Download - Clase 8 3 cepa procesos
Los procesos técnicos y su didáctica Autoras: M. Torchinsky / A. Tubaro
1
M Ó D U L O N º 2 - C L A S E 8
Procesos de generación de energía eléctrica
¿De dónde sale la energía que usamos? ¿Cuáles son los modos en que se puede obtener
energía para iluminar una vivienda, cocinar, obtener agua caliente, utilizar artefactos
eléctricos, etc.?
La mayor parte de la energía que utilizamos en la vida cotidiana es la energía
eléctrica.
Hasta ahora, cuando hablamos del motor eléctrico, nos referimos a la corriente
continua (la que se puede almacenar en pilas o baterías), sin embargo, en nuestros
hogares e industrias disponemos de corriente alterna.
Si bien la corriente alterna no se puede almacenar y debe ser consumida en el
momento en que se genera, la transmisión de la misma -desde los generadores
(usinas) a los usuarios-, es mucho más sencilla y sin tantas pérdidas como con la
corriente continua. Otra de las ventajas de la corriente alterna es que se pueden usar
transformadores para elevar o disminuir el voltaje.
Conceptos y diferencias entre energía primaria y secundaria:
Se llama energía primaria a la energía obtenida directamente de la naturaleza:
petróleo, carbón mineral, gas natural, rayos solares, caída de agua, viento, etc.
Algunas veces la energía primaria puede transformarse en una energía
directamente utilizable pero no siempre es así.
Generalmente la energía primaria se convierte en otra energía, llamada
secundaria y ésta es la que se utiliza para obtener la energía final deseada, por
ejemplo, la electricidad es la energía secundaria que se convierte en luz, calor,
movimiento, etc.
C) Si lo que se necesita es generar energía eléctrica para luego poder distribuirla, las estructuras que lo permiten reciben el nombre de Centrales eléctricas (usinas) y su nombre específico dependerá del tipo de energía que recibe y transforma.
Los procesos técnicos y su didáctica Autoras: M. Torchinsky / A. Tubaro
2
A partir de ahora recorreremos las fuentes de las que se puede “obtener”
energía eléctrica, las distintas maneras en que se puede “generar” (transformar), y el
transporte y distribución de la energía eléctrica.
Principales fuentes utilizadas para generar energía eléctrica
• Energía potencial de agua acumulada en embalses o represas
• Energía eólica
• Energía química almacenada en los combustibles fósiles (carbón, gas y
petróleo)
• Energía de centrales térmicas nucleares
• Energía solar
• Energía mareomotriz
• Energía geotérmica
Cada una de ellas tiene ventajas y desventajas que veremos más adelante.
Para la generación industrial de energía eléctrica se recurre a instalaciones
denominadas centrales eléctricas o usinas en donde se realizan las distintas
generaciones de energía eléctrica.
Video: http://youtu.be/xaomPg2ky1c Entornos invisibles de la ciencia y la
tecnología – Red de energía eléctrica- Ver hasta el minuto 12
aproximadamente. Es muy interesante PERO tiene muchos conceptos de física que nosotros deberíamos editar o pasar de largo.
Las centrales o usinas generadoras de energía eléctrica se clasifican en función
de la fuente primaria de energía que utilizan:
• Centrales Hidroeléctricas (energía del agua)
• Centrales Eólicas (energía del viento)
• Centrales Termoeléctricas (Energía del vapor de agua generada por la
combustión de algún combustible)
• Centrales Nucleares (energía de la fusión o fusión del núcleo del átomo)
• Celdas fotovoltaicas (energía solar)
• etc.
Los procesos técnicos y su didáctica Autoras: M. Torchinsky / A. Tubaro
3
Algunos ejemplos
Fuente y tipo de energía Centrales generadoras: Energía de salida
Agua
Energía hidráulica
Central hidroeléctrica
Energía eléctrica
Viento
Energía eólica
Generador eólico
Energía eléctrica
Vapor de agua
Energía térmica
Combustibles: gas, carbón, o
petróleo
Central térmica
Energía eléctrica
Fusión o fisión nuclear
Energía térmica nuclear
Central nuclear
Energía eléctrica
Energía solar
Celda fotovoltaica
Energía eléctrica
Energía mareomotriz
Central mareomotriz
Energía eléctrica
Los procesos técnicos y su didáctica Autoras: M. Torchinsky / A. Tubaro
4
Movimiento
Energía mecánica
Dinamo
Energía eléctrica
Proceso de generación, transformación y distribución de energía eléctrica
DIAGRAMA DEL PROCESO
A continuación vamos a ir analizando cada una de las operaciones del proceso:
Generación de electricidad
Si bien hasta acá hablamos de generación de energía
eléctrica como una operación, en realidad, al
aproximarnos podemos ver que está formada por varias
sub-operaciones, esto nos permite analizarla como un proceso en sí mismo, que incluye la siguiente serie de
sub-operaciones: recepción, transformación y transmisión.
generar transmitir distribuir Entra alguna energía
Sale energía Eléctrica
Los procesos técnicos y su didáctica Autoras: M. Torchinsky / A. Tubaro
5
Podríamos decir qué, al igual que en el motor, el proceso de generación de electricidad está compuesto por varias operaciones: recibir
alguna energía cinética, transformarla y transmitirla.
Se requiere de dos artefactos para realizar este proceso de generación: la turbina y el generador propiamente dicho.
Turbina es el nombre genérico que se da a los dispositivos a través de los cuales pasa un fluido en forma continua y le entrega su
energía a paletas o álabes que la transforman en energía mecánica de un eje. En el diagrama vemos las imágenes de 3 turbinas distintas, que se
adoptarán en cada caso, según el tipo de flujo que reciben y transforman: agua de río, vapor o agua de mareas.
A continuación el generador recibe la energía mecánica de la turbina y la transforma en energía eléctrica.
Generador eléctrico es un dispositivo capaz de transformar la energía mecánica en energía eléctrica.
TURBINA
Algún tipo de energía
Energía
mecánica
GENERADOR
Energía Eléctrica
Transformar (mov de
turbina)
Transmitir (en el eje)
Transmitir por cables
Transformar en energía
eléctrica
Recibir Energía
mecánica del eje
Recibir energía
Turbina hidroeléctrica Turbina de vapor Turbina mareomotriz
Los procesos técnicos y su didáctica Autoras: M. Torchinsky / A. Tubaro
6
A- Proceso de generación en una central hidroeléctrica
Las centrales hidroeléctricas aprovechan los desniveles del terreno por donde
pasan corrientes de agua. Para ello se construyen embalses, lagos o represas que
acumulan grandes cantidades de agua. En este caso, la energía potencial gravitatoria
de la masa de agua es la que se transforma en energía eléctrica al dejarla caer y pasar
a través de turbinas que están acopladas a los generadores.
Podemos considera que la turbina es una tecnificación de la rueda hidráulica
con la diferencia de que gira más rápido ya que el generador la necesita para poder
producir energía eléctrica. El flujo que circula lo hace a través de una tubería.
a- La presión del agua, debido a la fuerza de gravedad, se dirige mediante
conductos o tuberías, hacia las turbinas y las hacen girar.
b- El movimiento del eje de las turbinas transmite el movimiento al rotor del
generador produciendo electricidad.
Videos: http://youtu.be/tlZ56d4kwAk - la electricidad versión completa
Energía hidráulica
Energía Eléctrica
transmitir generar transformar
La enciclopedia del estudiante- tecnología e informática”- Ed Santillana - 2006
Los procesos técnicos y su didáctica Autoras: M. Torchinsky / A. Tubaro
7
http://youtu.be/9qhx6Y9u14g- CENTRAL HIDROELECTRICA - Generación
Eléctrica –
Siempre deben seleccionar la parte que les sirve para mostrar en el aula
http://youtu.be/BHGA2I7KduU Energías Eficientes Centrales
hidroeléctricas- Canal Encuentro
B- Proceso de generación en una central eólica
a- La fuerza del aire en movimiento (viento) hace girar las aspas del
aeronavegador.
b- El movimiento del eje de las aspas transmite el movimiento al rotor del
generador produciendo así electricidad.
Videos http://youtu.be/OyyKuTwwYsY generadores eólicos
http://youtu.be/ymVL0TBcxPA edificio alimentado con E O
http://youtu.be/Edb5s53gmgM Turbinas eólicas - Discovery
C- Proceso de generación en una central térmica
En las centrales térmicas se pueden usar diversos tipos de combustibles
(petróleo, carbón, gas, etc.) para generar vapor de agua.
Energía eólica
Energía Eléctrica
transmitir generar transformar
Aspas
Los procesos técnicos y su didáctica Autoras: M. Torchinsky / A. Tubaro
8
a- En todos los casos, el calor generado por la quema del combustible se
aprovecha para calentar agua en una caldera para transformarla en vapor de
agua (análogo a la máquina de vapor)
b- Este vapor de agua es dirigido, por medio de tuberías, hacia las turbinas y su
presión las hace girar.
c- Un generador acoplado al eje de las turbinas, gira con él y produce energía
eléctrica (análogo al generador hidráulico).
D- Proceso de generación en una central térmica nuclear
El proceso de generación de energía en las centrales térmicas nucleares es similar
al de las centrales térmicas de combustibles fósiles, pero en estas centrales el
combustible nuclear se encuentra en un reactor. Las reacciones nucleares producen
calor.
Energía química
Energía Eléctrica
transmitir generar transformar
La enciclopedia del estudiante- tecnología e informática”- Ed Santillana - 2006
Los procesos técnicos y su didáctica Autoras: M. Torchinsky / A. Tubaro
9
a- El calor generado por las reacciones nucleares se aprovecha para calentar agua
y transformarla en vapor de agua.
b- Este vapor de agua es dirigido, por medio de tuberías, hacia las turbinas y su
presión las hace girar.
c- Un generador acoplado al eje de las turbinas, gira con él y produce energía
eléctrica (análogo a los generadores anteriores).
Video http://youtu.be/okP0YTMWjcA Energías Eficientes- Centrales nucleares-
canal encuentro
La enciclopedia del estudiante- tecnología e informática”- Ed Santillana - 2006
Energía nuclear
Energía Eléctrica
transmitir generar transformar
Los procesos técnicos y su didáctica Autoras: M. Torchinsky / A. Tubaro
10
E- Proceso de generación en una central solar
a- La luz solar se refleja en espejos orientados al sol para concentrar la luz
reflejada hacia una caldera. La caldera calienta el agua hasta convertirla en
vapor.
b- Este vapor de agua es dirigido, por medio de tuberías, hacia las turbinas y su
presión las hace girar.
c- Un generador acoplado al eje de las turbinas, gira con él y produce energía
eléctrica (análogo a los generadores anteriores).
F- Proceso de generación en una central mareomotriz
La central mareomotriz se construye cerca de la costa para aprovechar el
movimiento de subida y bajada de las mareas. Aunque la diferencia entre la marea alta
y baja en mitad del océano es de apenas 1 metro, el algunas costas esta diferencia
puede alcanzar los 15 metros.
Energía de las mareas
Energía Eléctrica
transmitir generar transformar
La enciclopedia del estudiante- tecnología e informática”- Ed Santillana - 2006
Los procesos técnicos y su didáctica Autoras: M. Torchinsky / A. Tubaro
11
Diagrama de bloques de algunas Centrales de energía eléctrica
generador
turbina
La enciclopedia del estudiante- tecnología e informática”- Ed Santillana - 2006
Los procesos técnicos y su didáctica Autoras: M. Torchinsky / A. Tubaro
12
CUADRO COMPARATIVO
ventajas desventajas Energía hidroeléctrica
• No contamina • Hay que inundar enormes
extensiones
• Altera el clima, el paisaje y
el ecosistema
• Cuando hay sequía
Energía eólica
• No contamina • Fuerte condicionamiento
geográfico
• Muy costoso
• Ruidoso
Energía térmica de
combustibles fósiles
• Transportabilidad y
almacenamiento del
combustible
• Contaminación provocada
por los gases de la
combustión
• Contaminación del sistema
de refrigeración
• No renovable
Energía térmica nuclear
• Poco contaminante • Problemas en el
almacenamiento de
residuos radiactivos
Energía solar • Limpia
• renovable
• Contaminación en la
fabricación de paneles y
colectores
• Condicionante geográfico
• Poca eficiencia
Energía mareomotriz • limpia • Alteración de la vida marina
• En experimentación
• Costosa
Una vez que la energía eléctrica está generada tiene lugar la operación de
transporte o transmisión
Operación de transporte o transmisión de energía eléctrica
Primera etapa: Una vez generada la energía eléctrica es
transportada por cables desde los generadores hasta
Los procesos técnicos y su didáctica Autoras: M. Torchinsky / A. Tubaro
13
unos aparatos llamados “transformadores”. Se usan para
disminuir la tensión eléctrica.
Segunda etapa: transporte propiamente dicho a través de cables aéreos.
Operación de distribución
En esta etapa, la energía eléctrica es distribuida a los
diferentes usuarios, así como al alumbrado público.
Esta clase no tiene actividad