TRABAJO DE CENTRALES HIDROELECTRICAS

Diplomado en hidráulica y centrales

hidroeléctricas

Alumno: Cristian Yovani CATALAN MENDOZA

U2014120587 EAP INGENERIA INDUSTRIAL

UCV

Contenidos

1. Centrales hidroeléctricas 2. Descripción general

Tipos de centrales hidroeléctricas

3. Centrales hidroeléctricas de Bombeo 4. Principales componentes de una central hidroeléctrica 5. Desarrollo de la energía hidroeléctrica

Conceptos básicos 6. Energía 7. Energía potencial y energía cinetica

8. Manifestaciones de la energía 9. Transformaciones de la energía. 10. Principio de conservación de energía 11. Principio de degradación de la energía 12. Fuerza

Clasificación de las fuerzas 13. Principio de inercia 14. Principio de acción y reacción 15. Centrales hidroeléctricas 16. Centrales hidráulicas 17. Centrales térmicas. 18. Centrales nucleares 19. Centrales mareomotrices 20. Centrales eólicas 21. Centrales solares 22. Centrales hidrotermicas

Clasificación 23. Centrales de base 24. Centrales de punta

25. Centrales d e reserva 26. Centrales de socorro

CLASIFICACION DE LAS CENTRALES 27. Centrales de agua fluente 28. Centrales de agua embalsada 29. Centrales de regulación 30. Centrales de bombeo

31. Centrales de alta presión 32. Centrales de media presión 33. Centrales de baja presión 34. Componentes de las centrales hidroeléctricas.

Introducción

Desde que descubrimos la energía eléctrica o las formas de obtener un fluido

eléctrico para el uso en los hogares y alrededor del planeta , también el crecimiento

industrial depende mucho de la energía eléctrica y hoy en día es de vital

importancia depender de esta energía porque creemos que es una energía limpia

que no contamine el medio ambiente, es también una prioridad mantener fuera de

las emisiones toxicas de esta forma se considera los nuevos proyectos de centrales

hidroeléctricas sea de manera de éxito para aquellos que aman la ciencia hidráulica,

las nuevas tendencias de inversión por energías limpias tiene muy atractivo a nuestro

país por la variedad geográfica y la riqueza hidrológica y desde luego ríos enormes

y lagos vírgenes, poner en marcha las investigaciones para alumbrar mas focos y

participar en el crecimiento industrial . Este trabajo es una amplia investigación a

cerca de la importancia de obtener una energia limpia esta es la parte uno en si son

12 unidades es la unidad 1 que principalmente trata de explicar los conceptos

básicos tratados y encontrados de manera dinámica…

1. CENTRALES HIDROELECTRICAS

La energía hidráulica se basa en aprovechamiento de la caída del agua desde cierta

altura. La energía potencial, durante, se convierte en cinética. El agua pasa por las turbinas

a gran velocidad, provocando un movimiento de rotación que finalmente, se transforma

en energía eléctrica por medio de los generadores. Es un recurso natural disponible en

las zonas que presentan suficiente cantidad de agua y una vez utilizada, es devuelta rio

abajo. Su desarrollo requiere construir pantanos, presas, canales de derivación, y la

instalación de grandes turbinas y equipamiento para generar electricidad. La energía

eléctrica que utilizamos diariamente se genera en las centrales eléctricas, en términos

generales se deduce que una central hidroeléctrica es una instalación capaz de

convertir la energía mecánica , obtenida mediante otras fuentes de energía primaria ,

en energía eléctrica. Para realizar la conversión de energía mecánica en eléctrica, se

emplean unos generadores

Descripción General

¿Qué es una central hidroeléctrica?

Una central hidroeléctrica es una instalación que permite aprovechar las masas de agua en

movimiento que circulan por los ríos para transformarlas en energía eléctrica, utilizando

turbinas acopladas a los alternadores.

Según la potencia instalada, las centrales hidroeléctricas pueden ser:

¥ Centrales hidráulicas de gran potencia: más de 10MW de potencia eléctrica.

¥ Mini centrales hidráulicas: entre 1MW y 10MW.

¥ Micro centrales hidroeléctricas: menos de 1MW de potencia.

¥ La función de una central hidroeléctrica es utilizar la energía potencial del agua

almacenada y convertirla, primero en energía mecánica y luego en eléctrica.

El esquema general de una central hidroeléctrica puede ser: Esquema Central

Hidroeléctrica

Si se dice que la energía eléctrica es importante para la subsistencia de la vida y el desarrollo industrial y en el mar que tipo de energía se utiliza para las enormes naves mercantes y flotantes?

También así como en la tierra estamos acostumbrados a usar y depender de la energía eléctrica también en el mar las enormes plantas industriales de proceso y un sistema complejo de equipos electrónicos en su mayoría dependen de la corriente eléctrica es decir un generador pero a mayor escala se trata de aprovechar la energía mecánica de un motor diésel que se encarga en transforma la energía térmica de los hidrocarburos en energía eléctrica con eso se afirma que cada barco mercante tiene una pequeña central eléctrica .

Un sistema de captación de agua provoca un desnivel que origina una cierta energía

potencial acumulada. El paso del agua por la turbina desarrolla en la misma un movimiento

giratorio que acciona el alternador y produce la corriente eléctrica.

Tipo de Centrales Hidroeléctricas

2. TIPOS DE CENTRALES HIDROELECTRICAS

Pueden ser clasificadas según varios argumentos, como características técnicas,

peculiaridades del asentamiento y condiciones de funcionamiento.

1. Según utilización del agua, es decir si utilizan el agua como discurre normalmente

por el cauce de un río o a las que ésta llega, convenientemente regulada, desde un lago o

pantano.

Centrales de Agua Fluente:

Llamadas también de agua corriente, o de agua fluyente. Se construyen en los lugares en

que la energía hidráulica debe ser utilizada en el instante en que se dispone de ella, para

accionar las turbinas hidráulicas. No cuentan con reserva de agua, por lo que el caudal

suministrado oscila según las estaciones del año.

En la temporada de precipitaciones abundantes (de aguas altas), desarrollan su potencia

máxima, y dejan pasar el agua excedente. Durante la época seca (aguas bajas), la potencia

disminuye en función del caudal, llegando a ser casi nulo en algunos ríos en la época del

estío.

Su construcción se realiza mediante presas sobre el cauce de los ríos, para mantener un

desnivel constante en la corriente de agua.

Centrales de Agua Embalsada:

Se alimenta del agua de grandes lagos o de pantanos artificiales (embalses), conseguidos

mediante la construcción de presas. El embalse es capaz de almacenar los caudales de los

ríos afluentes, llegando a elevados porcentajes de captación de agua en ocasiones. Este agua

es utilizada según la demanda, a través de conductos que la encauzan hacia las turbinas.

Centrales de Regulación:

Tienen la posibilidad de almacenar volúmenes de agua en el embalse, que representan

periodos más o menos prolongados de aportes de caudales medios anuales.

Prestan un gran servicio en situaciones de bajos caudales, ya que el almacenamiento es

continuo, regulando de modo conveniente para la producción. Se adaptan bien para cubrir

horas punta de consumo.

Centrales de Bombeo:

Se denominan 'de acumulación'. Acumulan caudal mediante bombeo, con lo que su

actuación consiste en acumular energía potencial. Pueden ser de dos tipos, de turbina y

bomba, o de turbina reversible.

La alimentación del generador que realiza el bombeo desde aguas abajo, se puede realizar

desde otra central hidráulica, térmica o nuclear.

3. CENTRALES HIDROELECTRICAS DE BOMBEO

Una central hidroeléctrica de bombeo es un tipo especial de central hidroeléctrica que

tiene dos embalses. El agua contenida en el embalse situado en el nivel más bajo —

embalse inferior—, es bombeada durante las horas de menor demanda eléctrica al

depósito situado en la cota más alta —embalse superior—, con el fin de turbinarla,

posteriormente, para generar electricidad en las horas de mayor consumo eléctrico.

Por tanto, estas instalaciones permiten una mejora en la eficiencia económica de la

explotación del sistema eléctrico al almacenar electricidad en forma de agua embalsada

en el depósito superior. Constituye en la actualidad la forma más económica de

almacenar energía eléctrica.

Las centrales que no tienen aportaciones de agua significativas en el embalse superior se

llaman centrales de bombeo puro. En otro caso, se denominan centrales mixtas de

bombeo.

Un esquema del funcionamiento de una central de bombeo puro es el siguiente:

Durante las horas en que la demanda de energía eléctrica es mayor, la central de bombeo

funciona como cualquier central hidroeléctrica convencional: el agua que previamente es

acumulada en el embalse superior.

(1) cerrado por una presa

(2), llega a través de una galería de conducción.

(3) a una tubería forzada

(5), que la conduce hasta la sala de máquinas de la central eléctrica. Para la regulación de

las presiones del agua entre las conducciones anteriores se construye en ocasiones una

chimenea de equilibrio.

En la tubería forzada, el agua va adquiriendo energía cinética (velocidad) que, al chocar

contra los álabes de la turbina hidráulica (6), se convierte en energía mecánica rotatoria.

Esta energía se transmite al generador (7) para su transformación en electricidad de

media tensión y alta intensidad. Una vez elevada su tensión en los transformadores (8) es

enviada a la red general mediante líneas de transporte de alta tensión (10). El agua, una

vez que ha generado la electricidad, circula por el canal de desagüe (9) hasta el embalse

inferior (11), donde queda almacenada.

Cuando se registra un menor consumo de energía eléctrica —generalmente durante las

horas nocturnas de los días laborables y los fines de semana—, se aprovecha el que la

electricidad en esas horas tiene en el mercado un coste bajo, y se utiliza para accionar una

bomba hidráulica que eleva el agua desde el embalse inferior (11) hasta el embalse

superior (1), a través de la tubería forzada y de la galería de conducción.

El agua es elevada, generalmente por las propias turbinas de la central, funcionando

como bombas accionadas por los generadores que actúan como motores. Una vez

efectuada la operación de bombeo, el agua almacenada en el embalse superior (1) está en

condiciones de repetir otra vez el ciclo de generación eléctrica.

4. DESARROLLO DE LA ENERGIA HIDROELECTRICA

Es básicamente una forma de la energía generada por la fuerza del movimiento del agua,

que una máquina primaria la transforma inicialmente en energía mecánica y luego una

máquina secundaria la transforma en energía eléctrica, también se la conoce como

hidroenergía (aunque esta última está más asociada con la energía primaria, mientras la

energía hidroeléctrica es energía secundaria).

También es una forma de energía renovable, es decir no se agota (al menos mientras

subsista el ciclo). En pocos lugares todavía la hidroenergía se la transforma en energía

mecánica (usando una máquina primaria) pero casi toda la hidro energía aprovechada en

el mundo se la transforma en energía eléctrica, para ello hacemos uso de las denominadas

plantas o centrales hidroeléctricas.

Hasta el momento están más expandidas, en su uso, las plantas hidroeléctricas tradicionales

(que corresponden en su desarrollo y explotación al siglo XX), aunque desde finales del

siglo pasado han ido surgiendo algunas innovaciones que se las conocen como plantas

hidrocinéticas.

CONCEPTOS BASICOS

5. .ENERGIA

LA ENERGÍA

Al mirar a nuestro alrededor se observa

que las plantas crecen, los animales se

trasladan y que las máquinas y

herramientas realizan las más variadas

tareas. Todas estas actividades tienen en

común que precisan del concurso de la

energía.

La energía es una propiedad asociada a los

objetos y sustancias y se manifiesta en las

transformaciones que ocurren en la

naturaleza.

La energía se manifiesta en los cambios

físicos, por ejemplo, al elevar un objeto,

transportarlo, deformarlo o calentarlo.

La energía está presente también en los

cambios químicos, como al quemar un

trozo de madera o en la descomposición

de agua mediante la corriente eléctrica.

2 FORMAS DE ENERGÍA

La Energía puede manifestarse de diferentes maneras: en forma de movimiento (cinética), de

posición (potencial), de calor, de electricidad, de radiaciones electromagnéticas, etc. Según sea

el proceso, la energía se denomina:

Energía térmica

Energía eléctrica

Energía radiante

Energía química

Energía nuclear

6. ENERGIA POTENCIAL Y CINETICA

Energía cinética y energía potencial

La energía es una magnitud física que se muestra en múltiples manifestaciones. Definida como la capacidad de realizar trabajo y relacionada con el calor (transferencia de energía), se percibe fundamentalmente en forma de energía cinética, asociada al movimiento, y potencial, que depende sólo de la posición o el estado del sistema involucrado.

Energía cinética

El trabajo realizado por fuerzas que ejercen su acción sobre un cuerpo o sistema en

movimiento se expresa como la variación de una cantidad llamada energía cinética, cuya

fórmula viene dada por:

El producto de la masa m de una partícula por el cuadrado de la velocidad v se denomina

también fuerza viva, por lo que la expresión anterior se conoce como teorema de la energía

cinética o de las Fuerzas Vivas.

Energía potencial gravitatoria

Todo cuerpo sometido a la acción de un campo gravitatorio posee una energía potencial

gravitatoria, que depende sólo de la posición del cuerpo y que puede transformarse

fácilmente en energía cinética.

Un ejemplo clásico de energía potencial gravitatoria es un cuerpo situado a una cierta altura

h sobre la superficie terrestre. El valor de la energía potencial gravitatoria vendría entonces

dado por:

Siendo m la masa del cuerpo y g la aceleración de la gravedad.

Si se deja caer el cuerpo, adquiere velocidad y, con ello, energía cinética, al tiempo que va

perdiendo altura y su energía potencial gravitatoria disminuye.

7. MANIFESTACIONES DE LA ENERGIA

La energía puede originar o dar existencia a un trabajo. La energía se transforma y

manifiesta de diferentes formas, en esta ocasión veremos la manifestación de la energía en

la electricidad y radiación electromagnética.

Electricidad: la electricidad es una manifestación de la energía porque es un poder que da

existencia a un trabajo. Gracias a la electricidad funcionan los aparatos modernos. La

electricidad es la fuerza que actúa entre protones y electrones (componentes del átomo).

En una planta eléctrica se genera una circulación de electrones que viajan a través de cables

para llegar a nuestra casa; de esta manera podemos enchufar un aparato a la corriente

eléctrica para que dicho aparato funcione y trabaje.

Hay electricidad de corriente continua (pilas) y de corriente alterna (red eléctrica). La

posibilidad de generar y transportar la electricidad provocó un cambio en la sociedad. La

electricidad permite la calidad de vida que tenemos en la actualidad. Imagina un día sin

electricidad ¿cuáles aparatos serían inservibles.

8. TRANSFORMACIONES DE LA ENERGIA El sector Transformación de la Energía abarca todas aquellas actividades consistentes en la

conversión de energía primaria en energía final, apta para su uso en los sectores

consumidores finales. Dentro de estas actividades se incluyen los sectores de refino de

petróleo, generación eléctrica y cogeneración. Hechos significativos durante los últimos

años han sido los siguientes:

En el sector refino de petróleo en el periodo 2007 - 2010 hay dos hechos muy notables

que han afectado a la eficiencia energética de las refinerías españolas: las nuevas

especificaciones de los hidrocarburos y la dieselización del parque automovilístico en

España. No obstante las refinerías españolas han sabido adaptarse a estos cambios, a pesar

de que esto haya repercutido en la eficiencia del sector.

El sector Generación Eléctrica ha sufrido un notable incremento en su eficiencia

energética, que ha aumentado en 5,7 puntos porcentuales en el periodo 2007-2010. Este

hecho se ha debido tanto a la mejora del rendimiento de cada tipo de central por fuentes

energéticas como a la mayor participación en el mix de generación de las renovables,

principalmente de tipo hidroeléctrica, eólica y solar.

Por último, la potencia operativa de cogeneración a finales de 2010 en España es de 6.704

MW. Dentro de esta cifra están incluidos 658 MW de instalaciones de tratamiento y

reducción de residuos.

Base del cómputo, destaca lo siguiente:

Refino de petróleo. Respecto a la eficiencia energética de las refinerías, no se esperan

variaciones notables en el periodo 2010 – 2020, ya que las modificaciones en las

especificaciones de los hidrocarburos han supuesto un incremento de la intensidad

energética de las plantas de refino y aumento de las emisiones de CO2 por unidad de

producto. Cabe esperar que las nuevas especificaciones más restrictivas se vayan

compensando con la madurez que vayan adquiriendo las tecnologías de producción de

hidrocarburos más limpios.

Generación eléctrica. Es esperable, en el horizonte 2011-2020, un incremento en la

participación del gas natural y de las energías renovables, manteniéndose estabilizada con

tendencia a la baja la producción eléctrica de origen nuclear. El carbón se mantendrá

prácticamente estabilizado, mientras que la aportación de los productos petrolíferos a la

producción eléctrica tenderá a disminuir. Por otra se prevé una estabilización del

rendimiento eléctrico en torno al 52% a lo largo del periodo.

Por todo lo anterior se espera, en el sector generación, un ahorro energético de 9.701 ktep

para el año 2.020 respecto la situación del año 2007, que evitará la emisión de 76.494

ktCO2.

Cogeneración. Se prevé la instalación de 3.751 MWe en el año 2.020. Por otra parte, la

renovación del parque de potencia con más de 15 años antigüedad se establece como un

objetivo prioritario y se considera que la modernización alcanzará los valores de 3.925

MWe 2020. En conjunto, estas actuaciones se prevé que consigan unos ahorros de energía

primaria anuales de 1.699 ktep en 2.020 y evitarán la emisión de 2.978 kt de CO2.

De este modo el Plan de Acción 2011–2020 para el sector Transformación de la Energía

plantea un escenario de eficiencia con un ahorro de 11.312 ktep anuales acumulados para

el año 2.020, evitando 79.230 kt de CO2.

Estudios de viabilidad para plantas de cogeneración, auditorías energéticas para

cogeneraciones, fomento de plantas de cogeneración en actividades no industriales,

fomento de plantas de cogeneración de pequeña potencia, fomento de plantas de

cogeneración en actividades industriales, modificación sustancial de instalaciones

existentes.

9. PRINCIPIO DE CONSERVACION DE ENERGIA

Si un sistema no interacciona con su entorno de ninguna manera, entonces determinadas

propiedades mecánicas del sistema no pueden cambiar. Algunas veces nos referimos a ellas

como "constantes del movimiento". Estas cantidades se dice que son "conservadas" y las

leyes de conservación resultante se pueden considerar como los principios mas

fundamentales de la mecánica. En mecánica, ejemplos de cantidades conservativas son la

energía, el momento y el momento angular. Las leyes de conservación son exactas para un

sistema aislado.

Establecidas aquí como principios de la mecánica, estas leyes de conservación tiene

profundas implicaciones en la simetría de la naturaleza, que no hemos visto violadas. Ellas

sirven como una fuerte restricción en cualquier teoría sobre cualquier rama de la ciencia.

10. PRINCIPIO DE DEGRADACION DE LA ENERGIA

Unas formas de energía pueden transformarse en otras. En estas transformaciones la

energía se degrada, pierde calidad. En toda transformación, parte de la energía se convierte

en calor o energía calorífica.

Cualquier tipo de energía puede transformarse íntegramente en calor; pero, éste no puede

transformarse íntegramente en otro tipo de energía. Se dice, entonces, que el calor es una

forma degradada de energía. Son ejemplos:

¥ La energía eléctrica, al pasar por una resistencia.

¥ La energía química, en la combustión de algunas sustancias.

¥ La energía mecánica, por choque o rozamiento.

Se define, por tanto, el Rendimiento como la relación (en % por ciento) entre la energía

útil obtenida y la energía aportada en una transformación.

11. FUERZA

La fuerza es un modelo matemático de intensidad de las interacciones, junto con la energía.

Así por ejemplo la fuerza gravitacional es la atracción entre los cuerpos que tienen masa,

el peso es la atracción que la Tierra ejerce sobre los objetos en las cercanías de su superficie,

la fuerza elástica es el empuje o tirantez que ejerce un resorte comprimido o estirado

respectivamente, etc. En física hay dos tipos de ecuaciones de fuerza: las ecuaciones

"causales" donde se especifica el origen de la atracción o repulsión: por ejemplo la ley de la

gravitación universal de Newton o la ley de Coulomb y las ecuaciones de los efectos (la cual

es fundamentalmente la segunda ley de Newton).

La fuerza es una magnitud física de carácter vectorial capaz de deformar los cuerpos (efecto

estático), modificar su velocidad o vencer su inercia y ponerlos en movimiento si estaban

inmóviles (efecto dinámico). En este sentido la fuerza puede definirse como toda acción o

influencia capaz de modificar el estado de movimiento o de reposo de un cuerpo

(imprimiéndole una aceleración que modifica el módulo o la dirección de su velocidad).

Comúnmente nos referimos a la fuerza aplicada sobre un objeto sin tener en cuenta al otro

objeto u objetos con los que está interactuando y que experimentarán, a su vez, otras

fuerzas. Actualmente, cabe definir la fuerza como un ente físico-matemático, de carácter

vectorial, asociado con la interacción del cuerpo con otros cuerpos que constituyen su

entorno.

12. CLASIFICACION DE LAS FUERZAS Una clasificación que encontramos con un excelente criterio es la realizada por el Dr.

González-Badillo a través de sus publicaciones. En los múltiples trabajos realizados por

este autor encontramos las siguientes manifestaciones de fuerza.

Fuerza Absoluta: capacidad potencial teórica de fuerza dependiente de la constitución del

músculo: sección transversal y tipo de fibra. Esta fuerza no se manifiesta de forma

voluntaria, es decir, ni en entrenamiento ni en competición; solo en situaciones psicológicas

extremas, con la ayuda de fármacos o por electro estimulación.

Fuerza isométrica máxima o fuerza estática máxima: máxima fuerza voluntaria que se aplica

cuando la resistencia es insuperable. Se corresponde con el Pico máximo de fuerza (PMF).

Fuerza máxima excéntrica: se manifiesta cuando se opone la máxima capacidad de

contracción muscular ante una resistencia que se desplaza en sentido opuesto al deseado

por el sujeto, Este tipo de fuerza depende de la velocidad a la que se produce el

estiramiento o la contracción excéntrica, por lo que siempre hay que indicar la velocidad o

resistencia con la que se hace el movimiento.

Fuerza dinámica máxima (FDM): expresión máxima de fuerza cuando la resistencia sólo

se puede desplazar una vez o se desplaza ligeramente y/o transcurre a muy baja velocidad

en una fase del movimiento.

Fuerza dinámica máxima relativa: máxima fuerza expresada ante resistencias inferiores a la

necesaria para que se manifieste la FDM, o la capacidad muscular para imprimir velocidad

a una resistencia inferior a aquella con la que se manifiesta la FDM.

Fuerza dinámica máxima relativa específica: fuerza útil o funcional: fuerza que aplica el

deportista cuando realiza su gesto especifico de competición.

Fuerza explosiva (FE): resultado de la relación entre la fuerza producida (manifestada o

aplicada) y el tiempo necesario para ello.

Fuerza explosiva máxima: máxima producción de fuerza por unidad de tiempo en toda la

producción de fuerza, que supone la mejor relación fuerza-tiempo de toda la curva.

Fuerza elástico-explosiva: se apoya en los mismos factores que la FE, uniendo a la misma

el componente elástico, que actúa por efecto del estiramiento previo.

Fuerza elástico-explosivo-reactiva: añade a la anterior un componente de la facilitación

neural, como el efecto del reflejo miotático (de estiramiento), que interviene debido al

carácter del ciclo estiramiento acortamiento (CEA), mucho más rápido y con una fase de

transición muy corta, por lo que el resultado dependerá en menor medida de los factores

anteriores debido a la inclusión de este nuevo elemento.

13. PRINCIPIO DE INERCIA

La inercia en Física designa a la incapacidad de los cuerpos para salir del estado de reposo

o de movimiento o variar las condiciones de ese movimiento, en forma independiente de

una fuerza exterior.

La primera ley de Newton, que sienta el principio de inercia, nos explica que un cuerpo en

reposo o en movimiento, ya sea uniforme o rectilíneo, permanecerá en estado de reposo

o conservará cuantitativamente su movimiento, si las fuerzas que actúan sobre él desde el

exterior son iguales a cero. La inercia es proporcionalmente directa a la masa del cuerpo.

La cantidad de masa y el tensor de inercia son los factores de los que depende la

inercia mecánica, que es la antes definida. La que se relaciona con la masa total del

cuerpo se denomina inercia traslacional, y la relacionada con el eje de giro, en

cuanto a como se distribuye la masa del cuerpo, se denomina rotacional.

Otro tipo de inercia es la térmica que es la propiedad de los cuerpos para conservar

el calor e ir liberándolo en forma gradual, evitando de esta manera grandes

variaciones térmicas. Depende de la masa, del calor específico y de la densidad del

cuerpo. El suelo es un elemento natural de gran inercia térmica. Se usa mucho en

construcción con respecto a la climatización de los ambientes. Si la inercia térmica

es mucha, también lo será la estabilidad térmica.

14. PRINCIPIO DE ACCION Y REACCCION

El principio de acción y reacción corresponde a la tercera ley de Newton. Éste afirma que:

“Todo cuerpo A que ejerce una fuerza sobre un cuerpo B experimenta una fuerza de igual

intensidad en la misma dirección pero en sentido opuesto”

Numerosos ejemplos permiten ilustrar esta ley. La propulsión de los cohetes es sin duda

una de las aplicaciones más conocidas. Una situación equivalente es la propulsión que sufre

un globo cuando se desinfla en el aire. Otro ejemplo, más cómico, corresponde al despegue

de Sam Bigotes (Yosemite Sam), el famoso personaje de Warner Brothers.

La tercera ley de Newton explica las fuerzas de acción y reacción. Estas fuerzas las ejercen

todos los cuerpos que están en contacto con otro, así un libro sobre la mesa ejerce una

fuerza de acción sobre la mesa y la mesa una fuerza de reacción sobre el libro.

Estas fuerzas son iguales pero contrarias; es decir tienen el mismo modulo y sentido, pero

son opuestas en dirección.

Esto significa que siempre en que un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro este también

ejerce una fuerza sobre él.

Se nombra fuerza de acción a la que es ejercida por el primer cuerpo que origina una fuerza

sobre otro, por lo tanto se denomina fuerza de reacción a la es originada por el cuerpo que

recibe y reacciona (De allí el nombre) con esta otra fuerza sobre el primer cuerpo.

¿Pero qué pasa cuando ningún cuerpo origino primariamente la fuerza, como en el

ejemplo del libro sobre la mesa? Cualquiera puede ser denominada fuerza de acción y

obviamente a la otra se le denominará como fuerza de reacción.

15. CENTRALES HIDROELECTRICAS

En una central hidroeléctrica se utiliza energía hidráulica para la generación de energía

eléctrica. Son el resultado actual de la evolución de los antiguos molinos que aprovechaban

la corriente de los ríos para mover una rueda.

En general, estas centrales aprovechan la energía potencial gravitatoria que posee la masa

de agua de un cauce natural en virtud de un desnivel, también conocido como salto geodésico. El agua en su caída entre dos niveles del cauce se hace pasar por una turbina

hidráulica la cual transmite la energía a un generador donde se transforma en energía

eléctrica.

Las dos características principales de una central hidroeléctrica, desde el punto de vista de

su capacidad de generación de electricidad son:

La potencia, que está en función del desnivel existente entre el nivel medio del embalse y

el nivel medio de las aguas debajo de la central, y del caudal máximo turbinable, además

de las características de las turbinas y de los generadores usados en la transformación.

La energía garantizada en un lapso de tiempo determinado, generalmente un año, que está

en función del volumen útil del embalse, y de la potencia instalada.

La potencia de una central puede variar desde unos pocos MW (megavatios), como en el

caso de las mini centrales hidroeléctricas, hasta decenas de miles, como en los casos de

la Itaipú, entre Brasil y Paraguay, que tiene una potencia de 14 000 MW, o la Presa de las

Tres Gargantas, en China, con una potencia de 22 500 MW.

Las centrales hidroeléctricas y las centrales térmicas —que usan combustibles fósiles—

producen la energía eléctrica de una manera muy similar. En ambos casos lafuente de

energía es usada para impulsar una turbina que hace girar un generador eléctrico, que es el

que produce la electricidad. Una central térmica usa calor para, a partir de agua, producir

el vapor que acciona las paletas de la turbina, en contraste con la planta hidroeléctrica, la

cual usa la fuerza del agua directamente para accionar la turbina.

16. CENTRALES HIDRAULICAS Son instalaciones de generación, cuyo Kw/h es el más barato, son las de más alto

rendimiento (90%), al ser sumamente cara la instalación son las de mayor vida útil (aprox.

50 años). Son regulables y de rápida puesta en marcha, y su tiempo de funcionamiento

máximo es de 12 horas; esto obedece a que una vez que ha bajado el nivel del embalse

deberá detenerse el mismo tiempo para restituirlo, cuando solo se usa el agua del embalse.

Función que cumple cada parte de una central hidráulica:

Presas

Están encargadas de formar el embalse; pudiendo ser de gravedad, cuando su altura es

mayor que su base y están asentadas sobre las paredes. Pueden ser rectas o curvas, con

curvatura simple o doble, con o sin contrafuerte. Son caras, pero forman embalses de

menor superficie de extensión, típicas de los ríos de montaña. En cambio, las presas Azud,

típicas de los ríos de llanura tienen su base de mayor longitud que la altura y resulta más

económica pues en la mayoría de los casos, alrededor de su núcleo central se afirman bien

las piedras y si es necesario se las cubre con hormigón.

Embalse

Sirve para mantener un caudal constante, asegurar la generación de energía y obtener un

caudal adicional, cuando funciona permanentemente.

Vertedero

Son las válvulas o el coronamiento de la presa cuya apertura evacua el caudal en exceso no

turbinado en caudales muy grandes. Son compuertas radiales de accionamiento

automático.

Caudal de derivación

Es la toma del río, cerrado o abierto, que lleva a turbinar a la cámara de carga donde filtros

evitan el paso de sólidos flotantes y peces, mientras que el resto debe decantar en ésta. En

algunos casos es necesario instalar filtros para retener la arena fina que aún se arrastra.

Tubería forzada

Es el último tramo de gran inclinación donde se reparte el agua a las turbinas.

Chimenea de equilibrio

Típicas de las centrales de montañas, es utilizada para equilibrar las presiones y evitar el

golpe de “arriete” que produce el cerrado de las válvulas.

Casa de máquinas

Es el edificio donde se instalan los generadores, las turbinas y los equipos de control.

Transformador y playa de maniobras

Al lado de cada generador, en el exterior, un transformador eleva, en una o dos etapas, la

tensión generada hasta que corresponda a la tensión de transporte. En la playa están

instalados los interruptores e instrumentos de medición.

Canal de restitución

Devuelve las aguas al río y suele tener elementos disipadores de energía para evitar retrasos

debidos a la formación de remolinos.

En sistemas encadenados o centrales de bombeo, ésta cañería es cerrada, en el primer caso

para obtener menores desniveles y en el segundo porque el agua tiene que circular en

ambos sentidos.

17. CENTRALES TERMICAS

Una central térmica es una instalación que produce energía eléctrica a partir de la

combustión de carbón, fuel-oil o gas en una caldera diseñada al efecto. El funcionamiento

de todas las centrales térmicas, o termoeléctricas, es semejante.

El combustible se almacena en parques o depósitos adyacentes, desde donde se suministra

a la central, pasando a la caldera, en la que se provoca la combustión. Esta última genera

el vapor a partir del agua que circula por una extensa red de tubos que tapizan las paredes

de la caldera. El vapor hace girar los álabes de la turbina, cuyo eje rotor gira solidariamente

con el de un generador que produce la energía eléctrica; esta energía se transporta mediante

líneas de alta tensión a los centros de consumo. Por su parte, el vapor es enfriado en un

condensador y convertido otra vez en agua, que vuelve a los tubos de la caldera,

comenzando un nuevo ciclo.

El agua en circulación que refrigera el condensador expulsa el calor extraído a la atmósfera

a través de las torres de refrigeración, grandes estructuras que identifican estas centrales;

parte del calor extraído pasa a un río próximo o al mar.

Las torres de refrigeración son enormes cilindros contraídos a media altura (hiperboloides),

que emiten de forma constante vapor de agua, no contaminante, a la atmósfera. Para

minimizar los efectos contaminantes de la combustión sobre el entorno, la central dispone

de una chimenea de gran altura (llegan a los 300 m) y de unos precipitadores que retienen

las cenizas y otros volátiles de la combustión. Las cenizas se recuperan para su

aprovechamiento en procesos de metalurgia y en el campo de la construcción, donde se

mezclan con el cemento.

FUNCIONAMIENTO DE UNA CENTRAL TÉRMICA

En las centrales térmicas convencionales, la energía química ligada por el

combustible fósil (carbón, gas o fuel -óil) se transforma en energía eléctrica. Se trata

de un proceso de refinado de energía. El esquema básico de funcionamiento de

todas las centrales térmicas convencionales es prácticamente el mismo,

independientemente de que utilicen carbón, fuel -óil o gas.

Las únicas diferencias sustanciales consisten en el distinto tratamiento previo que sufre el

combustible antes de ser inyectado en la caldera y el diseño de los quemadores de la misma,

que varía según el tipo de combustible empleado.

El vapor de agua se bombea a alta presión a través de la caldera, a fin de obtener el mayor

rendimiento posible. Gracias a esta presión en los tubos de la caldera, el vapor de agua

puede llegar a alcanzar temperaturas de hasta 600 ºC (vapor recalentado).

Este vapor entra a gran presión en la turbina a través de un sistema de tuberías. La turbina

consta de tres cuerpos; de alta, media y baja presión respectivamente. El objetivo de esta

triple disposición es aprovechar al máximo la fuerza del vapor, ya que este va perdiendo

presión progresivamente. Así pues, el vapor de agua a presión hace girar la turbina,

generando energía mecánica. Hemos conseguido transformar la energía térmica en energía

mecánica de rotación.

El vapor, con el calor residual no aprovechable, pasa de la turbina al condensador. Aquí, a

muy baja presión (vacío) y temperatura (40ºC), el vapor se convierte de nuevo en agua, la

cual es conducida otra vez a la caldera a fin de reiniciar el ciclo productivo. El calor latente

de condensación del vapor de agua es absorbido por el agua de refrigeración, que lo entrega

al aire del exterior en las torres de enfriamiento.

La energía mecánica de rotación que lleva el eje de la turbina es transformada a su vez en

energía eléctrica por medio de un generador asíncrono acoplado a la turbina.

CLASIFICACION

CENTRALES TERMICAS CLASICAS O CONVENCIONALES

Centrales Térmicas de Carbón

Las centrales térmicas que usan como combustible carbón, pueden quemarlo en

trozos o pulverizado. La pulverización consiste en la reducción del carbón a polvo

finísimo (menos de 1/10 mm de diámetro) para inyectarlo en la cámara de

combustión del generador de vapor por medio de un quemador especial que

favorece la mezcla con el aire comburente.

Con el uso del carbón pulverizado, la combustión es mejor y más fácilmente controlada.

La pulverización tiene la ventaja adicional que permite el uso de combustible de

desperdicio y difícilmente utilizado de otra forma. En estas se requiere instalar dispositivos

para separar las cenizas producto de la combustión y que van hacia el exterior, hay

incremento de efecto invernadero por su combustión, altos costos de inversión, bajo

rendimiento y arranque lento Centrales Térmicas de Fuel-Oil

En vez de agua, estas centrales utilizan gas, el cual se calienta utilizando diversos

combustibles (gas, petróleo o diesel). El resultado de ésta combustión es que gases

a altas temperaturas movilizan la turbina, y su energía cinética es transformada en

electricidad por un generador.

El uso de gas en las centrales térmicas, además de reducir el impacto ambiental, mejora la

eficiencia energética. Menores costos de la energía empleada en el proceso de fabricación

y menores emisiones de CO2 y otros contaminantes a la atmósfera. La eficiencia de éstas

no supera el 35%.

FUNCIONAMIENTO, CARACTERISTICAS, VENTAJAS Y DEVENTAJAS

Un ciclo combinado es, la combinación de un ciclo de gas y un ciclo de vapor. Sus

componentes esenciales son la turbina de gas, la caldera de recuperación la turbina

de vapor y el condensador. El ciclo de gas lo compone la turbina de gas, y el ciclo

de vapor está constituido por la caldera de recuperación, la turbina de vapor y el

condensador.

La tecnología de las centrales de ciclo combinado permite un mayor aprovechamiento del

combustible y, por tanto, los rendimientos pueden aumentar entre el 38 por ciento normal

de una central eléctrica convencional hasta cerca del 60 por ciento. Y la alta disponibilidad

de estas centrales que pueden funcionar sin problemas durante 6.500-7500 horas

equivalentes al año.

Uno de los principales problemas que plantean las centrales térmicas es que se trata

de un proceso relativamente complejo de conversión de energías. Utilizan

combustible de alto grado de calidad. Provocan contaminación con la alta emisión

de gases.

Centrales Térmicas de Combustión de Lecho Fluidizado

Consiste en quemar carbón en un lecho de partículas inertes, a través del cual se

hace pasar una corriente de aire. Esta soporta el peso de las partículas y las mantiene

en suspensión, de modo que da la impresión de que se trata de un líquido en

ebullición. Permitiría obtener rendimientos de hasta el 50%, disminuyendo al

mismo tiempo la emisión de anhídrido sulfuroso.

Su eficiencia es de 40 a 42% en ciclos combinados En la tecnología de lecho fluidizado se

inyecta caliza directamente dentro de la caldera para capturar y remover el azufre del

combustible como un subproducto seco.

La temperatura del gas dentro de la caldera va de los 820°C a los 840°C, lo cual determina

su diseño y el arreglo de las superficies de transferencia de calor. Este tipo de calderas

puede ser atmosférico o presurizado.

Centrales Térmicas Gicc Gasificación de Carbón Integrada en ciclo combinado

La gasificación del carbón es un proceso que transforma el carbón sólido en un gas

sintético compuesto principalmente de CO e hidrógeno (H2). El carbón es

gasificado controlando la mezcla de carbón, oxígeno y vapor dentro del gasificador.

La potencia media de estas centrales viene a ser de 300 MW, muy inferior todavía

a la de una térmica convencional.

Las ventajas medioambientales que ofrecen estas centrales se fundamentan en los bajos

valores de emisión de óxidos de azufre y otras partículas.

En la actualidad las IGCC alcanzan eficiencias de 45%, una eliminación de 99% de azufre.

Bajos costos de combustible, admite combustible de bajo grado de calidad, bajo grado de

emisiones, alto rendimiento, tecnología sin completa prueba de eficiencia, altos costos de

inversión, plantas complejas, arranque lento.

CRITERIOS DE SELECCIÓN Y DISEÑO

El diseño conceptual incluye la descripción de la localización, forma y bases del diseño de

la planta general, como intemperie o cubierta, grado de utilización, combustible

(incluyendo previsión de cambios), tipo y enlaces de la subestación eléctrica, suministro y

sistemas de agua, accesos, condiciones y características del sitio, orientación, arreglo

general, elementos principales, condiciones de diseño y características de construcción.

CARACTERÍSTICAS DEL SITIO

*Topografía y drenaje

*Accesos

*Geología

*Proximidad a bancos de préstamos (obtención de material combustible)

*Meteorología. Condiciones climatológicas del sitio

CONDICIONES GENERALES DE DISEÑO

*Temperatura del aire anual promedio

*Presión barométrica

*Nivel base de la planta

*Coeficientes sísmicos: para estructuras, para bardas, para chimeneas.

*Resistencia del terreno

SELECCIÓN DEL TAMAÑO DE UNIDADES

La selección del tamaño involucra un compromiso entre varios factores, sin embargo se

sabe que económicamente la mejor solución es instalar unidades del 5 al 10% de la

capacidad de los sistemas.

*Especificaciones del turbogenerador, del generador de vapor, y optimización del sistema

de agua de circulación.

*Suministro de agua asegurada para el presente y para el fututo.

*Ubicación por razón de disponibilidad del carbón o combustibles, cerca de las fuentes

del mismo, o sea lo que corrientemente se conoce como Central de Boca de Mina.

*Ubicación por razón de otros factores, como proximidad a los centros de carga, a fuentes

de agua para refrigeración, o a sitios de fácil acceso para la maquinaria y equipos pesados.

La ubicación del lugar debe ser en un sitio con vías de acceso muy buenas y al uso de

equipos especiales de transporte.

*Costos de la propiedad, de construcción, de puesta en función, de mantenimiento.

*Impacto- socio económico.

*Facilidades de transportación.

MATERIALES DE CONSTRUCCION

Estos varían de acuerdo al equipo utilizado, los más utilizados son los siguientes:

Para paredes, pisos y cubierta o techo de los tanques, se emplean los aceros A283 grado C

y D y A285 grado C.

Acero al carbón

Acero inoxidable

Teflón en los compresores de aire

Aleaciones de acero

Aleaciones de latón

Vidrio

Hule

Plásticos

Concreto

Ladrillo Refractario

DEFINICION DE COGENERACION

Los sistemas de cogeneración reciclan la energía perdida en el proceso primario de

generación (como una turbina de gas) en un proceso secundario. La energía restante se

emplea en este caso en forma de vapor directamente en las cercanías de la central (por

ejemplo, para calentar edificios), lo que aumenta aún más la eficiencia global del sistema.

En las aplicaciones de cogeneración que requieran tanto calor (el utilizado en un proceso

industrial) como electricidad, se genera vapor a altas presiones en una caldera y se extrae

desde la turbina a la temperatura y la presión que necesita el proceso industrial. Las turbinas

de vapor se pueden utilizar en ciclos (escalones) combinados con un generador de vapor

que recupera el calor que se perdería. Las unidades industriales se utilizan para poner en

movimiento máquinas, bombas, compresores y generadores eléctricos. La potencia que se

obtiene puede ser de hasta 1.300 MW.

COSTOS

De acuerdo con los planes de expansión del sector eléctrico, la mínima capacidad de la

planta térmica que se está instalando en el país es de 150 MW.

Es casi imposible poder indicar, para centrales térmicas de determinada capacidad, un

costo promedio global o por KW instalado. Cada central es un caso específico y debe

procederse a establecer los costos de cada uno de sus componentes de acuerdo con los

equipos seleccionados y las condiciones locales específicas.

La siguiente tabla muestra las diferencias de costo frente a las alternativas clásicas de

generación

Como puede apreciarse en la tabla anterior, de las centrales térmicas analizadas, la de ciclo

combinado presenta costos de operación menores a cualquier alternativa. Posee un costo

variable no combustible enmarcado dentro de los más baratos (1,55 Mills/KWh) y un costo

de combustible considerablemente más barato que cualquier otra alternativa térmica (8,5

Mills/KWh). Aunque estos costos varían algo con cada diseño, son aproximadamente

constantes, por lo que se pueden considerar estables.

18. CENTRALES NUCLEARES Energía Nuclear

La energía nuclear es aquella que se libera como resultado de una reacción nuclear. Se

puede obtener por el proceso de Fisión Nuclear (división de núcleos atómicos pesados) o

bien por Fusión Nuclear (unión de núcleos atómicos muy livianos). En las reacciones

nucleares se libera una gran cantidad de energía debido a que parte de la masa de las

partículas involucradas en el proceso, se transforma directamente en energía. Lo anterior

se puede explicar en base a la relación Masa-Energía producto de la genialidad del gran

físico Albert Einstein.

En relación a la liberación de energía, una reacción nuclear es un millar de veces más

energética que una reacción química, por ejemplo la generada por la combustión del

combustible fósil del metano.

Fisión Nuclear

Es una reacción nuclear que tiene lugar por la rotura de un núcleo pesado al ser

bombardeado por neutrones de cierta velocidad. A raíz de esta división el núcleo se separa

en dos fragmentos acompañado de una emisión de radiación, liberación de 2 ó 3 nuevos

neutrones y de una gran cantidad de energía (200 MeV) que se transforma finalmente en

calor.

Los neutrones que escapan de la fisión, al bajar su energía cinética, se encuentran en

condiciones de fisionar otros núcleos pesados, produciendo una Reacción Nuclear en

Cadena. Cabe señalar, que los núcleos atómicos utilizados son de U-235.

El proceso de la fisión permite el funcionamiento de los Reactores Nucleares que

actualmente operan en el mundo.

Fusión Nuclear

La fusión nuclear ocurre cuando dos núcleos atómicos muy livianos se unen, formando un

núcleo atómico más pesado con mayor estabilidad. Estas reacciones liberan energías tan

elevadas que en la actualidad se estudian formas adecuadas para mantener la estabilidad y

confinamiento de las reacciones.

La energía necesaria para lograr la unión de los núcleos se puede obtener utilizando energía

térmica o bien utilizando aceleradores de partículas. Ambos métodos buscan que la

velocidad de las partículas aumente para así vencer las fuerzas de repulsión electrostáticas

generadas al momento de la colisión necesaria para la fusión. Para obtener núcleos de

átomos aislados, es decir, separados de su envoltura de electrones, se utilizan gases

sobrecalentados que constituyen el denominado Plasma Físico. Este proceso es propio del

Sol y las estrellas, pues se tratan de gigantescas estructuras de mezclas de gases calientes

atrapadas por las fuerzas de gravedad estelar.

El confinamiento de las partículas se logra utilizando un "Confinamiento Magnético", o bien

un "Confinamiento Inercial". El Confinamiento Magnético aprovecha el hecho que el

plasma está compuesto por partículas (núcleos) con carga eléctrica. Se sabe que si una de

estas partículas interactúa con un Campo Magnético su trayectoria y velocidad cambian,

quedando atrapadas por dicho Campo. El Confinamiento Inercial permite comprimir el

plasma hasta obtener densidades de 200 a 1000 veces mayor que la de sólidos y líquidos.

Cuando se logra la compresión deseada se eleva la temperatura del elemento, lo que facilita

aún más el proceso de la fusión.

19. CENTRALES MAREOMOTRICES

La energía mareomotriz forma parte del grupo de las llamadas energías renovables y se

obtiene a través de las energías cinética y potencial de las mareas es decir,

Aprovecha la fuerza de las olas del mar de y de los cambios entre las mareas alta y baja que

convierten su variación en energía eléctrica.

Tres cuartas partes de la superficie terrestre está cubierta por mares y océanos que

constituyen un enorme depósito de energía renovable, limpia y no contaminante, pero los

grandes costes que suponen la instalación de centrales mareomotrices, frenan la

proliferación de su explotación energética.

La energía se define como mayor o menor capacidad de realizar un trabajo o producir un

efecto en forma de movimiento, luz, calor, etc. Es la capacidad para producir

transformaciones.

Mares y océanos cubren las tres cuartas partes de la superficie de nuestro planeta.

En la superficie los vientos provocan las olas que pueden alcanzar hasta 12 metros

de altura, 20 metros debajo de la superficie, las diferencias

de temperatura engendran corrientes; por último, tanto en la superficie como en el

fondo, la conjugación de las atracciones solar y lunar. Las mareas, es decir, el

movimiento de las aguas del mar, producen una energía que se transforma en

electricidad en las centrales mareomotrices.

Se aprovecha la energía liberada por el agua de mar en sus movimientos de ascenso y

descenso. Ésta es una de las nuevas formas de producir energía eléctrica.

La energía mareomotriz es la que se obtiene aprovechando las mareas, mediante

su empalme a un alternador se puede utilizar el sistema para la generación de

electricidad, transformando así la energía mareomotriz en energía eléctrica, una

forma energética más segura y aprovechable.

El sistema consiste en aprisionar el agua en el momento de la alta marea y liberarla,

obligándola a pasar por las turbinas durante la bajamar y en algunas centrales también se

aprovecha el proceso contrario para generar energía. La energía gravitatoria terrestre y

lunar, la energía solar y la eólica dan lugar, respectivamente, a tres manifestaciones de la

energía del mar: mareas, gradientes térmicos y olas. De ella se podrá extraer energía

mediante los dispositivos adecuados.

La energía de las mareas o mareomotriz se aprovecha embalsando agua del mar en

ensenadas naturales y haciéndola pasar a través de turbinas hidráulicas.

La leve diferencia de temperaturas llega entre la superficie y las profundidades del mar

(gradiente término), constituye una fuente de energía llamada mareomotérmica.

La energía de las olas es producida por los vientos y resulta muy irregular. Ello ha llevado

a la construcción de múltiples tipos de máquinas para hacer posible su aprovechamiento.

Las tres categorías de movimientos de las aguas del mar:

Debido a las acciones conjuntas del Sol y la Luna se producen tres tipos de

alteraciones en la superficie del mar:

Las corrientes marinas. Las ondas y las olas. Las mareas.

Las corrientes marinas son grandes masas de agua que, como consecuencia de su

calentamiento por la acción directa y exclusiva del Sol, se desplazan

horizontalmente; son, pues, verdaderos ríos salados que recorren la superficie de

los océanos.

En su formación influye también la salinidad de las aguas. La anchura y profundidad de las

corrientes marinas son, a veces considerables, ésta última alcanza en algunos casos

centenares de metros. El sentido en el que avanzan es diferente en los hemisferios, boreal

y austral. Algunas corrientes pasan de uno a otro hemisferio, otras se originan, avanzan, se

mueven y se diluyen o mueren en el mismo hemisferio en el que nacen.

Las trayectorias de tales corrientes son constantes, y ésta circunstancia es la que

aprovechó el hombre durante la larga época de la navegación a vela; fue la primera y única

utilización de la fuerza de las corrientes marinas.

El conocimiento de las corrientes marinas, de su amplitud, sentido, velocidad, etc., tiene

una importancia considerable para los navegantes. Una de sus acciones es desviar de su

ruta a los buques que penetran en ellas; favorecen o entorpecen la navegación según el

sentido en que se la recorra. La gran corriente caliente del Golfo, la cual se dirige desde el

Golfo de México a las costas occidentales de Europa, no solo dulcifica el clima de éstas por

sus temperaturas, sino que facilita además la travesía del Atlántico a los buques que se

dirigen de Oeste a Este.

Es un tipo de energía renovable, en tanto que la fuente de energía primaria no se agota por

su explotación, y es limpia ya que en la transformación energética no se producen

subproductos contaminantes gaseosos, líquidos o sólidos.

Sin embargo, la relación entre la cantidad de energía que se puede obtener con

los medios actuales y el coste económico y ambiental de instalar los dispositivos para su

proceso han impedido una penetración notable de este tipo de energía.

Otras formas de extraer energía del mar son: las olas (energía undimotriz), de la diferencia

de temperatura entre la superficie y las aguas profundas del océano, el gradiente térmico

oceánico; de la salinidad, de las corrientes marinas o la energía eólica marina.

MÉTODOS DE GENERACIÓN

APROVECHAMIENTO DE LA ENERGÍA DE LAS ONDAS Y LAS OLAS.

Ya se ha dicho que los vientos imprimen a las capas superficiales del mar movimientos

ondulatorios de dos clases: las ondas y las olas.

Las primeras se pueden observar en el mar, incluso en ausencia del viento; son masas de

agua que avanzan y se propagan en la superficie en forma de ondulaciones cilíndricas. Es

bastante raro ver una onda marina aislada; generalmente se suceden varias y aparecen en

la superficie ondulaciones paralelas y separadas por intervalos regulares. Cuando una barca

sube sobre la cresta de la onda perpendicularmente a ella, la proa se eleva, y cuando

desciende sobre el lomo, la proa se hunde en el agua. Es el característico cabeceo.

20. CENTRALES EÓLICAS Se obtiene a partir de la fuerza del viento y que se transforma en electricidad mediante

turbinas de viento y que se disponen en lo que se conocen como parques eólicos. En este

tipo de energía, el viento da vueltas en las láminas de las turbinas que giran y que están

conectadas a un generador que produce electricidad.

Objetivo General:

Demostrar la factibilidad de crear un generador eólico capaz de producir energías limpias

y libres de contaminación a través de nuestro proyecto proporcionando ideas innovadoras.

Objetivos Específicos

Lograr que las personas conozcan las opciones de recursos naturales para producir energías

limpias fuera de contaminación.

Lograr la factibilidad y funcionamiento de nuestro generador o eólico.

Una de las ventajas es que es energía renovable.

Es una energía limpia que no produce efectos contaminantes para el medio

ambiente.

No requiere una combustión que produzca dióxido de carbono ( CO2)

No contribuye al efecto invernadero.

Se pueden adaptar en zonas despejadas o desérticas cerca de las costas.

Se lo puede utilizar en tierra cultivada.

Las plazas de trabajo fueran muchas en las fábricas del ensamblaje e instalación.

21. CENTRALES SOLARES

El Sol es una esfera gaseosa formada, fundamentalmente, por helio, hidrógeno y carbono.

Su masa es 330.000 veces la masa de la Tierra y se estima que su edad es de unos 6.000

millones de años.

El Sol se comporta como un reactor nuclear que transforma la energía nuclear en energía

de radiación, energía que llega a la Tierra. Sin embargo, no toda la energía que se produce

en el Sol llega a la superficie terrestre. Al atravesar la atmósfera, la radiación pierde

intensidad a causa de la absorción, la difusión y la reflexión por acción de: gases, vapor de

agua y partículas en suspensión de la atmósfera.

Así, la radiación que la tierra recibe del Sol se puede dividir en:

Radiación directa: es la que atraviesa la atmósfera sin sufrir ningún cambio en su dirección.

Radiación dispersa o difusa: es la que recibimos después de los fenómenos de reflexión y

difusión.

Podríamos decir que a la Tierra llega una gran cantidad de energía solar en forma de

radiaciones. Por eso, la energía solar es un recurso energético importante a tener en cuenta.

Las centrales solares son instalaciones destinadas a aprovechar la radiación del Sol para

generar energía eléctrica. Existen 2 tipos de instalaciones con las que se puede aprovechar

la energía del Sol para producir electricidad:

En la central termo solar se consigue la generación eléctrica a partir del calentamiento de

un fluido con el cual, mediante un ciclo termodinámico convencional, se consigue mover

un alternador gracias al vapor generado de él.

En la instalación fotovoltaica la obtención de energía eléctrica se produce a través de

paneles fotovoltaicos que captan la energía luminosa del Sol para transformarla en energía

eléctrica. Para conseguir la transformación se emplean células fotovoltaicas fabricadas con

materiales semiconductores.

22. CENTRALES TERMOSOLARES Una central termo solar es una instalación que permite el aprovechamiento de la energía

del Sol para producir electricidad utilizando un ciclo térmico parecido al de

las convencionales. Hay diferentes esquemas de centrales termo solares, aunque las más

importantes son:

Centrales de torre central. Disponen de un conjunto de espejos direccionales de grandes

dimensiones que concentran la radiación solar en un punto. El calor es transferido a un

fluido que circula por el interior de la caldera y lo transforma en vapor, empezando así un

ciclo convencional de agua-vapor.

23. CENTRALES HIDROTERMICAS Resulta por la caída de temperatura de un cuerpo, entre un manantial frío y otro caliente.

En una central de este tipo se emplea el agua caliente de la superficie del mar y la fría del

fondo. Como el agua no es lo suficientemente caliente se emplea un líquido de ebullición

muy baja, para vaporizarla (cloruro de etilo), cuyo vapor accionará un turboalternador,

como en las centrales termoeléctricas.

La energía hidrotermal esa una buena forma de obtener energía eléctrica sin destruir el

medio ambiente el impacto ambiental que produce es bajo (solo crea daños en las

perforaciones en las que quedan orificios grandes)

Se denomina energía renovable a la energía que se obtiene de fuentes naturales

virtualmente inagotables, unas por la inmensa cantidad de energía que contienen, y otras

porque son capaces de regenerarse por medios naturales

la energía hidrotermal es renovable ya que se utiliza el vapor del agua como fuente de

energía para que mueva los alternadores que después generan energía eléctrica

Clasificación

24. CENTRALES DE BASE Su función es suministrar energía eléctrica en forma permanente; la instalación suele estar

en marcha durante largos períodos de tiempo y no debe sufrir interrupciones de la

instalación. Este tipo de centrales se caracterizan por su alta potencia, y generalmente, se

trata de centrales nucleares, térmicas e hidráulicas.

25. CENTRALES DE PUNTA Estas centrales tienen como principal función cubrir la demanda de energía eléctrica

cuando existen picos de consumo, o sea horas punta. Trabajan en espacios cortos de

tiempo durante determinadas horas, su funcionamiento es periódico. Debido a la

capacidad de respuesta necesaria, generalmente suelen ser centrales hidráulicas o térmicas.

Centrales de reserva

El concepto de reserva económica implica la disponibilidad de instalaciones capaces de

sustituir, total o parcialmente, a las centrales de base en las siguientes situaciones: escasez

o falta de materias primas (agua, carbón, fuel-oil, etc.)

El concepto de reserva técnica comprende la programación de determinadas centrales para

reemplazar a las centrales de producción elevada en el caso de fallas en sus maquinarias.

Las centrales a las que se suele recurrir en esos casos son las hidráulicas o con turbinas de

gas debido a la rápida capacidad de respuesta

26. CENTRALES DE SOCORRO

Si bien tienen el mismo propósito que las centrales anteriores, se diferencian en que estas

son pequeñas centrales autónomas y transportables en camiones, trenes o barcos, El

alimento de estas centrales está constituido por los distintos combustibles sólidos (carbón

mineral); líquidos (gas-oil y fuel-oil, originados en la refinación del petróleo crudo); y

gaseosos (gas natural).La energía eléctrica surge como consecuencia de la energía térmica

de combustión. La proximidad a un yacimiento de carbón, o a una refinería de petróleo o a un grupo industrial son algunos de los condicionantes del lugar donde estas centrales pueden ubicarse.

El vapor de agua producido en una caldera posibilita el funcionamiento de las turbinas de

vapor (máquinas motrices) al hacer girar el eje de dichas máquinas. En el caso de que las

turbinas sean accionadas por gas proveniente de la combustión del gas natural, gas de altos

hornos o aceite de petróleo destilado, se trata de turbinas de gas.

CLASIFICACION DE LAS CENTRALES

27. CENTRALES DE AGUA FLUENTE

Llamadas también de agua corriente, o de agua fluyente. Se construyen en los lugares en

que la energía hidráulica debe ser utilizada en el instante en que se dispone de ella, para

accionar las turbinas hidráulicas. No cuentan con reserva de agua, por lo que el caudal

suministrado oscila según las estaciones del año.

En la temporada de precipitaciones abundantes (de aguas altas), desarrollan su potencia

máxima, y dejan pasar el agua excedente. Durante la época seca (aguas bajas), la potencia

disminuye en función del caudal, llegando a ser casi nulo en algunos ríos en la época del

estío.

Su construcción se realiza mediante presas sobre el cauce de los ríos, para mantener un

desnivel constante en la corriente de agua.

Centrales de agua embalsada

Se alimenta del agua de grandes lagos o de pantanos artificiales (embalses), conseguidos

mediante la construcción de presas. El embalse es capaz de almacenar los caudales de los

ríos afluentes, llegando a elevados porcentajes de captación de agua en ocasiones. Este agua

es utilizada según la demanda, a través de conductos que la encauzan hacia las turbinas.

Centrales de regulación

Prestan un gran servicio en situaciones de bajos caudales, ya que el almacenamiento es

continuo, regulando de modo conveniente para la producción. Se adaptan bien para cubrir

horas punta de consumo.

28. CENTRALES DE BOMBEO Una central hidroeléctrica de bombeo dispone de grupos de turbinas reversibles que

pueden generar electricidad y/o bombear agua. Este tipo de central posibilita un empleo

racional de los recursos hidroeléctricos ya que permite adaptar la producción eléctrica a la

demanda real del consumo. La base del bombeo son dos embalses situados a cotas

diferentes. Cuando la demanda de energía eléctrica está en hora punta, la central de

bombeo funciona como una convencional generando energía al caer el agua desde el

embalse superior. El agua sobrante llega al embalse inferior donde se almacena y, cuando

la demanda energética está en hora valle, es bombeada al embalse superior a través de una

bomba centrífuga, usando la turbina como un turbo-motor. Por ejemplo, en Cortes de

Pallás (Valencia), encontramos la central hidroeléctrica de bombeo de "La Muela", a

escasos kilómetros de la central nuclear de Cofrentes. Esta central hidroeléctrica aprovecha

la energía sobrante por la noche de la central nuclear para bombear el agua del río Júcar

hasta un embalse superior, para luego dejarla caer durante el día y vender la electricidad

generada en los momentos de mayor demanda.

Centrales de alta presión

Aquí se incluyen aquellas centrales en las que el salto hidráulico es superior a los 200

metros de altura. Los caudales desalojados son relativamente pequeños, 20 m3/s por

máquina.

Situadas en zonas de alta montaña, y aprovechan el agua de torrentes, por medio de

conducciones de gran longitud. Utilizan turbinas Pelton y Francis.

29. CENTRALES DE MEDIA PRESIÓN

Son las centrales con caída del agua de 20 a 200 m, siendo dominante el uso de turbinas

Francis, aunque también se puedan usar Kaplan. Aquellas que poseen saltos hidráulicos

de entre 200 - 20 metros aproximadamente. Utilizan caudales de 200 m3

/s por turbina.

En valles de media montaña, dependen de embalses. Las turbinas son Francis y Kaplan, y

en ocasiones Pelton para saltos grandes.

30. CENTRALES DE BAJA PRESIÓN

Sus saltos hidráulicos son inferiores a 20 metros. Cada máquina se alimenta de un caudal

que puede superar los 300 m3

/s. Son centrales correspondientes con nuevas tecnologías,

pues llega un momento en el cuál las turbinas Kaplan no son aptas para tan poco desnivel.

Serían en inglés las very low head, y suelen situarse por debajo de los 4m..

31. COMPONENTES DE LAS CENTRALES HIDROELÉCTRICAS.

1. Presa Hidráulica

Se denomina Presa o Represa a una barrera fabricada con piedra, hormigón o materiales

sueltos, que se construye habitualmente apoyado en una montaña o desfiladero, sobre un

río o arroyo.Se encarga de retener el agua en el cauce fluvial con diferentes finalidades:

para su posterior aprovechamiento en abastecimiento o regadío; para elevar su nivel con el

objetivo de derivarla a canalizaciones de riego; para proteger una zona de sus efectos

dañinos; o para la producción de energía eléctrica.

Una presa sólo puede retener a un cauce natural, si retuviera un canal sería considerada

una balsa.

Las presas de hormigón son las más comunes y según su diseño hay 4 tipos diferentes:

Presas de Gravedad, Presas de Contrafuertes, Presas de Arco-Bóveda y Presas de Tierrra

o Escollera.

2. Embalse

Es el volumen de agua que queda retenido, de forma artificial, por la presa. Se suele colocar

en un lugar adecuado geológica y topográficamente.

Se puede emplear para generar electricidad, abastecer de agua las poblaciones, regadío,

etc…

3. Toma de agua

Las Tomas de Agua son construcciones que permiten recoger el agua para llevarlo hasta

las turbinas por medios de canales o tuberias. Se sitúan en la pared anterior de la presa, la

que da al embalse. En el interior de la tubería, el agua transforma la energía potencial en

cinética, es decir, adquiere velocidad.

Además de unas compuertas para regular la cantidad de agua que llega a las turbinas,

poseen unas rejillas metálicas que impiden que elementos extraños como troncos, ramas,

etc. puedan llegar a los álabes y producir desperfectos.

Desde aquí, el agua pasa a la tubería forzada que atraviesa a presión el cuerpo de la presa.

4. Tubería Forzada o Tubería de Presión o Impulsión

Con el fin de impulsar al fluido y mejorar la capacidad de generación de la presa, el agua

se hace correr a través de una gran tubería llamada Tubería Forzada o de Presión,

especialmente diseñada para reducir las pérdidas de energía que

se pudieran producir, llevando el agua hasta la

turbina en la casa de máquinas.

Esta tubería tiene que soportar la presión que

produce la columna de agua, además de la sobre-

presión que provoca el golpe de ariete en caso de

parada brusca de la minicentral. Dependiendo de

la orografía del terreno y de los factores

medioambientales, la colocación de la tubería forzada será subterránea o exterior.

5. Aliviaderos

Aliviaderos, compuertas y válvulas de control. Todas las centrales hidroeléctricas disponen

de dispositivos que permiten el paso del agua desde el embalse hasta el cauce del río, aguas

abajo, para evitar el peligro por desbordamiento que podrían ocasionar las crecidas. En

esos casos es necesario poder evacuar el agua sobrante sin necesidad de que pase por la

central.

Las compuertas y válvulas son los elementos que permiten regular y controlar los niveles

del embalse. Existen distintas tipos de desagüe: los aliviaderos de superficie y los desagües

de fondo o medio fondo.

6. Casa de Máquinas o Sala de Turbinas

En la Casa de Máquinas, denominada también Sala de Turbinas o Central, se encuentran

los grupos eléctricos para la producción de la energía eléctrica -Conjunto turbina-altenador,

turbina y generador, así como los elementos de regulación y funcionamiento. El agua que

cae de la presa hace girar las turbinas que impulsan los generadores eléctricos.

Las compuertas de entrada y salida se emplean para poder dejar sin agua la zona de las

máquinas en caso de reparación o desmontaje. Según la disposición general de la casa de

máquinas, las centrales se pueden clasificar en: Centrales al Exterior y Centrales

Subterráneas.

7. Transformadores

Son el equipo que se encarga de convertir la corriente de baja tensión en una corriente

de alta tensión y disminuir la intensidad de la corriente eléctrica. De este modo, se

pierde menos energía en su transporte.

8. Líneas de Transporte de Energía Eléctrica

La electricidad producida se transporta por cables de alta tensión a las estaciones de

distribución, donde se reduce la tensión mediante transformadores hasta niveles adecuados

para los usuarios.

Las líneas primarias pueden transmitir electricidad con tensiones de hasta 500.000 voltios

o más. Las líneas secundarias que van a las viviendas tienen tensiones de 220 y 110 voltios.