sistemas de generaciÓn elÉctrica

SISTEMAS DE SISTEMAS DE GENERACIÓN GENERACIÓN ELÉCTRICAELÉCTRICA

Ing. Carlos Gordillo Ing. Carlos Gordillo AndíaAndía

UNIVERSIDAD NACIONAL UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍADE INGENIERÍA

FACULTAD DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICAMECÁNICA

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICAFACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA

VI PROGRAMA DE ACTUALIZACIÓN DE VI PROGRAMA DE ACTUALIZACIÓN DE CONOCIMIENTOSCONOCIMIENTOS

INDICE

• CONCEPTOS GENERALES

• POTENCIAL ENERGÉTICO

• CLASIFICACIÓN DE LOS TIPOS DE ENERGÍA

• EVALUACIÓN DE LA DEMANDA

• ESTUDIO DEL MERCADO ELECTRICO

• GENERACIÓN HIDRÁULICA



• GENERACIÓN TÉRMICA CONVENCIONAL

• PLANTAS NUCLEARES

• ENERGÍA EÓLICA

• ENERGÍA SOLAR

• OTROS TIPOS DE ENERGÍA NO CONVENCIONAL



CONCEPTOS GENERALES



ENERGÍA

La energía es la capacidad que tenemos para realizar un trabajo o para suministrar un calor.

La energía es la fuerza vital de nuestra sociedad. De ella dependen la iluminación de interiores y exteriores, el calentamiento y refrigeración de nuestras casas, el transporte de personas y mercancías, la obtención de alimento y su preparación, el funcionamiento de las fábricas, etc. Hace poco más de un siglo las principales fuentes de energía eran la fuerza de los animales y la de los hombres y el calor obtenido al quemar la madera.



El ingenio humano también había desarrollado algunas máquinas con las que aprovechaba la fuerza hidráulica para moler los cereales o preparar el hierro en las ferrerías, o la fuerza del viento en los barcos de vela o los molinos de viento.

Pero la gran revolución vino con la máquina de vapor, y desde entonces, el gran desarrollo de la industria y la tecnología han cambiado, drásticamente, las fuentes de energía que mueven la moderna sociedad. Ahora, el desarrollo de un país está ligado a un creciente consumo de energía de combustibles fósiles como el petróleo, carbón y gas natural.



CONSUMO DE ENERGÍA

Otro tema importante que analizaremos con detalle es la gran diferencia entre la energía consumida en los países desarrollados y en los que están en vías de desarrollo. Con datos de 1991, el 22,6% de la población que viven en los países desarrollados consume el 73% de la energía comercial usada en todo el mundo.

Esto se traduce en que, de media, cada uno de los habitantes de los países desarrollados usa unas diez veces más energía que una persona de un país no desarrollado. La mitad de la población mundial todavía obtiene la energía principalmente de la madera, el carbón vegetal o el estiércol.



En los países más desarrollados el consumo de energía 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 países en vías de desarrollo está creciendo el consumo por persona de energía porque, para su progreso, necesitan más y más energía.

Para hacer frente a los problemas que hemos citado, los países desarrollados quieren frenar el gasto mundial de petróleo y otros combustibles fósiles, pero los países en vías de desarrollo denuncian que eso frena su desarrollo injustamente.



Fuentes de energía en el mundo en 1991



UNIDADES DE ENERGÍA

La energía 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 energía es el Joule. Se define como el trabajo realizado cuando una fuerza de 1 newton desplaza su punto de aplicación 1 metro.

En la vida corriente es frecuente usar la caloría. 1 Kcal. = 4,186 · 103 julios. Las Calorías con las que se mide el poder energético de los alimentos son en realidad Kilocalorías (mil calorías).

Para la energía eléctrica se usa el kilovatio-hora. Es el trabajo que realiza una máquina cuya potencia es de 1 KW durante 1 hora. 1 KW-h = 36·105 J



Cuando se estudian los combustibles fósiles como fuente de energía se usan dos unidades:

• tec (tonelada equivalente de carbón):

Es la energía liberada por la combustión de 1 tonelada de carbón (hulla) 1 tec = 29,3 · 109 J

• tep (tonelada equivalente de petróleo):

Es la energía liberada por la combustión de 1 tonelada de crudo de petróleo. 1 tep = 41,84 · 109 J



USO EFICIENTE DE LA ENERGÍA

Es imprescindible reducir la dependencia de nuestra economía del petróleo y los combustibles fósiles. Es una tarea urgente, según muchos de los estudiosos del ambiente, porque la amenaza del cambio climático 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 energía no renovable que se va agotando.

Además esto lo debemos hacer compatible, por un deber elemental de justicia, con lograr el acceso a una vida más digna para todos los habitantes del mundo.



Para lograr estos objetivos son muy importantes dos cosas:

• Por una parte aprender a obtener energía, de forma económica y respetuosa con el ambiente, de las fuentes alternativas de las que hemos hablado en páginas anteriores.

• Pero más importante aun, es aprender a usar eficientemente la energía. Usar eficientemente la energía significa no emplearla en actividades innecesarias y conseguir hacer las tareas con el mínimo consumo de energía posible. Desarrollar tecnologías y sistemas de vida y trabajo que ahorren energía es lo más importante para lograr un auténtico desarrollo, que se pueda llamar sostenible.



POTENCIAL ENERGÉTICO



EL RENDIMIENTO ENERGÉTICO

La energía obtenida del carbón, petróleo, gas, biomasa, energía hidráulica y calor generado en un reactor nuclear es la energía primaria, que no se utiliza en forma directa sino trasformada en energía secundaria.

La ventaja de ésta es que tiene una amplia gama de utilización y comodidad de uso: electricidad, gasolina, gas avión, etc. La energía secundaria se suministra como energía final y otra parte es rechazada y devuelta a la naturaleza como "calor residual".



Las consideraciones acerca de la eficiencia energética se centran en la que se deriva de la explotación, transporte y tratamiento de la energía primaria para su conversión, almacenaje de la secundaria, sistemas de distribución, redes de transporte y, finalmente, en la transformación útil para el consumo final, y en los medios de conversión como focos, cocinas o motores de vehículos.



GASOLINAS MILES DE BARRILES DIARIOS



¿CUÁNTA ENERGÍA UTILIZAMOS?

El hombre utiliza cada vez más energía y esa energía procede en casi sutotalidad de las fuentes fósiles o de la energía nuclear.

En prueba de ello se estima que el hombre actual utiliza 30 veces másenergía por persona que su homólogo en la prehistoria o casi cuatro vecesmás que a principios del siglo XX.



ENERGÍA PRIMARIA

Se consideran como fuentes de energía primaria a las que se obtienen directamente de la naturaleza como los casos de: la energía solar, la hidráulica, la eólica, la leña, los productos de caña y otros combustibles de origen vegetal y animal, o bien, después de un proceso de extracción como, el petróleo, el gas natural, el carbón mineral, u otros como el recurso de la geoenergía, y el recurso de la núcleo energía, etc.



ENERGÍA SECUNDARIA

Es aquella cuyos productos energéticos provienen de los distintos centros de transformación con destino a los diversos sectores de consumo y/u otros centros de transformación.

Ejemplos:

• Electricidad: energía generada con recursos primarios o secundarios en centrales termoeléctricas, hidroeléctricas, núcleo eléctricas, etc.

• Gas licuado de petróleo (GLP): mezcla de hidrocarburos livianos obtenidos de la destilación del petróleo y/o del tratamiento del gas natural.



• Gasolinas y Naftas: mezcla de hidrocarburos líquidos livianos, obtenidos de la destilación del petróleo y/o del tratamiento del gas natural.

• Diesel y Gas oil: combustibles líquidos que se obtienen de la destilación atmosférica del petróleo entre los 200 y 380 grados centígrados.

• Fuel oil: es el residuo de la refinación del petróleo y comprende todos los combustibles pesados.



• Coque: es un material sólido de alto contenido de carbono, obtenido como resultado de la destilación destructiva del carbón mineral, petróleo y otros materiales carbonosos.

• Carbón vegetal: combustible obtenido de la destilación destructiva de la madera, en ausencia de oxígeno en las carboneras.

• Gases: combustibles obtenidos como subproductos de las actividades de refinación, coquerías y altos hornos. Además se incluye el gas obtenido en biodigestores.

ALGUNOS DATOS ALGUNOS DATOS ESTADÍSTICOS ESTADÍSTICOS

MUNDIALESMUNDIALES




SUMINISTRO MUNDIAL ENERGÍA PRIMARIA SUMINISTRO MUNDIAL ENERGÍA PRIMARIA 1971-2000: INCREMENTO DEL 81%1971-2000: INCREMENTO DEL 81%


CONSUMO MUNDIAL DE ENERGÍA 2002CONSUMO MUNDIAL DE ENERGÍA 2002



POBREZA ENERGÉTICA GLOBALPOBREZA ENERGÉTICA GLOBALFACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICAFACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA


PREVISIONES DEMANDA MUNDIAL DE ENERGÍA PREVISIONES DEMANDA MUNDIAL DE ENERGÍA PRIMARIAPRIMARIA





PREVISIONES DEMANDA MUNDIAL DE PREVISIONES DEMANDA MUNDIAL DE ENERGÍA PRIMARIAENERGÍA PRIMARIA

El centro del crecimiento económicoEl centro del crecimiento económico se desplaza se desplaza

de los países industrializadosde los países industrializadosa los países en vía de desarrollo.a los países en vía de desarrollo.



INCREMENTO DE LA DEMANDA DE ENERGÍAINCREMENTO DE LA DEMANDA DE ENERGÍA



DEBIDO AL INCREMENTO DE CONSUMO DE ENERGÍA SE DEBIDO AL INCREMENTO DE CONSUMO DE ENERGÍA SE TENDRÁ QUE PRODUCIR Y DESCUBRIR MUCHO MÁS TENDRÁ QUE PRODUCIR Y DESCUBRIR MUCHO MÁS

PETROLEO Y GASPETROLEO Y GAS



PRODUCCIÓN MUNDIAL DE PETROLEO (2001)PRODUCCIÓN MUNDIAL DE PETROLEO (2001)



EL PETRÓLEO EN EL MUNDO (2001)EL PETRÓLEO EN EL MUNDO (2001)



PAÍSES PRODUCTORES DE GAS NATURAL (MILES DE PAÍSES PRODUCTORES DE GAS NATURAL (MILES DE MILLONES DE METROS CÚBICOS)MILLONES DE METROS CÚBICOS)



DISTRIBUCIÓN DE RESERVAS PROBADAS DE GAS DISTRIBUCIÓN DE RESERVAS PROBADAS DE GAS NATURAL (TRILLONES DE METROS CÚBICOS)NATURAL (TRILLONES DE METROS CÚBICOS)



RESERVAS PROBADAS DE GAS NATURAL: 10 PRIMEROS RESERVAS PROBADAS DE GAS NATURAL: 10 PRIMEROS PAÍSESPAÍSES



EL GAS NATURAL EN EL MUNDOEL GAS NATURAL EN EL MUNDO



LA GRAN MURALLA DEL GASLA GRAN MURALLA DEL GAS





CLASIFICACIÓN DE LOS TIPOS DE

ENERGÍA



ENERGÍAS RENOVABLES

Las energías renovables son fuentes energéticas que, aunque se explotan, no disminuyen sus recursos en lo que respecta a la escala de tiempo humana.

El viento, la radiación solar, el calor interno de la tierra pueden aprovecharse y no parece que disminuya su intensidad ni la cantidad de energía que se puede producir.



Las Energías Renovables son aquellas fuentes deenergía que no seacabarán o estarándisponibles mientrasnosotros estemos eneste planeta



No se extinguen con su uso, al contrario que las fósiles, que presentan recursos limitados y que se agotan debido a nuestro alto consumo.



¿POR QUÉ NOS INTERESAN LAS ENERGÍAS RENOVABLES?

Nos interesan estas fuentes de energía porque no producen emisiones contaminantes, como hacen las fósiles, y por tanto nos permitirán consumir energía 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 energías renovables más importantes son:

• Energía eólica.• Energía solar, que puede aprovecharse en forma de calor (solar térmica)

o para producir electricidad (fotovoltaica).



• Energía de la biomasa (biogás y biocombustibles).

• Energía hidráulica.

• Energía oceánica (de las olas, mareomotriz, mareo térmica, de gradiente salino). Aunque la única que tiene desarrollo industrial por el momento es la mareomotriz.

• Energía geotérmica.



Beneficios:

• Contribuyen a la conservación de recursos no renovables (combustibles fósiles y agua).

• Tienen menores impactos ambientales.

• No emiten gases de efecto invernadero.

• Promueven el desarrollo regional.



ENERGIAS NO RENOVABLES

• Petróleo.

• Gas natural.

• Carbón.

• Energía Nuclear.



PETROLEO

Proceden de materia orgánica que había en el mar hace cientos de miles de miñones de años. El petróleo se encuentra en el subsuelo a más de 1000 metros de profundidad. El petróleo se agotara en el 2050.Es la fuente de energía mas utilizada.



A partir de este recurso se puede obtener otros derivados como:

• Plásticos y derivados (Industria/Comercio/Vivienda),

• Gasolina, gasóleos y kerosenos (Automoción)

• Asfalto (Carreteras).



GAS NATURAL

El gas se agotara en el 2150. Se extrae en las mismas zonas en donde se encuentra el petróleo o las bolsas de petróleo. Se encuentra en la parte superior de la bolsa petrolífera. Su uso principal es cómo combustible doméstico. Distribución Por Consumo Es:

Centrales eléctricas 26% Uso doméstico 26%

Industria 48%



CARBÓN

Proceden de plantas que quedaron enterradas hace unos 300.000.000 años. Es fácil 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 ácida. ENERGÍA NUCLEAR

Se libera al romper átomos de elementos como el Uranio , mediante un proceso llamado fisión nuclear. Tiene dos grandes inconveniente: residuos muy peligrosos activos durante muchos años y accidentes graves y de contaminación radioactiva con efectos sobre la vida y la salud.



EVOLUCIÓN DEL CONSUMO EN EL FUTURO

En los próximos años se espera cambios importantes en la utilización de las fuentes de energéticas actuales, especialmente en el petróleo.



EVALUACIÓN DE LA DEMANDA



PARÁMETROS DEL DIAGRAMA DE CARGA

Factor de Carga

fc = Pm / Pmax Nos da la idea de la demanda

Factor de Planta

fp = Pm / Pinst Nos da la idea de la oferta

Potencia Media

Pm=E/t

Las irregularidades del diagrama de carga, mayor será los costos de producción.



Si se analiza el consumo de energía eléctrica de una región dada, encontraremos que el factor de carga no es constante, sino que sufre fuertes oscilaciones.

Si registramos durante un día completo el consumo de potencia activa en función del tiempo, obtendremos un diagrama de carga semejante al indicado en la figura siguiente:



La máxima punta de potencia Pmax es superior a la carga media Pmed de la central que alimenta una región en consideración.

La cantidad total de energía o trabajo eléctrico en kWh o en MWh suministrados en el tiempo t [h] es E [kWh], igual a la medida de la superficie limitada por la curva P = f (t) contra los ejes coordenados.



Para un día cualquiera, los diagramas “diario” o “cronológico” y “monótono” u “ordenado” tendrían las formas indicadas aproximadamente en la figura siguiente.



EJEMPLOS DE APLICACIÓN

Una central hidroeléctrica tiene una potencia instalada de 260 MW y en un año genera una energía de 554.2 GW-h utilizando su plena potencia en las horas punta. Calcular:

• Factor de carga.• Factor de planta.• Tiempo real de operación.



Solución:

Pm = E = 554200 MWh Pm = 63.3 MW t 8760 h

fc = Pm = 63.3 MW fc = 24.3 % Pmax 260 MW fp = Pm = 63.3 MW fp = 24.3 % Pinst 260 MW

trop = E = 554200 MWh trop = 21 h. Pmax 260 MW



EJEMPLO DE APLICACIÓN

Una pequeña central hidroeléctrica aislada de 2500 KW de potencia instalada produce en un año 4500 MW-h. La máxima potencia registrada por la central fue de 2150 KW. Calcular:

• fc.• fp• tiempo real de operación.



Solución:

Pm = E = 4500000 KWh Pm = 513.7 KW t 8760 h

fc = Pm = 513.7 KW fc = 23.9 % Pmax 2150 KW

fp = Pm = 513.7 KW fp = 20.5 % Pinst 2150 KW

trop = E = 4500000 KWh trop = 2083 h. Pmax 2150 KW

2083 h = 23.8 %8760 h.



EJEMPLO DE APLICACIÓN

Un sistema eléctrico esta constituido por 3 centrales que trabajan en paralelo de la siguiente manera:

Una térmica de 25 MW de potencia instalada que funciona de base las 24 horas a su plena carga.

Otra térmica que trabaja de 6 a 10 horas con carga máxima y el resto del día a carga constante de 15 MW; su potencia instalada es de 25 MW y su factor de planta de 64 %.

Una hidráulica que trabaja de 10 a 13 horas con 2/3 de su potencia instalada su plena carga.



Determinar la potencia instalada de la central hidráulica sabiendo que el factor de carga de todo el sistema es de 85 %.



fcs = Pms Pmaxs

Pmaxs = 25 +X

Pmaxs = 40 + Y

fp = Pm Pinst

Pm2 = fp2 x Pinst = 0.64 x 25 = 16 MW

E2 = 15 MW x 20 h + XMW x 4h



Pm2 = E2 / t 16 = 300 + 4X 24

X = 21 MW

Pms = Es / t = 40 MWx13h + (25 + X )MW x 4h + (40 + 2/3Y)x3h + (40 + Y)x4h 24 horasPrimera alternativa:

Pmax = 25 + X (X =21)

0.85 = [40 MWx13h + (25 + 21 )MW x 4h + (40 + 2/3Y)x3h + (40 + Y)x4h] /24 25 + 21

Y = -9.7 MW (NO)



Segunda alternativa:

Pmax = 40 + Y

0.85 = [40 MWx13h + (25 + 21 )MW x 4h + (40 + 2/3Y)x3h + (40 + Y)x4h] /24 40 + Y

Y = 11.7 MW



ESTUDIO DEL MERCADO

ELÉCTRICO



PRONÓSTICO DE LA DEMANDA

EJEMPLO

Estudio del Mercado Eléctrico del distrito de Cacatachi, provincia de Lamas del departamento de San Martín.

DATOS GENERALES:

• Censos poblacionales del Instituto Nacional de Estadística INE.

• Horizonte de proyección: 20 años (a partir de 1988).

• Todas las localidades tienen servicio eléctrico restringido.



• Zona Selva.

• Población: 3000 habitantes.

• Censo de 1972: Población Urbana: 922Vivienda Urbana: 189Hab. /Viv. = 4.87

• Censo de 1981: Población Urbana: 1135Vivienda Urbana: 220Hab. /Viv. = 5.16



PROYECCIÓN DE LA POBLACIÓN

La fórmula normalmente empleada para la proyección de la población es:

Pn = Pm * ( 1 + α) (n – m)

Curva de la forma: y = a * xb Tendencia optimista

Donde: Pn = Población en el año “n” proyectada.

Pm = Población en el año “m”

α = Tasa de crecimiento poblacional anual (en %).



Para nuestro caso:

P1981 = P1972 * (1 + α) (1981 – 1972)

1135 = 922 * ( 1 + α) 9

( 1 + α) 9 = 1.2310195

α = 0.023

α = 2.3 %



α solo puede estar ubicado en el rango de 0.5 % al 4 %, si se sale de este rango, se toma el valor extremo mas próximo.

Si hacemos m = 1981 entonces:

Pn= P1981 (1 + α) (n – 1981)

P1981 = Población en el año 1981.

Pn = Población en el año “n”



Para nuestro caso: el año “m” es 1981

Pn = 1135 * (1 + 0.023) (n – 1981)

Pn = 1135 * (1.023) (n – 1981) { n = 1(1988), 2(1989), 3(1990), …}

DENSIDAD FAMILIAR

# Hab.. / Viv. = 4.87 + 5.16 = 5.015 2

# Hab. / Viv.= 5



CURVAS DE CONSUMO UNITARIO DOMÉSTICO

Y = a * Xb

Y = Consumo unitario domestico (Kwh./Año)X = Nº de abonados domésticos.a y b = constantes características.

Inferior: Localidad de mayor desarrollo Y = 83.84 * X0.4

Superior: Localidad de Menor desarrollo. Y = 88.142 * X0.27

ZONA

NORTE



ZONA SIERRA LOCALIDAD Nº Hab. AL AÑO 2003ECUACIÓN

A > 3000 Y = 78.40* X0.3844

B 1000 a 3000 Y = 75.31* X0.3627

C < 1000 Y = 74.97* X0.3293

ZONA SELVA LOCALIDAD Nº Hab. AL AÑO 2003 ECUACIÓN

A > 3 años Y = 83.84* X0.4

B y C 1000 a 3000 Y = 78.40* X0.3844

AREQUIPA Capital Provincial Y = 91.3876 * X0.3533

Capital Distrital Y = 89.7077 * X0.3377

Localidad Minera Y = 89.4705 * X0.33172


VI PROGRAMA DE ACTUALIZACIÓN DE CONOCIMIENTOSVI PROGRAMA DE ACTUALIZACIÓN DE CONOCIMIENTOS

Del ejemplo:

(1) Pn = 1135 * (1.023) (n – 1981)

(2) La Densidad Familiar se obtiene de los últimos censos y permanece constante en todo el periodo de programación.

(3) (1) / (2) 1 =< X =< 9 1er tramo: y = 0.03125*X + 0.26875

(4) El coeficiente de electrificación se obtiene de la curva C

(5) (3) * (4) 10 =< X =< 20 2dor tramo: y = 0.04362*X + 0.4272

(6) Ecuación Zona Selva: y =78.40* X0.3844

(7) (5) * (6)



(8) K1 = Nº abon. Sector comercial anual / Nº abon. Doméstico (0.1 a 0.2)

(9) (5) * (8)

(10) K2 = Consumo Unit. Comercial Anual / Consumo Unit. Domestico anual (1.1 a 3.0)

(11) (6) * (10)

(12) (9) * (11)

(13) En este caso no existe sector industrial

(14) (3) * 80 Kwh. / familia / año



(15) 0.05 * (7)

(16) En este caso no existen cargas especiales

(17) (7) + (12) + (13) + (14) + (15) + (16)

(18) (17) * 1.1

(19) (18) * 1.03

(20) Horas de utilización anualNº Hab. AÑO 1 INCREMENTO

ANUAL A 3000 40 B 2600 30 C 2200 20

(21) (19) / (20)



CURVA C: 1ER Tramo: m = 0.55 – 0.3 = 0.25 = 0.03125 9 - 1 8

0.03125 = y – 0.3 x-1

Y = 0.26875 + 0.03125 * X

1ER Tramo: m = 0.65 – 0.6 = 0.05 = 0.0125 16 - 12 4

0.0125 = y – 0.6 x-12

Y = 0.45 + 0.0125 * X



n Año PoblaciónDensidad Familiar

Nª de Familias

Coef. De Electrificación

Nª Abonados domésticos

Consumo unit. Domestico Kwh/año

- - ´(1) ´(2) ´(3) ´(4) ´(5) ´(6)

1 1988 1331 5 266 0,3 80 423

2 1989 1361 5 272 0,33 90 442

3 1990 1393 5 279 0,36 100 460

4 1991 1425 5 285 0,39 111 479

5 1992 1458 5 292 0,43 125 503

6 1993 1491 5 298 0,46 137 520

7 1994 1525 5 305 0,49 149 537

8 1995 1560 5 312 0,52 162 554

9 1996 1596 5 319 0,55 176 571

10 1997 1633 5 327 0,56 183 581



Consumo unit. Domestico Kwh/año

Consumo Neto

Domestico Kwh/año

k1Nª de

Abonados Comerciales

K2Consumo Unitario

Comercial

Consumo Neto

Comercial

Consumo Neto

Industrial

´(6) ´(7) ´(8) ´(9) ´(10) ´(11) ´(12) ´(13)

423 33840 0,2 16 1,1 465 7431 -

442 39780 0,2 18 1,1 486 8738 -

460 40000 0,2 20 1,1 506 10148 -

479 53169 0,2 22 1,1 527 11711 -

503 63378 0,2 25 1,1 553 13871 -

520 71240 0,2 27 1,1 572 15693 -

537 80013 0,2 30 1,1 591 17660 -

554 89748 0,2 32 1,1 609 19780 -

571 99925 0,2 35 1,1 628 22059 -

581 106323 0,2 37 1,1 639 23379 -



Consumo Neto

(80/Kwh/famila/año)

Consumo Neto

General KW/año(5%)

Consumo Cargas

especiales Kwh/año

Energía Facturada KWh/año

Energía de Distribución KWh/año

Energía Bruta

KWh/año

Horas de utilización

Anual

Máxima Demanda Total KW

´(14) ´(15) ´(16) ´(17) ´(18) ´(19) ´(20) ´(21)

21280 1692 - 64252 70677 72798 2200 33,1

21760 1989 - 72277 79505 81890 2220 36,9

22320 2000 - 80740 88814 91478 2240 40,8

22800 2658 - 90221 99243 102220 2260 45,2

23360 3169 - 103732 114105 117528 2280 51,5

23840 3562 - 114086 125495 129259 2300 56,2

24400 4001 - 126144 138758 142921 2320 61,6

24960 4487 - 138683 152551 157128 2340 67,1

25520 4996 - 152421 167663 172693 2360 73,2

26160 5316 - 161442 177586 182914 2380 76,9



GRUPOS GENERADORES



EP (H , T) E.C.



ALTERNADOR

Convierte la E. mecánica de rotación de la turbina en energía eléctrica.

La rehabilitación de los alternadores para su uso futuro, en especial los componentes de rotación, debe hacerse cuidadosamente.



TRANSFORMADOR

Eleva la tensión eléctrica generada en el alternador hasta la tensión de la red de transporte

RED ELÉCTRICA

Recibe la electricidad de las centrales generadoras y la transporta a los puntos de consumo.

INTERRUPTOR DE 5 POLOS DEL PARQUE DE ALTA INTERRUPTOR DE 5 POLOS DEL PARQUE DE ALTA TENSIÓN.TENSIÓN.

INTERRUPTORES DE POTENCIA DE 4 CABEZAS

POLARES

SECCIONADOR DE LÍNEA ABAJO ABIERTO Y CERRADO.

Detalle de los transformadores Detalle de los transformadores de corriente y su conexión con de corriente y su conexión con interruptores (derecha) y interruptores (derecha) y seccionadores (izquierda). seccionadores (izquierda).

Seccionadores. Existen varios Seccionadores. Existen varios tipos de este entre los que tipos de este entre los que tenemos: de barra, de línea y tenemos: de barra, de línea y de puesta a tierra. de puesta a tierra.

SECCIONADOR DE LÍNEA ABAJO ABIERTO Y CERRADO.SECCIONADOR DE LÍNEA ABAJO ABIERTO Y CERRADO.

SECCIONADOR DE LÍNEA ABAJO ABIERTO Y SECCIONADOR DE LÍNEA ABAJO ABIERTO Y CERRADO.CERRADO.



REGULADOR DE TENSION

Regulador de frecuencia electrónico microcontrolado.

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• Desconexión (RECHAZO DE CARGA)• Limitador de carga

CLASIFICACIÓN DE LOS REGULADORES DE

VELOCIDAD POR LOS COMPONENTES FUNDAMENTALES

En la actualidad dos procedimientos se utilizan como medios esenciales.

REGULADORES CENTRÍFUGOS: Se basa en el desplazamiento o elevación, por efecto de la fuerza centrifuga, de masas giratorias denominadas péndulos del regulador

REGULADORES ELÉCTRICOS: 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 tacométrico del regulador, conocido también como cabezal de regulación

POR LA FORMA DE ACTUAR:

Reguladores de acción directa: La señal de regulación, emitida por el tacómetro, pasa directamente del regulador al distribuidor de la turbina.

Reguladores de acción indirecta: son los más utilizados, dada la envergadura y potencia de las turbinas actuales, necesitándose unos elementos auxiliares de regulación, capaces de desarrollar los elevados esfuerzos que se requieren para conseguir que las palas directrices del distribuidor, respondan rápidamente a las señales de regulación

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE UN REGULADOR DE VELOCIDAD

Seguiremos el esquema de un regulador centrífugo de acción indirecta, ya que se analiza, con gran claridad, la función del dispositivo tacométrico. Además, hemos de tener en cuenta que en el caso de los reguladores eléctricos, a excepción del tacómetro, los restantes componentes son prácticamente idénticos a los de los reguladores centrífugos.

Para obtener una regulación estable, es necesario que el efecto de la regulación sea tal que reaccione lo más rápidamente posible al presentarse la causa perturbadora, como es la variación de carga

Vamos a entrar de inmediato en el estudio de los reguladores, en lo que a su constitución y actuación se refiere, considerándolos desde un punto de vista muy elemental. Nos basaremos en dos sistemas de regulación, conocidos por las denominaciones de:

• Regulación ASTÁTICA

• Regulación ESTÁTICA

REGULACION ASTÁTICA

• La bomba envía aceite al circuito sometido de forma constante a una determinada presión

• Partimos de una situación inicial de funcionamiento normal

REGULACION ASTÁTICA

• Los reguladores astáticos mantienen constante el numero de revoluciones del grupo sea cual sea el valor de la carga solicitada

REGULACIÓN ESTÁTICAREGULACIÓN ESTÁTICA

• A cada valor de potencia le corresponda la adecuada velocidad o frecuencia respectiva

• 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 TURBINAREGULACION SOBRE CADA TIPO DE TURBINA

TURBINA PELTON

La acción del La acción del regulador se regulador se efectúa sobre la efectúa sobre la aguja del inyector aguja del inyector y también sobre y también sobre el deflector el deflector

TURBINAS FRANCIS

Tanto en estas como en las turbinas de hélice la regulación actúa solo en las palas directrices del distribuidor

TURBINAS KAPLAN Cuando aumenta la carga se abren simultáneamente las palas del

distribuidor y del rodete



GENERACIÓN HIDRÁULICA



¿QUÉ ES LA ENERGÍA HIDRÁULICA?

La energía hidráulica es el aprovechamiento energético de las corrientes de agua. Podemos encontrar aprovechamientos de corrientes naturales o de canalizaciones construidas por el hombre (canales de riego o tuberías de conducción de agua).

¿CÓMO SE APROVECHA LA ENERGÍA HIDRÁULICA?

El aprovechamiento de energía hidráulica consiste en mover una turbina gracias a la energía potencial acumulada en el agua.

La turbina, que lleva acoplada un generador eléctrico, produce la electricidad suficiente para su vertido a la red eléctrica y su consumo en las viviendas e industrias.



¿DÓNDE SE APROVECHA LA ENERGÍA HIDRÁULICA?

Realmente se aprovecha la energía hidráulica en todos los puntos de una conducción 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 económica.

Interviene en el proceso de aprovechamiento una serie de factores, como son:

• La disponibilidad de terrenos.• La proximidad de una red eléctrica.• La existencia de caudales suficientemente importantes a lo largo de

un período de tiempo.



COMPONENTES DE UNA CENTRAL HIDROELÉCTRICA



CON ESTE GRÁFICO DESCRIBIREMOS LAS COMPONENTES DE UNA CENTRAL

HIDROELÉCTRICA



1. Embalse.

Permite disponer de una reserva de agua que utilizará la central asociada para producir energía eléctrica en función de la demanda



2. Válvula. Es el control de acceso del

agua

3. Turbina hidráulica. El agua proveniente del embalse

o directamente del río mueve los álabes haciendo girar la turbina. La turbina hidráulica permite así convertir la energía cinética (masa a una cierta velocidad) del agua en energía mecánica de rotación. La turbina está acoplada al alternador



4. Alternador.

Está acoplado a la turbina hidráulica y es movido por ésta. Su función es la de convertir la energía mecánica de rotaciónde la turbina en energía eléctrica

5. Red Eléctrica.

Recibe la electricidad de las centrales generadoras y la transporta a los puntos de consumo.



6. Transformador.

Eleva la tensión eléctrica generada en el alternador (entre 6 y 20 kV) hasta la tensión de la red de transporte (132, 220 ó 440kV).



Describiremos a continuación con mayor detalle algunas partes de una central hidroeléctrica:



PRESA

Su misión es conseguir el salto de agua, desviar caudales y/oalmacenamiento de agua.

La elección del tipo de presa depende de la configuración del valle y de las características mecánicas del terreno.

Clasificación por su forma de trabajo: de gravedad y de bóveda



Presas de gravedad

Par de vuelco producido por el Empuje de las aguas se compensa con el par de la reacción que el suelo ejerce sobre la presa. La estabilidad de la presa está confiada a su propio peso y al esfuerzo del terreno sobre el que se apoya

Presas de bóveda

El esfuerzo debido al empuje del agua se transmite hacia las laderas del valle, para lo cual la presa debe estar dotada de una cierta curvatura que transmita la componente horizontal del empuje hacia los laterales del valle



ESQUEMA DE LOS DOS TIPOS DE PRESA



• Toma de agua.

Zona de obra donde se capta el agua necesaria para el accionamiento de las turbinas. Las aperturas por donde entra el agua están protegidas para evitar que pasen a la turbina cuerpos en suspensión o flotación (limpieza periódica de rejillas)



Galería de conducción

El agua circula debido a los ligerísimos desniveles entre sus extremos (velocidades pequeñas). Hechas de hormigón con juntas de dilatación para contrarrestar el efecto de los cambios de temperatura



• Tubería de presión o forzada

Soportan grandes presiones en toda su superficie. Trazado según terreno. Hechas de acero con juntas de dilatación

• Chimenea de equilibrio

Amortigua el golpe de ariete. El agua fluctúa en ella según la presión en las conducciones. Se sitúan en la zona de unión de las galerías de conducción y las tuberías forzadas



TURBINA PELTON



PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO:

Está formada por una rueda móvil provista de aletas o cucharas en su periferia sobre las cuales incide el chorro de agua a la presión atmosférica

El Chorro sale de un inyector fijo en el cual la regulación se efectúa variando la posición de una aguja que obtura más 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 después 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 energía de presión del fluido en energía cinética. Consta de tobera (boquilla con orificio de sección circular) y válvula de aguja (punzón que regula caudal en función de su proximidad a la tobera)

• Cámara de distribución.

Es la prolongación de la tubería forzada. Conduce el caudal de agua hasta los inyectores



RODETE PELTON



• Distribuidor

Constituido por 1 a 6 equipos de inyección de agua, que dirigen convenientemente un chorro de agua cilíndrico y de sección uniforme al rodete, también regulan o cortan el caudal

• Rodete

Pieza clave de la turbina donde se transforma la energía hidráulica en energía mecánica de rotación. elementos: rueda, álabes, carcasa, eje, cámara de descarga, sistema hidráulico de frenado



EJE

DISTRIBUIDOR



RODETE FRANCIS



PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO:

El agua a presión va a una cámara espiral en forma de caracol, cuya misión es repartir el caudal por toda la periferia del rodete.

Una serie de álabes fijos se encargan de canalizar correctamente las líneas de flujo del agua.

Entre esta hilera de álabes fijos y el rodete se encuentra una segunda fila de álabes móviles 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 líquidas sufran desviaciones bruscas o contracciones, permitiendo un rendimiento elevado incluso con cargas reducidas.

Estos alabes móviles pueden girar alrededor de un eje paralelo al eje de la máquina, y el movimiento de cierre es simultáneo para todos ellos.

Parte de la energía potencial gravitatoria del agua embalsada se convierte en energía cinética.

A su paso por las palas fijas del ante distribuidor y las palas móviles del distribuidor aumenta la energía cinética provocando el giro del rodete



ESQUEMA TURBINA FRANCIS



VENTAJAS DE UNA CENTRAL HIDROELÉCTRICA

• Renovable.

• No contaminante.

• Alta eficiencia.

• Larga vida útil.

• Energía producida es la más económica US $ 0.03 / KWh

• Operación y Mantenimiento Simple



DESVENTAJAS DE UNA CENTRAL HIDROELÉCTRICA

•Es completamente Irregular.

•Se necesita mucha información.

•Riesgo potencial muy elevado.

•Alto costo de inversión ( US 1200 $ / KW )

•Elevado tiempo de construcción.

•Alejado de los centros de consumo ( Largas L.T.).

•Caudal ecológico: físico, biológico, socio-económico-cultural.



Toda CENTRAL HIDROELÉCTRICA debe contar con un:

• Estudio Técnico.

• Estudio económico (VAN, TIR, RIC, tiempo de recuperación).

• Estudio de impacto ambiental ( E.I.A.).

• Plan de Contingencia, Plan de Abandono.



EJEMPLO:En una zona de desarrollo principalmente industrial se presenta un diagrama de carga de acuerdo a las estaciones del año, es de 2 tipos. Uno para el periodo de Abril – Agosto (153 días de estiaje) y el otro para el periodo de Setiembre – Marzo (212 días de venida).

Abril - Agosto

Horas 00-06 06-12 12-14 14-18 18-20 20-24

MW 30 50 40 50 40 30

Septiembre – Marzo

Para satisfacer esta demanda se dispone de una central hidráulica de 100 MW de potencia instalada, que cuenta con una regulación excepcional que le permite producir el 70 % de su capacidad en el estiaje; por una avería mecánica, una de las unidades debe de permanecer fuera de servicio todo el año, lo que representa una merma de la producción del 25%.


Horas 00-01 01-06 06-07 07-08 08-12 12-13

MW 35 30 50 60 65 50


Horas 13-16 16-17 17-18 18-20 20-22 20-24

MW 60 65 70 60 45 35



CALCULAR:

• Para cada periodo de esta ciudad determinar el factor de carga, el factor de planta, el tiempo real de utilización y el tiempo real de operación.

• Si la inversión para la construcción de la central ha resultado de $ 1500/KW instalado, amortizando 16% anual, Cual será el valor de la energía en las condiciones mencionadas de la planta.



Energía Diaria en Estiaje:

Ee = 30 MW*6h + 50 MW*6h + 40 MW*2h + 50 MW*4h + 40 MW*2h + 30 MW*4h

Ee = 960 MWh.

Energía Diaria en Avenida:

Ea = 35 MW*1h + 30 MW*5h + 50 MW*1h + 60 MW*1h + 65 MW*4h + 50 MW*1h + 65 MW*1h + 70 MW*1h + 60 MW*2h + 45 MW*2h + 35 MW*2h

Ea = 1200 MWh.



Energía consumida en un año:

EA = Eest*test + Eav*tav

EA = 960 MW/día*153 días + 1200 MWh/día * 212 días

EA = 401280 MWh



Estiaje:

Pm = E / t = 960 MWh / 24 h =40 MW

fc = Pm / Pmax = 40 MW / 50 MW = 80 %

fp = Pm / Pinst = 40 MW / 100 MW = 40 %

frsp = E / Pmax = 960 MWh / 50 MW = 19.2 horas

19.2 h / 24 h = 80 %

fu = Pmax / Pge = 50 MW / 70 MW = 71.4 %

Pge = 70 %(100 MW) = 70 MW



Avenida:

Pm = E / t = 1200 MWh / 24 h = 50 MW

fc = Pm / Pmax = 50 MW / 70 MW = 71.4 %

fp = Pm / Pinst = 50 MW / 100 MW = 50 %

frsp = E / Pmax = 1200 MWh / 70 MW = 17.14 horas

17.14 h / 24 h = 71.4 %

fu = Pmax / Pge = 70 MW / 75 MW = 93.3 %

Pge = 75 %(100 MW) = 75 MW



Costo Central

$ 1500 / KWh * 100 000 KW = $ 150 000 000

AA = 16 % ( $ 150 000 000 ) = $ 24 000 000

KWh = $ 24 000 000 / 401280000 KWh = $ 0.06 / KWh

KWh = 6 centavos de dólar.



SISTEMAS AUXILIARES

DIAGRAMA UNIFILAR DE LA CENTRALDIAGRAMA UNIFILAR DE LA CENTRAL

GRUPOS

TRAFO

DEMANDA

BUS BAR

SS

.AA


COMPONENTES ELECTRICOS DEL DIAGRAMA COMPONENTES ELECTRICOS DEL DIAGRAMA UNIFILARUNIFILAR

GRUPOS

TRAFO

DEMANDA

BUS BAR

SS.A

A

INTERRUPTORES

DE BARRAS

DE PUESTA A TIERRA

SECCIONADORES

DE TRAFO

DE BARRAS

DE LINEA

DE LINEA

DE TRAFO

Grupo electrógeno


• Sistema de Combustible

• Sistema de Aceite Lubricante

• Sistema de Refrigeración

• Sistema de Aire de Combustión del motor.

• Sistema de Aire comprimido y rotación del motor.

• Sistema de gases de escape de recuperación.

• Sistema de control e instrumentos del motor Diesel y Auxiliares.

• Sistema de extinción de incendios.

• Grúas y equipos de izaje.

• Sistemas de Ventilación y climatización.

Los sistemas mecánicos que comprende la central son los siguientes:Los sistemas mecánicos que comprende la central son los siguientes: FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICAFACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA

Los sistemas eléctricos de la central están constituidos por los siguientes:

• Sistema eléctrico de servicios auxiliares.Sistema eléctrico de servicios auxiliares.

• Sistema de Control e instrumentación.Sistema de Control e instrumentación.

• Transformador de servicios auxiliaresTransformador de servicios auxiliares

• Red de tierra de la central.Red de tierra de la central.




1. NECESIDAD DE LOS SERVICIOS AUXILIARES1. NECESIDAD DE LOS SERVICIOS AUXILIARES

Los atributos identificados dan el por qué losLos atributos identificados dan el por qué los servicios auxiliares son servicios auxiliares son necesarios. Seis principales necesidades son identificadas en esta parte : necesarios. Seis principales necesidades son identificadas en esta parte :

• Seguridad Operacional en los SEP.Seguridad Operacional en los SEP.• Confiabilidad y adecuación de los SEP.Confiabilidad y adecuación de los SEP.• Eficiencia operacional de los SEP.Eficiencia operacional de los SEP.• Eficiencia de los SEP a lo largo del tiempo.Eficiencia de los SEP a lo largo del tiempo.• Establecimiento de cuentas.Establecimiento de cuentas.• Calidad de Servicio.Calidad de Servicio.

2. Proveedores de los servicios auxiliares2. Proveedores de los servicios auxiliares

Estos atributos principalmente identifican quienes pueden proveer un servicio auxiliar específico :

• Todos los generadores (Los que se encuentran dentro y fuera del área de control).

• Los generadores del área de control.• El proveedor del servicio de Transmisión.• El operador del área de control.• Carga de los consumidores.• Las compañías locales de distribución.

ESTRUCTURA DE TIEMPO DE LOS SERVICIOS AUXILIARES

Estos atributos identifican la estructura del tiempo con los cuales un SS.AA. en particular necesita estar disponible. Para este propósito se han identificado cinco estructuras de tiempo :

1.De períodos inmediatos (segundos).

2.De períodos muy cortos(minutos).

3.De períodos cortos (unas pocas horas).

4.De períodos medios (uno o dos días).

5.De largos períodos (semanas a años).

COSTOS RELATIVOS DE LOS SERVICIOS AUXILIARES

Para este propósito se han identificado tres amplias categorías de costos :

• Costos Altos : Éstos principalmente se refieren a los servicios que requieren un alto costo de capital o un alto costo de operación.

• Costos Medios : Éstos son los servicios que generalmente no requieren la provisión de capacidad.

• Costos Bajos : Estos servicios principalmente involucran la provisión de un mecanismo de control junto con un número limitado equipamiento de telemetría y control.

REQUERIMIENTOS TELEMÉTRICOS DE LOS SERVICIOS REQUERIMIENTOS TELEMÉTRICOS DE LOS SERVICIOS AUXILIARESAUXILIARES

Estos atributos principalmente identifican el costo de telemetría y administración individuales de los servicios auxiliares. Los requerimientos de telemetría difieren para varios servicios auxiliares y pueden llegar a ser catalogados como :



SISTEMA DE COMBUSTIBLESISTEMA DE COMBUSTIBLE



SISTEMA DE ACEITE LUBRICANTESISTEMA DE ACEITE LUBRICANTE

Descripción: Cuenta con los siguientes elementos: Depósito Central de Lubricante Sistema de Bombeo (automático, semiautomático o manual) Sistema de Distribución (tuberías y Tubing) Sistema de Aplicación y Dosificación

AplicacionesLíneas de rodillos Máquinas con bujes y múltiples puntos Rodamientos de transportadoras de bandas



SISTEMA DE REFRIGERACIÓNSISTEMA DE REFRIGERACIÓN



GENERACIÓN TÉRMICA CONVENCIONAL



COMBUSTIBLES FÓSILES

En el 2000: combustibles fósiles 79,5 % E. primaria



Es previsible que el consumo de los combustibles fósiles se acelere en el futuro, incluso en el caso de que se hagan efectivas políticas muy agresivas de conservación medioambiental y de desarrollo de combustibles alternativos.



Se denominan centrales termoeléctricas clásicas o convencionales aquellas centrales que producen energía eléctrica a partir de la combustión de carbón, fuel óil o gas en una caldera diseñada al efecto.

El apelativo de "clásicas" o "convencionales" sirve para diferenciarlas de otros tipos de centrales termoeléctricas (nucleares y solares, por ejemplo), las cuales generan electricidad a partir de un ciclo termodinámico, pero mediante fuentes energéticas distintas de los combustibles fósiles empleados en la producción de energía eléctrica desde hace décadas y, sobre todo, con tecnologías diferentes y mucho mas recientes que las de las centrales termoeléctricas clásicas.

CENTRAL TÉRMICA CONVENCIONAL



Independientemente de cuál sea el combustible fósil que utilicen (fuel-oil, carbón o gas), el esquema de funcionamiento de todas las centrales termoeléctricas clásicas es prácticamente el mismo.

Las únicas diferencias consisten en el distinto tratamiento previo que sufre el combustible antes de ser inyectado en la caldera y en el diseño de los quemadores de la misma, que varían según sea el tipo de combustible empleado.



ESQUEMA CENTRAL TÉRMICA

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 presión

13.- Turbina de media presión 14.- Turbina de baja presión

15.- Condensador 16.- Calentadores

18.- Torre de refrigeración 17.- Transformadores

19.- Generador 20.-Línea de transporte de energía eléctrica

ESQUEMA DE UNA CENTRAL TÉRMICA ESQUEMA DE UNA CENTRAL TÉRMICA CONVENCIONALCONVENCIONAL

PULVERIZACIÓN DEL MOLINO

PRECALENTADOR DE AIRE

PRECIPITADOR

(COLECTOR DE POLVO)

BOMBA JUNTO A LA CALDERA

CONDENSADOR

TORRE DE ENFRIAMIENTO

CALDERA

CARBON

VAPOR



El funcionamiento de una central termoeléctrica , como la representada en la figura, es la siguiente: el combustible está 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 presión, en la caldera (4) para su combustión.



Dentro de la caldera se produce el vapor que acciona los álabes de los cuerpos de las turbinas de alta presión (12), media presión (13) y baja presión (14), haciendo girar el rotor de la turbina que se mueve solidariamente con el rotor del generador (19), donde se produce energía eléctrica, la cual es transportada mediante líneas de transporta a alta tensión (20) a los centros de consumo.



Después de accionar las turbinas, el vapor pasa a la fase líquida en el condensador (15). El agua obtenida por la condensación del vapor se somete a diversas etapas de calentamiento (16) y se inyecta de nuevo en la caldera en las condiciones de presión y temperatura más adecuadas para obtener el máximo rendimiento del ciclo.

El sistema de agua de circulación que refrigera el condensador puede operarse en circuito cerrado, trasladando el calor extraído del condensador a la atmósfera mediante torres de refrigeración (17), o descargando dicho calor directamente al mar o al río.

Para minimizar los efector de la combustión de carbón sobre el medio ambiente, la central posee una chimenea (11) de gran altura -las hay de más de 300 metros-, que dispersa los contaminantes en las capas altas de la atmósfera, y precipitadotes (10) que retienen buena parte de los mismos en el interior de la propia central.



VENTAJAS DE UNA CENTRAL TÉRMICA

• Se pueden ubicar en cualquier lugar.

• Se pueden construir en módulos (US $ 500 / KW ).

• Corto tiempo de implementación (½ año).

• Proporciona tensión de referencia para normalizar un sistema interconectado.

• Compresor de reactivos (MVAR).

• Peligro potencial mínimo.



DESVENTAJAS DE UNA CENTRAL TÉRMICA

• Contaminante.

• No renovable.

• Precio de la energía es alto. ( US $ 0.10 a 0.20 / KW-h ).

• Costo de Vida útil (20 años).

• Operación y mantenimiento complejo.

• Utilizan productos peligrosos (Asbesto).



EJEMPLO

Determinar los KW-h por galón que se puede generar en una central térmica de rendimiento 30 % cuyo poder calorífico y densidad de carbón 11610 Kcal/Kg , 0.8 gr/cm3 respectivamente:

Pct = 11160 Kcal /Kg = 13.5 KWh / Kg 860 Kcal / KWh

Pcreal = η x Pct = 0.3 x 13.5 = 4.05 KWh / Kg

Ρ = 0.8 gr / cm3 = 0.8 Kg / lt = 3.028 Kg / gl

Pcr = 4.05 KWh / Kg x 3.028 Kg / gl = 12.26 KWh / gl



TURBINAS DE VAPOR



Las turbinas de vapor y gas se pueden clasificar de varias formas. La primera es de acuerdo a la dirección general del flujo de fluido de trabajo a través de la máquina, es decir en flujo radial y flujo axial.

Hoy día la mayor parte de las turbinas están diseñadas para el flujo axial del vapor o gas (no así los compresores), por lo que este capítulo se dedicará principalmente al estudio de turbinas de flujo axial.



Las turbinas de vapor y gas, a pesar de usar fluídos de trabajo muy diferentes, tienen muchos puntos comunes de diseño, construcción y operación. Las mayores diferencias están en las presiones y temperaturas de trabajo de estas máquinas.

Para turbinas a vapor, la temperatura máxima está hoy limitada a unos 540 a 600 ºC. En las turbinas de gas en cambio, la temperatura de ingreso de los gases a la turbina es de unos 1000 ºC para las de uso industrial y hasta unos 1300 ºC para turbinas a gas de uso aeronáutico y alta performance.

Las presiones máximas 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 admisión requiere una construcción robusta para las turbinas de vapor, en cambio las turbinas de gas son de construcción mas liviana.



También la idea de construir una turbina de gas es antigua. A comienzos de este siglo se construyó una máquina de este tipo, pero la operación práctica no fue exitosa.

Los problemas radicaban en la no disponibilidad de materiales que sirvieran para la turbina y la falta de medios adecuados para comprimir el aire. Esto retardó el desarrollo de la turbina de gas por varias décadas.



El progreso en este campo estuvo relacionado con el desarrollo de sobrealimentadores (turbochargers) para uso en motores de combustión interna en los años 30.

La turbina a gas como máquina práctica se debe en gran parte a los esfuerzos de Frank Wittle en Inglaterra y los trabajos en Alemania en esa década.



TURBINAS A GAS



Si bien la turbina a gas es un motor de combustión interna y su ciclo tiene puntos en común con los ciclos Otto o Diesel, tiene una diferencia fundamental.

Se trata (igual que todas las turbinas) de máquina de funcionamiento continuo. Es decir, en régimen permanente cada elemento de ella está en condición estable.



La turbina a gas es un mecanismo de transformación de energía, en donde se utiliza la energía cinética de algún fluido para la realización de trabajo mecánico, siendo un dispositivo cíclico generador de potencia mediante sistemas de aspas que son empujadas por dicho fluido.

El fluido de trabajo a utilizar en este caso será un gas.

Para el ciclo abierto, tres son los elementos principales de una turbina de gas: compresor, cámara de combustión y turbina, y para el caso cerrado: compresor, turbina y 2 intercambiadores de calor.



TURBINA DE GAS - FUNCIONAMIENTO



Las turbinas de gas pueden operar como sistemas abiertos o cerrados, el modo abierto mostrado en la figura es el más común.

Este es un sistema en el que el aire atmosférico entra continuamente al compresor, donde se comprime hasta alta presión.

El aire entra entonces en la cámara de combustión, donde se mezcla con el combustible produciéndose la combustión y obteniéndose los productos de combustión a elevada temperatura.



Los productos de combustión se expanden en la turbina y a continuación 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 energía por transferencia de calor de una fuente externa.

El gas que sale de la turbina pasa por un intercambiador de calor donde se enfría para volver a entrar en el compresor.



PLANTAS DE CICLO COMBINADO



Una central de ciclo combinado consiste básicamente 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 generación de energía eléctrica en una central de ciclo combinado comienza con la aspiración de aire desde el exterior siendo conducido al compresor de la Turbina a Gas a través de un filtro.

El aire es comprimido y combinado con el combustible atomizado ( Gas Natural) en una cámara donde se realiza la combustión. 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 energía eléctrica.



ESQUEMA CENTRAL DE CICLO COMBINADO



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 aún disponible en los gases de escape y se transmiten al ciclo agua-vapor, antes de pasar a la atmósfera.



La Chimenea de recuperación se divide en tres áreas de intercambio de calor:

Área 1: Se denomina economizador y está ubicado en la parte superior de la chimenea. El agua a alta presión ingresa al economizador para ser recalentada hasta el punto de saturación.

Área 2: Se denomina ciclo de evaporación y está ubicada en la zona intermedia de la chimenea. Es donde se transforma el agua en vapor.



VISIÓN MAS SIMPLIFICADA DEL CICLO COMBINADO



Área 3: Se denomina recalentador y está ubicada en la parte inferior de la chimenea, zona donde la temperatura es más alta producto de que está cerca de la salida de la Turbina a Gas. Aquí el vapor saturado se recalienta aún más. 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 energía eléctrica en el generador acoplado a la Turbina a Vapor.



El vapor que sale de la Turbina de Vapor, pasa a un condensador donde se transforma en agua. Este condensador es refrigerado mediante un sistema que inyecta agua fría por la superficie del condensador, lo que ocasiona la disipación del calor latente contenido en el vapor.

Posteriormente el agua pasa a un desgasificador/tanque de agua de alimentación. En el desgasificador se eliminan todos los gases no condensables. El tanque envía, a través de bombas, el agua a alta presión hacia la chimenea de recuperación para iniciar nuevamente el ciclo.



La tensión que se genera en los generadores de las turbinas a gas y vapor es de aproximadamente 13 kV que es elevada en los transformadores principales conectados a cada generador, pudiendo ser del orden de los 220 kV. Esto se realiza porque a baja tensión la intensidad de corriente es muy alta, necesitándose cables de transmisión de gran sección que soporten el flujo de electrones y generando adicionalmente grandes pérdidas de transmisión. Al elevarse la tensión, la intensidad de corriente es baja lo que origina una reducción en las pérdidas de transmisión.



El equipamiento que incluye las centrales de ciclo combinado es el siguiente:

• Una o más Turbinas a Gas, que representan 2/3 de la generación total de la planta.

• Una o más Turbinas a Vapor, que representan 1/3 de la generación total de la planta.

• Uno o más HRSG. Este equipo realiza la evaporación del agua, para inyectarla en forma de vapor en la Turbina a Vapor. Deben haber tantos HRSG como Turbinas a Gas.

• Estación medidora y reductora de la presión del gas natural, más la tubería de la central.



• Sistema de control basado en microprocesadores para la central.

• Estanque de almacenamiento para el combustible para el combustible de respaldo (petróleo diesel).

• Sistema de refrigeración si es que la zona donde se instalará la planta no cuenta con sistemas de refrigeración naturales (agua de mar, pozos profundos, etc.).



RAZONES PARA INSTALAR ESTE TIPO DE CENTRALES

• El elevado rendimiento del que se ha comentado anteriormente.

• El reducido coste de instalación que se sitúa 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 eólicas que están entre 120-150 millones/MW.

• El corto período de duración de las obras, aproximadamente tres años.



• El precio de la materia prima, que, aunque fluctuante como la última crisis del petróleo 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 año.

• Las centrales de gas debido a su sofisticada tecnología, a la utilización de un recurso importado y a la escasa necesidad de manipulación, es una forma de producción de electricidad menos intensiva en trabajo, que, por ejemplo, un parque eólico.



DATOS ESTADÍSTICOS

DE PLANTAS DE CICLO

COMBINADO



CONSIDERACIONES AMBIENTALES

Estas centrales suelen presentarse como tecnologías limpias debido a la reducción de las emisiones de contaminantes que en ellas se consiguen. Se alude en primer término al vertido casi nulo de Dióxido de Azufre (SO2) debido a que este elemento (S) es prácticamente inexistente en el gas natural. Y se insiste mucho en las reducciones que comportaba en las emisiones de Dióxido de Carbono (CO2)por kWh producido, con el consiguiente alivio del efecto invernadero.

No deben ignorarse tampoco, por su contribución al cambio climático, las fugas accidentales de metano (CH4,componente casi exclusivo del gas natural) cuyo potencial de calentamiento a 20 años es 56 veces mayor que el de una cantidad igual de CO2.



Un balance similar ofrecen las emisiones de óxidos de Nitrógeno (NOx). Estas sustancias son componentes de las llamadas lluvias ácidas y se producen por reacción directa del Nitrógeno y el Oxígeno del aire al elevarse la temperatura.

Estas sustancias son también precursores de la formación de Ozono troposférico, un peligroso contaminante que está alcanzando valores alarmantes en la atmósfera de ciertas zonas del territorio mundial.



PLANTAS NUCLEARES



PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD EN UNA CENTRAL NUCLEAR

Una central nuclear tiene cuatro partes

El reactor en el que se produce la fisión .

El generador de vapor en el que el calor producido por la fisión se usa para hacer hervir agua

La turbina que produce electricidad con la energía contenida en el vapor

El condensador en el cual se enfría el vapor, convirtiéndolo en agua líquida.



ESQUEMA DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA CENTRAL NUCLEAR



La reacción nuclear tiene lugar en el reactor, en el están las agrupaciones de varillas de combustible intercaladas con unas decenas de barras de control que están hechas de un material que absorbe los neutrones.

Introduciendo estas barras de control más o menos se controla el ritmo de la fisión nuclear ajustándolo a las necesidades de generación de electricidad.

En las centrales nucleares habituales hay un circuito primario de agua en el que esta se calienta por la fisión del uranio. Este circuito forma un sistema cerrado en el que el agua circula bajo presión, para que permanezca líquida a pesar de que la temperatura que alcanza es de unos 293ºC.



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 presión que es conducido a una turbina.

El giro de la turbina mueve a un generador que es el que produce la corriente eléctrica.

Finalmente, el agua es enfriada en torres de enfriamiento, o por otros procedimientos.



MEDIDAS DE SEGURIDAD

En las centrales nucleares habituales el núcleo del reactor está colocado dentro de una vasija gigantesca de acero diseñada para que si ocurre un accidente no salga radiación al ambiente.

Esta vasija junto con el generador de vapor están colocados en un edificio construido con grandes medidas de seguridad con paredes de hormigón armado de uno a dos metros de espesor diseñadas para soportar terremotos, huracanes y hasta colisiones de aviones que chocaran contra él.



REPERCUSIONES AMBIENTALES DE LA ENERGÍA NUCLEAR

Una de las ventajas que los defensores de la energía nuclear le encuentran es que es mucho menos contaminante que los combustibles fósiles. Comparativamente las centrales nucleares emiten muy pocos contaminantes a la atmósfera.

Los que se oponen a la energía nuclear argumentan que el hecho de que el carbón y, en menor medida el petróleo 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 carbón y otros combustibles fósiles, lo que tecnológicamente es posible, aunque encarece la producción de electricidad



PROBLEMAS DE CONTAMINACIÓN RADIACTIVA

En una central nuclear que funciona correctamente la liberación de radiactividad es mínima y perfectamente tolerable ya que entra en los márgenes de radiación natural que habitualmente hay en la biosfera.

El problema ha surgido cuando han ocurrido accidentes en algunas de las más de 400 centrales nucleares que hay en funcionamiento. Una planta nuclear típica no puede explotar como si fuera una bomba atómica, pero cuando por un accidente se producen grandes temperaturas en el reactor, el metal que envuelve al uranio se funde y se escapan radiaciones.

También puede escapar, por accidente, el agua del circuito primario, que está contenida en el reactor y es radiactiva, a la atmósfera.



La probabilidad de que ocurran estos accidentes es muy baja, pero cuando suceden sus consecuencias son muy graves, porque la radiactividad produce graves daños.

Y, de hecho ha habido accidentes graves. Dos han sido más recientes y conocidos. El de Three Mile Island, en Estados Unidos, y el de Chernobyl, en la antigua URSS.



ACCIDENTES NUCLEARES

Three Mile Island es una central nuclear de Estados Unidos en la que en 1979 tuvo lugar el peor accidente sufrido por un reactor nuclear en ese país. El núcleo del reactor sufrió una fusión parcial y gracias al buen funcionamiento del edificio protector solo hubo un mínimo escape de la peligrosa radiactividad, que no causó daños de ningún tipo. Se demostró que las medidas de seguridad de las centrales bien construidas funcionan correctamente

Sin embargo la situación fue peligrosa y el recelo de la opinión pública frente a las centrales nucleares aumentó mucho como consecuencia de ese accidente. Como contrapartida positiva, a raíz de este accidente se incrementaron las medidas de seguridad en las centrales y sus alrededores, incluyendo los planes de evacuación de las áreas que rodean a la central.



CHERNOBYL

En la central nuclear de Chernobyl, en la antigua Unión Soviética, tuvo lugar, el 26 de abril de 1986, lo que ha sido el peor accidente que nunca ha ocurrido en una planta nuclear.

Ese día unas explosiones en uno de los reactores nucleares arrojaron grandes cantidades de material radiactivo a la atmósfera. Esta radiación no solo afectó a las cercanías sino que se extendió por grandes extensiones del Hemisferio Norte, afectando especialmente a los países de la antigua URSS y a los del Noreste de Europa.



INTENSIDAD DE LA RADIACIÓN EN EUROPA COMO CONSECUENCIA DEL ACCIDENTE DE CHERNOBYL



ALMACENAMIENTO DE LOS RESIDUOS RADIACTIVOS

Con los adelantos tecnológicos y la experiencia en el uso de las centrales nucleares, la seguridad es cada vez mayor, pero un problema de muy difícil solución 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.



Como consecuencia de este accidente muchas personas sufrieron gravísimas exposiciones a la radiactividad y muchos murieron y morirán.

Mas de 300 000 personas tuvieron que ser evacuadas de los alrededores de la central.

Para intentar paliar los efectos del accidente la central ha sido encapsulada en 300 000 toneladas de hormigón y varios edificios y grandes cantidades de suelo han tenido que ser descontaminados.



TIPOS DE REACTORES NUCLEARES

Los reactores nucleares se clasifican, de acuerdo con la velocidad de los neutrones que producen las reacciones de fisión, en: reactores rápidos y reactores térmicos.

A su vez, los reactores térmicos 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 está asociado generalmente el tipo de combustible usado, así como el refrigerante empleado.



REACTOR DE AGUA A PRESIÓN (PWR)

Emplea agua ligera como moderador y refrigerante; óxido de uranio enriquecido como combustible. El refrigerante circula a una presión tal que el agua no alcanza la ebullición, y extrae el calor del reactor, que después lleva a un intercambiador de calor, donde se genera el vapor que alimenta a la turbina.



REACTOR DE AGUA A PRESION (PWR)



REACTOR DE AGUA EN EBULLICIÓN (BWR)

Emplea elementos similares al anterior, pero ahora el refrigerante, al trabajar a menor presión, alcanza la temperatura de ebullición al pasar por el núcleo del reactor, y parte del líquido se transforma en vapor, el cual una vez separado de aquél y reducido su contenido de humedad, se conduce hacia la turbina sin necesidad de emplear el generador de vapor.



REACTOR DE AGUA EN EBULLICIÓN (BWR)



REACTOR DE AGUA PESADA (HWR)

Emplea agua pesada como moderador. Existen versiones en las que el refrigerante es agua pesada a presión, o agua pesada en ebullición. Puede emplear uranio natural o ligeramente enriquecido como combustible.



REACTOR DE AGUA PESADA (HWR)



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 metálica, los actuales denominados avanzados de gas (AGR) utilizan óxido de uranio enriquecido; y los denominados reactores de alta temperatura (HTGR), usan helio como refrigerante.



REACTOR DE GRAFITO - GAS)



REACTOR DE AGUA EN EBULLICIÓN (RBMK)

Moderado por grafito, desarrollado en la Unión Soviética, que consiste en un reactor moderado por grafito, con uranio enriquecido, y refrigerado por agua en ebullición. Este tipo de reactores no se han empleado en Europa occidental.



ENERGÍA EÓLICA



¿QUÉ ES LA ENERGÍA EÓLICA?

Con la energía eólica aprovechamos fundamentalmente el viento para:

• Producir energía eléctrica.

• Bombear agua.



¿CÓMO SE APROVECHA LA ENERGÍA EÓLICA?

La forma fundamental de aprovechar al energía eólica es en los parques eólicos, donde se recupera la energía del viento gracias a los aerogeneradores, produciendo electricidad que se vierte a la red y permite suministrarnos en nuestras actividades cotidianas.



PARTES DE UN AEROGENERADOR



Los aerogeneradores se agrupan en los parques eólicos para producir la suficiente energía que nos permita transportarla a los lugares en la que la consumimos. El viento se capta gracias a las palas de losaerogeneradores. Y al girar la máquina produce electricidad.

Pero para llevar la energía desde los parques eólicos hasta los centros donde la consumimos (viviendas, escuelas, industrias, etc.) es preciso hacer largos tendidos eléctricos que se conocen como redes de transporte y redes de distribución eléctrica.



¿DÓNDE SE APROVECHA EL VIENTO?

El recurso del viento existe en numerosos lugares, y de ahí que cada vez sea mayor el número de parques eólicos que se ponen en marcha. Pero principalmente se aprovecha en grandes llanuras en las que sopla el viento, en las cimas de cordales de montaña, en la costa e incluso en el interior del mar (a estos últimos se les llama parques eólicos “off-shore”).



También se están dando actualmente aprovechamientos con pequeños aerogeneradores desde 60 hasta 1.500 W, para pequeños consumos en viviendas aisladas, en zonas de turismo rural (hoteles, casas rurales, etc.), en donde en muchas ocasiones se utilizan los denominados sistemas híbridos compuestos por estos pequeños aerogeneradores y paneles solares fotovoltaicos.



¿CUÁNTA ENERGÍA PUEDE SUMINISTRAR UN PARQUE EÓLICO?

Los aerogeneradores que existen en los parques eólicos son máquinas eléctricas de potencias que van desde los 150 kW (más antiguos) a 1.200 kW (más modernos).



La energía eléctrica que produce un aerogenerador medio puede ser suficiente para suministrar a unas 90 familias durante un año.



TIPOLOGÍA DE LOS AEROGENERADORES

En la actualidad existe toda una enorme variedad de modelos de aerogeneradores, diferentes entre sí tanto por la potencia proporcionada, como por el número de palas o incluso por la manera de producir energía eléctrica (aisladamente o en conexión directa con la red de distribución convencional). Pueden clasificarse, pues, atendiendo a distintos criterios:



POR LA POSICIÓN DEL AEROGENERADOR

EJE VERTICAL

Su característica principal es que el eje de rotación se encuentra en posición perpendicular al suelo. Son también llamados "VAWTs", que corresponde a las siglas de la denominación inglesa "vertical axis wind turbines".

Consisten en dos o tres arcos que giran alrededor del eje.



EJE HORIZONTAL

Son los más habituales y en ellos se ha centrado el mayor esfuerzo de diseño en los últimos años. Se los denomina también "HAWTs", que corresponde a las siglas de la denominación inglesa "horizontal axis wind turbines".



POR LA ORIENTACIÓN DEL EQUIPO CON RESPECTO AL VIENTO:

BARLOVENTO:

Las máquinas corriente arriba tienen el rotor de cara al viento. La principal ventaja de los diseños corriente arriba es que se evita el abrigo del viento tras la torre. Con mucho la mayoría de los aerogeneradores tienen este diseño.



SOTAVENTO

Las máquinas corriente abajo tiene el rotor situado en la cara a sotavento de la torre.

La ventaja teórica que tienen es que pueden ser construidos sin un mecanismo de orientación, si el rotor y la góndola tienen un diseño apropiado que hace que la góndola siga al viento pasivamente.

Sin embargo, en grandes máquinas ésta es una ventaja algo dudosa, pues se necesitan cables para conducir la corriente fuera del generador.



POR EL NUMERO DE PALAS:

1 PALA

Al tener sólo 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 instalación.Una aplicación de este tipo de máquinas puede verse en la foto situada al lado.



2 PALAS

Los diseños 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 energía de salida. Esto supone una desventaja tanto en lo que respecta al ruido como al aspecto visual. Una aplicación de este diseño se presenta en la figura.



3 PALAS

La mayoría de los aerogeneradores modernos tienen diseños tripala, con el rotor mantenido en la posición corriente arriba (en la cara de la torre que da al viento), usando motores eléctricos en sus mecanismos de orientación.

Este diseño tiende a imponerse como estándar al resto de los conceptos evaluados. La gran mayoría de las turbinas vendidas en los mercados mundiales poseen este diseño.



MULTIPALAS

Con un número superior de palas o multipalas. Se trata del llamado modelo americano, debido a que una de sus primeras aplicaciones fue la extracción de agua en pozos de las grandes llanuras de aquel continente



LOS AEROGENERADORES Y EL MEDIO AMBIENTE

Los aerogeneradores son siempre elementos muy visibles en el paisaje.

De lo contrario, no estarían situados adecuadamente desde un punto de vista meteorológico.



La energía eólica es una de las opciones más importantes para la eliminación de contaminantes y emisiones que afectan la atmósfera y producen el calentamiento global.

Una de las peores amenazas al medio ambiente global es el incremento de la concentración de dióxido de carbono (CO2) en la atmósfera , lo que produce un progresivo calentamiento del planeta , lo que ocasionara una profunda distorsión de los regímenes climáticos regionales entre otras consecuencias.

El principal responsable de esta concentración de (CO2) es la quema de combustibles fósiles. La comunidad internacional ha adoptado el compromiso de eliminar progresivamente esta emisiones , esto implica , entre otras medidas , el reemplazo de hidrocarburos , desalentando su utilización y alentando el uso de opciones limpias y renovables .



En los últimos 200 años la humanidad se ha vuelto altamente dependiente de los combustibles fósiles y la energía nuclear.

Esta dependencia está ocasionando serios problemas ambientales y sociales : cambio climático ,contaminación del aire ,daños en la salud humana ,distorsión de las economías nacionales y conflictos militares .



Alrededor de 300 de los más prestigiosos científicos especializados en cuestiones climáticas globales han confirmado que la amplificación del denominado "efecto invernadero" es real.

El Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (PICC) de las Naciones Unidas viene advirtiendo desde 1990 , reiteradamente , que estamos enfrentando incrementos de temperaturas que no tienen precedentes en la historia humana



El PICC concluyó que debemos reducir las actuales emisiones de gases de invernadero al menos entre un 60-80 por ciento para estabilizar el clima mundial. En 1990 , el CO2 originado fundamentalmente por la quema de carbón, petróleo y gas - fue el responsable del 60% del calentamiento global. Cifra que probablemente se incremente.



ENERGÍA SOLAR



¿QUÉ ES LA ENERGÍA SOLAR?

La energía solar es la que nos permite aprovechar la energía procedente del Sol, que llega a nosotros como radiación.

La energía que procede del sol es fuente directa o indirecta de casi toda la energía que usamos. Los combustibles fósiles existen gracias a la fotosíntesis que convirtió la radiación solar en las plantas y animales de las que se formaron el carbón, gas y petróleo.

El ciclo de agua que nos permite obtener energía hidroeléctrica es movido por la energía solar que evapora el agua, forma nubes y las lleva tierra adentro donde caerá en forma de lluvia o nieve. El viento también se forma cuando unas zonas de la atmósfera son calentadas por el sol en mayor medida que otras.



¿CÓMO SE APROVECHA LA ENERGÍA SOLAR?

Esta energía se puede aprovechar básicamente de dos formas:

• Obteniendo calor a través de diferentes sistemas de concentración de los rayos solares. Ese calor se puede aprovechar para calentar agua, para dar calefacción o para generar vapor.

• Obteniendo electricidad gracias al efecto fotovoltaico, por el que determinadas sustancias dan lugar a una corriente eléctrica cuando la luz incide sobre ellas.



¿DÓNDE SE APROVECHA LA ENERGÍA SOLARTÉRMICA?

Para aprovechar la energía solar y producir calor es preciso contar con un sistema que permita concentrar la energía que nos llega con los rayos solares.

Podemos hacerlo en colectores solares planos, obteniendo de esa formaenergía suficiente para calentar agua de uso habitual en casa o para precalentar el agua del circuito de calefacción, lo que nos permitirá ahorrar la suficiente energía fósil como para pagar la instalación de loscolectores.



Pero también se puede aprovechar la energía solar para producir vapor que luego generará electricidad, igual que en cualquier central térmica convencional.

En este caso unos espejos ayudan a concentrar los rayos solares sobre un punto en el que se centraliza la producción de energía: “la torre solar”,“la torre solar”, o bien se utilizan “espejos cilíndico-parabólicos”“espejos cilíndico-parabólicos” para concentrar la radiación solar.



La diferencia con los sistemas convencionales está en la ausencia de gases contaminantes.

Sin embargo hace falta una gran cantidad de terreno y una alta radiación solar para poder hacer este tipo de aprovechamientos, como puede ser la Plataforma Solar de Almería.



¿CUÁNTA ENERGÍA PUEDE SUMINISTRAR UNAINSTALACIÓN SOLAR TÉRMICA?

La central solar térmica producirá tanta energía como grande sea el campo de espejos o colectores que se coloque.

En el caso de paneles solares térmicos la superficie normal para suministrar agua caliente a una familia de cuatro miembros es de 4 m2.



¿CÓMO SE APROVECHA LA ENERGÍA SOLARFOTOVOLTAICA?

La energía fotovoltaica puede aprovecharse básicamente de dos formas diferentes:

• Produciendo electricidad para consumo en pequeñas instalaciones aisladas a las que no llega la red eléctrica (viviendas, repetidores, postes telefónicos, etc.) o incluso para mover automóviles o en satélites.

• Produciendo electricidad para verterla a la red y contribuir de esa forma a abastecer la energía consumida en todos los puntos en que se demanda electricidad (viviendas, iluminación pública, etc.).



¿DÓNDE SE APROVECHA LA ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA?

Las instalaciones autónomas permiten suministrar energía eléctrica en pequeñas cantidades a pequeños centros de consumo, mientras que se han desarrollado en la actualidad gran número de instalaciones que permiten una conexión a red.

Éstas facilitan el crecimiento del número de centrales fotovoltaicas al reducir el coste total del equipamiento, y permiten cobrar por la energía producida, lo que añade rentabilidad a esta solución de suministro energético.



En viviendas aisladas, alejadas de la red de distribución eléctrica, la solución aportada por la energía fotovoltaica no sólo es una posibilidad económicamente rentable sino ambientalmente muy recomendable.

En las centrales de conexión a red la energía obtenida se cede a la red eléctrica para completar la producción de energía, haciéndolo a través de una fuente energética ambientalmente respetuosa.



Otras instalaciones no se dedican al suministro de energía para consumos en viviendas, sino que se destinan a consumos puntuales que se requieren en instalaciones de muy diferente índole, tales como repetidores de señales, bombeos, alumbrado público, etc.



¿CUÁNTA ENERGÍA PUEDE SUMINISTRAR UNAINSTALACIÓN SOLAR FOTOVOLTAICA?

La energía que suministran depende del número de colectores que se instalen.

Sin embargo, es recomendable no utilizar esta fuente energética para suministrar equipos de calefacción, y en general todo aquel equipo que conlleve un efecto Joule (calentamiento por resistencia eléctrica).

Los paneles fotovoltaicos más comúnmente usados son los de 75-110 wp.

En la actualidad se están utilizando con muy buenos rendimientos instalaciones denominadas híbridas, en las que además del panel solar, éste se apoya con un pequeño aerogenerador.



Una estructura típica de paneles es la que sigue en la figura.



DESCRIPCIÓN DE LAS PLANTAS SOLARES

1. Caldera 2. Campo de helióstatos 3. Torre 4. Almacenamiento térmico 5. Generador de vapor 6. Turbo-alternador 7. Aero-condensador 8. Líneas de transporte de energía eléctrica



CONCENTRADORES DE ENERGIA SOLAR

El aprovechamiento de energía solar, a alta temperatura, para producir electricidad mediante vía termodinámica se basa en principios análogos a los que pueden contemplarse en una central eléctrica convencional que quema carbón o petróleo.

Se consigue que la radiación solar caliente a alta temperatura un fluido primario (el fluido calo portador).

HELIOSTATO



Este fluido transmite el calor a un circuito secundario por el que circula un segundo fluido que, tras transformarse en vapor por la acción del calor, pone en marcha una turbina acoplada a un alternador. En algunos casos, es el propio fluido primario el que, convertido en vapor, acciona la turbina.

Generalmente, todas estas instalaciones solares tienen incorporado un dispositivo que permite almacenar una cierta cantidad de energía en forma de calor para paliar en lo posible las fluctuaciones que puede presentar la radiación solar.



Hay diversos tipos de centrales solares basadas en este principio. Las hay de caldera única, de receptores distribuidos, de discos parabólicos, etc. No obstante, las más extendidas son las centrales solares termoeléctricas de receptor central. En ellas, la radiación solar incide en un "campo de heliostatos".

Este es una amplia superficie cubierta de grandes espejos (heliostatos) que concentran la radiación solar captada en un receptor.



Plataforma Solar de Almería, con las centrales DCS (colectores cilíndricos-parabólicos) y CRS (tipo torre central), al fondo la

CESA-1, también de torre central.



En algunas instalaciones, es el propio fluido primario quien, convertido en vapor por efecto de la radiación solar, acciona directamente la turbina, sin necesidad del fluido secundario.

En determinadas centrales, el fluido primario transmite la energía previamente al dispositivo de almacenamiento, y luego se sigue el ciclo termodinámico habitual.



ESQUEMA DE UNA CENTRAL ELÉCTRICA SOLAR CON HELIOSTATOS



VENTAJAS DE LA ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA Las principales ventajas de la energía fotovoltaica son: • Evita un costoso mantenimiento de líneas eléctricas en zonas de

difícil acceso.

• Elimina los costes ecológicos y estéticos de la instalación de líneas en esas condiciones.

• Contribuye a evitar el despoblamiento progresivo de determinadas zonas.



• Es una energía descentralizada que puede ser captada y utilizada en todo el territorio.

• Una vez instalada tiene un coste energético nulo.

• Mantenimiento y riesgo de avería muy bajo.

• Tipo de instalación fácilmente modulable, con lo que se puede aumentar o reducir la potencia instalada fácilmente según las necesidades.

• No produce contaminación de ningún tipo.

• Se trata de una tecnología en rápido desarrollo que tiende a reducir el coste y aumentar el rendimiento.



OTROS TIPOS DE ENERGÍA NO

CONVENCIONAL



ENERGÍA GEOTÉRMICA



La energía geotérmica es la energía almacenada bajo la superficie de la tierra en forma de calor.

Su aprovechamiento comercial sólo es posible en aquellos lugares en donde coexisten los factores que dan origen a la existencia de un campo geotérmico propiamente dicho.



ESQUEMA DE EXTRACCIÓN DE ENERGÍA GEOTÉRMICA



La geotermia no es más que el calor interno de la Tierra. Este calor interno calienta hasta las capas de agua más profundas: al ascender, el agua caliente o el vapor producen manifestaciones, como los géiseres o las fuentes termales, utilizadas para calefacción desde la época de los romanos.

Hoy en día, los progresos en los métodos de perforación y bombeo permiten explotar la energía geotérmica en numerosos lugares del mundo.



Las centrales geotérmicas son parecidas a las térmicas. En éstas, se quema gas natural, carbón, u otro combustible, para calentar vapor y hacer que salga a chorro accionando la turbina de un generador.

En las geotérmicas, el mecanismo es similar, excepto porque el vapor es suministrado por las calderas naturales volcánicas.



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 ésta de un grado cada 37 metros aproximadamente.



ENERGÍA GEOTÉRMICA APROVECHADA EN EL MUNDO



Para aprovechar esas temperaturas se utilizan sistemas de tecnología similar a las empleadas en la energía solar aplicadas a turbinas: calentamiento de un líquido con cuya energía se hacen mover las palas de un generador eléctrico.

Los sistemas geotérmicos son considerados como los más prácticos, tanto por el rendimiento como por el mantenimiento. La única pieza móvil de estas centrales se reduce a la turbina, lo que mejora la vida útil de todo el conjunto. Otra característica ventajosa se refiere a la fuente de energía utilizada, ésta se encuentra siempre presente y suele ser constante en el tiempo, con apenas variaciones.



ESQUEMA CENTRAL GEOTÉRMICA



Básicamente, una central geotérmica consta de una perforación realizada en la corteza terrestre a gran profundidad. Para alcanzar una temperatura suficiente de utilización debe perforarse varios kilómetros; la temperatura aproximada a 5 kilómetros de profundidad es de unos 150º centígrados.

El funcionamiento se realiza mediante un sistema muy simple: dos tubos que han sido introducidos en la perforación practicada, mantienen sus extremos en circuito cerrado en contacto directo con la fuente de calor.



El modo de explotación del calor de las rocas depende de las temperaturas de las capas. Así se tiene la geotermia de alta energía, para aguas de 150 a 300 ºC, que permite la producción 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 Japón.



También existe la geotermia de energía media que se caracteriza por explotar agua de temperaturas comprendidas entre 80 y 150ºC 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 calefacción.



El modo más difundido, es la geotermia de muy baja energía, la cual es un tipo de geotermia que abarca una gama de temperaturas comprendidas entre 80º y 150 ºC, en capas generalmente situadas entre 1.000 y 2.000 metros de profundidad.

Estas temperaturas no permiten producir electricidad, pero sirven para calefacción de viviendas o instalaciones agrícolas.



Por último, la geotermia de muy baja energía explota aguas entre 10 y 50ºC, 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.



Entre las 25 o más naciones que cuentan con recursos geotérmicos aprovechables, algunas en las que también se ha trabajado al respecto son: Japón, Francia, Canadá, Estados Unidos, Grecia, Chile, México, Kenia, Nueva Zelanda y la India.



Nueva Zelanda es quizá el país más experto del mundo en materia de centrales geotérmicas, debido a su topografía volcánica que hace idóneo el uso de este tipo de energía. Puso en funcionamiento la segunda central geotérmica del mundo (la primera se instaló en Italia).



CENTRAL GEOTÉRMICA

NUEVA ZELANDA



ENERGÍA MAREOMOTRIZ



¿QUÉ ES LA ENERGÍA MAREOMOTRIZ?

La energía mareomotriz es el aprovechamiento energético del desnivel de agua que se produce como consecuencia de las mareas.



¿CÓMO SE APROVECHA LA ENERGÍA MAREOMOTRIZ?

El aprovechamiento de energía mareomotriz consiste en mover una turbina gracias a la energía potencial acumulada en el agua. La turbina, que lleva acoplada un generador eléctrico, produce la electricidad suficiente para su vertido a la red eléctrica y su consumo en las viviendas e industrias.



¿DÓNDE SE APROVECHA LA ENERGÍA MAREOMOTRIZ?

El aprovechamiento de esta energía 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 económico.



El principio de conversión de energía consiste en el uso de una diferencia de niveles de agua oceánica a ambos lados de un dique que encierra un área oceánica 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 través del dique hacen rotar sistemas hidroturbinas-generadores produciendo de este modo energía eléctrica. y 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 producción de energía eléctrica tiene una desventaja cardinal: la energía eléctrica se genera no constantemente, sino cíclicamente conforme a los ciclos de mareas.

Esto significa que hay una secuencia de periodos alternantes de ausencia y generación de energía eléctrica con un período igual al período de mareas oceánicas (aproximadamente 6 horas), que en la práctica causa serias incomodidades al usar la energía eléctrica 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 río donde las mareas sean muy amplias (5 metros por lo menos).

Además, hay que construir un dique de cierre y disponer de una red eléctrica en las cercanías que supla la intermitencia de la producción dependiente del horario de las mareas.



TURBINA

MAR DIQUE EMBALSE

CENTRAL MAREOMOTRIZ



Así, antes de proceder a la instalación definitiva de la central, se tendrán que estudiar las características ecológicas y biológicas 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 depósito de agua, de forma que las mareas se presenten en áreas 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 energética en unos 15,000 MW.



CICLO MAREMOTRIZ ELEMENTAL DE EFECTO SIMPLE



Por otro lado, como los saltos hidráulicos en las posibles centrales mareomotrices siempre serán inferiores a los 15 m, es necesario utilizar turbinas especiales.

La más aceptada y específicamente diseñada para este fin es la de bulbo axial que actualmente se está construyendo con rotores de 7,5 m de diámetro y potencias de hasta 60 MW.

También es aplicable la turbina hidráulica Kaplan modificada (tipo "tubo") y algún otro diseño como el denominado de "rotor anular".



TURBINA TIPO BULBO

La turbina admite flujos en ambos sentidos. Cada una tiene 4 álabes orientables y está acoplada a un alternador constituyendo un grupo bulbo. Tiene un difícil acceso en instalación.



TURBINA STRAFLO

El generador circunda los álabes de la turbina, consiguiéndose mayor rendimiento. El acceso es más sencillo y no pueden bombear agua al estuario.



TURBINA TUBULAR

La turbina está conectada al generador a través de un largo eje, lo cual permite al generador alojarse en lo alto del dique.



Ventajas de la Energía Mareomotriz

• Auto renovable: es decir es capaz de renovarse cíclicamente debido al ciclo periódico de las mareas.

• No contaminante: no emite ningún tipo de contaminantes acuosos o gaseosos.

• Silenciosa, las instalaciones que componen una planta de estas características no producen ningún tipo de ruido.

•Bajo costo de materia prima: el agua del mar no cuesta nada.



• No concentra población. Estas centrales no tienen porqué tener un núcleo de población cercano, pues no será necesario para su mantenimiento mucha mano de obra. Basará con uno o dos operarios por planta.

• Disponible en cualquier clima y época del año: las mareas se producen siempre.



Desventajas de la Energía Mareomotriz

• Impacto visual y estructural sobre el paisaje costero: es la consecuencia más directa de la construcción de estas centrales.

• Localización puntual: no todos los lugares son aptos para ubicar una central mareomotriz.

• Dependiente de la amplitud de mareas: si las mareas son bajas no serán aptas.

• Traslado de energía muy costoso.

• Efecto negativo sobre la flora y la fauna.

• Limitada: no todos los recursos del mar pueden ser explotables.



CENTRALES MAREOMOTRICES DEL MUNDO

En China, 8 centrales, con una capacidad total de 6210 kilovatios, explotan también la energía mareomotriz.

Canadá cuenta con otra de estas instalaciones, de 20 MW. Rusia, el Reino Unido, Australia, Corea y Argentina son otros países con proyectos en marcha.



CENTRAL MAREMOTRIZ LA RANCE



ENERGÍA DE LA BIOMASA



¿QUÉ ES LA ENERGÍA DE LA BIOMASA?

La energía de la biomasa es toda energía obtenida del aprovechamiento de la materia orgánica en cualquiera de sus múltiples formas.



Biomasa es un término genérico referido a cualquier producto biológico que puede convertirse en energía útil. Las plantas absorben energía solar a través de la fotosíntesis



CICLO DE BIOMASA



TIPOS DE BIOMASA



TIPOS DE BIOMASA

Existen diferentes tipos o fuentes de biomasa que pueden ser utilizados para suministrar la demanda de energía de una instalación, una de las clasificaciones más generalmente aceptada es la siguiente:

• Biomasa natural: es la que se produce espontáneamente en la naturaleza sin ningún tipo de intervención humana. Los recursos generados en las podas naturales de un bosque constituyen un ejemplo de este tipo de biomasa. La utilización de estos recursos requiere de la gestión de su adquisición y transporte hasta la empresa lo que puede provocar que su uso sea inviable económicamente.



• Biomasa residual seca: se incluyen en este grupo los subproductos sólidos no utilizados en las actividades agrícolas, en las forestales y en los procesos de las industrias agroalimentarias y de transformación de la madera y que, por tanto, son considerados residuos. Este es el grupo que en la actualidad presenta un mayor interés desde el punto de vista del aprovechamiento industrial. Algunos ejemplos de este tipo de biomasa son la cáscara de almendra, el orujillo, las podas de frutales, el serrín, etc.



• Biomasa residual húmeda: son los vertidos denominados biodegradables: las aguas residuales urbanas e industriales y los residuos ganaderos (principalmente purines).

• Cultivos energéticos: son cultivos realizados con la única finalidad de producir biomasa transformable en combustible. Algunos ejemplos son el cardo (cynara cardunculus), el girasol cuando se destina a la producción de biocarburantes, el miscanto, etc.



• Biocarburantes: aunque su origen se encuentra en la transformación tanto de la biomasa residual húmeda (por ejemplo reciclado de aceites) como de la biomasa residual seca rica en azúcares (trigo, maíz, etc.) o en los cultivos energéticos (colza, girasol, pataca, etc.), por sus especiales características y usos finales este tipo de biomasa exige una clasificación distinta de las anteriores.



CONSUMO DE BIOMASA EN EL MUNDO



¿EN QUÉ INSTALACIONES ES POSIBLE UTILIZARLA?

Como se ha visto hasta ahora, multitud de recursos quedan agrupados bajo el término genérico biomasabiomasa.

Esta enorme variedad unida a la capacidad de adaptación de las tecnologías de aprovechamiento energético a los diferentes recursos existentes, causan que, en la actualidad, muchas de las actividades industriales podrían satisfacer toda o parte de su demanda energética con biomasa.

No obstante, para poder utilizar esta energía renovable es necesario cumplir dos condiciones:



1.- DISPONER DE UNA FUENTE DE BIOMASA CERCANA A PRECIOS RAZONABLES.

Las empresas que disponen en sus propias instalaciones de biomasa residual son las que, con mayor facilidad, pueden plantearse la posibilidad de un aprovechamiento energético puesto que se suele tratar de unos recursos con valor de mercado muy bajo, pudiendo suponer incluso un coste el deshacerse de ellos.

Las empresas que no disponen de biomasa residual propia pueden adquirir ésta en el mercado. Aunque todavía no del todo desarrolladas, ya existen cadenas de distribución de estos recursos que permiten adquirirlos a un coste enormemente competitivo frente a los tradicionales.



2.-TENER UNOS CONSUMOS ENERGÉTICOS SUFICIENTES PARA QUE LA INSTALACIÓN SEA RENTABLE.

Mientras que para el aprovechamiento de algunos tipos de biomasa en la generación de energía térmica cualquier tamaño de instalación suele ser rentable, en el caso de producción de energía eléctrica o mecánica son necesarios unos consumos mucho más elevados.



¿CÓMO SE APROVECHA LA ENERGÍA DE LA BIOMASA?

Esta energía se puede aprovechar básicamente de tres formas:

• Gasificación: Vertederos, digestores, etc.

• Pirólisis: Obtención de coques, breas, y alcoholes.

• Combustión: Producción de calor o generación de vapor para obtención de electricidad.



PLANTA DE BIOMASA



PLANTA DE DIGESTION ANAERÓBICA



VENTAJAS AMBIENTALES DEL USO ENERGÉTICO DE LA BIOMASA

• Se considera que todo el CO2 emitido en la utilización energética de la biomasa había sido previamente fijado en el crecimiento de la materia vegetal que la había generado, por lo que no contribuye al incremento de su proporción en la atmósfera y, por tanto, no es responsable del aumento del efecto invernadero.



• La biomasa tiene contenidos en azufre prácticamente nulos, generalmente inferiores al 0,1%. Por este motivo, las emisiones de dióxido de azufre, que junto con las de óxidos de nitrógeno son las causantes de la lluvia ácida, son mínimas.

• Por otra parte, el uso de biocarburantes en motores de combustión interna supone una reducción de las emisiones generadas (hidrocarburos volátiles, partículas, SO2 y CO).



• Por último, el empleo de la tecnología de digestión anaeróbica para tratar la biomasa residual húmeda además de anular su carga contaminante, reduce fuentes de olores molestos y elimina, casi en su totalidad, los gérmenes y los microorganismos patógenos del vertido. Los fangos resultantes del proceso de digestión anaerobia pueden ser utilizados como fertilizantes en la agricultura.



VENTAJAS SOCIOECONÓMICAS DEL USO ENERGÉTICO DE LA BIOMASA

• El aprovechamiento energético de la biomasa contribuye a la diversificación energética, uno de los objetivos marcados por los planes energéticos, tanto a escala nacional como europea.

• La implantación de cultivos energéticos en tierras abandonadas evita la erosión degradación del suelo. La Política Agraria Comunitaria (PAC) permite la utilización de tierras en retirada para la producción de cultivos no alimentarios, como son los cultivos energéticos.



• El aprovechamiento de algunos tipos de biomasa (principalmente la forestal y los cultivos energéticos) contribuyen a la creación de puestos de trabajo en el medio rural.



ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL



EVALUACIÓN DE IMPACTO AMBIENTAL

Es una herramienta de la política ambiental cuyo objetivo es prevenir, mitigar y restaurar los daños al ambiente así como la regulación de obras o actividades para evitar o reducir sus efectos negativos en el ambiente y en la salud humana.



SELECCIÓN Y DESCRIPCIÓN DE LOS ASPECTOS RELEVANTES DEL PROYECTO PARA EL ANÁLISIS AMBIENTAL

• Objetivos y justificación del proyecto.

• Localización y extensión del área de implantación.

• Componentes e instalaciones principales y complementarias.



• Magnitud, capacidad y procesos tecnológicos.

• Demanda de insumos renovables y no renovables, incluidos mano de obra, infraestructura, equipamientos y servicios colaterales.

• Oferta de productos, incluidos descartables y reciclables.



• Actividades básicas en las diversas etapas del proyecto: preparación, construcción, operación, explotación, mantenimiento, cierre, abandono, etc.



• Marco legal e institucional; normas vigentes vinculadas a los recursos ambientales; planes, programas y proyectos en el área o sector afectado.

• Otros.



ELABORACIÓN DE UN PLAN DE MONITOREO

Este plan tiene por objetivo general el seguimiento y control de los impactos ambientales generados por el proyecto y del comportamiento y eficacia de las acciones propuestas.



En tal sentido deberá:

• Definir, a partir del estudio realizado, los impactos, recursos y acciones objeto del plan.

• Determinar los datos necesarios, seleccionando indicadores de impacto y de efectividad; parámetros que han de ser sucesivamente medidos, para evaluar sus comportamientos.



• Determinar la frecuencia y el cronograma de recolección de datos.

• Determinar los lugares o áreas de muestreo.

• Determinar el método de recolección de información y la modalidad de procesamiento de la misma.



• Establecer el cronograma de información periódica de resultados.

• Preparar un mecanismo flexible y dinámico de respuesta a las tendencias detectadas.



Se reconoce en una Guía Ambiental General que el Monitoreo y las Monitoreo y las Auditorias Ambientales EstratégicasAuditorias Ambientales Estratégicas (herramientas de gestión ambiental que permiten la evaluación sistemática, documentada periódica y objetiva de las prácticas de control ambiental) son, a la fecha, dos instrumentos valiosos, complementarios e idóneos para convertir la Evaluación de Impacto Ambiental (EIA) en un proceso interactivo, activado por retroalimentaciones y ajustes sucesivos.



DETERMINACIÓN DE LOS IMPACTOS AMBIENTALES POTENCIALES

Los impactos que pueden emerger de la implementación de un proyecto son función de sus características y de las del área de localización del mismo.



En tal sentido pueden ser:

• positivos-negativos

• directos -indirectos

• inmediatos-mediatos

• permanentes-transitorios

• locales-regionales

• reversibles-irreversibles



Será necesario:

• Consignar los impactos del proyecto sobre el medio, así como también, los del medio sobre el proyecto.

• Destacar los impactos irreversibles e inevitables y

• Explicitar las incertidumbres asociadas a las predicciones.



1.IDENTIFICACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE EFECTOS

• Considerar los efectos según las diferentes etapas del proyecto.

• Utilizar el instrumental técnico apropiado, tal como: listas de control, diagramas de flujos, matrices componentes o acciones del proyecto, componentes o recursos del medio, cartografía por transparencia, modelos de simulación, otros.



2. EVALUACIÓN DE EFECTOS

• Asignar magnitud y significación de los efectos a través de métodos cualitativos o cuantitativos, según factibilidad.

• Aplicar evaluaciones cuantitativas a los efectos ambientales con variables que puedan ser expresadas en valores numéricos o monetarios, tales como: superficies afectadas en m, viviendas a relocalizar en $, población afectada por ruido en cantidad y dB., carga contaminante emitida en (g/m), volumen de suelo erosionado en m, perdida de cobertura vegetal en m, otros.



• Identificar y consignar normas o parámetros que puedan ser usados como umbrales pertinentes para la valoración del impacto sobre la calidad del medio tales como: estándares, criterios y niveles guías, otros.

• Modelar posibles comportamientos presión-estado-reacción de los recursos o subsistemas ambientales.



• Identificar áreas críticas de ocurrencia, acumulación y dispersión de efectos.

• Utilizar matrices para las evaluaciones integradoras y cualitativas. En ellas se consignará:



• El carácter genérico del impacto: ( + / - )

• Su intensidad: (A alta / M media / B baja)

• Su duración: (P permanente / T transitorio)

• Posibilidad de retorno a su situación inicial: (R reversible / I irreversible)



ELABORACIÓN DE UNA PROPUESTA DE ACCIÓN AMBIENTAL

Identificar Posibles acciones genéricas utilizando, como instrumental técnico, las listas de control de efectos que incluyen acciones correctoras vinculadas a cada uno de ellos.



• Diseñar medidas viables y efectivas para prevenir, eliminar, reducir, mitigar, o compensar los impactos adversos del proyecto.

• Diseñar medidas viables y efectivas para potenciar los beneficios ambientales del proyecto.

• Diseñar medidas para recuperar y recomponer el ambiente afectado, al cese o abandono total o parcial de la implementación del proyecto.

• Adjuntar un cronograma de iniciación de las medidas, correlación etapas del proyecto / acciones ambientales, ya que su oportuna aplicación evitará impactos secundarios, inducidos o residuales.

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