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CONCEPTOS GENERALES
ENERGA
La energa es la capacidad que tenemos para realizar un trabajo o para suministrar un
calor.
La energa es la fuerza vital de nuestra sociedad. De ella dependen la iluminacin de
interiores y exteriores, el calentamiento y refrigeracin de nuestras casas, el transporte
de personas y mercancas, la obtencin de alimento y su preparacin, el
funcionamiento de las fbricas, etc. Hace poco ms de un siglo las principales fuentes
de energa eran la fuerza de los animales y la de los hombres y el calor obtenido al
quemar la madera.
El ingenio humano tambin haba desarrollado algunas mquinas con las que
aprovechaba la fuerza hidrulica para moler los cereales o preparar el hierro en las
ferreras, o la fuerza del viento en los barcos de vela o los molinos de viento.
Pero la gran revolucin vino con la mquina de vapor, y desde entonces, el gran
desarrollo de la industria y la tecnologa han cambiado, drsticamente, las fuentes de
energa que mueven la moderna sociedad. Ahora, el desarrollo de un pas est ligado
a un creciente consumo de energa de combustibles fsiles como el petrleo, carbn y
gas natural.
CONSUMO DE ENERGA
Otro tema importante que analizaremos con detalle es la gran diferencia entre la
energa consumida en los pases desarrollados y en los que estn en vas de
desarrollo
Esto se traduce en que, de media, cada uno de los habitantes de los pases
desarrollados usa unas diez veces ms energa que una persona de un pas no
desarrollado. La mitad de la poblacin mundial todava obtiene la energa
principalmente de la madera, el carbn vegetal o el estircol.
En los pases ms desarrollados el consumo de energa se ha estabilizado o crece
muy poco, gracias a que la usamos cada vez con mayor eficiencia. Pero, como hemos
dicho, las cifras de consumo por persona son muy altas. En los pases en vas de
desarrollo est creciendo el consumo por persona de energa porque, para su
progreso, necesitan ms y ms energa.
Para hacer frente a los problemas que hemos citado, los pases desarrollados quieren
frenar el gasto mundial de petrleo y otros combustibles fsiles, pero los pases en
vas de desarrollo denuncian que eso frena su desarrollo injustamente.
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UNIDADES DE ENERGA
La energa se manifiesta realizando un trabajo. Por eso sus unidades son las mismas
que las del trabajo. En el SI (Sistema Internacional de Unidades) la unidad de energa
es el Joule. Se define como el trabajo realizado cuando una fuerza de 1 newton
desplaza su punto de aplicacin 1 metro.
En la vida corriente es frecuente usar la calora. 1 Kcal. = 4,186 103 julios. Las
Caloras con las que se mide el poder energtico de los alimentos son en realidad
Kilocaloras (mil caloras).
Para la energa elctrica se usa el kilovatio-hora. Es el trabajo que realiza una
mquina cuya potencia es de 1 KW durante 1 hora. 1 KW-h = 36105 J
Cuando se estudian los combustibles fsiles como fuente de energa se usan dos
unidades:
tec (tonelada equivalente de carbn): Es la energa liberada por la
combustin de 1 tonelada de carbn (hulla) 1 tec = 29,3 109 J
tep (tonelada equivalente de petrleo): Es la energa liberada por la combustin
de 1 tonelada de crudo de petrleo. 1 tep = 41,84 109 J
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USO EFICIENTE DE LA ENERGA
Es imprescindible reducir la dependencia de nuestra economa del petrleo y los
combustibles fsiles. Es una tarea urgente, segn muchos de los estudiosos del
ambiente, porque la amenaza del cambio climtico global y otros problemas
ambientales son muy serias y porque, a medio plazo, no podemos seguir basando
nuestra forma de vida en una fuente de energa no renovable que se va agotando.
Adems esto lo debemos hacer compatible, por un deber elemental de justicia, con
lograr el acceso a una vida ms digna para todos los habitantes del mundo.
Para lograr estos objetivos son muy importantes dos cosas:
Por una parte aprender a obtener energa, de forma econmica y respetuosa
con el ambiente, de las fuentes alternativas de las que hemos hablado en
pginas anteriores.
Pero ms importante an, es aprender a usar eficientemente la energa. Usar
eficientemente la energa significa no emplearla en actividades innecesarias y
conseguir hacer las tareas con el mnimo consumo de energa posible.
Desarrollar tecnologas y sistemas de vida y trabajo que ahorren energa es lo
ms importante para lograr un autntico desarrollo, que se pueda llamar
sostenible.
POTENCIAL ENERGTICO
EL RENDIMIENTO ENERGTICO
La energa obtenida del carbn, petrleo, gas, biomasa, energa hidrulica y calor
generado en un reactor nuclear es la energa primaria, que no se utiliza en forma
directa sino trasformada en energa secundaria.
La ventaja de sta es que tiene una amplia gama de utilizacin y comodidad de uso:
electricidad, gasolina, gas avin, etc. La energa secundaria se suministra como
energa final y otra parte es rechazada y devuelta a la naturaleza como "calor
residual".
Las consideraciones acerca de la eficiencia energtica se centran en la que se deriva
de la explotacin, transporte y tratamiento de la energa primaria para su conversin,
almacenaje de la secundaria, sistemas de distribucin, redes de transporte y,
finalmente, en la transformacin til para el consumo final, y en los medios de
conversin como focos, cocinas o motores de vehculos.
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CUNTA ENERGA UTILIZAMOS?
El hombre utiliza cada vez ms energa y esa
energa procede en casi su totalidad de las fuentes
fsiles o de la energa nuclear.
En prueba de ello se estima que el hombre actual
utiliza 30 veces ms energa por persona que su
homlogo en la prehistoria o casi cuatro veces ms
que a principios del siglo XX.
ENERGA PRIMARIA
Se consideran como fuentes de energa primaria a
las que se obtienen directamente de la naturaleza
como los casos de: la energa solar, la hidrulica,
la elica, la lea, los productos de caa y otros
combustibles de origen vegetal y animal, o bien,
despus de un proceso de extraccin como, el
petrleo, el gas natural, el carbn mineral, u otros
como el recurso de la geoenerga, y el recurso de
la ncleo energa, etc.
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ENERGA SECUNDARIA
Es aquella cuyos productos energticos provienen de los distintos centros de
transformacin con destino a los diversos sectores de consumo y/u otros centros de
transformacin.
Ejemplos:
Electricidad: energa generada con recursos primarios o secundarios en
centrales termoelctricas, hidroelctricas, ncleo elctricas, etc.
Gas licuado de petrleo (GLP): mezcla de hidrocarburos livianos obtenidos de
la destilacin del petrleo y/o del tratamiento del gas natural.
Gasolinas y Naftas: mezcla de hidrocarburos lquidos livianos, obtenidos de la
destilacin del petrleo y/o del tratamiento del gas natural.
Diesel y Gas ol: combustibles lquidos que se obtienen de la destilacin
atmosfrica del petrleo entre los 200 y 380 grados centgrados.
Fuel ol: es el residuo de la refinacin del petrleo y comprende todos los
combustibles pesados.
Coque: es un material slido de alto contenido de carbono, obtenido como
resultado de la destilacin destructiva del carbn mineral, petrleo y otros
materiales carbonosos.
Carbn vegetal: combustible obtenido de la destilacin destructiva de la
madera, en ausencia de oxgeno en las carboneras.
Gases: combustibles obtenidos como subproductos de las actividades de
refinacin, coqueras y altos hornos. Adems se incluye el gas obtenido en
biodigestores.
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CLASIFICACIN DE LOS TIPOS DE ENERGA
ENERGAS RENOVABLES
Las energas renovables son fuentes energticas que, aunque se explotan, no
disminuyen sus recursos en lo que respecta a la escala de tiempo humana.
El viento, la radiacin solar, el calor interno de la tierra pueden aprovecharse y no
parece que disminuya su intensidad ni la cantidad de energa que se puede producir.
Las energas renovables son energas limpias que contribuyen a cuidar el medio
ambiente. Frente a los efectos contaminantes y el agotamiento de los combustibles
fsiles, las energas renovables son ya una alternativa. En renovable hablamos ahora
de la Energa solar, elica, biomasa, energa geotrmica, energa hidroelctrica,
hidrgeno, energa de los ocanos y mucho ms.
Las Energas Renovables son aquellas fuentes de
energa que no se acabarn o estarn disponibles
mientras nosotros estemos en este planeta
No se extinguen con su uso, al contrario que
las fsiles, que presentan recursos limitados
y que se agotan debido a nuestro alto
consumo.
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POR QU NOS INTERESAN LAS ENERGAS RENOVABLES?
Nos interesan estas fuentes de energa porque no producen emisiones contaminantes,
como hacen las fsiles, y por tanto nos permitirn consumir energa sin provocar los
efectos medio ambientales que ya comentamos.
Y gracias a esto podemos mantener nuestras actuales costumbres y alcanzar lo que
se llama el DESARROLLO SOSTENIBLE.
Las energas renovables ms importantes son:
ENERGA HIDRULICA
Uno de los recursos ms importantes
cuantitativamente en la estructura de las
energas renovables es la procedente de
las instalaciones hidroelctricas; una
fuente energtica limpia y autctona pero
para la que se necesita construir las
necesarias infraestructuras que permitan
aprovechar el potencial disponible con un
coste nulo de combustible.
ENERGA SOLAR TRMICA
Se trata de recoger la energa del sol a travs de paneles solares y convertirla
en calor el cual puede destinarse a satisfacer numerosas necesidades.se
puede obtener agua caliente para consumo domstico o industrial, o bien para
dar calefaccin a hogares, hoteles, colegios o fbricas. Tambin, se podr
conseguir refrigeracin durante las pocas clidas.
ENERGA ELICA
La energa elica es la energa obtenida a partir del viento, es decir, la energa
cintica generada por efecto de las corrientes de aire, y que es convertida en
otras formas tiles de energa para las actividades humanas (El trmino
elico viene del latn Aeolicus, perteneciente o relativo a Eolo, dios de los
vientos en la mitologa griega).
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En la actualidad, la energa elica es utilizada principalmente para
producir electricidad mediante aerogeneradores, conectados a las grandes
redes de distribucin de energa elctrica. Los parques elicos construidos en
tierra suponen una fuente de energa cada vez ms barata, competitiva o
incluso ms barata en muchas regiones que otras fuentes de energa
convencionales.
BIOMASA
La formacin de biomasa a partir de la
energa solar se lleva a cabo por el
proceso denominado fotosntesis vegetal
que a su vez es desencadenante de la
cadena biolgica. Mediante la
fotosntesis las plantas que contienen
clorofila, transforman el dixido de
carbono y el agua de productos
minerales sin valor energtico, en
materiales orgnicos con alto contenido
energtico y a su vez sirven de alimento a otros seres vivos. La biomasa
mediante estos procesos almacena a corto plazo la energa solar en forma de
carbono. La energa almacenada en el proceso fotosinttico puede ser
posteriormente transformada en energa trmica, elctrica o carburantes de
origen vegetal, liberando de nuevo el dixido de carbono almacenado.
ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA
La energa solar fotovoltaica es una fuente
de energa que produce electricidad de
origen renovable obtenida directamente a partir de
la radiacin solar mediante un
dispositivo semiconductor denominado clula
fotovoltaica, o bien mediante una deposicin de
metales sobre un sustrato denominada clula solar
de pelcula fina .
Este tipo de energa se usa para alimentar innumerables aplicaciones y
aparatos autnomos, para abastecer refugios o viviendas aisladas de la red
elctrica y para producir electricidad a gran escala a travs de redes de
distribucin.
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ENERGIA GEOTRMICA
Se llama energa geotrmica a la energa que puede obtenerse mediante el
aprovechamiento del calor del interior de la Tierra. l interior de la Tierra est
caliente y la temperatura aumenta con la profundidad. Las capas profundas,
pues, estn a temperaturas elevadas y, a menudo, a esa profundidad
hay capas freticas en las que se calienta el agua: al ascender, el agua caliente
o el vapor producen manifestaciones en la superficie, como los giseres o las
fuentes termales, utilizadas para baos desde la poca de los romanos.
Actualmente, el progreso en los mtodos de perforacin y bombeo permiten
explotar la energa geotrmica en numerosos lugares del mundo.
BENEFICIOS DE LAS ENERGIAS
RENOVABLES
Contribuyen a la conservacin de recursos
no renovables (combustibles fsiles y agua).
Tienen menores impactos ambientales.
No emiten gases de efecto invernadero.
Promueven el desarrollo regional
ENERGIA NO RENOVABLES
Mediante las expresiones energa no renovable o energas convencionales se alude
a fuentes de energa que se encuentran en la naturaleza en cantidades limitadas, las
cuales, una vez consumidas en su totalidad, no pueden sustituirse, ya que no existe
sistema de produccin o de extraccin econmicamente viable.
COMBUSTIBLE FSILES
Los combustibles fsiles son recursos no renovables,
cuyas reservas son limitadas y se agotan con el uso.
Las principales son los combustibles fsiles (el petrleo,
el gas natural y el carbn).
Proceden de plantas que quedaron enterradas hace
unos 300.000.000 aos. Es fcil de obtener y utilizar, al ritmo actual se agotara
en el 2300.
El humo y la ceniza contaminan bastante y esto hace el efecto invernadero y la
lluvia cida.
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ENERGIA NUCLEAR
La energa nuclear se caracteriza por producir, adems
de una gran cantidad de energa elctrica, residuos
nucleares que hay que albergar en depsitos
especializados.Por otra parte no produce contaminacin
atmosfrica de gases derivados de la combustin que
producen el efecto invernadero, ya que no precisan del
empleo de combustibles fsiles para su operacin.
Se libera al romper tomos de elementos como el Uranio, mediante un proceso
llamado fisin nuclear. Tiene dos grandes inconveniente: residuos muy
peligrosos activos durante muchos aos y accidentes graves y de
contaminacin radioactiva con efectos sobre la vida y la salud.
PETRLEO
Proceden de materia orgnica que haba en el mar hace cientos de miles de
miones de aos. El petrleo se encuentra en el subsuelo a ms de 1000
metros de profundidad. El petrleo se agotara en el 2050.Es la fuente de
energa ms utilizada.
A partir de este recurso se puede obtener otros derivados como:
Plsticos y derivados (Industria/Comercio/Vivienda), Gasolina, gasleos y kerosenos (Automocin) Asfalto (Carreteras).
GAS NATURAL
El gas se agotara en el 2150. Se extrae en las mismas zonas en donde se
encuentra el petrleo o las bolsas de petrleo. Se encuentra en la parte
superior de la bolsa petrolfera. Su uso principal es cmo combustible
domstico.
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DISTRIBUCIN POR CONSUMO ES:
Centrales elctricas 26% Uso domstico 26% Industria 48%
EVOLUCIN DEL CONSUMO EN EL FUTURO
En los prximos aos se espera cambios importantes en la utilizacin de las fuentes
de energticas actuales, especialmente en el petrleo.
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GRUPOS GENERADORES
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ALTERNADOR
Convierte la E. mecnica de rotacin de la
turbina en energa elctrica.
La rehabilitacin de los alternadores para su
uso futuro, en especial los componentes de
rotacin, debe hacerse cuidadosamente.
TRANSFORMADOR
Eleva la tensin elctrica generada en el
alternador hasta la tensin de la red de
transporte
RED ELCTRICA
Recibe la electricidad de las centrales
generadoras y la transporta a los puntos de
consumo.
Algunos tipos:
INTERRUPTOR DE 5 POLOS DEL PARQUE DE ALTA TENSIN. INTERRUPTORES DE POTENCIA DE 4 CABEZAS POLARES
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SECCIONADOR DE LNEA ABAJO ABIERTO Y CERRADO.
Detalle de los transformadores de corriente y su
conexin con interruptores (derecha) y
seccionadores (izquierda).
Seccionadores. Existen varios tipos de este entre los que tenemos:
de barra, de lnea y de puesta a tierra.
REGULADORES:
REGULADOR DE TENSION
Regulador de frecuencia electrnico microcontrolado
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REGULADOR DE VELOCIDAD
Es el sistema que mantiene la velocidad constante de la turbina con el fin de
no variar la frecuencia de la red entre sus principales funciones tenemos:
Regulador de FRECUENCIA/CARGA
Control de secuencia ARRANQUE/PARADA
Desconexin (RECHAZO DE CARGA)
Limitador de carga
CLASIFICACIN DE LOS REGULADORES DE VELOCIDAD
POR LOS COMPONENTES FUNDAMENTALES
En la actualidad dos procedimientos se utilizan como medios
esenciales.
REGULADORES CENTRFUGOS: Se basa en el
desplazamiento o elevacin, por efecto de la fuerza
centrfuga, de masas giratorias denominadas pndulos del
regulador
REGULADORES ELCTRICOS: Se fundamenta en la
medida directa y exacta de valores de frecuencia, por medio
de dispositivos de alta sensibilidad, destinados a tal fin.
Ambos constituyen, aisladamente, el dispositivo tacomtrico
del regulador, conocido tambin como cabezal de regulacin
POR LA FORMA DE ACTUAR
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Reguladores de accin directa: La seal de regulacin,
emitida por el tacmetro, pasa directamente del regulador al
distribuidor de la turbina.
Reguladores de accin indirecta: son los ms utilizados,
dada la envergadura y potencia de las turbinas actuales,
necesitndose unos elementos auxiliares de regulacin,
capaces de desarrollar los elevados esfuerzos que se
requieren para conseguir que las palas directrices del
distribuidor, respondan rpidamente a las seales de
regulacin
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE UN REGULADOR DE VELOCIDAD
Seguiremos el esquema de un regulador centrfugo de accin indirecta,
ya que se analiza, con gran claridad, la funcin del dispositivo
tacomtrico. Adems, hemos de tener en cuenta que en el caso de los
reguladores elctricos, a excepcin del tacmetro, los restantes
componentes son prcticamente idnticos a los de los reguladores
centrfugos.
Para obtener una regulacin estable, es necesario que el efecto de la
regulacin sea tal que reaccione lo ms rpidamente posible al
presentarse la causa perturbadora, como es la variacin de carga
Vamos a entrar de inmediato en el estudio de los reguladores, en lo que
a su constitucin y actuacin se refiere, considerndolos desde un
punto de vista muy elemental. Nos basaremos en dos sistemas de
regulacin, conocidos por las denominaciones de:
Regulacin ASTTICA
Regulacin ESTTICA
REGULACIN ASTTICA
La bomba enva aceite al circuito sometido de forma constante a una
determinada presin
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Los reguladores astticos mantienen constante el nmero de
revoluciones del grupo sea cual sea el valor de la carga solicitada
REGULACIN ESTTICA
A cada valor de potencia le corresponda la adecuada velocidad o
frecuencia respectiva
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A distintas posiciones de a le corresponden distintas posiciones de c
Ha de cumplirse que en todo instante se mantenga constante el valor de
la frecuencia cualquiera que sea el valor de la carga para ello se
dispone de un control de velocidad
REGULACION SOBRE CADA TIPO DE TURBINA
TURBINA PELTON
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La accin del regulador se efecta sobre la aguja del inyector y
tambin sobre el deflector
TURBINAS FRANCIS
Tanto en estas como en las turbinas de hlice la regulacin acta
solo en las palas directrices del distribuidor
TURBINAS KAPLAN
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Cuando aumenta la carga se abren simultneamente las palas del
distribuidor y del rodete
GENERACIN HIDRULICA
QU ES LA ENERGA HIDRULICA?
La energa hidrulica es el aprovechamiento energtico de las corrientes de
agua. Podemos encontrar aprovechamientos de corrientes naturales o de
canalizaciones construidas por el hombre (canales de riego o tuberas de
conduccin de agua).
CMO SE APROVECHA LA ENERGA HIDRULICA?
El aprovechamiento de energa hidrulica consiste en mover una turbina
gracias a la energa potencial acumulada en el agua.
La turbina, que lleva acoplada un generador elctrico, produce la electricidad
suficiente para su vertido a la red elctrica y su consumo en las viviendas e
industrias.
DNDE SE APROVECHA LA ENERGA HIDRULICA?
Realmente se aprovecha la energa hidrulica en todos los puntos de una
conduccin de agua o en el curso natural de un cauce en el que existe un
caudal y una diferencia de altura suficientemente importante para que la turbina
pueda ponerse en marcha y funcionar en condiciones de rentabilidad
econmica.
Interviene en el proceso de aprovechamiento una serie de factores, como son:
La disponibilidad de terrenos.
La proximidad de una red elctrica.
La existencia de caudales suficientemente importantes a lo largo de un perodo de tiempo.
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COMPONENTES DE UNA CENTRAL HIDROELCTRICA
1. EMBALSE.
Permite disponer de una reserva de agua que
utilizar la central asociada para producir energa
elctrica en funcin de la demanda
2. VLVULA.
Es el control de acceso del agua
3. TURBINA HIDRULICA.
El agua proveniente del embalse o
directamente del ro mueve los labes
haciendo girar la turbina. La turbina
hidrulica permite as convertir la energa
cintica (masa a una cierta velocidad) del
agua en energa mecnica de rotacin. La
turbina est acoplada al alternador
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4. ALTERNADOR.
Est acoplado a la turbina hidrulica y es movido por sta. Su funcin es la de
convertir la energa mecnica de rotacin de la turbina en energa elctrica
5. RED ELCTRICA.
Recibe la electricidad de las centrales generadoras y la transporta a los puntos
de consumo.
6. TRANSFORMADOR.
Eleva la tensin elctrica generada en el
alternador (entre 6 y 20 kV) hasta la tensin
de la red de transporte (132, 220 440kV).
TURBINA PELTON
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO:
Est formada por una rueda mvil provista de aletas o cucharas en su periferia
sobre las cuales incide el chorro de agua a la presin atmosfrica
El Chorro sale de un inyector fijo en el cual la regulacin se efecta variando la
posicin de una aguja que obtura ms o menos el orificio de salida. El chorro
incide en la arista central de las cucharas y se divide en dos partes que salen
despedidas lateralmente, para caer despus al canal de fuga directamente por
la fuerza de la gravedad (por tanto, no tienen difusores).
Para caudales mayores, pueden disponerse varias toberas en diversas
posiciones del rodete.
COMPONENTES
INYECTOR.
Transforma la energa de presin del fluido en energa cintica. Consta
de tobera (boquilla con orificio de seccin circular) y vlvula de aguja
(punzn que regula caudal en funcin de su proximidad a la tobera)
CMARA DE DISTRIBUCIN.
Es la prolongacin de la tubera forzada. Conduce el caudal de agua
hasta los inyectores
DISTRIBUIDOR
Constituido por 1 a 6 equipos de inyeccin de agua, que dirigen
convenientemente un chorro de agua cilndrico y de seccin uniforme al
rodete, tambin regulan o cortan el caudal
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RODETE
Pieza clave de la turbina donde se transforma la energa hidrulica en
energa mecnica de rotacin. Elementos: rueda, labes, carcasa, eje,
cmara de descarga, sistema hidrulico de frenado
RODETE FRANCIS
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO:
El agua a presin va a una cmara espiral en forma de caracol, cuya misin es
repartir el caudal por toda la periferia del rodete.
Una serie de labes fijos se encargan de canalizar correctamente las lneas de
flujo del agua.
Entre esta hilera de labes fijos y el rodete se encuentra una segunda fila de
labes mviles o palas directrices que constituyen lo que se denomina el anillo
distribuidor
El distribuidor permite regular el caudal de la turbina sin que las venas lquidas
sufran desviaciones bruscas o contracciones, permitiendo un rendimiento
elevado incluso con cargas reducidas.
Estos alabes mviles pueden girar alrededor de un eje paralelo al eje de la
mquina, y el movimiento de cierre es simultneo para todos ellos.
Parte de la energa potencial gravitatoria del agua embalsada se convierte en
energa cintica.
A su paso por las palas fijas del ante distribuidor y las palas mviles del
distribuidor aumenta la energa cintica provocando el giro del rodete
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VENTAJAS DE UNA CENTRAL HIDROELCTRICA
Renovable.
No contaminante.
Alta eficiencia.
Larga vida til.
Energa producida es la ms econmica US $ 0.03 / KWh
Operacin y Mantenimiento Simple
DESVENTAJAS DE UNA CENTRAL HIDROELCTRICA
Es completamente Irregular.
Se necesita mucha informacin.
Riesgo potencial muy elevado.
Alto costo de inversin ( US 1200 $ / KW )
Elevado tiempo de construccin.
Alejado de los centros de consumo (Largas L.T.).
Caudal ecolgico: fsico, biolgico, socio-econmico-cultural.
TODA CENTRAL HIDROELCTRICA DEBE CONTAR
Estudio Tcnico.
Estudio econmico (VAN, TIR, RIC, tiempo de recuperacin).
Estudio de impacto ambiental (E.I.A.).
Plan de Contingencia, Plan de Abandono.
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SISTEMAS AUXILIARES
DIAGRAMA UNIFILAR DE LA CENTRAL
1. NECESIDAD DE LOS SERVICIOS AUXILIARES
Los atributos identificados dan el por qu los servicios auxiliares son
necesarios. Seis principales necesidades son identificadas en esta parte :
Seguridad Operacional en los SEP.
Confiabilidad y adecuacin de los SEP.
Eficiencia operacional de los SEP.
Eficiencia de los SEP a lo largo del tiempo.
Establecimiento de cuentas.
Calidad de Servicio.
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2. PROVEEDORES DE LOS SERVICIOS AUXILIARES
Estos atributos principalmente identifican quienes pueden proveer un servicio
auxiliar especfico:
Todos los generadores (Los que se encuentran dentro y fuera del rea
de control).
Los generadores del rea de control.
El proveedor del servicio de Transmisin.
El operador del rea de control.
Carga de los consumidores.
Las compaas locales de distribucin.
GENERACIN TRMICA CONVENCIONAL
Se denominan centrales termoelctricas clsicas o convencionales aquellas
centrales que producen energa elctrica a partir de la combustin de carbn,
fuel ol o gas en una caldera diseada al efecto.
El apelativo de "clsicas" o "convencionales" sirve para diferenciarlas de otros
tipos de centrales termoelctricas (nucleares y solares, por ejemplo), las cuales
generan electricidad a partir de un ciclo termodinmico, pero mediante fuentes
energticas distintas de los combustibles fsiles empleados en la produccin
de energa elctrica desde hace dcadas y, sobre todo, con tecnologas
diferentes y mucho ms recientes que las de las centrales termoelctricas
clsicas
Independientemente de cul sea el
combustible fsil que utilicen (fuel-oil,
carbn o gas), el esquema de
funcionamiento de todas las centrales
termoelctricas clsicas es
prcticamente el mismo.
Las nicas diferencias consisten en el
distinto tratamiento previo que sufre el
combustible antes de ser inyectado en
la caldera y en el diseo de los
quemadores de la misma, que varan
segn sea el tipo de combustible
empleado.
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ESQUEMA CENTRAL TRMICA CONVENCIONAL
1.- Cinta transportadora. 2.- Tolva.
3.- Molino. 4.- Caldera.
5.- Cenizas. 6.- Sobrecalentador.
7.- Recalentador. 8.- Economizador.
9.- Calentador de aire 10.- Precipitador.
11.- Chimenea 12.- Turbina de alta presin
13.- Turbina de media presin 14.- Turbina de baja presin
15.- Condensador 16.- Calentadores
18.- Torre de refrigeracin 17.- Transformadores
19.- Generador 20.-Lnea de transporte de energa
elctrica
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El funcionamiento de una central
termoelctrica, como la representada
en la figura, es la siguiente: el
combustible est almacenado en los
parques adyacentes de la central,
desde donde, mediante cintas
transportadoras (1), es conducido al
molino (3) para ser triturado. Una vez
pulverizado, se inyecta, mezclado con
aire caliente a presin, en la caldera
(4) para su combustin.
Dentro de la caldera se produce el vapor
que acciona los labes de los cuerpos de
las turbinas de alta presin (12), media
presin (13) y baja presin (14), haciendo
girar el rotor de la turbina que se mueve
solidariamente con el rotor del generador
(19), donde se produce energa elctrica, la
cual es transportada mediante lneas de
transporta a alta tensin (20) a los centros
de consumo.
Despus de accionar las turbinas, el vapor pasa a la fase lquida en el
condensador (15). El agua obtenida por la condensacin del vapor se somete a
diversas etapas de calentamiento (16) y se inyecta de nuevo en la caldera en
las condiciones de presin y temperatura ms adecuadas para obtener el
mximo rendimiento del ciclo.
El sistema de agua de circulacin que refrigera el condensador puede operarse
en circuito cerrado, trasladando el calor extrado del condensador a la
atmsfera mediante torres de refrigeracin (17), o descargando dicho calor
directamente al mar o al ro.
Para minimizar los efector de la combustin de carbn sobre el medio
ambiente, la central posee una chimenea (11) de gran altura -las hay de ms
de 300 metros-, que dispersa los contaminantes en las capas altas de la
atmsfera, y precipitados (10) que retienen buena parte de los mismos en el
interior de la propia central.
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VENTAJAS DE UNA CENTRAL TRMICA
Se pueden ubicar en cualquier lugar.
Se pueden construir en mdulos (US $ 500 / KW).
Corto tiempo de implementacin ( ao).
Proporciona tensin de referencia para normalizar un sistema
interconectado.
Compresor de reactivos (MVAR).
Peligro potencial mnimo
DESVENTAJAS DE UNA CENTRAL TRMICA
Contaminante.
No renovable.
Precio de la energa es alto. (US $ 0.10 a 0.20 / KW-h).
Costo de Vida til (20 aos).
Operacin y mantenimiento complejo.
Utilizan productos peligrosos (Asbesto).
TURBINAS DE VAPOR
Las turbinas de vapor y gas se pueden
clasificar de varias formas. La primera
es de acuerdo a la direccin general del
flujo de fluido de trabajo a travs de la
mquina, es decir en flujo radial y flujo
axial.
Hoy da la mayor parte de las turbinas
estn diseadas para el flujo axial del
vapor o gas (no as los compresores),
por lo que este captulo se dedicar
principalmente al estudio de turbinas de
flujo axial. Las turbinas de vapor y gas, a pesar de usar fluidos de trabajo muy
diferentes, tienen muchos puntos comunes de diseo, construccin y
operacin. Las mayores diferencias estn en las presiones y temperaturas de
trabajo de estas mquinas.
Para turbinas a vapor, la temperatura mxima est hoy limitada a unos
540 a 600 C. En las turbinas de gas en cambio, la temperatura de
ingreso de los gases a la turbina es de unos 1000 C para las de uso
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30
industrial y hasta unos 1300 C para turbinas a gas de uso aeronutico y
alta performance.
Las presiones mximas son de unos 35 MPa para turbinas a vapor (350
bar), y entre 4 y 2 MPa para turbinas a gas. El tener altas presiones de
admisin requiere una construccin robusta para las turbinas de vapor,
en cambio las turbinas de gas son de construccin ms liviana.
TURBINAS A GAS
Si bien la turbina a gas es un motor de combustin interna y su ciclo tiene
puntos en comn con los ciclos Otto o Diesel, tiene una diferencia fundamental.
Se trata (igual que todas las turbinas) de mquina de funcionamiento continuo.
Es decir, en rgimen permanente cada elemento de ella est en condicin
estable.
La turbina a gas es un mecanismo de
transformacin de energa, en donde se
utiliza la energa cintica de algn fluido
para la realizacin de trabajo mecnico,
siendo un dispositivo cclico generador de
potencia mediante sistemas de aspas que
son empujadas por dicho fluido.
El fluido de trabajo a utilizar en este caso
ser un gas.
Para el ciclo abierto, tres son los elementos principales de una turbina de gas:
compresor, cmara de combustin y turbina, y para el caso cerrado:
compresor, turbina y 2 intercambiadores de calor.
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31
Las turbinas de gas pueden operar como sistemas abiertos o cerrados,
el modo abierto mostrado en la figura es el ms comn.
Este es un sistema en el que el aire
atmosfrico entra continuamente al
compresor, donde se comprime hasta alta
presin.
El aire entra entonces en la cmara de
combustin, donde se mezcla con el
combustible producindose la combustin
y obtenindose los productos de
combustin a elevada temperatura.
Los productos de combustin se expanden en la turbina y a continuacin
se descargan al ambiente.
Parte de la potencia desarrollada en la
turbina se utiliza en el compresor y la
restante se utiliza para generar
electricidad, en el esquema representado
en la figura, el fluido de trabajo recibe su
energa por transferencia de calor de una
fuente externa.
El gas que sale de la turbina pasa por un
intercambiador de calor donde se enfra
para volver a entrar en el compresor.
PLANTAS DE CICLO COMBINADO
Una central de ciclo combinado consiste bsicamente en un grupo
Turbina a Gas-Generador, una chimenea recuperadora de calor (HRSG)
y un grupo Turbina a Vapor-Generador, formando un sistema que
permite producir electricidad.
El proceso de generacin de energa elctrica en una central de ciclo
combinado comienza con la aspiracin de aire desde el exterior siendo
conducido al compresor de la Turbina a Gas a travs de un filtro.
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El aire es comprimido y combinado con el combustible atomizado (Gas Natural)
en una cmara donde se realiza la combustin.
El resultado es un flujo de gases calientes que al expandirse hacen girar la
Turbina a Gas proporcionando trabajo. El generador acoplado a la Turbina a
Gas transforma este trabajo en energa elctrica
Los gases de escape que salen de la Turbina a Gas
pasan a la chimenea recuperadora de Calor o
HRSG.
En esta chimenea se extrae la mayor parte del
calor an disponible en los gases de escape y
se transmiten al ciclo agua-vapor, antes de
pasar a la atmsfera.
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33
La Chimenea de recuperacin se divide en tres reas de intercambio de calor:
rea 1: Se denomina economizador y est ubicado en la parte superior de la
chimenea. El agua a alta presin ingresa al economizador para ser recalentada
hasta el punto de saturacin.
rea 2: Se denomina ciclo de
evaporacin y est ubicada en la zona
intermedia de la chimenea. Es donde se
transforma el agua en vapor.
rea 3: Se denomina recalentador y est
ubicada en la parte inferior de la
chimenea, zona donde la temperatura es
ms alta producto de que est cerca de
la salida de la Turbina a Gas. Aqu el
vapor saturado se recalienta an ms.
Posteriormente este vapor recalentado es inyectado en la Turbina a Vapor
donde se expande en las filas de alabes haciendo girar el eje de esta Turbina lo
que genera trabajo, el cual es transformado en energa elctrica en el
generador acoplado a la Turbina a Vapor.
RAZONES PARA INSTALAR ESTE TIPO DE CENTRALES
El elevado rendimiento del que se ha comentado anteriormente.
El reducido coste de instalacin que se sita entre 60-80 millones
de pta. /MW, muy inferior al de las centrales nucleares que puede
ser 8-10 veces mayor y al de las instalaciones elicas que estn
entre 120-150 millones/MW.
El cort perodo de duracin de las obras, aproximadamente tres
aos.
El precio de la materia prima, que, aunque fluctuante como la
ltima crisis del petrleo ha demostrado, es barato: del orden de 2
pta. /termia.
Y la alta disponibilidad de estas centrales que pueden funcionar
sin problemas durante 6.500-7500 horas equivalentes al ao.
Las centrales de gas debido a su sofisticada tecnologa, a la
utilizacin de un recurso importado y a la escasa necesidad de
manipulacin, es una forma de produccin de electricidad menos
intensiva en trabajo, que, por ejemplo, un parque elico.
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CENTRALES NUCLEARES
PRODUCCIN DE ELECTRICIDAD EN UNA CENTRAL NUCLEAR
Una central nuclear tiene cuatro partes
EL REACTOR en el que se produce la fisin.
EL GENERADOR DE VAPOR en el que el calor producido por la fisin se
usa para hacer hervir agua
LA TURBINA que produce electricidad con la energa contenida en el vapor
EL CONDENSADOR en el cual se enfra el vapor, convirtindolo en agua
lquida.
ESQUEMA DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA CENTRAL NUCLEAR
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La reaccin nuclear tiene lugar en el reactor, en el estn las agrupaciones
de varillas de combustible intercaladas con unas decenas de barras de
control que estn hechas de un material que absorbe los neutrones.
Introduciendo estas barras de control ms o menos se controla el ritmo de
la fisin nuclear ajustndolo a las necesidades de generacin de
electricidad.
En las centrales nucleares habituales hay un circuito primario de agua en el
que esta se calienta por la fisin del uranio. Este circuito forma un sistema
cerrado en el que el agua circula bajo presin, para que permanezca lquida
a pesar de que la temperatura que alcanza es de unos 293C.
Con el agua del circuito primario se
calienta otro circuito de agua, llamado
secundario. El agua de este circuito
secundario se transforma en vapor a
presin que es conducido a una turbina.
El giro de la turbina mueve a un
generador que es el que produce la
corriente elctrica. Finalmente, el agua
es enfriada en torres de enfriamiento, o
por otros procedimientos.
MEDIDAS DE SEGURIDAD
En las centrales nucleares habituales el ncleo del reactor est colocado
dentro de una vasija gigantesca de acero diseada para que si ocurre un
accidente no salga radiacin al ambiente.
Esta vasija junto con el generador de vapor estn colocados en un edificio
construido con grandes medidas de seguridad con paredes de hormign
armado de uno a dos metros de espesor diseadas para soportar
terremotos, huracanes y hasta colisiones de aviones que chocaran contra
l.
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REPERCUSIONES AMBIENTALES DE LA ENERGA NUCLEAR
Una de las ventajas que los defensores de la energa nuclear le encuentran
es que es mucho menos contaminante que los combustibles fsiles.
Comparativamente las centrales nucleares emiten muy pocos
contaminantes a la atmsfera.
Los que se oponen a la energa nuclear argumentan que el hecho de que el
carbn y, en menor medida el petrleo y el gas, sean sucios no es un dato
a favor de las centrales nucleares.
Que lo que hay que lograr es que se disminuyan las emisiones procedentes
de las centrales que usan carbn y otros combustibles fsiles, lo que
tecnolgicamente es posible, aunque encarece la produccin de
electricidad
ALMACENAMIENTO DE LOS RESIDUOS RADIACTIVOS
Con los adelantos tecnolgicos y la experiencia en el uso de las centrales
nucleares, la seguridad es cada vez mayor, pero un problema de muy difcil
solucin permanece: el almacenamiento a largo plazo de los residuos
radiactivos que se generan en las centrales, bien sea en el funcionamiento
habitual o en el desmantelamiento, cuando la central ya ha cumplido su
ciclo de vida y debe ser cerrada.
TIPOS DE REACTORES NUCLEARES
Los reactores nucleares se clasifican, de acuerdo con la velocidad de los
neutrones que producen las reacciones de fisin, en: reactores rpidos y
reactores trmicos.
A su vez, los reactores trmicos se clasifican, de acuerdo con el tipo de
moderador empleado, en: reactores de agua ligera, reactores de agua
pesada y reactores de grafito. Con cada uno de estos reactores est
asociado generalmente el tipo de combustible usado, as como el
refrigerante empleado.
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REACTOR DE AGUA A PRESIN (PWR)
Emplea agua ligera como moderador y refrigerante; xido de uranio
enriquecido como combustible. El refrigerante circula a una presin tal que
el agua no alcanza la ebullicin, y extrae el calor del reactor, que despus
lleva a un intercambiador de calor, donde se genera el vapor que alimenta a
la turbina.
REACTOR DE AGUA EN EBULLICIN (BWR)
Emplea elementos similares al anterior, pero ahora el refrigerante, al
trabajar a menor presin, alcanza la temperatura de ebullicin al pasar por
el ncleo del reactor, y parte del lquido se transforma en vapor, el cual una
vez separado de aqul y reducido su contenido de humedad, se conduce
hacia la turbina sin necesidad de emplear el generador de vapor.
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REACTOR DE GRAFITO-GAS
Este tipo de reactores usan grafito como moderador y CO2 como
refrigerante. Mientras que los primeros reactores de este tipo
emplearon uranio natural en forma metlica, los actuales
denominados avanzados de gas (AGR) utilizan xido de uranio
enriquecido; y los denominados reactores de alta temperatura
(HTGR), usan helio como refrigerante.
ENERGA ELICA
CMO SE APROVECHA LA ENERGA ELICA?
La forma fundamental de aprovechar al energa elica es en los parques
elicos, donde se recupera la energa del viento gracias a los
aerogeneradores, produciendo electricidad que se vierte a la red y
permite suministrarnos en nuestras actividades cotidianas.
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PARTES DE UN AEROGENERADOR
Los aerogeneradores se agrupan en los parques elicos para producir la
suficiente energa que nos permita transportarla a los lugares en la que la
consumimos. El viento se capta gracias a las palas de los aerogeneradores. Y
al girar la mquina produce electricidad.
Pero para llevar la energa desde los parques
elicos hasta los centros donde la consumimos
(viviendas, escuelas, industrias, etc.) es preciso
hacer largos tendidos elctricos que se conocen
como redes de transporte y redes de distribucin
elctrica.
DNDE SE APROVECHA EL VIENTO?
El recurso del viento existe en numerosos lugares, y
de ah que cada vez sea mayor el nmero de
parques elicos que se ponen en marcha. Pero
principalmente se aprovecha en grandes llanuras en
las que sopla el viento, en las cimas de cordales de
montaa, en la costa e incluso en el interior del mar
(a estos ltimos se les llama parques elicos off-
shore).
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Tambin se estn dando actualmente aprovechamientos con pequeos
aerogeneradores desde 60 hasta 1.500 W, para pequeos consumos en
viviendas aisladas, en zonas de turismo rural (hoteles, casas rurales, etc.), en
donde en muchas ocasiones se utilizan los denominados sistemas hbridos
compuestos por estos pequeos aerogeneradores y paneles solares
fotovoltaicos.
CUNTA ENERGA PUEDE SUMINISTRAR UN PARQUE ELICO?
Los aerogeneradores que existen en los parques elicos son mquinas
elctricas de potencias que van desde los 150 kW (ms antiguos) a 1.200 kW
(ms modernos). La energa elctrica que produce un aerogenerador medio puede ser suficiente para suministrar a unas 90 familias durante un ao.
TIPOLOGA DE LOS AEROGENERADORES
En la actualidad existe toda una enorme variedad de modelos de
aerogeneradores, diferentes entre s tanto por la potencia proporcionada, como
por el nmero de palas o incluso por la manera de producir energa elctrica
(aisladamente o en conexin directa con la red de distribucin convencional).
Pueden clasificarse, pues, atendiendo a distintos criterios:
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POR LA POSICIN DEL AEROGENERADOR
EJE VERTICAL
Su caracterstica principal es que el eje de rotacin se
encuentra en posicin perpendicular al suelo. Son tambin
llamados "VAWTs", que corresponde a las siglas de la
denominacin inglesa "vertical axis wind turbines".
EJE HORIZONTAL
Son los ms habituales y en ellos se ha centrado el mayor
esfuerzo de diseo en los ltimos aos. Se los denomina
tambin "HAWTs", que corresponde a las siglas de la
denominacin inglesa "horizontal axis wind turbines".
POR LA ORIENTACIN DEL EQUIPO CON RESPECTO AL VIENTO:
BARLOVENTO:
Las mquinas corrientes arriba tienen el rotor de cara al viento. La
principal ventaja de los diseos corriente arriba es que se evita el
abrigo del viento tras la torre. Con mucho la mayora de los
aerogeneradores tienen este diseo
SOTAVENTO
La mquina corriente abajo tiene el rotor situado
en la cara a sotavento de la torre.
La ventaja terica que tienen es que pueden ser
construidos sin un mecanismo de orientacin, si
el rotor y la gndola tienen un diseo apropiado
que hace que la gndola siga al viento
pasivamente. Sin embargo, en grandes
mquinas sta es una ventaja algo dudosa, pues
se necesitan cables para conducir la corriente
fuera del generador.
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POR EL NUMERO DE PALAS:
1PALA
Al tener slo una pala estos aerogeneradores
precisan un contrapeso en el otro extremo
para equilibrar. La velocidad de giro es muy
elevada. Su gran inconveniente es que
introducen en el eje unos esfuerzos muy
variables, lo que acorta la vida de la
instalacin.
Una aplicacin de este tipo de mquinas
puede verse en la foto situada al lado.
2 PALAS
Los diseos bipala de aerogeneradores
tienen la ventaja de ahorrar el coste de una
pala y, por supuesto, su peso. Sin embargo,
suelen tener dificultades para penetrar en el
mercado, en parte porque necesitan una
mayor velocidad de giro para producir la
misma energa de salida. Esto supone una
desventaja tanto en lo que respecta al ruido
como al aspecto visual. Una aplicacin de
este diseo se presenta en la figura.
3 PALAS
La mayora de los aerogeneradores
modernos tienen diseos tripala, con el rotor
mantenido en la posicin corriente arriba (en
la cara de la torre que da al viento), usando
motores elctricos en sus mecanismos de
orientacin.
Este diseo tiende a imponerse como
estndar al resto de los conceptos evaluados.
La gran mayora de las turbinas vendidas en los mercados mundiales
poseen este diseo.
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MULTIPALAS
Con un nmero superior de palas o
multipalas. Se trata del llamado modelo
americano, debido a que una de sus
primeras aplicaciones fue la extraccin de
agua en pozos de las grandes llanuras de
aquel continente
ENERGA SOLAR
CMO SE APROVECHA LA ENERGA SOLAR?
Esta energa se puede aprovechar bsicamente de dos formas:
Obteniendo calor a travs de diferentes
sistemas de concentracin de los rayos
solares. Ese calor se puede aprovechar
para calentar agua, para dar calefaccin
o para generar vapor.
Obteniendo electricidad gracias al efecto
fotovoltaico, por el que determinadas
sustancias dan lugar a una corriente
elctrica cuando la luz incide sobre
ellas.
DNDE SE APROVECHA LA ENERGA SOLAR TRMICA?
Para aprovechar la energa solar y producir calor es preciso contar
con un sistema que permita concentrar la energa que nos llega con
los rayos solares.
Podemos hacerlo en colectores solares planos, obteniendo de esa
forma la energa suficiente para calentar agua de uso habitual en
casa o para precalentar el agua del circuito de calefaccin, lo que nos
permitir ahorrar la suficiente energa fsil como para pagar la
instalacin de los colectores.
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Pero tambin se puede aprovechar la energa
solar para producir vapor que luego generar
electricidad, igual que en cualquier central
trmica convencional. En este caso unos
espejos ayudan a concentrar los rayos solares
sobre un punto en el que se centraliza la
produccin de energa: la torre solar, o bien se
utilizan espejos cilndrico-parablicos para
concentrar la radiacin solar.
La diferencia con los sistemas convencionales est
en la ausencia de gases contaminantes. Sin
embargo hace falta una gran cantidad de terreno y
una alta radiacin solar para poder hacer este tipo
de aprovechamientos, como puede ser la
Plataforma Solar de Almera.
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CUNTA ENERGA PUEDE SUMINISTRAR UNA INSTALACIN
SOLAR TRMICA?
La central solar trmica producir tanta energa como grande sea el
campo de espejos o colectores que se coloque. En el caso de paneles
solares trmicos la superficie normal para suministrar agua caliente a
una familia de cuatro miembros es de 4 m2.
CMO SE APROVECHA LA ENERGA SOLAR FOTOVOLTAICA?
La energa fotovoltaica puede aprovecharse bsicamente de dos formas
diferentes:
Produciendo electricidad para consumo en pequeas
instalaciones aisladas a las que no llega la red elctrica
(viviendas, repetidores, postes telefnicos, etc.) o incluso para
mover automviles o en satlites.
Produciendo electricidad para verterla a la red y contribuir de esa
forma a abastecer la energa consumida en todos los puntos en
que se demanda electricidad (viviendas, iluminacin pblica,
etc.).
DNDE SE APROVECHA LA ENERGA SOLAR FOTOVOLTAICA?
Las instalaciones autnomas permiten suministrar energa
elctrica en pequeas cantidades a pequeos centros de
consumo, mientras que se han
desarrollado en la actualidad
gran nmero de instalaciones
que permiten una conexin a
red.
stas facilitan el crecimiento del
nmero de centrales
fotovoltaicas al reducir el coste
total del equipamiento, y
permiten cobrar por la energa
producida, lo que aade
rentabilidad a esta solucin de
suministro energtico.
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CUNTA ENERGA PUEDE SUMINISTRAR UNA INSTALACIN
SOLAR FOTOVOLTAICA?
La energa que suministran depende del nmero de colectores que se
instalen. Sin embargo, es recomendable no utilizar esta fuente
energtica para suministrar equipos de calefaccin, y en general todo
aquel equipo que conlleve un efecto Joule (calentamiento por
resistencia elctrica).
Los paneles fotovoltaicos ms comnmente usados son los de 75-110
wp.En la actualidad se estn utilizando con muy buenos rendimientos
instalaciones denominadas hbridas, en las que adems del panel solar,
ste se apoya con un pequeo aerogenerador.
UNA ESTRUCTURA TPICA DE PANELES
DESCRIPCIN DE LAS PLANTAS SOLARES
1. Caldera
2. Campo de
helistatos
3. Torre
4. Almacenamiento
trmico
5. Generador de vapor
6. Turbo-alternador
7. Aero-condensador
8. Lneas de transporte
de energa elctrica
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VENTAJAS DE LA ENERGA SOLAR FOTOVOLTAICA
Las principales ventajas de la energa fotovoltaica son:
Evita un costoso mantenimiento de lneas elctricas en zonas de
difcil acceso.
Elimina los costes ecolgicos y estticos de la instalacin de lneas
en esas condiciones.
Contribuye a evitar el despoblamiento progresivo de determinadas
zonas.
Es una energa descentralizada que puede ser captada y
utilizada en todo el territorio.
Una vez instalada tiene un coste energtico nulo.
Mantenimiento y riesgo de avera muy bajo.
Tipo de instalacin fcilmente modulable, con lo que se puede
aumentar o reducir la potencia instalada fcilmente segn las
necesidades.
No produce contaminacin de ningn tipo.
Se trata de una tecnologa en rpido desarrollo que tiende a
reducir el coste y aumentar el rendimiento.
ENERGA GEOTRMICA
La energa geotrmica es la energa almacenada bajo la superficie de la tierra
en forma de calor. Su aprovechamiento comercial slo es posible en aquellos
lugares en donde coexisten los factores que dan origen a la existencia de un
campo geotrmico propiamente dicho
ESQUEMA DE EXTRACCIN DE ENERGA GEOTRMICA
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La geotermia no es ms que el calor interno de la Tierra. Este calor interno
calienta hasta las capas de agua ms profundas: al ascender, el agua caliente o
el vapor producen manifestaciones, como los giseres o las fuentes termales,
utilizadas para calefaccin desde la poca de los romanos.
Hoy en da, los progresos en los mtodos de perforacin y bombeo permiten
explotar la energa geotrmica en numerosos lugares del mundo.
Las centrales geotrmicas son parecidas a
las trmicas. En stas, se quema gas
natural, carbn, u otro combustible, para
calentar vapor y hacer que salga a chorro
accionando la turbina de un generador.
En las geotrmicas, el mecanismo es
similar, excepto porque el vapor es
suministrado por las calderas naturales
volcnicas.
La zona del interior de la tierra donde se producen esas fuerzas se encuentra
aproximadamente a unos 50 km. de profundidad, en una franja denomina sima o
sial.
Conforme se desciende hacia el interior de la corteza terrestre se va
produciendo un aumento gradual de temperatura, siendo sta de un grado cada
37 metros aproximadamente.
Para aprovechar esas temperaturas se utilizan sistemas de tecnologa similar a
las empleadas en la energa solar aplicadas a turbinas: calentamiento de un
lquido con cuya energa se hacen mover las palas de un generador elctrico.
Los sistemas geotrmicos son considerados como los ms prcticos, tanto por el
rendimiento como por el mantenimiento. La nica pieza mvil de estas centrales
se reduce a la turbina, lo que mejora la vida til de todo el conjunto. Otra
caracterstica ventajosa se refiere a la fuente de energa utilizada, sta se
encuentra siempre presente y suele ser constante en el tiempo, con apenas
variaciones.
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ESQUEMA CENTRAL GEOTRMICA
Bsicamente, una central geotrmica consta de una perforacin realizada en la
corteza terrestre a gran profundidad. Para alcanzar una temperatura suficiente
de utilizacin debe perforarse varios kilmetros; la temperatura aproximada a 5
kilmetros de profundidad es de unos 150 centgrados.
El funcionamiento se realiza mediante un sistema muy simple: dos tubos que
han sido introducidos en la perforacin practicada, mantienen sus extremos en
circuito cerrado en contacto directo con la fuente de calor.
El modo de explotacin del calor de las
rocas depende de las temperaturas de las
capas. As se tiene la geotermia de alta
energa, para aguas de 150 a 300 C, que
permite la produccin directa de
electricidad mediante turbinas de vapor.
Hay algunas centrales de este tipo en el
mundo, entre las que se puede destacar
las de Guadalupe, Italia y Japn.
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Tambin existe la geotermia de energa media que
se caracteriza por explotar agua de temperaturas
comprendidas entre 80 y 150C que no pueden
utilizarse directamente para producir vapor.
Hay que recurrir a un fluido intermedio que acciona
los turboalternadores. Se trata sin embargo de un
tipo de geotermia que puede servir de calefaccin
El modo ms difundido, es la geotermia de muy
baja energa, la cual es un tipo de geotermia que abarca una gama de
temperaturas comprendidas entre 80 y 150 C, en capas generalmente
situadas entre 1.000 y 2.000 metros de profundidad.
Estas temperaturas no permiten producir electricidad, pero sirven para
calefaccin de viviendas o instalaciones agrcolas.
Por ltimo, la geotermia de muy baja energa explota aguas entre 10 y 50C,
cuya insuficiente temperatura obliga a usar bombas de calor.
Estas temperaturas se dan en capas poco profundas, cosa que reduce el costo
de las perforaciones.
NUEVA ZELANDA es quiz el pas ms experto del mundo en materia de
centrales geotrmicas, debido a su topografa volcnica que hace idneo el uso
de este tipo de energa. Puso en funcionamiento la segunda central geotrmica
del mundo (la primera se instal en Italia).
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ENERGA MAREOMOTRIZ
QU ES LA ENERGA MAREOMOTRIZ?
La energa mareomotriz es el aprovechamiento energtico del desnivel de agua
que se produce como consecuencia de las mareas
CMO SE APROVECHA LA ENERGA MAREOMOTRIZ?
El aprovechamiento de energa mareomotriz consiste
en mover una turbina gracias a la energa potencial
acumulada en el agua. La turbina, que lleva
acoplada un generador elctrico, produce la
electricidad suficiente para su vertido a la red
elctrica y su consumo en las viviendas e industrias.
DNDE SE APROVECHA LA ENERGA MAREOMOTRIZ?
El aprovechamiento de esta energa puede hacerse
en determinadas zonas de la costa que presentan
unos desniveles adecuados. Sin embargo, no son
muchas las zonas propicias para ello y casi siempre
conllevan importantes obras de infraestructura que
suponen un gran impacto ambiental y un importante
coste econmico.
El principio de conversin de energa consiste en el uso de una diferencia de
niveles de agua ocenica a ambos lados de un dique que encierra un rea
ocenica mediante compuertas que se cierran para que quede retenida durante
las altas mareas.
La diferencia de niveles causa una diferencia de presiones de agua dentro y
fuera del dique, y bajo esta diferencia de presiones los chorros de agua que
pasan a travs del dique hacen rotar sistemas hidroturbinas-generadores
produciendo de este modo energa elctrica.
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Se instalan compuertas para que quede retenida durante las altas mareas.
Estas se abren durante las bajas mareas, dando paso a un salto de agua que
hace girar la turbina.
ESQUEMA DE UNA CENTRAL MAREOMOTRIZ
El uso de dicho principio tradicional de produccin de energa elctrica tiene
una desventaja cardinal: la energa elctrica se genera no constantemente,
sino cclicamente conforme a los ciclos de mareas.
Esto significa que hay una secuencia de periodos alternantes de ausencia y
generacin de energa elctrica con un perodo igual al perodo de mareas
ocenicas (aproximadamente 6 horas), que en la prctica causa serias
incomodidades al usar la energa elctrica obtenida por medio de dicho
principio.
Los lugares adecuados para instalar centrales mareomotrices son escasos ya
que, para que funcionen eficazmente, deben estar situadas en la
desembocadura de un ro donde las mareas sean muy amplias (5 metros por lo
menos).
Adems, hay que construir un dique de cierre y disponer de una red elctrica
en las cercanas que supla la intermitencia de la produccin dependiente del
horario de las mareas
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CENTRAL MAREOMOTRIZ
As, antes de proceder a la instalacin definitiva de la central, se tendrn
que estudiar las caractersticas ecolgicas y biolgicas del lugar elegido
para poder valorar la idoneidad del emplazamiento.
El lugar seleccionado para montar una central mareomotriz debe contar
con fuertes mareas para que la amplitud sea grande, con un gran
depsito de agua, de forma que las mareas se presenten en reas
restringidas para que la obra a realizar tenga las menores dimensiones,
con el fin de que el costo sea bajo. Con todo, se ha cifrado el potencial
aprovechable de esta fuente energtica en unos 15,000 MW.
CICLO MAREMOTRIZ ELEMENTAL DE EFECTO SIMPLE
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54
Por otro lado, como los saltos hidrulicos en las posibles centrales
mareomotrices siempre sern inferiores a los 15 m, es necesario utilizar
turbinas especiales. La ms aceptada y especficamente diseada para este fin
es la de bulbo axial que actualmente se est construyendo con rotores de 7,5
m de dimetro y potencias de hasta 60 MW.
Tambin es aplicable la turbina hidrulica Kaplan modificada (tipo "tubo") y
algn otro diseo como el denominado de "rotor anular".
TURBINA TIPO BULBO
La turbina admite flujos en ambos sentidos. Cada una tiene 4 labes
orientables y est acoplada a un alternador constituyendo un grupo bulbo.
Tiene un difcil acceso en instalacin
TURBINA STRAFLO
El generador circunda los labes de la turbina, consiguindose mayor
rendimiento. El acceso es ms sencillo y no pueden bombear agua al estuario.
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TURBINA TUBULAR
La turbina est conectada al generador a travs de un largo eje, lo cual permite
al generador alojarse en lo alto del dique.
VENTAJAS DE LA ENERGA MAREOMOTRIZ
Auto renovable: es decir es capaz de renovarse cclicamente debido al
ciclo peridico de las mareas.
No contaminante: no emite ningn tipo de contaminantes acuosos o
gaseosos.
Silenciosa, las instalaciones que componen una planta de estas
caractersticas no producen ningn tipo de ruido.
Bajo costo de materia prima: el agua del mar no cuesta nada.
No concentra poblacin. Estas centrales no tienen porqu tener un
ncleo de poblacin cercano, pues no ser necesario para su
mantenimiento mucha mano de obra. Basar con uno o dos operarios
por planta.
Disponible en cualquier clima y poca del ao: las mareas se producen
siempre.
DESVENTAJAS DE LA ENERGA MAREOMOTRIZ
Impacto visual y estructural sobre el paisaje costero: es la consecuencia
ms directa de la construccin de estas centrales.
Localizacin puntual: no todos los lugares son aptos para ubicar una
central mareomotriz.
Dependiente de la amplitud de mareas: si las mareas son bajas no
sern aptas.
Traslado de energa muy costoso.
Efecto negativo sobre la flora y la fauna.
Limitada: no todos los recursos del mar pueden ser explotables.
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ENERGA DE LA BIOMASA
QU ES LA ENERGA DE LA BIOMASA?
La energa de la biomasa es toda energa obtenida del aprovechamiento de la
materia orgnica en cualquiera de sus mltiples formas. Biomasa es un trmino genrico referido a cualquier producto biolgico que puede convertirse
en energa til. Las plantas absorben energa solar a travs de la fotosntesis
CICLO DE BIOMASA
TIPOS DE BIOMASA
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TIPOS DE BIOMASA
Existen diferentes tipos o fuentes de biomasa que pueden ser utilizados para
suministrar la demanda de energa de una instalacin, una de las
clasificaciones ms generalmente aceptada es la siguiente:
Biomasa natural: es la que se produce espontneamente en la naturaleza
sin ningn tipo de intervencin humana. Los recursos generados en las
podas naturales de un bosque constituyen un ejemplo de este tipo de
biomasa. La utilizacin de estos recursos requiere de la gestin de su
adquisicin y transporte hasta la empresa lo que puede provocar que su
uso sea inviable econmicamente.
Biomasa residual seca: se incluyen en este
grupo los subproductos slidos no utilizados
en las actividades agrcolas, en las forestales
y en los procesos de las industrias
agroalimentarias y de transformacin de la
madera y que, por tanto, son considerados
residuos. Este es el grupo que en la
actualidad presenta un mayor inters desde
el punto de vista del aprovechamiento industrial. Algunos ejemplos de este
tipo de biomasa son la cscara de almendra, el orujillo, las podas de
frutales, el serrn, etc
Biomasa residual hmeda: son los vertidos denominados biodegradables:
las aguas residuales urbanas e industriales y los residuos ganaderos
(principalmente purines).
Cultivos energticos: son cultivos realizados con la nica finalidad de
producir biomasa transformable en combustible. Algunos ejemplos son el
cardo (cynara cardunculus), el girasol cuando se destina a la produccin de
biocarburantes, el miscanto, etc.
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Biocarburantes: aunque su origen se
encuentra en la transformacin tanto de la
biomasa residual hmeda (por ejemplo
reciclado de aceites) como de la biomasa
residual seca rica en azcares (trigo, maz,
etc.) o en los cultivos energticos (colza,
girasol, pataca, etc.), por sus especiales
caractersticas y usos finales este tipo de
biomasa exige una clasificacin distinta de
las anteriores.
EN QU INSTALACIONES ES POSIBLE UTILIZARLA?
Como se ha visto hasta ahora, multitud de recursos quedan
agrupados bajo el trmino genrico biomasa.
Esta enorme variedad unida a la capacidad de adaptacin de las
tecnologas de aprovechamiento energtico a los diferentes
recursos existentes, causan que, en la actualidad, muchas de las
actividades industriales podran satisfacer toda o parte de su
demanda energtica con biomasa.
No obstante, para poder utilizar esta energa renovable es necesario
cumplir dos condiciones:
CMO SE APROVECHA LA ENERGA DE LA BIOMASA?
Esta energa se puede aprovechar bsicamente de tres formas:
Gasificacin: Vertederos, digestores, etc.
Pirolisis: Obtencin de coques, breas, y alcoholes.
Combustin: Produccin de calor o generacin de vapor para
obtencin de electricidad.
PLANTA DE BIOMASA
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PLANTA DE DIGESTION ANAERBICA
VENTAJAS AMBIENTALES DEL USO ENERGTICO DE LA BIOMASA
Se considera que todo el CO2 emitido en la utilizacin energtica de la
biomasa haba sido previamente fijado en el crecimiento de la materia
vegetal que la haba generado, por lo que no contribuye al incremento
de su proporcin en la atmsfera y, por tanto, no es responsable del
aumento del efecto invernadero.
La biomasa tiene contenidos en azufre prcticamente nulo,
generalmente inferior al 0,1%. Por este motivo, las emisiones de dixido
de azufre, que junto con las de xidos de nitrgeno son las causantes
de la lluvia cida, son mnimas.
Por otra parte, el uso de biocarburantes en motores de combustin
interna supone una reduccin de las emisiones generadas
(hidrocarburos voltiles, partculas, SO2 y CO).
VENTAJAS SOCIOECONMICAS DEL USO ENERGTICO DE LA BIOMASA
El aprovechamiento energtico de la biomasa contribuye a la
diversificacin energtica, uno de los objetivos marcados por los planes
energticos, tanto a escala nacional como europea.
La implantacin de cultivos energticos en tierras abandonadas evita la
erosin degradacin del suelo. La Poltica Agraria Comunitaria (PAC)
permite la utilizacin de tierras en retirada para la produccin de cultivos
no alimentarios, como son los cultivos energticos.
El aprovechamiento de algunos tipos de biomasa (principalmente la
forestal y los cultivos energticos) contribuyen a la creacin de puestos
de trabajo en el medio rural.
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SISTEMA DE SUMINISTRO ELECTRICO
El sistema de suministro elctrico comprende el conjunto de medios y elementos tiles
para la generacin, el transporte y la distribucin de la energa elctrica. Este conjunto
est dotado de mecanismos de control, seguridad y proteccin.
Constituye un sistema integrado que adems de disponer de sistemas de control
distribuido, est regulado por un sistema de control centralizado que garantiza una
explotacin racional de los recursos de generacin y una calidad de servicio acorde con
la demanda de los usuarios, compensando las posibles incidencias y fallas producidas.
Con este objetivo, tanto la red de transporte como las subestaciones asociadas a ella
pueden ser propiedad, en todo o en parte y, en todo caso, estar operadas y gestionadas
por un ente independiente de las compaas propietarias de las centrales y de las
distribuidoras o comercializadoras de electricidad.
DIAGRAMA ESQUEMATIZADO DE LAS DISTINTAS COMPONENTES DEL
SISTEMA DE SUMINISTRO ELCTRICO
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CONCLUSIONES
Las plantas transforman la energa de alta tensin en energa de media tensin
por medio de subestaciones, despus pasan a los transformadores los cuales
transforman en energa de baja tensin para la distribucin. En el camino se va
perdiendo energa debido a varios factores. En la casa se utilizan Watts por
comodidad para realizar los pagos en la CFE, ya que se mide la cantidad de
transferencia de energa en un determinado tiempo, ya que el volt se refiere
nicamente a la circulacin de la corriente sin especificar el tiempo en que
ocurre , por lo que es ms difcil cobrar
A cada casa le corresponde una determinada tensin (constante), aunque no
se utilice todo, ya que los watts que consumen los aparatos elctricos varia