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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.

21

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

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.

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.

32

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.

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.

34

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

35

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.

36

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.

37

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.

38

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.

39

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).

40

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:

41

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.

42

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.

43

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.

44

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.

45

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.

46

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

47

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

48

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.

49

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.

50

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).

51

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.

52

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

53

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

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.

55

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.

56

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

57

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.

58

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.

60

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