecnología.
Competencias específicas
Planifica, organiza, diseña, investiga y evalúa programas y proyectos relativos al
desarrollo de las EERR. En la fase inicial se considera en particular, en base a la
demanda potencial y la disponibilidad de recursos, las aplicaciones en los campos
de instrumentación que involucra tecnología de punta, y el de las energías no
convencionales.
Identifica y conceptualiza tanto necesidades como problemas energéticos reales y
coadyuva a otras ingenierías a un desarrollo energético eficiente, a la vez que las
interpreta técnicamente para formular soluciones adecuadas usando herramientas,
tanto científicas como de Ingeniería.
Genera alternativas creativas, económicas y viables para la solución de problemas
tecnológicos energéticos, sustentados técnicamente y contemplando aspectos
socioeconómicos, ambientales y éticos.
Simula situaciones mediante la correcta aplicación de modelos matemáticos y de
experimentación, interpretando y aplicando los resultados en el diagnóstico y
12
generación de posibles soluciones en problemas tecnológicos energéticos relativos
a la implementación de tecnologías renovables.
Comunica y presenta ideas, así como procedimientos, en forma técnica, clara y
precisa.
Considera factores técnicos, sociales y económicos en el análisis y solución de
problemas energéticos.
Asimila desarrollos para crear nuevas tecnologías renovables o adaptar las ya
existentes.
Realiza trabajos experimentales dentro del ámbito de las EERR e interpreta sus
resultados.
Realiza estudios individuales y se actualiza durante el ejercicio profesional.
7. CAMPO OCUPACIONAL
El campo ocupacional para el egresado de la Maestría en Energías Renovables y
Eficiencia Energética tiene dos líneas ocupacionales, a) del desarrollo industrial del país
generando tecnologías y, b) de la investigación, desarrollo e innovación contribuyendo
con el desarrollo científico nacional de las energías renovables y de la eficiencia
energética.
En el primer caso, el desarrollo de la industria nacional con tecnologías de energías
renovables y de la eficiencia energética es aún incipiente y requiere del concurso de
profesionales competitivos con dominio tecnológico de avanzada para desarrollarse.
En el segundo caso, el desarrollo académico científico y tecnológico con energías
renovables y eficiencia energética es casi inexistente en las universidades nacionales,
públicas y privadas, realidad que crea un gran espacio ocupacional para académicos
competitivos en estos campos.
8. LÍNEAS INICIALES DE INVESTIGACIÓN
Una parte esencial de los estudios de la Maestría en Energías Renovables y Eficiencia
Energética es la realización de un trabajo de investigación, cuyos resultados deben tener
13
el nivel que permite publicarlos en una revista científica, preferiblemente de nivel
internacional.
Inicialmente, y en base a la experiencia de los investigadores de la Facultad y la
infraestructura existente, las investigaciones están inscritas en el proyecto
“Optimización de la Eficiencia Energética empleando Energías Renovables para
Viviendas Rurales”, tiene el objetivo general de optimizar la eficiencia energética
mediante el uso adecuado de energías renovables para viviendas rurales alto andinas, y
tiene tres líneas de acción:
Confort Térmico para Viviendas Rurales.
Fabricación y Caracterización de Celdas Solares de Bajo Costo basadas en TiO2
Sensibilizado con Colorante.
Evaluación de la Eficiencia Energética de Sistemas de Iluminación a base de LEDs.
A continuación se describe estas tres líneas:
Confort Térmico para Viviendas Rurales
El confort térmico debe entenderse como una situación resultante de la confluencia de
varios factores sobre las personas que se encuentran en un ambiente determinado. Cada
uno de estos factores tiene sus características propias, algunos de ellos son función de
las condiciones del ambiente que rodea a la persona y varios otros dependen de la
propia persona, su condición física, de salud, de vestimenta y hasta mental. Esta
heterogeneidad de condiciones, medibles y no medibles, determinan la sensación
personal de bienestar o estar bien en un ambiente, sentirse bien y sin molestias en el
desempeño de las actividades que le competa realizar en ese ambiente.
Este estado personal de estar bien en un ambiente es el llamado confort térmico y uno
de los factores medibles que lo determinan es la temperatura de dicho ambiente,
necesaria para el cálculo de la temperatura radiante interpretada como aquella que el ser
humano siente y determina su comodidad.
De otro lado, conocemos que el Perú tiene amplios territorios ubicados en altitudes con
temperaturas extremadamente bajas en el invierno en los que habitan un total de 6
millones 511 mil 847 personas (según INDECI, 2008), en la zona sur, centro y oriente
del país; específicamente en los departamentos de Arequipa, Ayacucho, Cajamarca,
14
Ancash y Apurímac, Cusco, Huancavelica, Huánuco, Junín, La Libertad, Moquegua,
Pasco, Puno y Tacna (todos sobre los 3000 m.s.n.m.), la gran mayoría de estas
personas pueblan el sector rural nacional que sufre los peores efectos del frio
causando la muerte de niños y ancianos.
Hasta la fecha, el Perú no ha sabido enfrentar sistemáticamente al fenómeno natural que
genera esta situación que se agrava por efecto de cambios producidos a lo largo de
algunas décadas en el modo de vida de las poblaciones rurales, influenciados en algunos
caso por el progreso mal asimilado: uso de planchas metálicas como techo
(“calaminas”), prendas de vestir modernas en lugar de las autóctonas hechas con lana
animal y merma en la calidad alimenticia por la abundancia de alimentos procesados
que han reemplazado a los propios.
Desde marzo de 2008 hasta diciembre de 2009, el CER-UNI reformó dos viviendas
rurales y construyó otras dos en las comunidades de San Francisco de Raymina (3 700
msnm) de Vilcashuaman-Ayacucho y Vilcallamas Arriba (4 500 msnm) de Chucuito-
Puno, dentro del marco del proyecto de investigación aplicada Propuesta Técnica de
Confort Térmico para Viviendas de Comunidades Ubicadas entre 3 000 y 5 000 msnm.
En cada una de estas dos comunidades se acondicionó una vivienda modificando
algunas de sus características constructivas y se construyó una vivienda de uso comunal
utilizando mayoritariamente materiales locales y como fuente de energía la proveniente
del sol. El propósito fue lograr ambientes interiores en todas y cada una de las cuatro
viviendas con características de temperatura y humedad relativa agradables para sus
ocupantes, Se logró incrementar la temperatura mínima interior entre 8 y 10 grados
Celsius.
Además de la necesidad de desarrollar ejemplos como los narrados, es de primordial
importancia generar indicadores bioclimáticos para ambientes de altura (más de 3000
msnm) porque no existen y son indispensables para logar ambientes confortablemente
térmicos, es decir, en el momento actual no es posible precisar en el Perú un rango de
temperaturas de confort para quienes habitan por encima de 3000 ó 3500 msnm. Las
cartas e indicadores bioclimáticas existentes han sido construidas sobre la base de
ambientes con características climáticas muy diferentes de las que tenemos en nuestro
territorio y no son útiles para las altitudes señaladas.
Fabricación y Caracterización de Celdas Solares de Bajo Costo basadas en TiO2
Sensibilizado con Colorante
15
Las celdas solares son los dispositivos que transforman la energía solar en corriente
eléctrica (efecto fotovoltaico) y su amplio estudio e investigación ha permitido que
actualmente se empleen con éxito en satélites y naves espaciales; así como en
producciones masivas de calculadoras, relojes y otros instrumentos electrónicos.
Las celdas solares convencionales o de estado sólido, basadas en la tecnología del silicio
tienen dos principales inconvenientes; son ineficientes y su manufactura tiene costos
elevados. Las celdas solares más competitivas, basadas en películas delgadas como el
CdTe y el CuIn(As)Se, son altamente tóxicas y los materiales que se emplean son muy
poco abundantes en la naturaleza.
En 1991 se presentó por primera vez un tipo de celda solar basada en dióxido de titanio
nanoestructurado sensibilizado con un colorante que desarrollaba una eficiencia de 7 %
Este tipo de celda presenta grandes ventajas en relación con la celdas solares de estado
sólido, debido a que el semiconductor empleado tiene excelentes propiedades
fotoquímicas, fotoelectroquímicas, es de bajo costo, de fácil adquisición, no tóxico y
bio-compatible (es usado para el cuidado de la salud).
En el presente proyecto para la fabricación de las celdas se empleará como superficie
conductora, sustratos de vidrio pre-cubiertos de películas delgadas de SnO2:F. Para
depositar las nanopartículas del óxido de titanio, se formará previamente una pasta
acuosa, que recubrirá de manera homogénea el sustrato conductor. Luego este
recubrimiento se sinterizará a una temperatura de ~ 500oC durante 30 min. Para la
adherencia del colorante, la película semiconductora será inmersa en una solución
líquida de este durante un lapso adecuado.
Como contra-electrodo se utilizará otra superficie conductora transparente, y como
electrolito se usará el sistema líquido I-/I3
-. La celda se sellará considerando los
contactos externos para su funcionamiento como dispositivo fotovoltaico.
En el presente proyecto de investigación se propone la preparación de celdas solares
basadas en nanopartículas.
Para evaluar la eficiencia de las celdas solares se procederá primero a caracterizar los
recubrimientos de óxido de titanio depositado sobre los recubrimientos conductores
transparentes. Para ello se determinará su estructura cristalina empleando difracción de
rayos X y Microscopía Electrónica de Transmisión. La morfología de las nanopartículas
obtenidas se observará utilizando técnicas como Microscopía de Fuerza Atómica y
16
Microscopía Electrónica de Barrido. Luego se procederá a la evaluación
fotoelectroquímica mediante:
a) Caracterización foto-electroquímica de las películas de óxido de titanio
b) Medida de la eficiencia de las celdas solares
Evaluación de la Eficiencia Energética de Sistemas de Iluminación a base de LEDs
El uso eficiente de la energía cada vez es más importante debido a que tiene como
objetivo reducir el impacto medioambiental de los productos que utilizan energía,
representando la iluminación un alto porcentaje de la energía consumido.
Esto implica que se debe usar lámparas que convierten eficientemente la energía
eléctrica en luz. Esto es particularmente importante en proyectos de electrificación con
paneles fotovoltaicos, siendo la electricidad producida por esos paneles (todavía) mucho
más caro que la electricidad generado tradicionalmente, por ejemplo en plantas
hidroeléctricas. Sin embargo no había en el Perú una institución que podía medir las
características fotométricas de una lámpara, en especial su eficacia de transformar
electricidad en luz, es decir, medir, con precisión, los lúmenes que se obtiene por cada
watt de electricidad consumida por la lámpara. Con esta motivación la Facultad de
Ciencias de la UNI implementó hace algunos años un Laboratorio de Fotometría. En
este laboratorio se investiga las características radiométricas, fotométricas y
colorimétricas de diversas lámparas, tales como el flujo luminoso (en lumen), la eficacia
luminosa (lumen / Watt), el espectro de la luz emitida, la temperatura de color, etc. Para
tal fin se cuenta con un sistema de fotometría con esfera integradora (1 m de diámetro),
espectrofotómetro, fuentes de poder (AC y DC), multímetros de precisión, lámparas
patrones con certificación y el software requerido para determinar todos los parámetros
radiométricos, fotométricos y colorimétricos de lámparas (único en el Perú). También se
tiene un banco goniométrico automatizado para medir la distribución espacial del flujo
luminoso de lámparas. En los últimos años se ha realizado en el Laboratorio de
Fotometría diversos trabajos, mayormente en el marco de tesis de grado (licenciatura en
física o ingeniería física) para mejorar y optimizar sus equipos y técnicas de evaluación
de lámparas específicas, tales como lámparas de descarga de alta potencia (usadas en
alumbrado público) o, recientemente, LEDs. Por otro lado, se evaluó y caracterizó
mayormente lámparas fluorescentes compactas, usadas en proyectos fotovoltaicos.
17
También se han realizado muchos trabajos para el Gobierno (Ministerio de Energía y
Minas) y para usuarios privados (incluyendo de Bolivia).
Considerando que la tecnología de LEDs está actualmente en pleno desarrollo
tecnológico, la oferta en el mercado de lámparas LEDs es muy dispersa y cambia
continuamente. Hay LEDs de toda calidad, lo que exige una evaluación y
caracterización de los LEDs usados. Así, por ejemplo, en el Laboratorio de Fotometría
se ha evaluado recientemente para el Ministerio de Energía y Minas y con apoyo de la
cooperación técnica alemana (GIZ), once diferentes lámparas LEDs usadas en proyectos
“Pico Fotovoltaicos”, obteniendo resultados muy diversos, desde muy buenos hasta
regulares y malos [19].
En el marco del actual proyecto “Optimización de la Eficiencia Energética empleando
Energías Renovables para Viviendas Rurales”, proponemos profundizar los trabajos con
LEDs, en el marco de tesis de grado como también de maestría, para:
Determinar, y si es necesario mejorar, la precisión con la cual podemos medir los
diferentes parámetros radiométricos y fotométricos de diferentes tipos de LEDs.
Caracterizar y evaluar las diferentes lámparas LEDs que se ofrecen actualmente y
se ofrecerán en el futuro en el mercado, para poder asesorar a usuarios, en
particular al Gobierno.
En base a lo anterior, estudiar la posibilidad de crear condiciones que permiten
una participación nacional en la fabricación de lámparas LEDs.
9. PLAN DE ESTUDIOS
El Plan de Estudios toma como referencia los objetivos de la Maestría y el Reglamento
de Estudios de Posgrado de la UNI.
Los estudios maestría será cursado en cuatro (04) semestres académicos o su
equivalencia en años o créditos. El plan de estudios cuenta con cursos básicos
obligatorios, cursos obligatorios de especialidad, cursos electivos y seminarios de tesis.
La modalidad de los estudios de los cursos puede ser presencial, virtual o mixto. El
alumno que haya obtenido el título de la Segunda Especialización Profesional en
Energía Solar lo podrá convalidar hasta por 12 créditos de la presente maestría,
incluyendo los 4 cursos básicos obligatorios. Una vez que el estudiante ha definido su
18
línea de investigación debe llevar los dos cursos obligatorios de especialidad que
corresponden a dicha línea de investigación, el resto de cursos obligatorios de
especialidad que corresponden a las otras líneas de investigación pasan a ser electivos
para el alumno. El número total de créditos que se exige en el plan de estudios de un
alumno es 45 (cuarenta y cinco).
La nota mínima aprobatoria por asignatura es doce (12,0). El alumno que desaprobara
una misma asignatura por segunda vez no podrá continuar sus estudios.
El retiro total de las asignaturas matriculadas en un determinado periodo será permitido
por una sola vez y por causa de fuerza mayor (enfermedad grave, viaje fuera del país,
etc.). El retiro parcial de una o más asignaturas será permitido hasta la tercera semana
de iniciado el periodo y por causas debidamente justificadas.
La tesis de maestría consiste en un trabajo de investigación original y crítico,
relacionado con alguna de las líneas de investigación de la maestría. El plan de tesis
debe ser presentado a partir del tercer semestre a la Sección de Posgrado y Segunda
Especialización Profesional.
La sustentación de la tesis tendrá los siguientes niveles de calificación: aprobado con
excelencia (19 y 20), aprobado con distinción (17 y 18), aprobado (14 a 16) y
desaprobado. Las sustentaciones que resulten aprobadas deberán asentarse en el libro
correspondiente, y las que no fueran aprobadas quedarán en un acta simple; en ambos
casos, con las firmas de todos los miembros del jurado y del decano.
El grado de Maestro en Ciencias con mención en Energías Renovables y Eficiencia
Energética, se obtiene después de:
Aprobar 45 créditos del plan de estudios (27 créditos en cursos obligatorios y, por
lo menos, 18 créditos en cursos electivos) con un promedio ponderado no menor a
14,0 (catorce).
Sustentar y aprobar la tesis.
Demostrar suficiencia en un idioma extranjero.
Cumplir con las exigencias administrativas de la Universidad.
19
Cursos
Los cursos de esta maestría están distribuidos del siguiente modo:
Básicos obligatorios
Obligatorios de especialidad
Electivos
Seminarios de tesis.
Una vez que el estudiante ha definido su línea de investigación debe llevar los dos
cursos obligatorios de especialidad que corresponden a dicha línea de investigación, el
resto de cursos obligatorios de especialidad que corresponden a las otras líneas de
investigación pasan a ser electivos para el alumno.
Cursos Básicos Obligatorios
Código Curso Pre-requisito Créditos Horas
MER601 Problemas Energéticos y Energías No
Convencionales Ninguno 2 28
MER602 Fundamentos de la Energía Solar Ninguno
2 28
MER603 Fundamentos de la Energía Eólica Ninguno
2 28
MER604 Fundamentos de la Energía de la Biomasa Ninguno
2 28
Cursos Obligatorios de Especialidad según la línea de investigación que se desee
seguir:
Línea de investigación: Fabricación y Caracterización de Celdas Solares de Bajo
Costo basadas en TiO2 Sensibilizado con Colorante
Código Curso Pre-requisito Créditos Horas
MER605 Física de las Celdas Fotovoltaicas I MER602 2 28
MER606 Física de las Celdas Fotovoltaicas II MER605 2 28
20
Línea de investigación: Evaluación de la Eficiencia Energética de Sistemas de
Iluminación a Base de LED’s
Código Curso Pre-requisito Créditos Horas
MER607 Fundamentos de Fotometría MER602 2 28
MER608 Laboratorio de Fotometría MER607 2 28
Línea de investigación: Confort Térmico para Viviendas Rurales
Código Curso Pre-requisito Créditos Horas
MER609 Construcciones Bioclimáticas I MER601 2 28
MER610 Construcciones Bioclimáticas II MER609 2 28
Cursos Obligatorios
Código Curso Créditos Horas
MER611 Seminario de Tesis I 7 98
MER612 Seminario de Tesis II 8 112
Cursos Electivos
Código Curso Pre-requisito Créditos Horas
MER701 Energía Solar Térmica MER602
MER703 2 28
MER702 La Radiación Solar como Recurso
Energético MER601 3 42
MER703 Transferencia de Calor en Aplicaciones de
Energía Solar MER602 3 42
MER704 Aplicaciones de la Energía Solar MER601
MER602 2 28
MER705 Energía Solar Experimental I MER602 3 42
MER706 Energía Solar Experimental II MER705 3 42
MER707 Celdas de Combustión MER601 2 28
MER708 Energía y Medio Ambiente MER601 2 28
21
Código Curso Pre-requisito Créditos Horas
MER709 Tratamiento de Residuos MER604 2 28
MER710 Diseño y Elaboración de Proyectos
Energéticos
MER601
MER701 2 28
MER711 Tópicos especiales I (*) ------- 1 14
MER712 Tópicos especiales II (*) ------- 2 28
MER713 Tópicos especiales III (*) ------- 3 42
(*) Los cursos Tópicos especiales I, II y III dan al plan de estudios la suficiente
flexibilidad para que el alumno pueda llevar cursos relacionados con su trabajo de tesis
que no figuran en la relación anterior y que, generalmente, son ofrecidos por profesores
visitantes.
10. SUMILLAS DE LOS CURSOS
El sílabo de los cursos se presenta en detalle en el Apéndice 2. A continuación
presentamos las sumillas de los mismos.
MER601 - Problemas Energéticos y Energías No Convencionales
Objetivo
Proporcionar al estudiante de forma objetiva las características del sistema energético
nacional y las fortalezas de las fuentes renovables de energía como alternativas
potenciales para contribuir con su mejoramiento y desarrollo sostenible.
Sumilla
Introducción a la Energía, Conceptos básicos, Formas de Energías, Orígenes de la
Energía, Clasificación de la Energía, Factores de Energía y Transformaciones
Energéticas. La Energía en el Perú. Las Fuentes Renovables de la Energía, Solar,
Eólica, Hidráulica, Biomasa y otras. Energía y Desarrollo, Conceptos y Desarrollo, Rol
de la Energía en el Desarrollo, Energización y Usos Productivos de la Energía y
Prospectiva Energética. Estudio de Casos.
22
Bibliografía
Ingeniería sin Fronteras; Energía, Participación y Sostenibilidad – Tecnología para el
Desarrollo Humano; (Eds) E. Velo Garcia, J. Sneij Oria y J. Delciòs Ayats; Primera
edición (2006), Asociación Catalana de Ingeniería sin Fronteras; Barcelona, España.
R. Espinoza y M. Horn, Electrificación Rural con Sistemas Fotovoltaicos; CER-UNI,
1992; Lima - Perú.
A. Oliveros, Tecnología Energética y Desarrollo; CONCYTEC, 1990; Lima - Perú.
E. Mayo, M. Horn, y R. Espinoza, Teoría y Práctica del secado solar, CER-UNI, 1991,
Lima - Perú.
P. Gipe, Energía Eólica Práctica; Ed. PROGENSA, 2000, España.
E. Baldovino, G. Ramos, y V. Calderón; Energía Eólica en el Perú, PUCP - Centrum,
2008, Lima-Perú.
M. Castro, A. Colmenar, C. Sánchez, Energía Eólica, Monografías Técnicas de Energías
Renovables, PROGENSA; Segunda edición 2006; Sevilla, España.
J.R. Rosell Polo, J.L. Rosell Urrutia, M. Ibáñez Plana, Tecnología solar, Ediciones
Mundi-Prensa, Madrid-Barcelona-México, 2005; España.
RISSPA, Red Iberoamericana de Secado Solar de Productos Agroalimentarios; (de) R.
Espinoza y L. Saravia; 2010, Ed. Salta – Argentina.
MER602 - Fundamentos de la Energía Solar
Objetivo
Proporcionar al estudiante los conocimientos fundamentales de la energía procedente del
Sol. Así como los fundamentos de conversión fototérmica y fotovoltaica.
Sumilla
Radiación Térmica y Radiación Solar. Efecto de la Atmosfera sobre la Radiación Solar.
Movimientos Aparente del Sol; Elementos de Mecánica Celeste. Óptica de Colectores
Solares. Materiales Ópticos. Transferencia de Calor. Conversión Fototérmica de la
Energía Solar; Colectores Solares. Conversión Fotovoltaica de la Energía Solar; Paneles
Solares. Almacenamiento de la Energía Solar.
Bibliografía
E. Lorenzo, Electricidad Solar, Ed. Universidad Politécnica de Madrid, Madrid, 1994.
P. Lunde, Solar Thermal Engineering, Ed. J. Willey, 1980.
R. Espinoza y M. Horn, Electrificación Rural con Sistemas Fotovoltaicos, Ed. CER-
UNI, Lima, 1992.
23
DLR: Solar Electricity Generation; Description and Comparison of Solar Technologies
for Electricity Generation, Ed. DLG, Stuttgart, Alemania, 1995.
MER603 - Fundamentos de la Energía Eólica
Objetivo
Brindar al estudiante los conceptos básicos del recurso energético procedente del viento,
así como su aprovechamiento mediante turbinas.
Sumilla
La Energía Eólica y sus Orígenes. Recursos Eólicos y sus Características. Aerodinámica
de las Turbinas Eólicas. Aspectos Eléctricos de las Turbinas Eólicas. Componentes y
Materiales de una Turbina Eólica. Diseño y Evaluación de una Turbina Eólica. Control
de una Turbina Eólica. Aplicaciones de la Energía Eólica. Economía de los Sistemas de
Energía Eólica. Sistemas de Energía Eólica: Impacto y Aspectos Ambientales.
Bibliografía
J. F. Manwell, J. G. McGowan, A. L. Rogers, Wind Energy Explained: Theory, Design
and Application, ed. John Wiley and Sons Ltd., 2009.
T. Burton, N. Jenkins, D. Sharpe, E. Bossanyi, Wind Energy Handbook, ed. John Wiley
and Sons Ltd. 2011.
MER604 - Fundamentos de Energía de la Biomasa
Objetivo
Brindar al estudiante los conceptos básicos del recurso energético procedente de la
biomasa, así como su aprovechamiento mediante biodigestores.
Sumilla
Definiciones y Generalidades de la Biomasa. Compuestos Orgánicos Producidos por la
Naturaleza. Algunas consideraciones energéticas sobre la biomasa como fuente de
energía. Cultivos dedicados a la producción de energía. Biomasa de residuos
agroforestales. Biomasa de residuos diversos. Evaluación del Consumo de la Biomasa.
La combustión. Gasificación. Pirólisis.
Bibliografía
F. Rosillo-Calle, P. Groot, S.L. Hemstock and J. Woods, The Biomass Assessment
Handbook, ed. Earthscan. 2007.
24
S.K. Khanal, R.Y. Surampalli, Bioenergy and Biofuel from Biowastes and Biomass, The
American Society of Civil Engineers, 2010.
MER605 - Física de las Celdas Fotovoltaicas I
Objetivo
Proporcionar al estudiante los fundamentos de los sistemas fotovoltaicos, abordando
conceptos de física del estado sólido.
Sumilla
El efecto fotovoltaico. El Sol como fuente de energía. Tipos de conversores de energía
solar. Balance detallado. Trabajo disponible de un dispositivo fotovoltaico. Conceptos
básicos. Estados electrónicos de los semiconductores. Semiconductores en el equilibrio.
Impurezas y dopaje. Semiconductores sometidos a un voltaje. Desplazamiento y
difusión. Generación y recombinación. Ecuaciones de transporte de los
semiconductores. Recombinación y generación. Descripción mecánica cuántica de la
velocidad de transición. Fotogeneración. Recombinación. Formulación del problema de
transporte. Origen del efecto fotovoltaico. Junturas semiconductor-metal. Junturas
semiconductor-semiconductor. Junturas electroquímicas. Calculo de las densidades de
portadores y de corriente. Solución general para J(V). Juntura n-p en la oscuridad.
Juntura n-p en iluminación.
Bibliografía
Martin A. Green, Third Generation Photovoltaics Advanced Solar Energy Conversion,
Ed. Springer. 2006.
Paul A. Lynn, Electricity from Sunlight: An introduction to photovoltaics. Ed. Wiley.
2010
Handbook of Photovoltaics Science and Engineering. Ed. Antonio Luque and Steven
Hegedus. Ed Wiley. 2011. 2nd edition.
The Physics of Solar Cells (Properties of Semiconductor Materials). Jenny Nelson. Ed.
Imperial College, E Press. 2004.
MER606 - Física de las Celdas Fotovoltaicas II
Objetivo
Proporcionar al estudiante lo conocimientos básicos de los diferentes tipos de celdas
solares, su principio, sus propiedades y su funcionamiento. Ofrecer los fundamentos de
los módulos y sus diversas formas de conexión.
25
Sumilla
Celdas solares monocristalinas. Celdas solares de películas delgadas. Celdas solares
nanoestructuradas sensibilizadas. Modulos fotovoltaicos y arreglos. Sistemas
fotovoltaicos conectados a la red. Sistemas fotovoltaicos independientes. Economía y
ambiente.
Bibliografía
M. A. Green, Third Generation Photovoltaics Advanced Solar Energy Conversion,
Springer, 2006.
P. A. Lynn, Electricity from Sunlight: An introduction to Photovoltaics, Wiley, 2010.
Handbook of Photovoltaics Science and Engineering, (Ed.) A. Luque and S. Hegedus.
Wiley, 2011, 2nd edition.
J. Nelson, The Physics of Solar Cells (Properties of Semiconductor Materials), Ed.
Imperial College, E Press. 2004.
MER607 - Fundamentos de Fotometría
Objetivo
Familiarizarse con los conceptos de los parámetros radiométricos, fotométricos y
colorimétricos de diferentes lámparas: iluminancia, intensidad luminosa, flujo luminoso
y eficacia de diferentes lámparas.
Sumilla
Conceptos básicos de radiometría y fotometría. Principios de funcionamiento de
luminarias eléctricas y sus principales características. Opciones tecnológicas y normas
para la evaluación del flujo luminoso de luminarias: los métodos goniométricos y con
esfera integradora; detectores fotópicos y espectrales. Normas relevantes.
Bibliografía
Curso – Taller de fotometría, FC-UNI. Lima, 2008
MER608 - Laboratorio de Fotometría
Objetivo
Familiarizarse con las técnicas experimentales para medir los parámetros radiométricos,
fotométricos y colorimétricos de diferentes lámparas: iluminancia, intensidad luminosa,
flujo luminoso y eficacia de diferentes lámparas.
26
Sumilla
Fotómetro de Bunsen: medir la irradiancia en función de la distancia. Radiación
térmica: Ley de Stefan Boltzmann. Medir la distribución espacial de diferentes lámparas
con un goniofotómetro. Medir el flujo luminoso y la eficacia de diferentes lámparas con
un fotómetro espectral con esfera integradora. Experimentos básicos de colorimetría:
luz blanca como suma de colores
Bibliografía
Curso – Taller de fotometría,FC-UNI. Lima, 2008
MER609 - Construcciones Bioclimáticas I
Objetivo
Estudiar los diversos modelos que se han propuesto para definir el confort térmico.
Conocer las metodologías para el diagnóstico y medición de indicadores bioclimáticos.
Estudiar los fundamentos en que se basan los principales sistemas pasivos de
bioclimatización.
Sumilla
Concepto de confort térmico. Diagnóstico bioclimático. Instrumentación y técnicas de
medición de indicadores bioclimáticos. Análisis térmicos de edificios. Modelos
dinámicos. Sistemas pasivos de bioclimatización. Arquitectura solar.
Bibliografía
R. Hyde, Bioclimatic Housing: Innovative Designs, Cronwell Press 2008.
L. Haselbach, The Engineering Guide to LEED-New Construction: Sustainable
Construction for Engineers, 2008.
M. Keeler, B. Burke, Fundamentals of Integrated Design for Sustainable Building. John
Wiley, 2009.
J. Steele, Sustainable architecture: principles, paradigms, and case studies, McGraw-
Hill, 1997.
MER610 - Construcciones Bioclimáticas II
Objetivo
Estudiar el funcionamiento de viviendas bioclimáticas con el apoyo de programas
especiales que simulan la temperatura al interior de la vivienda en función de los
elementos constructivos y las variables externas.
27
Sumilla
Diseño de viviendas bioclimáticas empleando programas de simulación. Disponibilidad
y modo de uso de materiales tradicionales. Edificaciones bioclimáticas según ubicación
geográfica. Mapas bioclimáticos nacionales: Metodologías y confiabilidad de la data.
Bibliografía
R. Hyde, Bioclimatic Housing: Innovative Designs, Cronwell Press 2008.
L, Haselbach, The Engineering Guide to LEED-New Construction: Sustainable
Construction for Engineers, 2008.
M. Keeler, B. Burke, Fundamentals of Integrated Design for Sustainable Building, John
Wiley 2009.
J. Steele, Sustainable Architecture: Principles, Paradigms, and Case Studies, McGraw-
Hill, 1997.
MER701 - Energía Solar Térmica
Objetivo
Proveer al estudiante de las técnicas y herramientas requeridas para el aprovechamiento
útil de la energía térmica obtenida a partir de la transformación de la radiación solar de
tal manera que asimile esta información con calidad de conocimiento de ingeniería
térmica y adquiera competencias requeridas para el diseño conceptual y para la gestión
de proyectos con energía solar térmica.
Sumilla
Generalidades de la energía solar. Transformación fototérmica de la energía solar. Usos
técnicos de la energía solar térmica. Proyectos fototérmicos.
Bibliografía
La energía solar. Aplicaciones prácticas; PROGENSA; Cuarta edición 2005; Sevilla,
España.
Argui, F. J., et al; Edificios Fotovoltaicos, técnicas y programas de simulación;
PROGENSA, Primera edición 2004; Sevilla, España.
Ibañez, M. et al; Tecnología solar; Ediciones Mundi-Prensa, Madrid-Barcelona-México,
2005; España
Duffie, J. and Beckman, W., Solar Engineering of thermal Processes; Third Edition,
JOHN WILEY & SONS, INC., Hoboken, New jersey 2006
28
DGS LV Berlín BRB (The German Solar Energy Society); Planning and Installing Solar
Thermal Systems A guide for installers, architects and engineers; James & James /
Earthscan, London 2007.
RISSPA, Red Iberoamericana de Secado Solar de Productos Agroalimentarios; Secadores
Solares de Productos Agroalimentarios en Iberoamérica; Editores: Rafael Espinoza – Luis
Saravia; Ed. Salta – Argentina, mayo de 2010.
MER702 - La Radiación Solar como Recurso Energético
Objetivo
Proporcionar al estudiante lo conocimientos básicos de los diferentes tipos de celdas
solares, su principio, sus propiedades y su funcionamiento. Ofrecer los fundamentos de
los módulos y sus diversas formas de conexión.
Sumilla
Características Básicas de la Energía Solar. Coordenadas Solares Celestes. Coordenadas
Solares Terrestres. Parámetros Radiantes.
Bibliografía
Bernard, Menguy, Schwarz, La Radiacion Solar, Ed. Lavosier, Paris, 1982.
Iqbal M. Solar Radiation, Academic Press, 1983.
CER-UNI, Conceptos sobre Radiación Solar: Teoría y Práctica del secado solar. UNI,
Lima, 1991.
Duffie, J., Beckman W., Solar Energy Thermal Process, Ed. Wiley, 1974.
MER703 - Transferencia de Calor en Aplicaciones de Energía Solar
Objetivo
Identificar los procesos de transferencia de calor que se producen en sistemas que
funcionan con la energía solar. Encarar problemas de transferencia de calor relacionados
con el funcionamiento de aquellos sistemas, aplicando correctamente los principios de
transferencia de calor que conduzcan a la solución correcta.
Sumilla
Aplicaciones de la energía solar y la transferencia de calor. Formas de transferencia de
calor. El coeficiente global de transferencia de calor. Conducción unidimensional en
estado estable con y sin generación interna de calor. Flujo de calor en superficies
extendidas. Conducción unidimensional en estado inestable. Conducción bidimensional:
29
Métodos de solución. Convección forzada en flujo interno y externo. Convección
natural exterior y en espacios cerrados. Radiación térmica. Características y propiedades
ópticas. Intercambio radiante entre superficies.
Bibliografía
F. Incropera and D.P. DeWitt, Fundamentos de Transferencia de Calor, Pearson
Educación, 1999.
F. Kreith, M.S. Bohn, J. Herranz Arribas, Principios de Transferencia de Calor,
Thomson-Paraninfo, 2002.
J. Welty, Transferencia de Calor Aplicada a la Ingeniería, Editorial Limusa S.A. De
C.V., 1993.
J.P. Holman, P. de A. Martínez de Morentín, T. de J. Leo Mena, I. Pérez Grande,
Transferencia de Calor, McGraw-Hill, 2000.
D.R. Pitts, y L.E. Sissom, Teoria y Problemas de Transferencia de Calor, McGraw-Hill
Latinoamericana, 1979.
D.Q. Kern, Procesos de Transferencia de Calor, Compañía Editorial Continental, 1997.
MER704 - Aplicaciones de la Energía Solar
Objetivo
Brindar al estudiante lo conocimientos generales de las múltiples aplicaciones de la
energía solar como recurso energético.
Sumilla
Aplicaciones Fotométricas a Baja Temperatura. Colectores Planos y Calentamiento de
Agua. Secado Solar. Invernaderos. Cocinas Solares. Enfriamiento Evaporativo y
Radiativo. Destilación y Potabilización del Agua. Aplicaciones Pasivas: Arquitectura
Bioclimática. Aplicaciones Fototérmicas, a Altas Temperaturas. Colectores
Concentradores y Maquinas Térmicas. Aplicaciones Fotovoltaicas. Sistemas
Fotovoltaicos Domiciliarios (panel, regulador, batería). Electrificación Rural.
Bibliografía
Lorenzo, E. Electricidad Solar, Ed. Universidad Politécnica de Madrid, Madrid, 1994.
Lunde, P. Solar Thermal Engineering, Ed. J. Willey, 1980.
Espinoza, R. y Horn, M. Electrificación Rural con Sistemas Fotovoltaicos, Ed. CER-
UNI, Lima, 1992.
30
DLR: Solar Electricity Generation; Description and Comparison of Solar Technologies
for Electricity Generation, Ed. DLG, Stuttgart, Alemania, 1995.
MER705 - Energía Solar Experimental I
Objetivo
Familiarizarse con las técnicas experimentales para medir parámetros de termometría,
calorimetría, fotometría, así como medidas de reflectancia y absorbancia.
Sumilla
Termometría. Calorimetría. Transferencia de Calor. Fotometría. Interacción de la
Radiación con la Materia.
Bibliografía
Curso – Taller de fotometría, FC-UNI. Lima, 2008
MER706 - Energía Solar Experimental II
Objetivo
Familiarizarse con las técnicas experimentales para medir parámetros fotovoltaicos,
baterías, así como la evaluación de la eficiencia de otros dispositivos que funcionan con
energía solar.
Sumilla
Medición calorimétrica de la intensidad de la radiación solar (fusión de hielo).
Determinación de la dirección Norte-Sur, de la latitud y declinación del Sol. Curva
característica de la celda fotovoltaica. Evaluación de una terma solar. Evaluación de un
panel fotovoltaico. Evaluación de una batería plomo-acido. Evaluación de cocinas
solares. Evaluación de una bomba de agua, usando paneles fotovoltaicos.
Bibliografía
Curso – Taller de fotometría, FC-UNI. Lima, 2008
MER707 - Celdas de Combustión
Objetivo
El curso cubre aspectos básicos y aplicativos de la celda de combustión, así como el
principio de operación de ésta, dando una idea general sobre las técnicas de
caracterización.
31
Sumilla
Principios Básicos de electroquímica. Termodinámica de la celda de combustible.
Cinética de Reacción en las celdas de combustible. Transporte de carga en las celdas de
combustible. Transporte de Masa en las celdas de combustible. Modelamiento de Celdas
de Combustible. Caracterización de las celdas de Combustible.. Clases de Celdas.
Sistemas de Celdas de Combustible. Impacto ambiental de las celdas de combustible.
Bibliografía
Ryan O’Haire, Suk-Won Cha, Whitney Colella, Fritz B. Prinz, Fuel Cell fundamentals.
2006 John Wiley & Sons, New Jersey
MattewM.Mench, Fuel Cell Engines, 2008John Wiley & Sons, New Jersey
MER708 - Energía y Medio Ambiente
Objetivo
Estudiar los impactos que generan la conversión de energía a gran escala sobre el medio
ambiente, incluyendo problemas como lluvias ácidas y la emisión de gases por el efecto
invernadero. A su vez brindar conceptos relacionados al manejo de herramientas
medioambientales tales como el cálculo del impacto ambiental y análisis del ciclo de
vida.
Sumilla
Fundamentos y uso de la energía en una sociedad industrializada. Combustibles fósiles.
Motores térmicos. Fuentes de energía renovables: Solar. Fuentes de energía alternativas.
Energía nuclear. Conservación de la energía. Transporte. Contaminación del aire.
Impacto en agua, suelos, flora, fauna y seres humanos. Impacto en el medio ambiente y
análisis del ciclo de vida para un sistema energético industrial. Problemática energética.
Ciclos termodinámicos. Problemas ambientales. Análisis de costos.
Bibliografía
R.A, Ristinen, and J.J. Kraushaar, Energy and Enviroment, 2006, John Wiley&Sons inc,
New Jersey. EUU.
32
MER709 - Tratamiento de Residuos
Objetivo
Se identificarán y estudiarán las principales fuentes de contaminación provenientes de la
industria, la basura doméstica, los hospitales, el material radioactivo y la agricultura
entre otras actividades. Se plantearán diferentes metodologías para el almacenamiento o
eliminación de los residuos.
Sumilla
Leyes y regulaciones. Tipos de residuos. Características de residuos peligrosos. Tópicos
y problemas de residuos peligrosos. Residuos peligrosos especiales (nucleares).
Reciclamiento y prevención de la contaminación. Procesos de recuperación de residuos
peligrosos. Tratamientos químicos y físicos. Procesos térmicos. Procesos biológicos.
Terreno de almacenamiento y eliminación. Estimación del costo de remediación.
Muestreo y análisis. Almacenamiento de residuos peligrosos.
Bibliografía
Standard Handbook of Hazardous waste treatment and disposal, (ed) H. M. Freeman,
2nd
edition , McGraw Hill, 1998, USA.
P.T. Williams, Waste Treatment and Disposal, 2nd
edition , Jon Wiley & sons, UK, 2005.
MER710 - Diseño y Elaboración de Proyectos Energéticos
Objetivo
El curso provee a los estudiantes técnicas de diseño y evaluación de los proyectos de
inversión, así como los cálculos relevantes para la toma de decisiones frente a factores
externos. Se analizarán casos de estudios, incluyendo aspectos financieros y
económicos, impacto y cálculo de riesgo. El sector energía será usado como referencia.
Sumilla
Introducción a evaluación de proyectos. Técnicas de evaluación de proyectos. Análisis
económicos de los proyectos. Análisis de los impactos de los proyectos. Cálculo de
riesgo en la evaluación de un proyecto. Casos de estudio en el sector energético.
Bibliografía
A Guide to the Project Management Body of Knowledge (PMBOK® Guide), Project
Management Institute, Fourth edition, EEUU, 2004.
33
11. DOCENTES
Dr. Manfred Horn
Dr. José Solis
Dr. Abel Gutarra
Dra. Mónica Gómez
Dra. María Quintana
Dr. Walter Estrada
Dr. Domingo Aliaga
Dr. Arturo Talledo
Dr. Anibal Valera
Dr. Orlando Pereyra
Dr. Javier Solano
Dr. Alcides Lopez
Mag. Ivo Salazar
Dr. Salomé Gonzáles
Dr. Javier Verastegui
Mag. Mario Segami
Relaciones Institucionales
El grupo de energías renovables de la UNI tiene desde muchos años convenios y
relaciones institucionales con diversas instituciones y empresas, dentro y fuera del Perú,
tales como:
Programa iberoamericana CYTED: desde más de 25 años la UNI participa en los
diferentes actividades de CYTED en el área de energía renovables. (ver, por
ejemplo, http://fc.uni.edu.pe/riasef) . A través de estas actividades se ha
establecido contactos estrechos con grupos similares de diferentes países
iberoamericanos, en especial la Universidad Politécnica de Madrid, la Universidad
de Sao Paulo, y la Universidad Nacional de Salta (Argentina). Actualmente
vigente es el proyecto consorciado “Ecotur”, que tiene como objetivo promover el
ecoturismo con el uso de energías renovables.
34
CER- Tacna (Universidad Nacional Jorge Basadre Grohman), CECADE (Ong,
Yaurisque, Cusco, ver www.perusolar.org) , UNASAM, (participación en
proyectos de investigación)
CIME Comercial (empresa del sector solar, participa, con la UNI, en el proyecto
“Cátedra Energías Renovables del CONCYTEC).
GIZ (cooperación alemána; financió varias actividades de nuestro laboratorio de
fotometría)
CECADE organización no gubernamental dedicada a la capacitación rural en
desarrollo sostenible con energías renovables
SOLUCIONES PRÁCTICAS (antigua ITDG), organización no gubernamental de
alcance mundial con la que el CER-UNI ha interactuado en más de una
oportunidad.
APES, Asociación Peruana de Energía Solar y del Ambiente, organización con la
que se coorganiza el simposio peruano de Energía solar
MEM/DGER, la Dirección General de electrificación Rural, dependencia del
MEM, promueve proyectos en los que ha participado en CER-UNI
MINVIV, las relaciones con el Ministerio de Vivienda a través de sus
Viceministerios de Construcción y Saneamiento y Vivienda, vienen
consolidándose para dar impulso a la tecnología de confort térmico.
12. INFRAESTRUCTURA
Laboratorio de Ing. Física
El Laboratorio de Ingeniería Física brinda servicios a los estudiantes de la Facultad de
Ciencias. Cuenta con una sala equipada con instalaciones eléctricas y mesas de trabajo
con 7 módulos PASCO. El modulo PASCO cuenta con una interface que se conecta a
una computadora y varios sensores tales como de intensidad de luz, voltaje, generador
de corriente, temperatura, posición, desplazamiento angular, etc. Con estos equipos
computarizados se pueden realizar varios experimentos de física básica.
35
Laboratorio de Física
El laboratorio de Física de la Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional de
Ingeniería, es la instancia administrativa que coordina las actividades en los cursos de
antegrado de los laboratorios de nivel intermedio, avanzado y de electrónica analógica y
digital que forman parte de los currícula de las Especialidades de Física e Ing. Física.
Paralelamente coordina el uso de los ambientes y equipos de laboratorio de los grupos
de investigación en Física Aplicada de la Facultad de Ciencias y los servicios que se
prestan a la industria, el comercio y los investigadores externos a la Universidad
Nacional de Ingeniería.
Para los grupos de investigación en física registrados en el Instituto de Investigación de
la Facultad de Ciencias, el Laboratorio de Física cuenta con ambientes de laboratorio
actualmente ocupados para experimentación:
Dr. Arturo Talledo Coronado, del grupo de Sputtering y Recubrimientos
Especiales.
Dr. Walter Estrada López, del grupo de Películas Delgadas.
Dra. Susana Petrick Casagrande, del grupo de Datación.
Dr. Aníbal Valera Palacios, del grupo de Óptica y Semiconductores.
Dr. Abel Gutarra Espinoza, del grupo de Materiales Nanoestructurados.
Dra. Carmen EyzaguirreGorvenia, del grupo de Holografía y Fibras Ópticas.
Dr. Manfred Horn, del grupo de Fotometría.
Ing. Rafael Espinoza y Dr. Manfred Horn, del grupo de Energías Renovables
(CER)
Dr. Alcides Lopez, Laboratorio de Microscopia Electrónica
Dr. Adolfo La Rosa Toro, Laboratorio de Electroquímica
Dr. Gino Picasso, Laboratorio de Investigación de Fisicoquímica
Equipamiento existente
Los principales equipos con que cuentan los grupos de investigación son:
Espectrómetro de emisión
36
Láseres
Microdurómetro
Cámaras de vacío
Microscopio electrónico de barrido
Microscopio electrónico de transmisión
Espectrofotómetro UV visible
Difractómetro de rayos X
Espectrofotómetro infrarojo (FTIR)
Bombas de vacío por difusión y mecánicas
Potenciostato-Galvanostato
Muflas
Microscopio óptico
Balanzas analíticas
Refractómetro de precisión
Amplificador de bajas señales Lock In
Espectrofotómetro de absorción atómica
Medidor de pH
Tubos láser
Electromagneto de 10 000 gauss.
Cromatografo de Gases
Equipo de Fisisorción BET
Esfera integradora (1 m de diámetro)
Espectrofotómetro
Fuentes de poder (AC y DC)
Multímetros de precisión
Lámparas patrones con certificación
37
Banco goniométrico automatizado para medir la distribución espacial del flujo
luminoso de lámparas.
Analizador de calidad energía.
Dataloggers (12,16 y 32 bits)
Fuentes de Voltaje y Corriente 20A.
Inversor de voltaje
Multímetro digital
Osciloscopio
Pinza amperimétrica
Radiómetros
Termohigrómetros.
Sensores de Temperatura (Termocuplas, termistores, PT100, PT1000 y termómetros)
Medidor de propiedades térmicas de materiales, TCI MATHIS
Equipos y dispositivos para chequeo de especificaciones técnicas de componentes de
sistemas FV: módulos, reguladores, baterías, LFC, inversores y sistema completo.
Microvoltímetro FLUKE
Talleres de mantenimiento
Taller Electrónico, a cargo de un técnico electrónico
Taller Mecánico, a cargo de dos técnicos mecánicos
Laboratorio de Cómputo
El Laboratorio de Cómputo de la Facultad de Ciencias cuenta con 27 computadoras PC
y una estación de trabajo SUN.
Biblioteca
La biblioteca de la Facultad de Ciencias atiende a 500 estudiantes, de los cuales 240 son
estudiantes de física.
LIBROS DISPONIBLES No.
38
Ciencias Básicas 5 746
Especialidad 4 889
Otros 3 039
TOTAL 13 674
Suscripción a revistas científicas
Dentro de un proyecto FINCYT, el CONCYTEC cuenta con una suscripción a varias
revistas digitales de Elsevier a través de ScienceDirect. Como parte de la Cátedra se
puede tener acceso a esta colección digital, que es muy importante para el desarrollo de
las investigaciones.
13. FINANCIAMIENTO
Los cursos de la Maestría en Energías Renovables y Eficiencia Energética serán en su
mayoría ofrecidos por docentes de la planilla de docentes de la Facultad de Ciencias y,
en menor grado, por docentes de la Facultad de Ing. Mecánica de la UNI (existe un
convenio entre las dos facultades para el programa SEPES). Los costos adicionales, en
especial para iniciar los proyectos de investigación vinculados con esta Maestría, serían
básicamente financiados durante los próximos 2 – 3 años por las siguientes fuentes:
Los recursos provenientes de la Cátedra CONCYTEC en Energías Renovables y
Eficiencia Energética.
La cooperación internacional CYTED
Cooperación con la Universidad de Oulu – Universidad de Aalto (Finlandia).
Proyectos de Investigación con otras Universidades Peruanas como la Universidad
de Huaraz.
Proyectos PROCYT de CONCYTEC.
Becas CONCYTEC para estudiantes a través de la Cátedra.
39
APÉNDICE 1
CONTEXTO NACIONAL Y MUNDIAL
I. CONSUMO ENERGÉTICO GLOBAL Y EL PANORAMA MUNDIAL DE
LAS ENERGÍAS RENOVABLES (EERR)
I.1. Situación Energética Global
El desarrollo económico y energético está íntimamente ligado al crecimiento
demográfico. Así en 1800 la población alcanzaba 1000 millones de personas y en la
actualidad está alrededor de 7000 millones. Si bien se ha reportado en los últimos 75
años un marcado crecimiento en la esperanza de vida, se sabe que en la actualidad 21
millones de personas mueren al año por hambre y desnutrición entre las cuales miles
mueren por falta de agua, y un cuarto de la población no cuenta con electricidad (1750
millones).
El consumo de energía global durante el año 2010 ha presentado el crecimiento más alto
desde 1973 con un incremento en relación al año anterior del 5.6%. De este consumo
global el 20.3% corresponde a China, que ahora se presenta como el mayor consumidor
de energía a nivel mundial, sobrepasando el consumo energético de EEUU. En este
panorama, el petróleo continua siendo el combustible que lidera el suministro energético
con una participación del 33.6%. Pero cabe destacar que en los últimos 11 años ha
perdido ligeramente posición en el mercado comercial. Específicamente el consumo de
petróleo ha mostrado un débil crecimiento con relación a los demás combustibles
procedentes de fuentes fósiles, presentando solo un aumento de 3.1% en relación al
2009 [1-5]. El precio del petróleo siempre se ha visto determinado por diversos eventos
mundiales entre los que destacan los descubrimientos de nuevas reservas y los
conflictos internacionales. Por lo cual su oscilación presenta gran variación como se
puede observar en el Gráfico I.1, donde se representa su comportamiento desde el año
1861 hasta el 2010.
40
Gráfica I.1Variación del precio de petróleo entre los años 1861-2010. Precio dado en
dólares americanos para el barril de petróleo crudo [2].
Según las reservas de petróleo comprobadas a nivel mundial y considerando un
consumo sostenido, se han calculado 46.2 años mas de suministro [2].
Por otro lado el gas natural es la fuente fósil que presenta mayor crecimiento de
consumo desde 1984 con un valor de 7.4%. El cálculo de suministro global para un
ritmo de consumo como el de la actualidad es de 58.6 años [2].
Entre las fuentes energéticas que durante su consumo ocasionan mayor emisión de CO2
al medio ambiente se encuentra el carbón, que actualmente su explotación está en
galopante crecimiento, así su consumo global durante el 2010 ha sido el mayor
reportado desde 1970 con un valor de 29.6%. De este consumo el 48.2% corresponde
únicamente al realizado por China. El suministro global de carbón proyectado,
considerando un consumo sostenido como el de la actualidad, es de 118 años.
I.2 Participación de las Energías Renovables a nivel Mundial
La presencia de las EERR a nivel mundial es el producto de las inversiones que
favorecen su investigación y desarrollo, de políticas implementadas para su
participación y participación en las diversas matrices energéticas, así como de las
41
transformaciones dadas en los mercados de suministro energético. Actualmente la
participación de las EERR a nivel mundial está creciendo fuertemente. Se estima que el
16% del consumo energético mundial corresponde a una participación de las EERR,
donde aproximadamente la mitad de 194 gigawatts (GW), de la energía instalada
durante el 2010, corresponde a EERR, además 20% del suministro eléctrico mundial
esta suministrado por fuentes renovables.
En algunos países las EERR presentan un gran crecimiento, por ejemplo
En EEUU el 10.9% de la producción de energía primaria domestica está basada en
fuentes renovables.
En China el 26% de la capacidad eléctrica instalada corresponde a EERR,
En Alemania el 11% del consumo energético total global está basado en fuentes
renovables.
Mientras que en otros países la demanda de energía eólica ha aumentado como en
Dinamarca, Portugal, España e Irlanda.
A continuación se muestra la Tabla I.1 donde se presentan los indicadores seleccionados
para evaluar el desarrollo de EERR a nivel mundial. Entre estos indicadores cabe
destacar el relacionado a la inversión anual mundial en renovables, que durante el 2010
fue de 211 billones de USD, la capacidad mundial de potencia instalada (sin considerar
la hidráulica) que asciende a 312 GW, y el crecimiento del sector solar fotovoltaico
representado en la capacidad instalada y en la producción de las celdas fotovoltaicas.
42
Tabla I.1 Indicadores seleccionados para evaluar la evolución de las EERR a nivel
mundial [1].
Como se mencionó, durante el 2009 el 16% del suministro mundial de energía estuvo
basado en fuentes renovables (Gráfico I.2) entre las que se consideraron: el consumo
tradicional de biomasa, la hidroeléctrica, la eólica, la solar, la geotérmica, el consumo
moderno de biomasa y los biocombustibles. El consumo tradicional de biomasa es
usado básicamente en zonas rurales de los países en desarrollo donde se le emplea para
la cocción de alimentos y calefacción domiciliaria, y constituye el 10% del total de
energía.
Gráfica I.2 Participación de las Energías Renovables en el consumo energético global
del 2009 [1].
43
La creciente participación de las EERR en la matriz energética mundial se da por el
reemplazo de los combustibles fósiles y nucleares en cuatro mercados distintos:
generación de potencia, calentamiento y enfriamiento, combustibles empleados en
transporte y servicios de suministro de energía en áreas rurales sin conexión a la red.
Del total de capacidad eléctrica instalada durante el 2010 la mitad está constituida por
EERR con una participación de 97 GW. Así para fines de ese año, la capacidad de
potencia instalada a nivel mundial alcanzaba aproximadamente 1320 GW,
constituyendo cerca de la cuarta parte de toda la capacidad de potencia mundial (4950
GW en el 2010). En la Gráfica I.3 se puede observar que el 20% de la participación de
renovables está basado en recurso hidroeléctrico.
Gráfica I.3. Participación de las Energías Renovables en la producción global de
electricidad del 2010 [1].
Es interesante observar el desarrollo alcanzado de las tecnologías renovables más
destacadas a nivel mundial (eólica, biomasa, solar fotovoltaica y geotérmica), en los
denominados Países en Desarrollo y en los que forman la Unión Europea (Gráfica I.4).
44
Gráfica I.4. Capacidad de potencia instalada de las Energías Renovables (sin
considerar la hidráulica) a nivel mundial, en los países en desarrollo, en los países de
la comunidad económica europea y en los cinco países con mayor capacidad de
potencia instalada [1].
Cuando la energía hidroeléctrica no es considerada, la potencia instalada basada en
recursos renovables alcanza un total de 312 GW. Entre todas las tecnologías, la eólica
alcanzó el mayor crecimiento durante el 2010, con 39 GW. Entre los países que figuran
con mayor potencia instalada (sin considerar la energía hidráulica) figuran EEUU,
China, Alemania, España e India.
En la UE las fuentes renovables constituyeron el 41% de la capacidad eléctrica instalada
durante el 2010, donde la tecnología fotovoltaica sustenta más de la mitad.
En los países en desarrollo las EERR están principalmente representadas por la biomasa
tradicional (zonas rurales) y la tecnología eólica.
En cuanto a la energía eólica, la potencia instalada durante el año 2010 asciende a 39
GW, que representa tres veces más de la potencia total instalada hasta el 2005 (11.5
GW) (Gráfica I.5). Además durante ese mismo año, por lo menos 52 países han
aumentado su capacidad existente y 83 países usan energía eólica en su sistema
comercial.
45
El 2010 también se caracteriza porque por primera vez la mayoría de la capacidad de
turbinas instaladas proviene de países en desarrollo y de mercados emergentes, entre lo
que destaca China, donde el 50% de su capacidad instala corresponde a energía eólica.
Gráfica I.5 Capacidad mundial existente de generación eólica, 1996-2010 [1].
En cuanto a la capacidad de potencia instalada de la energía solar fotovoltaica, durante
el año 2010, se sabe que ha estado presente en más de 100 países, y que además es la
tecnología que lidera en crecimiento (Gráfico I.6). Se ha estimado que
aproximadamente 17 GW de potencia han sido adicionados a la matriz energética
mundial durante el 2010, alcanzando con ello un total de 40 GW que representa siete
veces más que lo instalado en el 2005.
La capacidad existente para todos los fotovoltaicos ha crecido en 72% en relación al
2009, con un crecimiento anual promedio del 49% durante los años 2005 y 2010.
Específicamente con relación a la tecnología de películas delgadas, durante el 2010 su
participación en el mercado ha sido del 13%, menor a la del 2009 (17%), pero sin
mostrar disminución en sus ventas.
El mercado fotovoltaico ha estado determinado por la disminución de costos, nuevas
aplicaciones, fuertes inversiones, y un crecimiento sostenido de políticas favorables a su
desarrollo.
46
Los países de la UE dominan el mercado mundial constituyendo el 80% con 13.2 GW,
lo que representa el consumo eléctrico de 10 millones de familias.
Gráfica I.6 Capacidad mundial existente de la generación fotovoltaica, 1995-2010 [1].
Durante el 2010, por primera vez en la historia, Europa ha adicionado más capacidad
fotovoltaica que capacidad eólica, liderando este proceso Alemania e Italia. Solo
Alemania ha instalado mas fotovoltaicos (7.4 GW) durante el 2010 que lo registrado en
todo el mundo en años anteriores, terminando el año con 17.3 GW de capacidad
existente (Gráfica I.7).
Gráfica I.7. Los diez primeros países con mayor capacidad fotovoltaica instalada,
2010 [1].
47
Por otro lado Italia ha adicionado 2.3 GW de capacidad fotovoltaica a la red, alcanzando
un total de 3.5 GW. Otros países en donde destaca la proporción de instalación de
fotovoltaicos con relación a años anteriores son Francia, Bélgica y Grecia.
España es el segundo país que cuenta con más instalaciones fotovoltaicas alcanzando en
el 2010 un total de 3.8 GW.
Con relación a la inversión total global realizada durante el 2010 se cuenta con una cifra
record de 211 billones de USD, de los cuales 50 billones de USD proceden de China
convirtiéndose en el líder por segundo año consecutivo (Gráfico I.8).
Los mayores países con mayor inversión en EERR son China, Alemania, EEUU, Italia y
Brasil. Por primera vez las inversiones efectuadas por países en desarrollo son mayores
a las realizadas por economías desarrolladas.
Las inversiones en EERR de China representan más de las dos terceras partes de lo
correspondiente a los países en desarrollo y más de un tercio de la inversión global en
EERR durante el 2010.
Gráfica I.8. Inversión global en EERR, 2005-2010 [1].
Por otro lado, en Brasil se presentó una ligera caída de las inversiones en energías
renovables debido a que se focalizó en la consolidación del mercado de
48
biocombustibles, y los montos invertidos en las fusiones y adquisiciones no cuentan
como inversiones.
Sin embargo en América Latina (sin considerar Brasil) se ha registrado el aumento más
grande de las inversiones en EERR que destaca entre las procedentes de países en
desarrollo.
Prospectiva Industrial Global de las EERR
Durante el 2010 entre la mayoría de las tecnologías de EERR, la industria de renovables
ha mostrado un constante crecimiento en fabricación de equipos, ventas e instalación.
Así la reducción de costos de la tecnología solar fotovoltaica ha ocasionado un gran
crecimiento en la fabricación de celdas fotovoltaicas. Por otro lado la reducción del
costo de las turbinas y de la tecnología que procesa los biocombustibles también son
factores que han contribuido al crecimiento de cada una de estas tecnologías.
A pesar que los volúmenes de fabricación de la industria eólica se han mantenido
constantes en relación al 2009, la capacidad de fabricación ha aumentado
sustancialmente durante el 2010.
Las oportunidades de crecimiento de las empresas se han enfocado en China y otros
mercados emergentes. Cabe destacar que entre las diez empresas que lideran el mercado
mundial, Vestas de Dinamarca, se mantiene holgadamente en el primer lugar (Grafico
I.9).
En China, empresas como Sinovel, Goldwind, Dongfang and UnitedPower, han
presentado un fuerte crecimiento debido a políticas sostenidas, un adecuado soporte
regulatorio, y a los bajos costos de fabricación y mano de obra.
Por otro lado en Europa la actividad industrial se ha focalizado en el desarrollo de la
tecnología para parques eólicos ubicados en el mar (offshore), así como en el desarrollo
de desarrollo de proyectos en Europa del Este.
Por su parte en EEUU durante el 2010, se establecieron 14 nuevas plantas productoras
de turbinas.
49
Gráfica I.9. Participación en el mercado mundial de los diez productores más grandes
de turbinas eólicas [1].
En relación a la industria solar fotovoltaica, el año 2010 ha sido extraordinario para su
desarrollo a nivel mundial, con una producción mundial, de celdas y módulos, mayor al
doble de los niveles presentados durante el 2009. Así se estima que la producción en
celdas alcanzó 23.9 GW mientras que la de módulos alcanzó 20 GW. La mayor
reducción de costos en fotovoltaicos se presento en el 2009 y ha continuado durante el
2010 a un precio que oscila entre 1.3-1.8 USD/Wp. La reducción de costos fue
sostenida debido a un suministro eficiente de obleas y silicio policristalino debido
básicamente a la rápida expansión de capacidad industrial en China y en algunos otros
lugares.
Gráfica I.10. Participación en el mercado mundial de los quince productores más
grandes de paneles fotovoltaicos [1].
A pesar que la producción de silicio cristalino continua dominando el mercado y la
participación en el mercado de la tecnología de películas delgadas se ha reducido al
50
13%, la producción de películas delgadas ha aumentado en el 2010 con un record que
alcanza el 63% y representa 3.2 GW.
Los quince productores más grandes de películas delgadas producen el 55% de los 23
GW de la producción mundial. En la Grafica I.10, se puede observar que la fabricación
de celdas continúa orientada hacia Asia, en donde se encuentran once de los más
grandes productores. Así se observa que para el 2010 Suntech (China) se ha desplazado
al primer lugar, JA Solar (China) se ha ubicado en el segundo y First Solar (EEUU) ha
caído al tercer lugar a pesar que su producción anual continua en crecimiento [5].
51
II. SITUACIÓN ENERGETICA NACIONAL Y LAS EERR EN EL PERÚ
II.1. Oferta Energética Solar en el Perú
El Perú es un país privilegiado en relación a la disponibilidad de la energía solar: En
casi todo el territorio, en particular en los Andes, la radiación solar promedio mensual es
alta durante todo el año (Gráfica II.1).
.
Gráfica II.1. Mapa de la Energía Solar Incidente Diaria Promedio Anual.
Promedio mensual en la
mayor parte del Perú:
5 ± 1 kWh/m2 día
52
II.2. Situación Energética Nacional
La extensión territorial del Perú es de 1 285 216 Km2, su población es del 28 220 764
habitantes, de los cuales el 30% de la población se encuentra concentrada en Lima y el
24% es identificada como población rural. Según los datos del Instituto Nacional de
Estadística obtenidos en el último censo, la pobreza en el Perú básicamente ha
disminuido durante los seis últimos años (Gráfica II.2). Así en el 2004 el porcentaje de
pobreza llegaba a 48.6%; durante el 2005 mostró un ligero crecimiento a 48.7% pero en
los años posteriores la disminución ha sido constante, aun así para el 2010 se tenía un
31.3 % de pobreza a nivel nacional.
Gráfica II.2 Perú: Incidencia de la Pobreza Total, 2004-2010 (Porcentaje). Fuente
INEI-Encuesta Nacional de Hogares, 2004-2010 [6].
Es de gran importancia resaltar los datos de incidencia de pobreza según el área de
residencia (Gráfica II.3). Según los datos del Instituto Nacional de Estadística
obtenidos en el último censo, se observa que las zonas rurales han concentrado en los
últimos años marcadamente los mayores índices de pobreza. Durante el 2004 la pobreza
en la zona urbana llegó a 69.8% mientras que en la zona rural este valor fue de casi la
mitad con 37.1%. Para el 2010 se presentó disminución de la pobreza en ambas zonas,
la zona urbana llego a 54.2% mientras que en la zona rural este valor fue de casi la
tercera parte con un 19.1%. De estos datos se puede observar como la disminución de la
53
pobreza en las zonas urbanas viene siendo más efectivamente atendida que en las zonas
rurales.
Gráfica II.3Perú: Incidencia de la Pobreza Total por Área de Residencia, 2004-2010
(Porcentaje). Fuente INEI-Encuesta Nacional de Hogares, 2004-2010 [6].
En relación a la pobreza por regiones naturales, se puede observar que los mayores
índices de pobreza se presentan en la sierra y selva, mientras que la costa es la región
menos perjudica por presentar los índices más bajos entre las tres regiones (Gráfica
II.4).
Entre los años 2005 – 2010 la pobreza en la costa disminuyó sostenidamente desde 34.2
a 17.7%. La selva es la región donde se observó una mayor disminución de la pobreza,
desde 60.3 a 37.3%, aunque este proceso no fue constante dado que en el año 2009 se
presentó un crecimiento de seis puntos con relación al año anterior.
La región menos favorecida es la sierra donde la pobreza, si bien ha disminuido
sostenidamente en 16.5 puntos, aun se encuentra en 49.1 %, es decir casi la mitad de la
población andina.
54
Gráfica II.4 Perú: Incidencia de la Pobreza por Regiones Naturales, 2005-2010
(Porcentaje). Fuente INEI-Encuesta Nacional de Hogares, 2004-2010 [6].
Luego de presentar la incidencia de la pobreza total en el Perú, así como en diferentes
áreas de residencia, y las diferentes regiones naturales. Es necesario confrontar esa
información con el consumo de energía por habitante. Se observa en la Gráfica II.5 el
desarrollo histórico del consumo de energía por habitante entre los años 1990 y 2009.
Entre los años 1995 y 2005 se presenta un comportamiento oscilatorio, que luego es
seguido por un marcado crecimiento sostenido hasta el año 2009, que es precisamente el
periodo donde el Perú ha presentado una reducción de la pobreza en forma constate y
sostenida.
Gráfica II.5 Consumo de energía por habitante en el Perú entre los años 1990 – 2009.
Viendo el consumo por habitante del Perú en relación a los demás países de América
del Sur (Gráfica II.6), se puede observar que su consumo está muy por debajo de la
55
media, ubicándose ligeramente por encima de Bolivia, que es el país con menos
consumo de energía por habitante. Por otro lado los tres países que ostentan mayor
consumo energético por habitante son Argentina, Chile y Venezuela.
Grafica II.6 Consumo de energía por habitante en Sudamérica y México, 2009.
Matriz Energética Nacional
La gráfica 2.7 muestra la matriz energética del Perú correspondiente al año 2010. Los
puntos más saltantes del esquema son, que el petróleo suministra el 50% de la base
energética nacional, que del total de energía generada, el transporte consume el 40%, lo
que constituye la mayor participación en el sector energético. Además que las
tecnologías renovables como solar y eólica no figuran en dicha matriz
56
Grafica II.7 Matriz energética del Perú 2010 dada en petajoules. Se muestra su
participación por fuentes y por sectores [7].
El desarrollo de los coeficientes de electrificación nacional (C.E.N.) y rural (C.E.R.)
vienen en crecimiento desde los últimos cinco años (Gráfica II.8). Se observa que el
C.E.N. durante los años 2006 y 2011 ha presentado un crecimiento de poco más de 9
puntos, alcanzando 82.7%.
Por otro lado el C.E.R. durante el mismo periodo se ha modificado de 28.9 a 56.0 lo que
muestra un incremento casi 27 puntos, pero aun así aproximadamente la mitad de la
población rural no cuenta con servicio eléctrico.
57
Grafica II.8 Evolución del coeficiente de electrificación nacional y rural en el Perú
[7].
58
II.3. Las EERR en el Perú
El desarrollo de las EERR a nivel nacional solo se puede ver sustentado por medio de
una política de estado decidida a sostenerlo y fomentarlo. Para ubicar el área de acción
de las EERR dentro del Ministerio de Energía y Minas es necesario visualizar parte del
organigrama de dicho ministerio. La Gráfica II.9 muestra las diversas Direcciones
Generales dentro del ViceMinisterio de Energía, donde se encuentra la Dirección
General de Electrificación Rural que cuenta con dos Direcciones, la Dirección de
Proyectos y la Dirección de Fondos Concursables.
Grafica II.9 Parte del organigrama del Ministerios de Energía y Minas [8].
A su vez la Dirección de Proyectos posee ocho jefaturas y una de ellas es la Jefatura de
EERR (Gráfica II.10)
59
Gráfica II.10. Organigrama de la Dirección de Proyectos del MINEM, 2010 [8].
Dentro de la Política Energética del Perú los objetivos planteados en el Plan Perú 2021
son:
Contar con una matriz energética diversificada, con énfasis en las fuentes
renovables y la eficiencia energética.
Contar un abastecimiento energético competitivo.
Acceso universal al suministro energético.
Contar con la mayor eficiencia en la cadena productiva y de uso de la energía.
Lograr la autosuficiencia en la producción de energéticos.
Desarrollar un sector energético con mínimo impacto ambiental y bajas emisiones
de carbono en un marco de Desarrollo Sostenible.
Desarrollar la Industria del gas natural y su uso en actividades domiciliarias,
transporte, comercio e industria, así como la generación eléctrica eficiente.
Fortalecer la institucionalidad del sector energético.
60
Integrarse con los mercados energéticos de la región con el propósito de lograr
una visión de largo plazo.
Según estos objetivos planteados, la propuesta del MINEN para completar al 100% los
C.E.N. y C.E.R. es mediante gran participación de sistemas no convencionales como se
puede observar en la Gráfica II.11.
Gráfica II.11. Participación esperada de las tecnologías no convencionales en los
coeficientes de electrificación nacional y rural [9].
Específicamente ante la situación energética rural actual el MINEM propone diversas
alternativas tecnológicas que permitan alcanzar una completa electrificación en ese
sector. Así en la Gráfica II.12 se puede observar que se consideran para este propósito
sistemas convencionales y no-convencionales, entre estos últimos específicamente se
mencionan los sistemas aislados con EERR entre las que se plantean las tecnologías
fotovoltaicas, eólicas e híbridas.
61
Gráfica II.12. Alternativas tecnológicas de electrificación rural planteadas por el
MINEM [9].
62
III. ESFUERZOS NACIONALES EN EL DESARROLLO DE LAS EERR EN
EL PERU
El desarrollo de las EERR en el Perú forma parte de un proceso iniciado en forma
natural en la población rural, no se tienen mayores registros de las tecnologías
empleadas antes de los años 40, pero se sabe que las aplicaciones bioclimáticas vienen
siendo desarrolladas desde nuestros ancestros, así como el empleo la energía solar para
usos térmicos. Por supuesto el uso de la biomasa siempre ha estado incorporado al
quehacer cotidiano del poblador rural alto andino.
Si queremos analizar el desarrollo de las EERR a nivel institucional entonces podemos
presentar la Tabla III.1 donde se muestra básicamente los periodos de participación de
las diferentes universidades e institutos, así como de los Organismos No
Gubernamentales (ONG) y empresas (Comercial).
Tabla III.1. Instituciones o entes involucrados en el desarrollo de las EERR en el Perú.
En el proceso de impulso, promoción e investigación de las EERR en el Perú podemos
claramente distinguir las décadas del 60 y 70 que fueron los primeros años en los que
solo dos universidades nacionales en dos departamentos del país empezaron sus trabajos
63
en fuentes renovables. Entre ellas destacan la Universidad Nacional de Ingeniería (UNI)
en Lima que en 1960 inicia el funcionamiento del antiguo Instituto de la Energía de la
antigua Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica. Y luego la Universidad San
Cristóbal de Huamanga (UNSCH) en Ayacucho que hasta la actualidad mantiene un
grupo que trabaja en EERR. Es justamente en la UNSCH donde comienza su
funcionamiento el primer Instituto Nacional de Energía Solar (INAES), que luego
cambia de nombre a Instituto Nacional de Investigación de las Energías Naturales
(INAEN) que sostiene su trabajo con el apoyo de una organización particular. Esta
institución deja de operar debido a la fuerte ola terrorista que azotó Ayacucho.
El primer instituto nacional que empieza los trabajos en fuentes renovables en el Perú es
el Instituto Nacional de Investigación Tecnológica, Industrial y de Normas Técnicas
(ITINTEC) que mientras funcionó dio gran impulso al desarrollo de las EERR bajo la
dirección del ingeniero Alfredo Oliveros, así el ITINTEC desarrolló la tecnología de
calentadores solares de agua y la transfirió a una empresa de Arequipa (ENERSOL) en
1982 y eso originó el desarrollo de termas solares cuyo resultado global actual son casi
40000 termas en otras tantas casas y como 40 fabricantes desde el más grande hasta el
más pequeño[10].
Es en la década de los 80 que se presenta una gran presencia en la participación de
diversas universidades tanto nacionales como privadas. Así en 1980 la Universidad
Nacional San Antonio de Abad del Cusco (USAAC) y la Universidad Nacional Jorge
Basadre Grohmann de Tacna (UNJBG) inician sus actividades en fuentes renovables.
En la actualidad de estas dos universidades solo la UNJBG mantiene un grupo bastante
activo y cuentan con un Centro de Energías Renovables - Tacna (CER-Tacna) con local
propio. Durante ese mismo año la Universidad Privada de Piura (UDEP) también
empieza trabajos en este sector, pero decayó su actividad en los últimos años y
actualmente no se conoce los trabajos que realizan por qué no han reportado
publicaciones ni han participado en el último Simposio Peruano de Energía Solar (Nov.
2011).
En otras universidades también se empiezan trabajos en EERR pero su duración ha sido
interrumpida. Este es el caso de la Universidad Nacional Santiago Antúnez de Mayolo
de Huaraz (UNASAM) que inicia sus actividades en 1983 y las mantiene por un periodo
de 10 años. Así también la Universidad Nacional del Centro del Perú (UNCP) comienza
sus trabajos en esa área durante 1985 pero mantiene su actividad solo durante 5 años.
64
Por otro lado en esos mismos años (1985) dos universidades de gran importancia a nivel
nacional inician sus trabajos en EERR, estas son, la Universidad Nacional San Agustín
de Arequipa (UNSA) y la Pontificia Universidad Católica del Perú en Lima (PUCP).
Ambas hasta la actualidad se mantienen muy activas. Así en la UNSA se cuentan con un
Centro de Energías Renovables y Eficiencia Energética, con dos grupos de
investigación de física y mecánica trabajando paralelamente. A su vez en la PUCP
destaca el funcionamiento del Grupo de Apoyo al Sector Rural que muestra un gran
dinamismo y hacen una nutrida actividad en provincias.
Es en 1989 que se crea la Dirección Ejecutiva de Proyectos (DEP) del Ministerio de
Energía y Minas (MINEM), que fue el ente responsable del impulso de los primeros
proyectos de electrificación fotovoltaica en algunas comunidades del Perú. Esta
Dirección tiene la misión funcional de la electrificación rural con todas las tecnologías
que sean adecuadas. El MINEM ejecuta el Proyecto para Ahorro de Energía (PAE) a
través de la DEP en electrificación rural con sistemas fotovoltaicos. A través del PAE se
desarrollaron (CER-UNI) tres proyectos importantes de electrificación, el segundo de
ellos en las islas del lago Titicaca, Taquile, Uros, Amantaní, Suasi y Huancho Lima.
ADINELSA es la empresa de administración de infraestructura eléctrica SA. Y tiene a
su cargo la administración de casi 5000 SFV domésticos instalados por la DEP, entre
1999 y 2007.
Son muchas las ONGs que han promovido y vienen promoviendo el uso y desarrollo de
las EERR en zonas donde la radiación solar es más elevada en el Perú. Su trabajo está
orientado a las zonas rurales que son las más desprotegidas y las que cuentan con los
índices de electrificación más bajos. Soluciones Prácticas (antes ITDG) es la ONG de
mayor trascendencia en general en los últimos años y además con un centro de
capacitación en Cajamarca.
La actividad empresarial también se ha incrementado notablemente los últimos años y
además de 4 ó 5 empresas y medianas, existen entre 10 y 20 pequeñas en todo el Perú.
65
BIBLIOGRAFÍA
1. Horn, M., Pico PV in Peru, Laboratory tests of eleven different LED lamps for Pico
PV Systems. Ulm, 2011. 2 nd Symposium “Small PV – Applications.
2. REN21. Renewables 2011 Global Status Report. Paris, 2011.
3. BP Statistical Review of World Energy. London, BP Statistical Review of World
Energy, 2011.
4. World Energy Insight 2011. London: World Energy Insight, 2011.
5. NREL. 2009 Renewable Energy Data Book.: U.S. Department of Energy, 2010.
6. www.inei.gob.pe
7. MINEN. Memoria Institucional 2006-2011. Lima: Ministerio de Energia y Minas,
2011.
8. www.minem.gob.pe
9. Ramos, M., Proceso de Electrificación Rural con Sistemas Fotovoltaicos. Lima, s.n,
2011. Seminario Taller: La Energía Solar, Situación y Perspectivas.
10. Oliveros, A. Tecnología Energética y Desarrollo. Lima, 1990.
66
APÉNDICE 2
SILABO DE LOS CURSOS
MER601 - PROBLEMAS ENERGÉTICOS Y ENERGIAS NO
CONVENCIONALES
CARÁCTER: OBLIGATORIO CRÉDITOS: 02
PRE-REQUISITOS: NINGUNO
Objetivos
Proporcionar al estudiante de forma objetiva las características del sistema energético
nacional y las fortalezas de las fuentes renovables de energía como alternativas
potenciales para contribuir con su mejoramiento y desarrollo sostenible.
Programa del curso:
1. Introducción a la Energía
1.1. Conceptos básicos
1.2. Formas de Energías
1.3. Orígenes de la Energía
1.4. Clasificación de la Energía
1.5. Factores de Energía
1.6. Transformaciones Energéticas
2. La Energía en el Perú
2.1. El Sistema Energético Nacional
2.2. Recursos Energéticos
2.3. Usos de la Energía Primaria y Secundaria
2.4. Herramientas de Análisis y Proyecciones Energéticas
2.5. Problemática Energética, Requerimientos y Abastecimiento de Energía
3. Las Fuentes Renovables de la Energía
3.1. Solar
3.2. Eólica
3.3. Hidráulica, Pequeña escala
3.4. Biomasa
3.5. Otras.
67
4. Energía y Desarrollo
4.1. Conceptos y Desarrollo
4.2. Rol de la Energía en el Desarrollo
4.3. Energización y Usos Productivos de la Energía
4.4. Prospectiva Energética
5. Estudio de Casos
Bibliografía
Ingeniería sin Fronteras; Energía, Participación y Sostenibilidad – Tecnología para
el Desarrollo Humano; Eds. Enric Velo Garcia, Jorge Sneij Oria y Jaume Delciòs
Ayats; Primera edición, febrero 2006, Asociación Catalana de Ingeniería sin
Fronteras; Barcelona, España.
Espinoza, R. y Horn, M.; Electrificación Rural con Sistemas Fotovoltaicos; CER-
UNI 1992; Lima – Perú.
Oliveros, A.; Tecnología Energética y Desarrollo; Oliveros, A., 1990; Lima – Perú.
Mayo, E., Horn, M. y Espinoza, R. Teoría y Práctica del secado solar; CER-UNI
1991, Lima Perú.
Fernández, M. et al; Manual del Secado solar Técnico de alimentos; Energética,
energía para el desarrollo; 1997, Cochabamba Bolivia
Gipe, P.; Energía Eólica Práctica; Ed. PROGENSA, año 2000, España.
Energía y desarrollo E&D; Revista publicada por el CENTRO DE
INFORMACIÓN EN ENERGÍAS RENOVABLES, Cochabamba Bolivia,
La energía solar. Aplicaciones prácticas; PROGENSA; Cuarta edición 2005;
Sevilla, España.
Baldovino, E., Ramos, G., Calderón, V.; Energía Eólica en el Perú; Editora: María
Fernanda Castillo; Investigación realizada en agosto de 2007, PUCP-Escuela de
graduados; Ed. PEARSON Educación; Primera edición 2008.
Castro, M., Colmenar, A., Sánchez, C., Energía Eólica, Monografías Técnicas de
Energías Renovables, 50 pp; PROGENSA; Segunda edición 2006; Sevilla, España.
Ibañez, M. et al; Tecnología solar; Ediciones Mundi-Prensa, Madrid-Barcelona-
México, 2005; España
68
RISSPA, Red Iberoamericana de Secado Solar de Productos Agroalimentarios;
Editores: Rafael Espinoza – Luis Saravia; ¡a Ed. Salta – Argentina, mayo de 2010;
376 pp.
69
MER602 - FUNDAMENTOS DE LA ENERGIA SOLAR
CARÁCTER: OBLIGATORIO CRÉDITOS: 02
PRE-REQUISITOS: NINGUNO
Objetivos
Proporcionar al estudiante los conocimientos fundamentales de la energía procedente del
Sol. Así como los fundamentos de conversión fototérmica y fotovoltaica.
Programa del curso:
1. Introducción
2. Radiación Térmica y Radiación Solar
3. Efecto de la Atmosfera sobre la Radiación Solar
4. Movimientos Aparente del Sol; Elementos de Mecánica Celeste.
5. Óptica de Colectores Solares
6. Materiales Ópticos
7. Transferencia de Calor.
8. Conversión Fototérmica de la Energía Solar; Colectores Solares.
9. Conversión Fotovoltaica de la Energía Solar; Paneles Solares.
10. Almacenamiento de la Energía Solar.
Bibliografía
Lorenzo, E. Electricidad Solar, Ed. Universidad Politécnica de Madrid, Madrid, 1994.
Lunde, P. Solar Thermal Engineering, Ed. J. Willey, 1980.
Espinoza, R. y Horn, M. Electrificación Rural con Sistemas Fotovoltaicos, Ed. CER-
UNI, Lima, 1992.
DLR: Solar Electricity Generation; Description and Comparison of Solar Technologies
for Electricity Generation, Ed. DLG, Stuttgart, Alemania, 1995.
70
MER603 - FUNDAMENTOS DE LA ENERGIA EOLICA
CARÁCTER: OBLIGATORIO CRÉDITOS: 02
PRE-REQUISITOS: NINGUNO
Objetivos
Brindar al estudiante los conceptos básicos del recurso energético procedente del viento, así
como su aprovechamiento mediante turbinas.
Programa del curso:
1. La Energía Eólica y sus Orígenes.
2. Recursos Eólicos y sus Características.
3. Aerodinámica de las Turbinas Eólicas.
4. Aspectos Eléctricos de las Turbinas Eólicas.
5. Componentes y Materiales de una Turbina Eólica.
6. Diseño y Evaluación de una Turbina Eólica
7. Control de una Turbina Eólica.
8. Aplicaciones de la Energía Eólica
9. Economía de los Sistemas de Energía Eólica
10. Sistemas de Energía Eólica: Impacto y Aspectos Ambientales
Bibliografía
James F. Manwell, Jon G. McGowan, Anthony L. Rogers. “Wind Energy Explained:
Theory, Design and Application” ed. John Wiley and Sons Ltd. 2009
Tony Burton, Nick Jenkins, David Sharpe, Ervin Bossanyi, Wind Energy Handbook,
ed. John Wiley and Sons Ltd. 2011.
71
MER604 - FUNDAMENTOS DE ENERGIA DE BIOMASA
CARÁCTER: OBLIGATORIO CRÉDITOS: 02
PRE-REQUISITOS: NINGUNO
Objetivos
Brindar al estudiante los conceptos básicos del recurso energético procedente del viento, así
como su aprovechamiento mediante turbinas.
Programa del curso:
1. Definiciones y Generalidades de la Biomasa.
2. Compuestos Orgánicos Producidos por la Naturaleza
3. Algunas consideraciones energéticas sobre la biomasa como fuente de energía
4. Cultivos dedicados a la producción de energía.
5. Biomasa de residuos agroforestales.
6. Biomasa de residuos diversos.
7. Evaluación del Consumo de la Biomasa
8. La combustión. Gasificación. Pirólisis.
Bibliografía
Frank Rosillo-Calle, Peter Groot, Sarah L. Hemstock and Jeremy Woods.“The Biomass
Assessment Handbook”ed. Earthscan. 2007.
Samir K. Khanal, Rao Y. Surampalli, "Bioenergy and Biofuel from Biowastes and
Biomass”. The American Society of Civil Engineers. 2010.
72
MER605 - FISICA DE LAS CELDAS FOTOVOLTAICAS I
CARÁCTER: OBLIGATORIO DE ESPECIALIDAD CRÉDITOS: 02
PRE-REQUISITOS: MER602 FUNDAMENTOS DE LA ENERGIA SOLAR
Objetivos
Proporcionar al estudiante lo fundamentos que de los sistemas fotovoltaicos, abordando
conceptos de física del estado sólido.
Programa del curso:
1. Introducción
1.1 El efecto fotovoltaico
1.2 Una breve historia de la celda solar
1.3 Generación de potencia y las celdas fotovoltaicas
1.4 Un resumen de las características de las celdas solares
2. Principio básico de los fotovoltaicos: ingreso de fotones-salida de electrones
2.1 El Sol como fuente de energía
2.2 Tipos de conversores de energía solar
2.3 Balance detallado
2.4 Trabajo disponible de un dispositivo fotovoltaico
2.5 Requerimientos para un conversor fotovoltaico ideal
3. Electrones y huecos en los semiconductores
3.1 Conceptos básicos
3.2 Estados electrónicos de los semiconductores
3.3 Semiconductores en el equilibrio
3.4 Impurezas y dopaje
3.5 Semiconductores sometidos a un voltaje
3.6 Desplazamiento y difusión
4. Generación y recombinación
4.1 Ecuaciones de transporte de los semiconductores
4.2 Recombinación y generación
73
4.3 Descripción mecánica cuántica de la velocidad de transición
4.4 Fotogeneración
4.5 Recombinación
4.6 Formulación del problema de transporte
5. Junturas
5.1 Origen del efecto fotovoltaico
5.2 Función trabajo y tipos de junturas
5.3 Junturas semiconductor-metal
5.4 Junturas semiconductor-semiconductor
5.5 Junturas electroquímicas
5.6 Estados superficiales y de interfase
6. Análisis de las junturas n-p
6.1 Juntura n-p
6.2 Aproximación de la depleción
6.3 Calculo de las densidades de portadores y de corriente
6.4 Solución general para J(V)
6.5 Juntura n-p en la oscuridad
6.6 Juntura n-p en iluminación
Bibliografía
Third Generation Photovoltaics Advanced Solar Energy Conversion, Martin A.
Green. Ed Springer. 2006
Electricity from Sunlight: An introduction to photovoltaics. Paul A. Lynn. Ed. Wiley.
2010
Handbook of Photovoltaics Science and Engineering. Ed. Antonio Luque and Steven
Hegedus. Ed Wiley. 2011. 2nd edition.
The Physics of Solar Cells (Properties of Semiconductor Materials). Jenny Nelson.
Ed. Imperial College, E Press. 2004.
74
MER606 - FISICA DE LAS CELDAS FOTOVOLTAICAS II
CARÁCTER: OBLIGATORIO DE ESPECIALIDAD CRÉDITOS: 02
PRE-REQUISITOS: MER605 FISICA DE LAS CELDAS FOTOVOLTAICAS I
Objetivos
Proporcionar al estudiante lo conocimientos básicos de los diferentes tipos de celdas
solares, su principio, sus propiedades y su funcionamiento. Ofrecer los fundamentos de los
módulos y sus diversas formas de conexión.
Programa del curso:
1. Celdas solares monocristalinas
1.1 Principio del diseño de la celda
1.2 Materiales y consideraciones del diseño
1.3 Propiedades del silicio
1.4 Diseño de las celdas solares de silicio
1.5 Propiedades de los materiales semiconductores III-V
1.6 Diseño de las celdas solares a base de GaSe
2. Celdas solares de películas delgadas
2.1 Películas delgadas de materiales fotovoltaicos
2.2 Silicio amorfo
2.3 Diseño de celdas solares de silicio amorfo
2.4 Defectos en películas delgadas de materiales policristalinos
2.5 Celdas solares de películas delgadas a base de CuInSe2
2.6 Celdas solares de películas delgadas a base de CdTe
2.7 Celdas solares de películas delgadas a base de silicio
3. Celdas solares nanoestructuradas sensibilizadas
4. Módulos fotovoltaicos y arreglos
4.1 Rendimiento eléctrico
4.2 Captura de la radiación solar
4.3 Concentración y tracking (localización)
75
5. Sistemas fotovoltaicos conectados a la red
5.1 De DC a AC
5.2 Completando el sistema
5.3 Construcción de un sistema fotovoltaico integrado
5.4 Plantas fotovoltaicas de gran potencia
6. Sistemas fotovoltaicos independientes
6.1 Remotos e independientes
6.2 Componentes del sistema
6.3 Sistemas híbridos
6.4 Medición del sistema
6.5 Aplicaciones
7. Economía y ambiente
7.1 Costo de un sistema fotovoltaico
7.2 Aspectos ambientales
Bibliografía
Third Generation Photovoltaics Advanced Solar Energy Conversion, Martin A.
Green. Ed Springer. 2006
Electricity from Sunlight: An introduction to photovoltaics. Paul A. Lynn. Ed. Wiley.
2010
Handbook of Photovoltaics Science and Engineering. Ed. Antonio Luque and Steven
Hegedus. Ed Wiley. 2011. 2nd edition.
The Physics of Solar Cells (Properties of Semiconductor Materials). Jenny Nelson.
Ed. Imperial College, E Press. 2004.
76
MER607 - FUNDAMENTOS DE FOTOMETRÍA
CARÁCTER: ELECTIVO CRÉDITOS: 02
PRE-REQUISITOS: MER602 FUNDAMENTOS DE LA ENERGIA SOLAR
Objetivo: Familiarizarse con los conceptos de los parámetros radiométricos, fotométricos
y colorimétricos de diferentes lámparas: iluminancia, intensidad luminosa, flujo luminoso y
eficacia de diferentes lámparas.
Programa del curso
1. Conceptos básicos de radiometría y fotometría
- Luz, espectro electromagnético
- Visión
- Magnitudes radiométricas y fotométricas y sus unidades
- Colorimetría (temperatura de color, índice de rendimiento de color)
2. Principios de funcionamiento de luminarias eléctricas y sus principales características
- Lámparas incandescentes
- Lámparas halógenas
- Lámparas fluorescentes
- Lámparas de baja y alta presión de mercurio y de sodio
- LED’s
3. Opciones tecnológicas y normas para la evaluación del flujo luminoso de luminarias: los
métodos goniométricos y con esfera integradora; detectores fotópicos y espectrales.
Las principales normas relevantes::
CIE 18.2-1983 “The basis of physical photometry”
CIE 084- 1989, “The measurement of luminous flux”
CIE 121-1996, “The photometry and goniophotometry of luminaires
Bibliografía
Curso – Taller de fotometría,FC-UNI. Lima, 2008
77
MER608 - LABORATORIO DE FOTOMETRÍA
CARÁCTER: ELECTIVO CRÉDITOS: 02
PRE-REQUISITOS: MER607 FUNDAMENTOS DE FOTOMETRÍA
(puede llevarse simultáneamente)
Objetivo: Familiarizarse con las técnicas experimentales para medir los parámetros
radiométricos, fotométricos y colorimétricos de diferentes lámparas: iluminancia,
intensidad luminosa, flujo luminoso y eficacia de diferentes lámparas.
Experimentos
1. Fotómetro de Bunsen: medir la irradiancia en función de la distancia
2. Radiación térmica: Ley de Stefan Boltzmann.
3. Medir la distribución espacial de diferentes lámparas con un goniofotómetro
4. Medir el flujo luminoso y la eficacia de diferentes lámparas con un fotómetro
espectral con esfera integradora.
5. Experimentos básicos de colorimetría: luz blanca como suma de colores
Bibliografía
Curso – Taller de fotometría,FC-UNI. Lima, 2008
78
MER609 - CONSTRUCCIONES BIOCLIMÁTICAS I
CARÁCTER: ELECTIVO CRÉDITOS: 02
PRE-REQUISITOS: MER601 PROBLEMAS ENERGÉTICOS Y ENERGIAS NO
CONVENCIONALES
Objetivos
Estudiar los diversos modelos que se han propuesto para definir el confort térmico. Conocer
las metodologías para el diagnóstico y medición de indicadores bioclimáticos. Estudiar los
fundamentos en que se basan los principales sistemas pasivos de bioclimatización.
Programa del curso:
1. Concepto de confort térmico.
2. Diagnóstico bioclimático.
3. Instrumentación y técnicas de medición de indicadores bioclimáticos.
4. Análisis térmicos de edificios. Modelos dinámicos.
5. Sistemas pasivos de bioclimatización.
6. Arquitectura solar.
Bibliografía:
Richard Hyde. Bioclimatic Housing: Innovative Designs. Cronwell Press 2008
Liv Haselbach. The Engineering Guide to LEED-New Construction: Sustainable
Construction for Engineers. 2008
Marian Keeler, Bill Burke. Fundamentals of Integrated Design for Sustainable
Building. John Wiley 2009.
James Steele. Sustainable architecture: principles, paradigms, and case studies.
McGraw-Hill, 1997
79
MER610 - CONSTRUCCIONES BIOCLIMÁTICAS II
CARÁCTER: OBLIGATORIO DE ESPECIALIDAD CRÉDITOS: 02
PRE-REQUISITOS: MER609 CONSTRUCCIONES BIOCLIMÁTICAS I
Objetivo:
Estudiar el funcionamiento de viviendas bioclimáticas con el apoyo de programas
especiales que simulan la temperatura al interior de la vivienda en función de los elementos
constructivos y las variables externas
Programa del curso:
1. Diseño de viviendas bioclimáticas empleando programas de simulación.
2. Disponibilidad y modo de uso de materiales tradicionales
3. Edificaciones bioclimáticas según ubicación geográfica
4. Mapas bioclimáticos nacionales: Metodologías y confiabilidad de la data
Bibliografía
Richard Hyde. Bioclimatic Housing: Innovative Designs. Cronwell Press 2008.
Liv Haselbac, The Engineering Guide to LEED-New Construction: Sustainable
Construction for Engineers. 2008.
Marian Keeler, Bill Burke. Fundamentals of Integrated Design for Sustainable
Building. John Wiley 2009.
James Steele. Sustainable architecture: principles, paradigms, and case studies.
McGraw-Hill, 1997.
80
MER701 - ENERGÍA SOLAR TÉRMICA
CARÁCTER: ELECTIVO CRÉDITOS: 02
PRE-REQUISITOS: - MER602FUNDAMENTOS DE LA ENERGÍA SOLAR
- MER703 TRANSFERENCIA DE CALOR EN APLICACIONES DE LA ENERGÍA
SOLAR
Objetivos:
Proveer al estudiante de las técnicas y herramientas requeridas para el aprovechamiento útil
de la energía térmica obtenida a partir de la transformación de la radiación solar de tal
manera que asimile esta información con calidad de conocimiento de ingeniería térmica y
adquiera competencias requeridas para el diseño conceptual y para la gestión de proyectos
con energía solar térmica.
1. Generalidades de la energía solar
2. Transformación fototérmica de la energía solar
2.1 De baja temperatura (menor a 100°C)
2.2 De alta temperatura (mayor a 100°C)
3. Usos técnicos de la energía solar térmica
3.1 Calentamiento de fluidos
3.2 Cocción de alimentos
3.3 Purificación de agua
3.4 Confort habitacional
3.5 Generación de EE
4. Proyectos fototérmicos
81
Bibliografía
Oliveros, A.; Tecnología Energética y Desarrollo; Oliveros, A., 1990; Lima – Perú.
Beckman, W. et al; Solar Heating Design By the f-chart method; Ed. John Wiley & Sons,
New York 1977
Howwell, R. et al; Solar-Thermal Energy Systems Analysis and Design; Ed. McGraw-
Hill Book CompanyUSA 1976.
-----------; La energía solar. Aplicaciones prácticas; PROGENSA; Cuarta edición 2005;
Sevilla, España.
Argui, F. J., et al; Edificios Fotovoltaicos, técnicas y programas de simulación;
PROGENSA, Primera edición 2004; Sevilla, España.
Ibañez, M. et al; Tecnología solar; Ediciones Mundi-Prensa, Madrid-Barcelona-México,
2005; España
Duffie, J. and Beckman, W.;solar Engineering of thermal Processes; Third Edition,
JOHN WILEY & SONS, INC., Hoboken, New jersey 2006
DGS LV Berlín BRB (The German Solar Energy Society); Planning and Installing Solar
Thermal Systems A guide for installers, architects and engineers; James & James /
Earthscan, London 2007
RISSPA, Red Iberoamericana de Secado Solar de Productos Agroalimentarios; Secadores
Solares de Productos Agroalimentarios en Iberoamérica; Editores: Rafael Espinoza –
Luis Saravia; Ed. Salta – Argentina, mayo de 2010; 376 pp.
82
MER702 - LA RADIACION SOLAR COMO RECURSO ENERGETICO
CARÁCTER: ELECTIVO CRÉDITOS: 03
PRE-REQUISITOS: MER601 PROBLEMAS ENERGÉTICOS Y ENERGIAS NO
CONVENCIONALES
Objetivos
Proporcionar al estudiante lo conocimientos básicos de los diferentes tipos de celdas
solares, su principio, sus propiedades y su funcionamiento. Ofrecer los fundamentos de los
módulos y sus diversas formas de conexión.
Programa del curso:
1. Características Básicas de la Energía Solar.
1.1 Parámetros radiantes.
1.2 Intensidad e irradiancia.
1.3 Intensidad solar, constante solar.
1.4 Espectro solar.
2. Coordenadas Solares Celestes.
2.1 Traslación de la Tierra.
2.2 Eje polar terrestre.
2.3 Las constelaciones del zodiaco.
2.4 Tiempo mundial y declinación solar.
2.5 Esfera celeste.
2.6 Horas del Sol efectiva.
3. Coordenadas Solares Terrestres.
3.1. Observador polar.
3.2. Observación ecuatorial.
3.3. Observación a latitud sur.
3.4. Hora solar.
3.5. Horas de salida y puesta del Sol.
3.6. Ecuación del tiempo.
83
3.7. Ángulos zenital y acimutal.
3.8. Orientándose con el Sol.
4. Parámetros Radiantes
4.1. Intensidad solar extraterrestre.
4.2. Energía solar extraterrestre.
4.3. Intensidad solar terrestre.
4.4. Radiación solar: Dosis diaria.
4.5. Radiación solar: Promedio mensual.
4.6. Radiación Solar: Localidades del Perú (Lima, Arequipa, Moquegua-
Tacna,Puno,Cuzco-Abancay-Ayacucho,Tumbes-Piura,Cajamarca-Lambayeque-
Tarapoto-Ancash-La Libertad-Huánuco-Ucayali-Junín-Pasco-Madre de Dios, Costa
Peruana, Sierra Peruana, Selva Peruana)
Bibliografía
Bernard, Menguy, Schwarz, La Radiacion Solar, Ed. Lavosier, Paris, 1982.
Iqbal M. Solar Radiation, Academic Press 1983.
CER-UNI, Conceptos sobre Radiación Solar: Teoría y Práctica del secado solar. UNI,
Lima, 1991.
Duffie, J., Beckman W., Solar Energy Thermal Process, Ed. Wiley, 1974.
84
MER703 - TRANSFERENCIA DE CALOR EN APLICACIONES DE ENERGIA
SOLAR
CARÁCTER: ELECTIVO CRÉDITOS: 03
PRE-REQUISITOS: MER602 FUNDAMENTOS DE LA ENERGIA SOLAR
Objetivos
Identificar los procesos de transferencia de calor que se producen en sistemas que
funcionan con la energía solar. Encarar problemas de transferencia de calor relacionados
con el funcionamiento de aquellos sistemas, aplicando correctamente los principios de
transferencia de calor que conduzcan a la solución correcta.
Programa del curso:
1. Aplicaciones de la energía solar y la transferencia de calor.
2. Formas de transferencia de calor.
3. El coeficiente global de transferencia de calor.
4. Conducción unidimensional en estado estable con y sin generación interna de calor.
5. Flujo de calor en superficies extendidas.
6. Conducción unidimensional en estado inestable.
7. Conducción bidimensional: Métodos de solución.
8. Convección forzada en flujo interno y externo.
9. Convección natural exterior y en espacios cerrados.
10. Radiación térmica.
11. Características y propiedades ópticas.
12. Intercambio radiante entre superficies.
85
Bibliografía
Incropera, Frank “Fundamentos de Transferencia de Calor”.
Krelth, Frank “Principios de Transferencia de Calor”.
Welly, James “Transferencia de Calor Aplicada a la Ingeniería”.
Holman, J.P. “Transferencia de Calor”.
Pitts, D.R. “Transferencia de Calor”.
Donald, Kern “Procesos de Transferencia de Calor”
86
MER704 - APLICACIONES DE LA ENERGIA SOLAR
CARÁCTER: ELECTIVO CRÉDITOS: 02
PRE-REQUISITOS:
- MER601 PROBLEMAS ENERGÉTICOS Y ENERGIAS NO
CONVENCIONALES
- MER602 FUNDAMENTOS DE LA ENERGIA SOLAR
Objetivos
Brindar al estudiante lo conocimientos generales de las múltiples aplicaciones de la energía
solar como recurso energético.
Programa del curso:
1. Aplicaciones Fotométricas a Baja Temperatura.
2. Colectores Planos y Calentamiento de Agua.
3. Secado Solar.
4. Invernaderos.
5. Cocinas Solares.
6. Enfriamiento Evaporativo y Radiativo.
7. Destilación y Potabilización del Agua.
8. Aplicaciones Pasivas: Arquitectura Bioclimática.
9. Aplicaciones Fototérmicas, a Altas Temperaturas.
10. Colectores Concentradores y Maquinas Térmicas.
11. Aplicaciones Fotovoltaicas.
12. Sistemas Fotovoltaicos Domiciliarios (panel, regulador, batería).
13. Electrificación Rural.
Bibliografía
Lorenzo, E. Electricidad Solar, Ed. Universidad Politécnica de Madrid, Madrid, 1994.
Lunde, P. Solar Thermal Engineering, Ed. J. Willey, 1980.
Espinoza, R. y Horn, M. Electrificación Rural con Sistemas Fotovoltaicos, Ed. CER-
UNI, Lima, 1992.
87
DLR: Solar Electricity Generation; Description and Comparison of Solar Technologies
for Electricity Generation, Ed. DLG, Stuttgart, Alemania, 1995.
88
MER705 - ENERGIA SOLAR EXPERIMENTAL I
CARÁCTER: ELECTIVO CRÉDITOS: 03
PRE-REQUISITOS: MER602 FUNDAMENTOS DE LA ENERGIA SOLAR
Objetivos
Familiarizarse con las técnicas experimentales para medir parámetros de termometría,
calorimetría, fotometría, así como medidas de reflectancia y absorbancia.
Experimentos
1. Termometría
1.1 Termómetro de Dilatación Volumétrica (Mercurio y Alcohol)
1.2 Termómetro Absoluto de Gas
1.3 Termocupla
1.4 Termistor y PT 100
2. Calorimetría
2.1 Calor Especifico de Agua y de un Sólido
2.2 Calor Latente de Fusión de Agua
2.3 Calor Latente de Evaporación de Agua
2.4 Calor Latente de Evaporación de Agua (segundo método)
3. Transferencia de Calor
3.1 Conductividad de Fierro
3.2 Conductividad Térmica de Aislantes
3.3 Convección
3.4 Radiación Térmica: Ley de Stefan-Boltzmann
4. Fotometría
4.1 Medición de diferentes iluminaciones (Luxímetro)
4.2 Eficiencia de una Lámpara
5. Interacción de la Radiación con la Materia
5.1. Medición de Reflectancia, Transmitancia
5.2. Medición Absorbancia
Bibliografía
Curso – Taller de fotometría, FC-UNI. Lima, 2008
89
MER706 - ENERGIA SOLAR EXPERIMENTAL II
CARÁCTER: ELECTIVO CRÉDITOS: 03
PRE-REQUISITOS: MER705 ENERGIA SOLAR EXPERIMENTAL I
Objetivos
Familiarizarse con las técnicas experimentales para medir parámetros fotovoltaicos,
baterías, así como la evaluación de la eficiencia de otros dispositivos que funcionan con
energía solar
Experimentos
1. Medición calorimétrica de la intensidad de la radiación solar (fusión de hielo).
2. Determinación de la dirección Norte-Sur, de la latitud y declinación del Sol.
3. Curva característica de la celda fotovoltaica.
4. Evaluación de una terma solar.
5. Evaluación de un panel fotovoltaico.
6. Evaluación de una batería plomo-acido.
7. Evaluación de cocinas solares.
8. Evaluación de una bomba de agua, usando paneles fotovoltaicos.
Bibliografía
Curso – Taller de fotometría, FC-UNI. Lima, 2008
90
MER707 - CELDAS DE COMBUSTION
CARÁCTER: ELECTIVO CRÉDITOS: 02
PRE-REQUISITOS: MER601 PROBLEMAS ENERGÉTICOS Y ENERGIAS NO
CONVENCIONALES
Objetivos
El curso cubre aspectos básicos y aplicativos de la celda de combustión, así como el
principio de operación de ésta, dando una idea general sobre las técnicas de caracterización.
Programa del curso:
1. Introducción
2. Principios Básicos de electroquímica
3. Termodinámica de la celda de combustible
4. Cinética de Reacción en las celdas de combustible
5. Transporte de carga en las celdas de combustible
6. Transporte de Masa en las celdas de combustible
7. Modelamiento de Celdas de Combustible
8. Caracterización de las celdas de Combustible.
9. Clases de Celdas
10. Sistemas de Celdas de Combustible
11. Impacto ambiental de las celdas de combustible
Bibliografía
Ryan O’Haire, Suk-Won Cha, Whitney Colella, Fritz B. Prinz, Fuel Cell
fundamentals. 2006 John Wiley & Sons, New Jersey
MattewM.Mench, Fuel Cell Engines, 2008John Wiley & Sons, New Jersey
91
MER708 - ENERGIA Y MEDIO AMBIENTE
CARÁCTER: ELECTIVO CRÉDITOS: 02
PRE-REQUISITOS: MER601 PROBLEMAS ENERGÉTICOS Y ENERGIAS NO
CONVENCIONALES
Objetivo:
Estudiar los impactos que generan la conversión de energía a gran escala sobre el medio
ambiente, incluyendo problemas como lluvias ácidas y la emisión de gases por el efecto
invernadero. A su vez brindar conceptos relacionados al manejo de herramientas
medioambientales tales como el cálculo del impacto ambiental y análisis del ciclo de vida.
Programa del curso:
1. Descripción de los grandes procesos de conversión de energía
2. Fundamentos y uso de la energía en una sociedad industrializada
3. Combustibles fósiles
4. Motores térmicos
5. Fuentes de energía renovables: Solar
6. Fuentes de energía alternativas
7. Energía nuclear
8. Conservación de la energía
9. Transporte
10. Contaminación del aire
11. Impacto en agua, suelos, flora, fauna y seres humanos
12. Impacto en el medio ambiente y análisis del ciclo de vida para un sistema energético
industrial
13. Problemática energética
14. Ciclos termodinámicos
15. Problemas ambientales
16. Análisis de costos.
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Bibliografía
Energy and Enviroment, Robert A, Ristinen& Jack J.Kraushaar, 2006 John
Wiley&Sonsinc, New Jersey.
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MER709 - TRATAMIENTO DE RESIDUOS
CARÁCTER: ELECTIVO CRÉDITOS: 02
PRE-REQUISITOS:
- MER604 FUNDAMENTOS DE LA ENERGIA DE LA BIOMASA
Objetivos:
Se identificarán y estudiarán las principales fuentes de contaminación provenientes de la
industria, la basura doméstica, los hospitales, el material radioactivo y la agricultura entre
otras actividades. Se plantearán diferentes metodologías para el almacenamiento o
eliminación de los residuos.
Programa del curso:
1. Leyes y regulaciones
2. Tipos de residuos
3. Características de residuos peligrosos
4. Tópicos y problemas de residuos peligrosos
5. Residuos peligrosos especiales (nucleares)
6. Reciclamiento y prevención de la contaminación
7. Procesos de recuperación de residuos peligrosos
8. Tratamientos químicos y físicos
9. Procesos térmicos
10. Procesos biológicos
11. Terreno de almacenamiento y eliminación
12. Estimación del costo de remediación
13. Muestreo y análisis
14. Almacenamiento de residuos peligrosos
Bibliografía
-Standard Handbook of Hazardous waste treatment and disposal, Harry M.
Freeman editor, 2nd
edition , McGraw Hill, 1998 USA
-Waste Treatment and Disposal, Paul T. Williams, 2nd
edition , Jon Wiley & sons. UK
. 2005
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MER710 - DISEÑO Y ELABORACION DE PROYECTOS ENERGETICOS
CARÁCTER: ELECTIVO CRÉDITOS: 02
PRE-REQUISITOS:
- MER601 PROBLEMAS ENERGÉTICOS Y ENERGIAS NO
CONVENCIONALES
- MER701 ENERGÍA SOLAR TÉRMICA
Objetivos:
El curso provee a los estudiantes técnicas de diseño y evaluación de los proyectos de
inversión, así como los cálculos relevantes para la toma de decisiones frente a factores
externos. Se analizarán casos de estudios, incluyendo aspectos financieros y económicos,
impacto y cálculo de riesgo. El sector energía será usado como referencia.
Programa del curso:
1. Introducción a evaluación de proyectos
2. Técnicas de evaluación de proyectos
3. Análisis económicos de los proyectos
4. Análisis de los impactos de los proyectos
5. Cálculo de riesgo en la evaluación de un proyecto
6. Casos de estudio en el sector energético
Bibliografía
A Guide to the Project Management Body of Knowledge (PMBOK® Guide), Project Management
Institute, Fourth edition, EEUU, 2004.
