monografia generadores de energia electrica
TRANSCRIPT
REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO”
EXTENSIÓN-MARACAY
ESCUELA DE INGENIERIA ELECTRICA
PLANTAS GENERADORAS DE ENERGIA ELECTRICA
MARACAY NOVIEMBRE 2010
1
INDICE GENERAL
PP.Lista de Cuadros…………………………………………………………………
Lista de Figuras…………………………………………………………………..
INTRODUCCION………………………………………………………………. 01
CAPÌTULO
I. EL PROBLEMA…………………………………………………………
Contextualizacion del problema…………………………………………..Objetivos de la Investigación
Objetivo General………………………………………………Objetivos Específicos……………………………………………...
Justificación de la Investigación…………………………………………..
II. MARCO REFERENCIAL……………………………………………...
aN
2
INTRODUCCIÓN
Las plantas eléctricas tienen por objeto producir energía eléctrica por
conversión de cualquier otro tipo de energía, esta conversión puede ser directa como
por ejemplo celdas combustibles, baterías, etc. o más generalmente a través de una o
más etapas intermedias para producir primero energía mecánica, que por último es
convertida a energía eléctrica por medio de un generador o alternador.
Durante muchos años se ha invertido cantidades inmensurables de dinero en
investigaciones de nuevas fuentes de energía, entre las cuales podríamos mencionar:
La energía térmica, la energía nuclear, a energía provocada por la acción del viento,
entre otras.
El objetivo que perseguimos en esta investigación es obtener una noción de
cómo funcionan algunas plantas eléctricas conocidas actualmente, y poder evaluar
las distintas posibilidades que nos ofrecen para el futuro.
Daremos a conocer así mismo como están conformadas las centrales eléctricas
y la base de su funcionamiento, así también presentaremos varios esquemas en donde
podremos observar y analizar la distribución de la corriente eléctrica a través de un
sistema complicado desde que se genera hasta que es consumida.
La siguiente investigación se enmarco bajo la estructura de una investigación
tipo documental según el manual de Trabajo Especial de Grado del Instituto
Universitario Politécnico “Santiago Mariño”
1
CAPíTULO I
EL PROBLEMA
Contextualización del problema.
La energía no se puede ni crear ni destruir, solo se puede transformar de un
tipo de energía a otro. Por ejemplo, la energía eléctrica (corriente alterna) que nos
llega a nuestras casas, la transformamos en energía calórica por medio de los discos
de la cocina, energía lumínica en las bombillas, etc.
De igual forma, para poder obtener la energía eléctrica que el país requiere, es
necesario transformarla de un tipo de energía a otro. Este principio de transformación
es utilizado por la CORPOELEC (Corporación Eléctrica Nacional) en las diferentes
plantas de generación eléctrica.
Gracias a la energía eléctrica la sociedad ha llegado a su actual desarrollo
material. La multiplicación de la fuerza mediante el aprovechamiento de los
energéticos, el transporte, las comunicaciones, la industria, la posibilidad de hacer
grandes obras, el control del clima, etc., se deben a ella.
Aun cuando en todos los procesos en los que se emplea podría ser sustituida
con otros energéticos, los costos de los motores, los aparatos, la iluminación son
considerablemente más bajos cuando la fuente de energía es la electricidad, de suerte
que su consumo caracteriza el grado de desarrollo de un país. Puede producirse con
diversos energéticos primarios: la energía potencial del agua; los combustibles fósiles
(carbón, gas y petróleo ); el vapor del subsuelo; la reacción nuclear de fisión; el
viento y el sol.
Utilizando corriente alterna, la electricidad puede ser transmitida a grandes
distancias y después transformada para ser utilizada en las diversas aplicaciones con
costos competitivos. Los sistemas de producción de energía eléctrica son sensibles a
las economías de escala y la eficiencia de transformación de energéticos primarios,
sobre todo en plantas termoeléctricas, es también favorecida por las grandes
2
capacidades, a esto se debe que los desarrollos tecnológicos en sistemas de
producción tiendan a la instalación de grandes unidades.
Además, como una de las características de la energía eléctrica es que debe
producirse en el instante mismo en que se demanda, resulta muy conveniente tener
grandes sistemas de producción interconectados, con el objeto de mantener una
reserva, en condiciones económicas adecuadas, para sustituir las fallas en los equipos
y para hacer posibles operaciones de mantenimiento de las instalaciones.
La electricidad es una fuente muy cómoda de energía y la gente con acceso a
ella da por un hecho que al operar el interruptor, podrá iluminar una habitación,
acondicionar la temperatura de su casa, enfriar y conservar sus alimentos, mover el
molino de una laminadora, operar un telar, producir aluminio y poner en marcha
todos los procesos, tanto en la vida ordinaria, como en la industria en general.
Hacer disponible la electricidad en el momento en que se requiere, implica
una serie de actividades que pueden dividirse en dos grandes rubros: por un lado la
operación de las instalaciones, el manejo de todo el sistema para entregar la energía a
los consumidores, y por otra parte, la planeación, el diseño y la construcción de las
instalaciones necesarias para hacer frente a la demanda, que tiende a crecer en
función del desarrollo de la economía general del país.
Por tal motivo es necesario crear plantas generadoras de energía eléctrica
principales para suplir las demandas así como a su vez plantas secundarias que sirvan
de reserva para contingencia o falla de la planta principal
Objetivos de la Investigación
Objetivo general.
El Objetivo fundamental de esta Investigación es explicar el proceso de
Generación de Energía Eléctrica, y caracterizar sus principales tipos y etapas
Objetivos Específicos.
1.- Definir el proceso de generación de energía eléctrica.
2.- Identificar tipos y características de las plantas de generación de energía
eléctrica.
3
3.- Describir los procesos utilizados en cada tipo de plantas de generación de
energía eléctrica
Justificación de la Investigación
La demanda de energía eléctrica va en aumento de manera exponencial
mientras que la capacidad para producirla continúa igual. Lo cuál ocasionará una
crisis de energía eléctrica si no se hace nada. Esto afecta a todos los sectores de la
sociedad, ya que todos necesitamos de la energía eléctrica para facilitar nuestra
existencia, además de que ya somos una sociedad completamente dependiente de ella.
Uno de los grandes problemas de la electricidad es que no puede almacenarse,
sino que debe ser transmitida y utilizada en el momento mismo que se genera. Este
problema no queda resuelto con el uso de acumuladores o baterías, como las que
utilizan los coches y los sistemas fotovoltaicos, pues sólo son capaces de conservar
cantidades pequeñas de energía y por muy poco tiempo. Conservar la electricidad que
producen las grandes plantas hidroeléctricas y termoeléctricas es un reto para la
ciencia y la tecnología. En algunos lugares, se aprovechan los excedentes de energía
eléctrica o la energía solar para bombear agua a depósitos o presas situados a cierta
altura; el agua después se utiliza para mover turbinas y generadores, como se hace en
las plantas hidroeléctricas.
En cuanto se produce la electricidad en las plantas, una enorme red de cables
tendidos e interconectados a lo largo y ancho del país, se encargan de hacerla llegar,
casi instantáneamente, a todos los lugares de consumo: hogares, fábricas, talleres,
comercios, oficinas, etc. Miles de trabajadores vigilan día y noche que no se
produzcan fallas en el servicio; cuando éstas ocurren, acuden, a la brevedad posible, a
reparar las líneas para restablecer la energía. A tal efecto, hay centros de monitoreo,
estratégicamente situados, para mantener una vigilancia permanente en toda la red. A
veces, los vientos, las lluvias y los rayos, entre otras causas, afectan las líneas de
transmisión, las cuales deben ser revisadas y reparadas por los técnicos, ya sea en las
ciudades o en el campo.
4
La generación, en términos generales, consiste en transformar alguna clase de
energía no eléctrica, sea ésta química, mecánica, térmica o luminosa, entre otras, en
energía eléctrica. Para la generación industrial se recurre a instalaciones denominadas
centrales eléctricas, que ejecutan alguna de las transformaciones citadas. Éstas
constituyen el primer escalón del sistema de suministro eléctrico.
5
CAPÍTULO II
MARCO REFERENCIAL
Antecedentes de la Investigación
Quintero Brito, Jorge Alexander. (2003). ESTUDIO DE SOBRECARGA EN
TRANSFORMADORES DE POTENCIA SUMERGIDOS EN ACEITE BASADO
EN EL ANALISIS DE LA EXPECTATIVA DE VIDA DEL AISLAMIENTO EN
FUNCION DEL TIEMPO Y LA TEMPERATURA. Universidad de los Andes.
Mérida estado Mérida.
La finalidad de la investigación es la determinación de la carga máxima
aceptable por encima de la capacidad nominal del transformador, basándose en la
expectativa de vida de aislamiento en función del tiempo de sobrecarga y del
comportamiento interno de las temperaturas. Al someter a un transformador a
distintas condiciones de carga, es necesario verificar que estas no impliquen su
duración. Al buscar respuestas rápidas, la lectura superficial de distintas normas,
documentos de trabajo, libros y artículos de distinto origen y de distintas épocas,
conducen a dudas que evolucionan llegándose a la confusión, que en este trabajo se
intentan aclarar o al menos plantear. Se plantean también varios objetivos específicos
como la recopilación bibliográfica de la normativa vigente en lo referente a la
sobrecarga de transformadores de potencia, revisión del inventario de
transformadores de potencia que componen al sistema se ENELVEN y ENELCO par
seleccionar una muestra representativa para el análisis de sobrecarga, revisión de
manuales y reportes de pruebas de fabricantes de los transformadores de potencia,
estudiar la metodología aplicable para el análisis de sobrecarga en función del
comportamiento de las temperaturas en el devanado y en el aceite. En conclusión el
incremento o reducción de la temperatura de los transformadores de potencia es
función de la capacidad de almacenamiento de calor de la masa del mismo. La
cantidad de calor generada dentro del transformador es función de la carga que
6
manejen. La carga demandada y la temperatura ambiente cambian continuamente,
esta condición implica una carga cíclica a una temperatura ambiente determinada que
puede variar durante el día y la noche, en consecuencia la temperatura en el punto
mas caliente del devanado varia por arriba y por debajo de la temperatura de
referencia. Por lo tanto los transformadores se pueden sobrecargar por encima de su
capacidad nominal continua, ya que el envejecimiento térmico es un efecto
acumulativo que se permite sobre el tiempo y temperaturas arriba de las temperaturas
de referencia (110 grados C) permitiendo que el transformador trabaje por periodos
mas largos debajo de los 110 grados, siempre que su carga anterior a la sobrecarga
haya sido inferior a la nominal. Esto abre la posibilidad de un mayor
aprovechamiento de los mismos, lo que se traduce en mayor confiabilidad y menores
costos de inversión.
El aporte que nos ofrece toda esta información recavada el este trabajo
anteriormente mencionado es de vital importancia ya que en el se trata un tema como
lo es de la estructura funcional del sistema eléctrico nacional ENELVEN que se
encuentra ubicado en el occidente del país y que tiene sistemas fundamentales que
tratamos en este trabajo como lo son los sistemas de generación, transmisión y
distribución de energía eléctrica.
Posso, Fausto. (2004). ESTUDIO DEL DESARROLLO DE LAS
ENERGÍAS ALTERNATIVAS EN VENEZUELA. Universidad de Los Andes
Estado Táchira. Venezuela.
El objetivo de este trabajo es determinar la factibilidad de una participación
importante de las EA en el balance energético de Venezuela en base a su potencial de
explotación, al análisis del sistema energético nacional y de la actitud del Estado ante
las EA. Los resultados indican que el país tiene un alto potencial de las mismas, que
la hidroenergía en gran escala es la única con una participación importante en el
sistema energético, y que la energía solar y la eólica son las de mayor posibilidad de
7
desarrollo. Se reportan ciertos esfuerzos en I&D de las EA, además de un reducido
grupo de empresas que ofrecen productos y servicios, en especial de energía solar.
Por otra parte, si bien el Estado impulsa la hidroeléctrica y el gas natural, un conjunto
de factores impiden el desarrollo en firme de las EA, fundamentalmente relacionados
con la condición histórica de productor y consumidor de combustibles fósiles en gran
escala y a bajo costo.
Además el Estado ha paralizado sus dos propuestas más atractivas: el proyecto
PODER y el Proyecto Parque Eólico de Paraguaná. Se concluye que sólo con un
cambio de actitud del Estado y el concurso de todos los actores involucrados en el
sector, las “energías limpias” podrían tener un peso importante en el balance
energético nacional. Se ha estudiado la posibilidad del desarrollo de las EA en
Venezuela a partir de su potencial y del análisis de su sistema energético: su
evolución y proyecciones de desarrollo, y del apoyo estadal al desarrollo de las
mismas entre otros.
Se obtiene que el petróleo, el gas natural y la hidroenergía dominan tanto la
oferta como la demanda energética y que el potencial aprovechable de las EA es tal
que equivale a cerca de tres veces la producción promedio de petróleo diaria, para un
nivel de máximo aprovechamiento de aquéllas.
Por otra parte, el aumento sostenido de la demanda interna y de la producción
energética, que acentúan el deterioro ambiental, y la fuerte dependencia con respecto
a los ingresos petroleros, que hace a Venezuela sumamente vulnerable a las
inestabilidades del mercado mundial, evidencian la necesidad estratégica de
desarrollar alternativas energéticas, más confiables y sustentables, situación que ha
sido declarada incluso como un aspecto de seguridad y defensa nacional. En cuanto a
su evolución histórica se obtiene que sólo la hidroenergía ha experimentado un
importante desarrollo y presencia en el balance energético nacional e incluso con
planes definidos de expansión en el corto y mediano plazo.
Con respecto a las otras EA, su desarrollo luce improbable tanto por la
predominancia de los combustibles fósiles y derivados tanto en producción y
consumo a bajo costo, como por la ausencia de una decidida política estatal de apoyo
8
a las mismas. Esta situación hace virtualmente imposible que se cumpla con los
acuerdos internacionales firmados sobre el aporte de 10% de energías alternas a la
producción total de energía para el año 2012. Finalmente se puede afirmar que sólo
mediante un cambio de actitud y apoyo decidido del Estado, además de la
participación activa del sector empresarial y académico, podría el país desarrollar en
firme las EA permitiendo además insertar a Venezuela en la ruta energética del futuro
que propone al hidrógeno como base de un sistema energético que motorizará el
desarrollo humano en este siglo.
Este estudio posee una gran información acerca de las energías alternativas
que en la actualidad se usan como lo son la energía eólica y solar que tienen una
característica muy importante y es que estas son energías muy limpias y no producen
ningún tipo de contaminación. Estas comprenden todas aquellas energías de origen no
fósil y que no han participado significativamente en el mercado mundial de la
energía. Se tiende a usar indiscriminadamente los términos renovables, nuevas y no
convencionales como sinónimos, no siendo totalmente correcto. Así, el término no
convencional no significa necesariamente nuevo, como es el caso de la energía solar,
conocida desde hace mucho tiempo.
Tampoco se debe confundir el concepto de energía renovable con el de energía
no convencional, pues entre las fuentes energéticas convencionales se encuentran
algunas con característica de renovables, como la hidráulica o la bioenergía. Existen
además fuentes no renovables y no convencionales como la energía geotérmica o la
fusión nuclear.
Las energías no agotables, como la eólica, comúnmente se incluyen entre las
renovables. De manera que el término alternativo es quizás, el más adecuado para
englobar todas estas opciones energéticas y será el utilizado en este trabajo.
Cepeda, Alexander. (2004). LABORATORIO DE SUPERVISION DE
REDES DE DISTRIBUCION DE ENERGIA ELECTRICA. Universidad Central de
Venezuela. Caracas Venezuela.
9
Dotar a la Universidad Central de Venezuela y al País en general, de un laboratorio a
escala real para la Investigación, Desarrollo e Innovación de Sistemas de Supervisión
de Redes de Distribución Eléctrica y uso eficiente de la energía. En todo sistema de
distribución y en particular en los grandes centros urbanos, el consumo de energía
eléctrica es variable durante el día y durante los meses del ano. Estudios realizados
sobre el perfil de la demanda y de la Energía de la Ciudad Universitaria de Caracas
(CUC) de la Universidad Central de Venezuela, es bastante aproximado a la curva
típica de grandes clientes comerciales de empresas de suministro de energías.
Este perfil se caracteriza por una demanda mucho más importante durante las
horas diurnas con respecto a las nocturnas. Esta aproximación le confiere a la CUC
una posición privilegiada en cuanto a representatividad típica de la mayoría de los
suscriptores. Por ello se plantea instalar un Laboratorio a escala real para la
supervisión de la demanda y energía eléctrica consumida por la CUC, a los fines de
disponer de un campo de experimentación valido para todos los estudios de redes de
distribución eléctrica.
Este Laboratorio servirá de soporte para la adaptación de los usuarios y de las
empresas distribuidoras nacionales a la nueva realidad que imponen la Ley de
Servicio Eléctrico y la correspondiente reglamentación y redundara en beneficio de:
El sector académico, ya que permitirá organizar los conocimientos existentes
en el área a través de diversos mecanismos tales como, intercambio de conocimiento
interdisciplinarios e investigación en problemas concretos, en particular fortalecerá la
formación impartida en la carrera de Ingeniera Eléctrica, en las Maestrías en:
Ingeniera Eléctrica e Investigación de Operaciones, y en las Especializaciones en:
Sistemas de Adquisición de Datos y Control Supervisorio (SCADA),
Comunicaciones, Instrumentación y Sistemas Eléctricos de Potencia que ofrece la
UCV y otras Universidades.
El sector empresarial, por cuanto además de buscar soluciones a problemas
particulares, incorporara una nueva fuente de conocimiento que responde a
necesidades específicas o experiencias derivadas de la inserción de tecnologías en el
área de distribución del suministro eléctrico. El sector gubernamental, por cuanto el
10
conocimiento generado permitirá coordinar más eficazmente la misión del Estado en
el ámbito fiscalizador y regulador, y proyectar más acertadamente la orientación
planicadora que le compete.
Este proyecto nos nutre de mucha información acerca de lo que en la
actualidad el suministro de la energía eléctrica impone responsabilidades tanto al
Proveedor del Servicio como al usuario del mismo que trascienden mas allá de
garantizar la continuidad del suministro con un margen de rentabilidad para el
primero y un pago oportuno por parte del segundo. En los marcos regulatorios
actuales, nacional e internacionalmente, se impone que el Proveedor del Servicio
preste un servicio de calidad y el Cliente se somete a deberes en el uso racional del
mismo. Estos deberes y derechos de las partes se definen en Reglamentos de Calidad
del Servicio y del producto técnico para los cuales el Ente Regulador fija también el
método de fiscalización. En consecuencia la supervisión de la calidad de la energía
eléctrica pasa a ser una etapa muy importante para el usuario y para la Empresa
distribuidora. Para esta ultima, es de extrema importancia la supervisión de la calidad
de su producto debido a las sanciones que pudiesen resultar.
Preguntas a responder
Por lo cual es de suma importancia el conocer como estas plantas operan
¿Que tipos existen? ¿Como es el proceso de transformación de la energía? Como
generan la energía que tanto consumimos para de esta forma contribuir a mejorar los
procesos y que no tengan tanto impacto el nuestro medio ambiente y concienciar
acerca del mal uso de esta energía que le damos a diario en nuestro andar cotidiano.
11
CAPÍTULO III
MARCO METODOLOGICO
Modalidad de la Investigación
La presente investigación se enmarcó bajo la modalidad de investigación
documental ya que como estrategia de abordaje metodológico se persigue ampliar y
desarrollar de forma contextual lo relacionado con las Plantas Generadoras de
Energía Eléctrica, con el fin de conocer su funcionamiento, tipos y estudiar el
proceso de transformación de la energía; para de esta forma internalizar acerca del
desarrollo energético de nuestro país y poder estructurar medidas de concientizacion
sobre el uso de la energía eléctrica.
Para esta investigación se recopilo información proveniente de varios autores
en diferentes formatos: revistas, libros, Internet, periódicos de forma tal que nos
permita conceptualizar acerca de los diferentes tipos de plantas generadoras y su
funcionamiento.
Tipo de Investigación
De acuerdo a los objetivos del presente trabajo esta investigación es del tipo
Documental informativa dado que se basa en el análisis investigativo de diferentes
fuentes de información (libros, revistas, informes, etc.) por lo cual se procedió a
estudiar esta información para dar solución a los objetivos planteados el cual es
describir el proceso de transformación de la energía eléctrica a través de plantas
generadoras
Esquema de Trabajo
La siguiente Investigaciones desarrollara durante 8 semanas y quedara
estructurada de la siguiente forma:
CAPITULO I: El Problema, se contextualizara y delimitara el problema
planteado en esta investigación.
12
CAPITULO II: Marco Referencial, establece el origen y antecedentes que
permitirán delimitar la investigación.
CAPITULO III: Marco Metodológico, fundamenta metodológicamente la
investigación estableciendo los parámetros y modelo a seguir en este proyecto
investigativo
CAPITULO IV: Resultados, Se describirá de manera lógica y ordenada los
argumentos correspondientes a los objetivos planteados en el capitulo I.
Procedimiento
1.-Selección y delimitación del tema.
Esto se refiere a la selección del tema y a la clarificación temática de los
dominios del trabajo a realizar. Se establecen cuáles serán sus límites, se puntualiza
cuál es el problema y se precisa qué aspectos de éste se considerarán. Tiene como
propósito aclararle al investigador, y posteriormente al lector, cuál es el ámbito que
contemplará (contempló) la investigación. Debe incluir, además, los objetivos que se
esperan lograr con la investigación y la justificación.
2.- Acopio de información o de fuentes de información.
Una vez definido el tema a estudiar y determinado los aspectos que de éste se
contemplarán (o mientras se está en este proceso), se puede realizar un arqueo para
acopiar la información que, según un criterio inicial establecido, pudiera servir para el
desarrollo de la investigación y, en consecuencia, para el logro de los objetivos
planteados. Esto no tiene por qué ser rígido, su razón de ser es servir como marco de
referencia para el desarrollo de la documentación. El acopio de la información, la
revisión de los documentos puede comenzar (De hecho, por lo general ocurre) desde
que surge el interés por la investigación, antes de delimitar el problema.
3.- Organización de los datos y elaboración de un esquema conceptual del tema.
Con el propósito de facilitar la búsqueda e interpretación de los datos, se
recomienda elaborar un esquema conceptual, en el que se organice gráficamente,
estructuralmente, los diferentes elementos que se deriven del tema objeto de
investigación. En este se debe mostrar las relaciones de los elementos entre sí y con el
13
todo; relaciones de subordinación, yuxtaposición y coordinación. Se pueden
considerar los siguientes esquemas: cronológico, sistémico, mixto.
4.- Análisis de los datos y organización de la investigación.
Teniendo un esquema conceptual tentativo definido, se procede a desarrollar
los puntos indicados en el esquema, analizando los documentos, y sintetizando los
elementos más significativos, aquéllos que respondan a los objetivos planteados. Hay,
además, interpretación. El investigador contribuye interpretando las nuevas relaciones
que ofrece la investigación. Se desarrolla los elementos, tomando como referencia
distintos autores. Se analiza las diferencias y semejanzas de los postulados. Se
persigue, fundamentalmente, comprender y explicar la naturaleza del problema: sus
causas, consecuencias, sus implicaciones y su funcionamiento.
5.- Redacción de la investigación y presentación final (oral y escrita).
Cuando se haya dado respuesta a la pregunta que guió investigación y, en
consecuencia, se haya dado por culminada la investigación. Existen elementos
estructurales que, si se tomasen en cuenta, podrían facilitar la composición de la
investigación y su posterior comprensión (por parte del lector). Para la revisión del
proceso de elaboración de los borradores, y la corrección del informe final
Técnicas e instrumentos de acopio de la información
Se reúne todo el material publicado o inédito; artículos, estudios críticos,
monografías, ensayos, documentos de archivo, libros, tesis, Internet, etc.
Conocer las ideas o datos expuestos anteriormente provee de bases sólidas
para mejorar nuestra idea y no repetirla.
Los artículos críticos de revista especializada resultan más ricos y
aprovechables por sobre los de tratamiento indirecto.
La tecnica utilizada en este caso fue la ficha bibliografica. En esta podemos ordenar
un conjunto de datos que nos permita la identificación de algunas publicaciones ó
parte de ellas. La ficha bibliográfica nos permite realizar escritos como los siguientes:
Ordenar una bibliografía completa. Tener el resumen de algún tema, memoria ó
análisis. Escribir una nota al final de un texto ó en pie de pagina. Hacer la síntesis de
14
una publicación ó cita textual. Al realizar una ficha bibliográfica se debe de asegurar
que todos los datos que tenemos en ella, nos permita identificar con precisión una
obra. En el caso de que la obra sea un libro se deben de considerar los elementos
siguientes:
.- Autor (de la obra).
.- Titulo.
.- Titulo original si es una traducción.
.- Número de edición.
.- Lugar de la publicación.
.- Editor.
.- Año de publicación.
.- Número de paginas.
.- Número de volúmenes.
.- Indicación de tablas e ilustraciones.
.- Título de la colección o serie, y número de la publicación dentro de la serie.
Cada uno de los elementos citados se deben obtener de la portada, en algunas
ocasiones es necesario hacer una referencia en relación con una parte del libro y
debemos precisar los siguientes puntos:
.- Autor.
.- Título de la parte catalogada.
.- Título de la publicación.
.- Número de edición.
.- Lugar de publicación.
.- Editor.
.- Año de publicación.
.- Indicación de volumen, capítulo y paginas, inicial y final, o página determinada de
la parte catalogada.
.- Elementos que debe integrar una ficha bibliográfica cuando hace referencia a una .-
.- publicación periódica y seriada.
.- Título de la publicación.
15
.- Lugar de la edición.
.- Lugar de edición.
.- Editor-autor(entidad responsable, sino consta en el título).
.- Fecha(año del primer volumen y, si la publicación cesó, también del ultimo).
.- Periodicidad(semanal, quincenal, mensual, bimestral, trimestral, etc.) o frecuencia
irregular.
.- Precio
.- Dirección.
.- Título(s) anterior(es).
Elementos que debemos de integrar en una ficha bibliográfica, cuando
hacemos referencia a fascículos especiales, suplementos, etc., son los siguientes:
.- Título de la publicación (fascículo).
.- Lugar de la publicación.
.- Editor-autor(entidad responsable si no consta en el título).
.- Fecha(año de los volúmenes o fascículos catalogados).
.- Número de paginas de la publicación.
.- Indicación del tipo de suplemento y/o del número especial.
.- Indicación del número(s), volumen(es), o fascículo(s) catalogado(s).
Los elementos que debe integrar una ficha bibliográfica cuando se hace
referencia a una colaboración en obras colectivas, misceláneas, actas de congresos
son:
.- Autor de la colaboración.
.- Título de la colaboración.
.- Título original(si es traducción).
.- Editor-autor (director, organizador, compilador, etc.) precedido de "En:".
.- Título de la publicación colectiva.
.- Número de edición.
.- Lugar de publicación.
.- Editor comercial.
.- Año de publicación.
16
.- Número de volumen o parte.
.- Páginas inicial ó final de la colaboración.
.- Indicación de ilustraciones, tablas, etc.
.- Título de la colección y numero.
La ficha bibliográfica es necesaria que se elabore cuando consultemos una
publicación. Integrando en la ficha las características, datos y elementos de acuerdo a
la obra(s) que consultemos ó realicemos. Ficha Biográfica La ficha biográfica se
realiza cuando es necesaria la información en forma resumida de la vida de un autor
(o autores). En el deben aparecer los siguientes aspectos.
.- Año y lugar de nacimiento y muerte del autor. Nacionalidad.
.- Estudios que realizó. Profesión.
.- Obras más importantes que escribió.
.- Temas que estudió. Teorías que desarrolló.
.- Importancia científica en su época.
17
CAPÍTULO IV
RESULTADOS
Plantas Generadoras De Energía Eléctrica
Las centrales eléctricas son las instalaciones productoras de energía eléctrica.
Son instalaciones dónde hay un conjunto de maquinas motrices y aparatos que se
utilizan para generar energía eléctrica.
Las centrales reciben el nombre genérico de la energía primaria utilizada:
centrales térmicas de carbón, centrales nucleares, centrales hidráulicas o
hidroeléctricas, centrales eólicas, centrales geotérmicas, etc.
Según el servicio que dan en el consumo global de la red, las centrales se clasifican
en:
Clasificación de las Centrales Generadoras de Energía Eléctrica
1. Centrales de base o centrales principales. Son las que están destinadas a
suministrar energía eléctrica de manera continua. Estas son de gran potencia y
utilizan generalmente como maquinas motrices las turbinas de vapor, turbinas de gas
y turbinas hidráulicas.
2. Centrales de punta. Proyectadas para cubrir demandas de energía en las horas
punta. En dichas horas punta, se ponen en marcha y trabajan en paralelo con la
central principal.
3. Centrales de reserva. Tienen por objetivo reemplazar las centrales de base en
caso de avería o reparación. No deben confundirse con las centrales de puntas, ya que
el funcionamiento de las centrales de puntas es periódico (es decir, todos los días a
ciertas horas) mientras que el de las centrales de reserva es intermitente.
4. Centrales de Socorro: Tienen igual cometido que las centrales de reserva
citadas anteriormente; pero la instalación del conjunto de aparatos y maquinas que
constituyen la central de reserva, es fija, mientras que las centrales de socorro son
18
móviles y pueden desplazarse al lugar donde sean necesarios sus servicios. Estas
centrales son de pequeña potencia y generalmente accionadas por motores Diesel; se
instalan en vagones de ferrocarril, o en barcos especialmente diseñados y
acondicionados para esa misión.
5. Centrales de bombeo. Son las que en las horas bajas utilizan la energía sobrante
para bombear agua a un embalse superior y en las horas punta se aprovechan para dar
energía a la red.
Las principales centrales eléctricas son esencialmente instalaciones que
emplean en determinada cantidad una fuente de energía primaria limitada en el
planeta (carbón, fuel y gas) o que su utilización causa un impacto ambiental
importante en el medio ambiente de sus alrededores.
Como ejemplos se tienen las centrales hidroeléctricas, las termoeléctricas y las
nucleares.
- Las centrales hidroeléctricas en un principio no pueden parecer muy
perjudiciales, pero su instalación en la naturaleza, obstaculizando el flujo de un río,
aunque regulando el caudal de este, puede hacer cambiar el ecosistema de su
alrededor, y puede ocasionar la muerte de varias especies que vivan en él.
- Las centrales termoeléctricas utilizan la combustión del carbón
principalmente, una materia prima limitada en el planeta, y aunque antes de liberar el
humo generado por la combustión se eliminan las partículas sólidas, la contaminación
del aire se produce igualmente.
- Las centrales nucleares son las más perjudiciales para el medio ambiente,
por eso gozan de un gran sistema de seguridad. Su potencia eléctrica es la mayor,
pero una fuga radioactiva de un solo reactor puede tener consecuencias devastadoras
para los de seres vivos a varios kilómetros a la redonda.
- Las centrales eólicas aprovechan la fuerza del viento que mueve las hélices
para producir electricidad en el generador, estas funcionan por medio de maquinas
capaces de girar con gran fuerza gracias a la acción de potencia del viento, se llaman
aerogeneradores o aeroturbinas.
19
Centrales Hidroeléctricas
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 se muestra en la figura 1.
Esquema De Una Central Hidroeléctrica
Figura 1. Esquema general de una central hidroeléctricaFuente: Diseñado Para Esta Investigacion
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.
Principales componentes de una Central Hidroeléctrica
La Presa
El primer elemento que encontramos en una central hidroeléctrica es la presa
o azud, que se encarga de atajar el río y remansar las aguas.
Con estas construcciones se logra un determinado nivel del agua antes de la
contención, y otro nivel diferente después de la misma. Ese desnivel se aprovecha
para producir energía.
20
Las presas pueden clasificarse por el material empleado en su construcción en:
- Presa de tierra
- Presa de hormigón
Los Aliviaderos
Los aliviaderos son elementos vitales de la presa que tienen como misión
liberar parte del agua detenida sin que esta pase por la sala de máquinas.
Se encuentran en la pared principal de la presa y pueden ser de fondo o de superficie.
La misión de los aliviaderos es la de liberar, si es preciso, grandes cantidades
de agua o atender necesidades de riego.
Para evitar que el agua pueda producir desperfectos al caer desde gran altura,
los aliviaderos se diseñan para que la mayoría del líquido se pierda en una cuenca que
se encuentra a pie de presa, llamada de amortiguación.
Para conseguir que el agua salga por los aliviaderos existen grandes
compuertas, de acero que se pueden abrir o cerrar a voluntad, según la demanda de la
situación.
Tomas de agua
Las tomas de agua son construcciones adecuadas que permiten recoger el
líquido para llevarlo hasta las máquinas por medios de canales o tuberías.
Las tomas de agua de las que parten varios conductos hacia las tuberías, se
hallan en la pared anterior de la presa que entra en contacto con el agua embalsada.
Estas tomas 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
Casa de máquinas
Es la construcción en donde se ubican las máquinas (turbinas, alternadores,
etc.) y los elementos de regulación y comando.
En la figura 2 tenemos el corte esquemático de una central de caudal elevado
y baja caída. La presa comprende en su misma estructura a la casa de máquinas.
21
Figura 2. Corte esquemático de una central de caudal elevado y baja caída.
Fuente: Diseñado Para Esta Investigacion
1. Embalse
2. Presa de contención
3. Entrada de agua a las máquinas (toma), con reja
4. Conducto de entrada del agua
5. Compuertas planas de entrada, en posición "izadas".
6. Turbina hidráulica
7. Alternador
8. Directrices para regulación de la entrada de agua a turbina
22
9. Puente de grúa de la sal de máquinas.
10. Salida de agua (tubo de aspiración
11. Compuertas planas de salida, en posición "izadas"
12. Puente grúa para maniobrar compuertas de salida.
Ventajas De Las Centrales Hidroeléctricas:
- No requieren combustible, sino que usan una forma renovable de energía,
constantemente repuesta por la naturaleza de manera gratuita.
- Es limpia, pues no contamina ni el aire ni el agua.
- A menudo puede combinarse con otros beneficios, como riego, protección
contra las inundaciones, suministro de agua, caminos, navegación y aún
ornamentación del terreno y turismo.
- Los costos de mantenimiento y explotación son bajos.
- Las obras de ingeniería necesarias para aprovechar la energía hidráulica tienen
una duración considerable.
- La turbina hidráulica es una máquina sencilla, eficiente y segura, que puede
ponerse en marcha y detenerse con rapidez y requiere poca vigilancia siendo sus
costes de mantenimiento, por lo general, reducidos.
Desventajas De Las Centrales Hidroeléctricas:
- Los costos de capital por kilovatio instalado son con frecuencia muy altos.
- El emplazamiento, determinado por características naturales, puede estar lejos
del centro o centros de consumo y exigir la construcción de un sistema de transmisión
de electricidad, lo que significa un aumento de la inversión y en los costos de
mantenimiento y pérdida de energía.
- La construcción lleva, por lo común, largo tiempo en comparación con la de
las centrales termoeléctricas.
- La disponibilidad de energía puede fluctuar de estación en estación y de año
en año.
23
La presa retiene el agua del río provocando un embalse y un aumento del nivel
del agua. En el pie de la presa hay la sala de máquinas con grupos turboalternadores.
El agua llega a las turbinas a través de un canal forzado alimentado desde el
embalse por el agua, equipado con compuertas y rejas. El agua hace girar el eje de la
turbina. Solidario a este hay el rotor del alternador y un generador de corriente
continua que genera un campo magnético en las bobinas del rotor, que produce en el
bobinaje del estator una corriente alterna de media tensión y elevada intensidad.
Con los transformadores se eleva la tensión y, a través del parque de
distribución o directamente, se alimenta las líneas de la red de transporte.
Las energías alternativas
Las energías alternativas son energías renovables y son esas fuentes de energía
que se renuevan de manera continuada, en contraposición a los combustibles fósiles,
de los cuales existen recursos limitados. Su producción de electricidad es menor a la
de las centrales nucleares, termoeléctricas y hidroeléctricas, pero poco a poco van
sustituyendo a estas aunque todavía están muy lejos de conseguir su productividad.
Beneficios que aporta la utilización de energías renovables
- Reducción de la emisión de CO2 por cápita.
- Aprovechamiento de recursos autóctonos.
- Soporte a una industria de alta tecnología.
- Protección del entorno natural.
- Beneficios sociales derivados de la electrificación de núcleos aislados.
- Soporte a laboratorios de investigación y centros universitarios con beneficios
derivados.
- Favorecer el reequilibrio territorial.
Centrales Eólicas
Las centrales eólicas aprovechan la fuerza del viento que mueve las hélices
para producir electricidad en el generador, estas funcionan por medio de maquinas
24
capaces de girar con gran fuerza gracias a la acción de potencia del viento, se llaman
aerogeneradores o aeroturbinas.
Las partes que componen una aeroturbina son:
- Rotor o turbina: es el que transforma la energía del viento en energía
mecánica.
- Sistema de orientación: tiene la función de colocar el rotor perpendicular a la
dirección del viento.
- Sistema de regulación: tiene la función de disminuir la velocidad de
encendido, mantener la potencia y la velocidad del rotor y pararlo cuando el viento
sobrepase una velocidad determinada.
- Conversor energético: transforma la energía obtenida en el eje rotor.
- Coraza: soporta y protege el conversor energético y, normalmente, los
sistemas de regulación y orientación.
- Soporte o torre: es el soporte de todo el equipo. Eleva el rotor para mejorar la
captación y absorber las vibraciones que se producen.
Origen de la Energía Eólica
Todas las fuentes de energía renovables (excepto la mareomotriz y la
geotérmica), incluso la de los combustibles sólidos, provienen, en último término, del
Sol. El Sol irradia 1014 kw·h de energía hacia la Tierra. En otras palabras, si tenemos
en cuenta que 1 kw·h = 3.600.000 julios y esta energía se transmite en una hora, la
Tierra recibe del Sol 1017 w de potencia.
Alrededor de un 1 a un 2% de la energía proveniente del Sol es convertible en
energía eólica. Esto supone una energía alrededor de 50 a 100 veces superior a la
convertida en biomasa por todas las plantas de la Tierra. El viento se produce por las
diferencias de temperaturas que alcanzan diferentes partes de la Tierra.
Las regiones alrededor del ecuador, a 0º de latitud, son calentadas por el sol
más que las zonas del resto del globo.
El aire caliente es más ligero que el aire frío, por lo que subirá hasta alcanzar
una altura aproximada de 10 km y se extenderá hacia el norte y hacia el sur.
25
Si el globo terrestre no rotara, el aire simplemente llegaría al Polo Norte y al
Polo Sur.
Si consideramos el movimiento de rotación de la Tierra, el modelo de
circulación global del aire sobre el planeta se hace mucho más complicado.
En el hemisferio norte, el movimiento del aire en las capas altas tiende a
desviarse hacia el ESTE y en las capas bajas hacia el OESTE, por efecto de las
fuerzas de inercia de Coriolis. En el hemisferio sur ocurre al contrario.
Estas fuerzas de Coriolis aparecen en todas las partículas cuyo movimiento
esté asociado a unos ejes de referencia que a su vez está sometido a un movimiento
de rotación.
De esta forma, el ciclo que aparecía en un planeta estático, ahora se subdivide.
El aire que asciende en la zona cálida del ecuador se dirige hacia el polo a una
velocidad de 2m/s, desviándose hacia el ESTE a medida que avanza hacia el
NORTE. Al alcanzar la zona subtropical, su componente es demasiado elevada y
desciende, volviendo al ecuador por la superficie. Por encima de este ciclo
subtropical se forma otro de característica semejante aunque en este caso es el aire
cálido que ha descendido en la zona subtropical es el que se desplaza por la superficie
terrestre hasta que alcanza la zona 26ubsolar, en donde vuelve a ascender enlazando
con el ciclo polar.
Este modelo de circulación, todavía se ve perturbado por la formación de
torbellinos que se generan en las zonas de interpolación de los diferentes ciclos. La
componente transversal de la velocidad del viento genera unas olas, que poco a poco
se van incrementando hasta que la circulación se rompe, produciéndose unos
torbellinos que se mueven independientemente. Estos núcleos borrascosos se generan
periódicamente y transportan grandes masas de aire frío hacia el sus alterando las
condiciones climáticas en zonas de latitud inferior.
En la figura 3 podemos observar los componentes de un aerogenerador.
26
Figura 3. Componentes de un aerogenerador.
Fuente: Diseñado Para Esta Investigación
La góndola
Contiene los componentes clave del aerogenerador, incluyendo el
multiplicador y el generador eléctrico. El personal de servicio puede entrar en la
góndola desde la torre de la turbina. A la izquierda de la góndola tenemos el rotor del
aerogenerador, es decir las palas y el buje.
Las palas del rotor
Capturan el viento y transmiten su potencia hacia el buje. En un
aerogenerador moderno de 600 kW cada pala mide alrededor de 20 metros de
longitud y su diseño es muy parecido al del ala de un avión.
El buje
El buje del rotor está acoplado al eje de baja velocidad del aerogenerador.
27
El eje de baja velocidad
Conecta el buje del rotor al multiplicador. En un aerogenerador moderno de
600 kW el rotor gira muy lento, a unas 19 a 30 revoluciones por minuto (r.p.m.) El
eje contiene conductos del sistema hidráulico para permitir el funcionamiento de los
frenos aerodinámicos.
El multiplicador
Tiene a su izquierda el eje de baja velocidad. Permite que el eje de alta
velocidad que está a su derecha gire 50 veces más rápido que el eje de baja velocidad.
El eje de alta velocidad
Gira aproximadamente a 1.500 r.p.m. lo que permite el funcionamiento del
generador eléctrico. Está equipado con yn freno de disco mecánico de emergencia. El
freno mecánico se utiliza en caso de fallo del freno aerodinámico, o durante las
labores de mantenimiento de la turbina.
El generador eléctrico
Suele ser un generador asíncrono o de inducción. En los aerogeneradores
modernos la potencia máxima suele estar entre 500 y 1.500 kW.
El controlador electrónico
Es un ordenador que continuamente monitoriza las condiciones del
aerogenerador y que controla el mecanismo de orientación. En caso de cualquier
disfunción (por ejemplo, un sobrecalentamiento en el multiplicador o en el
generador), automáticamente para el aerogenerador y llama al ordenador del operario
encargado de la turbina a través de un enlace telefónico mediante modem.
La unidad de refrigeración
Contiene un ventilador eléctrico utilizado para enfriar el generador eléctrico.
Además contiene una unidad refrigerante por aceite empleada para enfriar el aceite
del multiplicador. Algunas turbinas tienen generadores refrigerados por agua.
La torre
Soporta la góndola y el rotor. Generalmente es una ventaja disponer de una
torre alta, dado que la velocidad del viento aumenta conforme nos alejamos del nivel
del suelo. Una turbina moderna de 600 kW tendrá una torre de 40 a 60 metros (la
28
altura de un edificio de 13 a 20 plantas).Las torres pueden ser bien torres tubulares
(como la mostrada en el dibujo) o torres de celosia. Las torres tubulares son más
seguras para el personal de mantenimiento de las turbinas ya que pueden usar una
escalera interior para acceder a la parte superior de la turbina. La principal ventaja de
las torres de celosia es que son más baratas.
El mecanismo de orientación
Está activado por el controlador electrónico, que vigila la dirección del viento
utilizando la veleta.
El anemómetro y la veleta
Las señales electrónicas del anemómetro son utilizadas por el controlador
electrónico del aerogenerador para conectarlo cuando el viento alcanza
aproximadamente 5 m/S. El ordenador parará el aerogenerador automáticamente si la
velocidad del viento excede de 25 m/s, con el fin de proteger a la turbina y sus
alrededores. Las señales de la veleta son utilizadas por el controlador electrónico
para girar el aerogenerador en contra del viento, utilizando el mecanismo de
orientación.
Las Ventajas de este sistema son:
- Con su implantación se logra una mayor vida del aerogenerador, al soportar
estas menores cargas dinámicas.
- Al mismo tiempo se consigue un aumento del rendimiento de la instalación,
ya que el viento ataca a los álabes siempre con el ángulo óptimo de incidencia.
- Así mismo, es posible el aprovechamiento de regímenes de vientos bajos.
Las Principales Desventajas Son:
- Puede situar el generador, el multiplicador, etc. en el suelo, y puede no tener
que necesitar una torre para la máquina.
- No necesita un mecanismo de orientación para girar el rotor en contra del
viento.
29
- Las velocidades del viento cerca del nivel del suelo son muy bajas, por lo que
a pesar de que pueden ahorrarse la torre, sus velocidades de viento serán muy bajas
en la parte más baja de su rotor.
- La eficiencia promedio de las máquinas de eje vertical no es muy grande.
- La máquina no es de arranque automático (es decir, una máquina Darrieus
necesitará un "empuje" antes de arrancar). Sin embargo, esto es sólo un inconveniente
sin importancia, ya que puede utilizar el generador como motor absorbiendo corriente
de la red para arrancar la máquina.
- La máquina puede necesitar cables tensores que la sujeten, aunque esta
solución no es practicable en áreas muy cultivadas.
- Para sustituir el cojinete principal del rotor se necesita desmontar el rotor,
tanto en las máquinas de eje horizontal como en las de eje vertical. En el caso de las
últimas, esto implica que toda la máquina deberá ser desmontada.
Centrales Termoeléctricas
Las centrales termoeléctricas son centrales que utilizan el calor que desprende
la combustión de un combustible fósil para convertir el agua en vapor de agua. Las
centrales termoeléctricas pueden funcionar con tres clases de combustible diferente:
gas, fuel y carbón. En el caso de este último es necesario triturarlo antes de usarlo
para facilitar su combustión.
El combustible se introduce en la caldera con la misión de desprender calor
suficiente para calentar los tubos con agua.
Esta agua se convierte en vapor y tras eliminar su humedad y aumentar su
temperatura en el calentador, se introduce en la turbina generando energía cinética
que el alternador transforma en eléctrica. Esta energía tras pasar por los
transformadores que elevan su tensión a un valor adecuado para su transporte, llegará
al parque de distribución y por las líneas de transporte a los centros consumidores. 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
30
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.
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.
Una central termoeléctrica clásica posee, dentro del propio recinto de la
planta, sistemas de almacenamiento del combustible que utiliza (parque de carbón,
depósitos de fuel-oil) para asegurar que se dispone permanentemente de una adecuada
cantidad de éste. Si se trata de una central termoeléctrica de carbón (hulla, antracita,
lignito,...) es previamente triturado en molinos pulverizadores hasta quedar
convertido en un polvo muy fino para facilitar su combustión. De los molinos es
enviado a la caldera de la central mediante chorro de aire precalentado.
Si es una central termoeléctrica de fuel-oil, éste es precalentado para que
fluidifique, siendo inyectado posteriormente en quemadores adecuados a este tipo de
combustible. Si es una central termoeléctrica de gas los quemadores están asimismo
concebidos especialmente para quemar dicho combustible. Hay, por último, centrales
termoeléctricas clásicas cuyo diseño les permite quemar indistintamente combustibles
fósiles diferentes (carbón o gas, carbón o fuel-oil, etc.). Reciben el nombre de
centrales termoeléctricas mixtas.
Una vez en la caldera, los quemadores provocan la combustión del carbón,
fuel-oil o gas, generando energía calorífica. Esta convierte a su vez, en vapor a alta
temperatura el agua que circula por una extensa red formada por miles de tubos que
tapizan las paredes de la caldera. Este vapor entre a gran presión en la turbina de la
31
central, la cual consta de tres cuerpos -de alta, media y baja presión, respectivamente-
unidos por un mismo eje.
En el primer cuerpo (alta presión) hay centenares de álabes o paletas de
pequeño tamaño. El cuerpo a media presión posee asimismo centenares de álabes
pero de mayor tamaño que los anteriores. El de baja presión, por último, tiene álabes
aún más grandes que los precedentes. El objetivo de esta triple disposición es
aprovechar al máximo la fuerza del vapor, ya que este va perdiendo presión
progresivamente, por lo cual los álabes de la turbina se hacen de mayor tamaño
cuando se pasa de un cuerpo a otro de la misma., Hay que advertir, por otro lado, que
este vapor, antes de entrar en la turbina, ha de ser cuidadosamente deshumidificado.
En caso contrario, las pequeñísimas gotas de agua en suspensión que transportaría
serían lanzadas a gran velocidad contra los álabes, actuando como si fueran
proyectiles y erosionando las paletas hasta dejarlas inservibles.
El vapor de agua a presión, por lo tanto, hace girar los álabes de la turbina
generando energía mecánica. A su vez, el eje que une a los tres cuerpos de la turbina
(de alta, media y baja presión) hace girar al mismo tiempo a un alternador unido a
ella, produciendo así energía eléctrica. Esta es vertida a la red de transporte a alta
tensión mediante la acción de un transformador.
Por su parte, el vapor -debilitada ya su presión- es enviado a unos
condensadores. Allí es enfriado y convertido de nuevo en agua. Esta es conducida
otra vez a los tubos que tapizan las paredes de la caldera, con lo cual el ciclo
productivo puede volver a iniciarse.
Dentro de la caldera se produce el vapor que acciona los álabes de los cuerpos
de las turbinas de alta presión, media presión y baja presión, haciendo girar el
rotor de la turbina que se mueve solidariamente con el rotor del generador, donde se
produce energía eléctrica, la cual es transportada mediante líneas de transporta a
alta tensión a los centros de consumo. En la figura 4 se observa un esquema general
de una central termoeléctrica.
Después de accionar las turbinas, el vapor pasa a la fase líquida en el
condensador. El agua obtenida por la condensación del vapor se somete a diversas
32
etapas de calentamiento y se inyecta de nuevo en la caldera en las condiciones de
presión y temperatura más adecuadas para obtener el máximo rendimiento del ciclo.
Figura 4. Esquema general de una central termoeléctrica.
Fuente: Diseñado Para Esta Investigación
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, 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 de gran altura -las hay de más de 300
metros-, que dispersa los contaminantes en las capas altas de la atmósfera, y
precipitadores que retienen buena parte de los mismos en el interior de la propia
central.
Nuevas Tecnologías
Se están llevando a cabo investigaciones para obtener un mejor
aprovechamiento del carbón, como son la gasificación del carbón "in situ" o la
aplicación de máquinas hidráulicas de arranque de mineral y de avance continuo, que
33
permiten la explotación de yacimientos de poco espesor o de yacimientos en los que
el mineral se encuentra demasiado disperso o mezclado.
El primero de los sistemas mencionados consiste en inyectar oxígeno en el
yacimiento, de modo que se provoca la combustión del carbón y se produce un gas
aprovechable para la producción de energía eléctrica mediante centrales instaladas en
bocamina.
El segundo, en lanzar potentes chorros de agua contra las vetas del mineral, lo
que da lugar a barros de carbón, los cuales son evacuados fuera de la mina por
medios de tuberías.
Otras nuevas tecnologías que están siendo objeto de investigación pretenden
mejorar el rendimiento de las centrales termoeléctricas de carbón, actualmente
situado entre el 30 y el 40%. Destaca entre ellas la combustión del carbón en lecho
fluidificado, que -según determinadas estimaciones- permitiría obtener rendimientos
de hasta el 50%, disminuyendo al mismo tiempo la emisión de anhídrido sulfuroso.
Consiste en quemar carbón en un lecho de partículas inertes (de caliza, por
ejemplo), 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.
Otras investigaciones, por último, intentan facilitar la sustitución del fuel-oil
en las centrales termoeléctricas para contribuir a reducir la dependencia respecto del
petróleo. Cabe citar en este sentido proyectos que pretenden conseguir una adecuada
combustión de mezclas de carbón y fuel (coal-oil mixture: COM) o de carbón y agua
(CAM) en las centrales termoeléctricas equipadas para consumir fuel-oil.
Centrales Termoeléctricas Y Medio Ambiente
Para evitar que el funcionamiento de las centrales termoeléctricas clásicas
pueda dañar el entorno natural, estas plantas llevan incorporados una serie de
sistemas y elementos que afectan a la estructura de las instalaciones, como es el caso
de las torres de refrigeración.
34
La incidencia de este tipo de centrales sobre el medio ambiente se produce por
la emisión de residuos a la atmósfera (procedentes de la combustión del combustible)
y por vía térmica, (calentamiento de las aguas de los ríos por utilización de estas
aguas para la refrigeración en circuito-abierto). Por lo que se refiere al primero de los
aspectos citados, esa clase de contaminación ambiental es prácticamente despreciable
en el caso de las centrales termoeléctricas de gas y escasa en el caso de las de fuel-oil,
pero exige, sin embargo, la adopción de importantes medidas en las de carbón. La
combustión del carbón, en efecto, provoca la emisión al medio ambiente de partículas
y ácidos de azufre. Para impedir que estas emisiones puedan perjudicar al entorno de
la planta, dichas centrales poseen chimeneas de gran altura se están construyendo
chimeneas de más de 300 metros- que dispersan dichas partículas en la atmósfera,
minimizando su influencia.
Además, poseen filtros electrostáticos o precipitadores que retienen buena parte
de las partículas volátiles en el interior de la central. Por lo que se refiere a las
centrales de fuel-oil, su emisión de partículas sólidas es muy inferior, y puede ser
considerada insignificante. Sólo cabe tener en cuente la emisión de hollines ácidos
neutralizados mediante la adición de neutralizantes de la acidez y la de óxidos de
azufre minimizada por medio de diversos sistemas de purificación.
En cuanto a la contaminación térmica, ésta es combatida especialmente a
través de la instalación de torres de refrigeración. Como se señalaba anteriormente, el
agua que utiliza la central, tras ser convertida en vapor y empleada para hacer girar la
turbina, es enfriada en unos condensadores para volver posteriormente a los
conductos de la caldera. Para efectuar la operación de refrigeración, se emplean las
aguas de algún río próximo o del mar, a las cuales se transmite el calor incorporado
por el agua de la central que pasa por los condensadores. Si el caudal del río es
pequeño, y a fin de evitar la contaminación térmica, las centrales termoeléctricas
utilizan sistemas de refrigeración en circuito cerrado mediante torres de refrigeración.
En este sistema, el agua caliente que proviene de los condensadores entra en la torre
de refrigeración a una altura determinada. Se produce en la torre un tiro natural
35
ascendente de aire frío de manera contínua. El agua, al entrar en la torre, cae por su
propio peso y se encuentra en su caída con una serie de rejillas dispuestas de modo
que la pulverizan y la convierten en una lluvia muy fina. Las gotas de agua, al
encontrar en su caída la corriente de aire frío que asciende por la torre, pierden su
calor. Por último, el agua así enfriada vuelve a los condensadores por medio de un
circuito cerrado y se continua el proceso productivo sin daño alguno para el ambiente
Cabe mencionar, por último, que diversos países -entre ellos España- están
desarrollando proyectos de investigación que permiten aprovechar las partículas
retenidas en los precipitadores y los efluentes térmicos de estas centrales de manera
positiva. Así, se estudia la posibilidad de emplear cenizas volantes, producidas por la
combustión del carbón, como material de construcción o para la recuperación del
aluminio en forma de alúmina. Y se utilizan los efluentes térmicos de estas plantas
para convertir en zonas cultivables extensiones de terrenos que antes no lo eran, o
para la cría de determinadas especies marinas, cuya reproducción se ve favorecida
gracias al aumento de la temperatura de las aguas en las que se desarrollan.
Ventajas de la central Termoeléctrica:
- Una central termoeléctrica clásica posee, dentro del propio recinto de la
planta, sistemas de almacenamiento del combustible que utiliza para asegurar que se
dispone permanentemente de una adecuada cantidad de éste.
- Muchas de las centrales termoeléctricas están diseñadas para permitir quemar
indistintamente combustibles fósiles diferentes (carbón o gas, carbón o fuel-oil, etc.).
- 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, 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 de gran altura -las hay de más de 300
metros, que dispersa los contaminantes en las capas altas de la atmósfera, y
36
precipitadores que retienen buena parte de los mismos en el interior de la propia
central.
- Para evitar que el funcionamiento de las centrales termoeléctricas clásicas
pueda dañar el entorno natural, estas plantas llevan incorporados una serie de
sistemas y elementos que afectan a la estructura de las instalaciones, como es el caso
de las torres de refrigeración.
- Para impedir que estas emisiones puedan perjudicar al entorno de la planta,
dichas centrales poseen chimeneas de gran altura -se están construyendo chimeneas
de más de 300 metros que dispersan dichas partículas en la atmósfera, minimizando
su influencia
Desventaja de las centrales termoeléctricas:
- La incidencia de este tipo de centrales sobre el medio ambiente se produce por
la emisión de residuos a la atmósfera (procedentes de la combustión del combustible)
y por vía térmica, (calentamiento de las aguas de los ríos por utilización de estas
aguas para la refrigeración en circuito abierto).
- La combustión del carbón provoca la emisión al medio ambiente de partículas
y ácidos de azufre.
- Las centrales termoeléctricas son las más perjudiciales para el medio
ambiente, por eso gozan de un gran sistema de seguridad. Su potencia eléctrica es la
mayor, pero una fuga radioactiva de un solo reactor puede tener consecuencias
devastadoras para los de seres vivos a varios kilómetros a la redonda.
Central Nuclear
La energía generada en el reactor sirve para convertir el agua en vapor dentro
del generador de vapor. El vapor acciona la turbina acoplada al generador. La
energía eléctrica producida se libera a la red después de elevar la tensión con los
transformadores. El vapor de agua se condensa y vuelve al generador de vapor, con
lo que se cierra el circuito.
37
Reactor Nuclear
Un reactor nuclear es una instalación capaz de iniciar, mantener y controlar las
reacciones de fisión en cadena, con los medios adecuados para extraer el calor
generado.
Un reactor nuclear consta de varios elementos, que tienen cada uno un papel
importante en la generación del calor. Estos elementos son:
1. El combustible, formado por un material fisionable, generalmente un
compuesto de uranio, en el que tienen lugar las reacciones de fisión, y por tanto, es la
fuente de generación del calor.
2. El moderador, que hace disminuir la velocidad de los neutrones rápidos,
llevándolos a neutrones lentos o térmicos. Este elemento no existe en los reactores
denominados rápidos. Se emplean como materiales moderadores el agua, el grafito y
el agua pesada.
3. El refrigerante, que extrae el calor generado por el combustible del reactor.
Generalmente se usan refrigerantes líquidos, como el agua ligera y el agua pesada, o
gases como el anhídrido carbónico y el helio.
4. El reflector, que permite reducir el escape de neutrones de la zona del
combustible, y por tanto disponer de más neutrones para la reacción en cadena. Los
materiales usados como reflectores son el agua, el grafito y el agua pesada.
5. Los elementos de control, que actúan como absorbentes de neutrones,
permiten controlar en todo momento la población de neutrones, y por tanto, la
reactividad del reactor, haciendo que sea crítico durante su funcionamiento, y sub-
crítico durante las paradas. Los elementos de control tienen formas de barras, aunque
también pueden encontrarse diluido en el refrigerante.
6. El blindaje, que evita el escape de radiación gamma y de neutrones del
reactor. Los materiales usados como blindaje son el hormigón, el agua y el plomo.
38
Combustible nuclear
Se llama combustible nuclear cualquier material que contiene núcleos
fisionables y puede emplearse en un reactor nuclear para que en él se desarrolle una
reacción nuclear en cadena.
Según esto el uranio es un combustible nuclear, como también lo es el óxido de
uranio.
En el primer caso nos referimos a un elemento químico, algunos de cuyos
isótopos son fisionables; en el segundo, a un compuesto químico determinado que
contiene tales isótopos.
Entendemos por isótopos fisionables aquellos núcleos susceptibles de
experimentar fisión. Para hablar con precisión, sería necesario especificar la energía
de los neutrones que pueden hacer fisionar dichos isótopos; por ejemplo, el U-238 no
es fisionable por los neutrones térmicos (baja velocidad), pero si por los rápidos,
aunque con pequeña sección eficaz. Normalmente, y a no ser que se hagan mayores
precisiones, suele entenderse por isótopo fisionable cualquier núcleo que fisiona por
la acción de los neutrones térmicos.
El único isótopo fisionable por neutrones térmicos que existe en la naturaleza
es el U-235. Se encuentra en una proporción del 0'711% en el uranio natural.
Hay otros isótopos fisionables que no existen en la naturaleza pero que pueden
obtenerse artificialmente. Los principales son:
El uranio-233: que se obtiene por captura de un neutrón por un núcleo de torio-232.
El núcleo intermedio formado sufre dos desintegraciones beta, dando lugar al
mencionado U-233.
El plutonio-239: Aunque han podido detectarse trazas de él, se considera que no es
un isótopo natural. Se forma en la captura de un neutrón por un núcleo de uranio-238,
seguida de dos emisiones beta.
39
El plutonio-241: Tiene menor importancia que los anteriores. Se forma por la captura
de un neutrón por el Pu-240, el cual procede a su vez, de la captura de un neutrón por
un núcleo de Pu-239.
La obtención de los dos primeros isótopos, el U-233 y el Pu-239, se puede
realizar en los propios reactores nucleares, si introducimos en los mismos núcleos de
torio-232 y uranio-238, que son los átomos que por captura de un neutrón dan lugar a
los isótopos fisionables. Este material se llama material fértil.
Elementos combustibles
Los elementos combustibles son los responsables de producir energía en los
Reactores Nucleares, generando calor durante dicho proceso como cualquier otro tipo
de combustible
Los Elementos Combustibles están formados normalmente, por:
El material combustible: normalmente e Uranio y/o Plutonio combinado con
oxígeno para formar un óxido o con otro material para formar una aleación.
Las vainas: normalmente aleaciones metálicas (de Zirconio, Aluminio, etc)
que encierran herméticamente al material combustible para evitar que se escapen los
productos (la mayoría gases) formados durante las reacciones nucleares.
Materiales estructurales: son también aleaciones metálicas (de Zirconio,
Aluminio y/o aceros) que sirven para dar una estructura geométrica al conjunto
permitiendo así que la remoción del calor generado sea extraído con facilidad por el
líquido refrigerante (normalmente agua) que se mueve a través de ellos.
Ciclo del combustible nuclear
Se denomina ciclo del combustible nuclear al conjunto de operaciones
necesarias para la fabricación del combustible destinado a las centrales nucleares, así
como al tratamiento del combustible gastado producido por la operación de las
mismas.
En el caso del uranio, el ciclo cerrado incluye la minería, la producción de
concentrados de uranio, el enriquecimiento (si procede), la fabricación de los
40
elementos combustibles, su empleo en el reactor y la reelaboración de los elementos
combustibles irradiados, para recuperar el uranio remanente y el plutonio producido,
separando ambos de los residuos de alta actividad que hay que evacuar
definitivamente. Si el combustible irradiado no se reelabora es considerado en su
totalidad como residuo radiactivo, lo que se denomina ciclo abierto, con lo que no se
completa el denominado ciclo del combustible nuclear.
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.
Los reactores más empleados en las centrales núcleo -eléctricas son:
Reactor De Agua A Presión (Pwr), que 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 En Ebullición (BWR), que 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.
41
Reactor De Agua Pesada (HWR), que 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 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 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.
Reactor Rápido
En este tipo de reactores no existe el elemento moderador para los neutrones y
por tanto el flujo de neutrones cae en la zona de los neutrones rápidos. En estos
reactores el combustible de la zona central, formado por un óxido de uranio o de
uranio y plutonio, se rodea de una zona de óxido de uranio muy empobrecido, con un
contenido de U-235 menor o igual al del uranio natural.
Con esta disposición, y si se usa un refrigerante que no produzca la
moderación de neutrones (normalmente se emplea sodio), se puede conseguir que en
la capa de U-238 que rodea al combustible se genere más plutonio que el que se
consume. De esta forma, al mismo tiempo que se está generando energía térmica, se
está produciendo combustible en forma de Pu-239, que puede usarse en cualquier tipo
de reactor, tanto rápido como térmico.
42
A este tipo de reactores también se les conoce por reactores reproductores, y
su importancia es enorme, ya que permiten obtener un mejor aprovechamiento de los
recursos existentes de uranio.
En este momento existen muy pocos países que tengan centrales núcleo-eléctricas
con este tipo de reactores. En primer lugar, Francia con el Superphenix de 1200 MW
funcionando en Crys-Malville, es la mayor central existente. Le sigue la antigua Unión
Soviética con un proyecto de varias centrales con reactores de 600 MW, y finalmente Japón
con una central de 300 MW. Funcionamiento de una central nuclear En la figura 5 se
muestra el esquema general de una central tipo nuclear.
Figura 5. Esquema general de una central tipo nuclear.
Fuente: Diseñado Para Esta Investigación
En este esquema se observan las tres partes de una central nuclear tipo:
- Circuito Primario, (Edificio del Reactor)
- Circuito Secundario, (Generación de electricidad)
- Circuito de Refrigeración
Circuito Primario
El circuito primario es estanco y está formado por la vasija del reactor que
contiene el núcleo, el presionador y tres lazos. Cada uno incorpora un generador de
vapor y una bomba principal.
43
El agua desmineralizada que circula por su interior toma el calor producido en
el reactor por la fisión nuclear y lo transporta hasta el generador de vapor. En él, un
segundo flujo de agua independiente del primero, absorbe el calor a través de su
contacto exterior con las tuberías por las que circula el agua desmineralizada del
circuito primario. Por fin, dicho fluido retorna a la vasija del reactor tras ser
impulsado por las bombas principales.
El reactor y su circuito de refrigeración están contenidos dentro de un recinto
hermético y estanco, llamado "Contención" consistente en una estructura esférica de
acero de 53 m de diámetro, construida mediante planchas de acero soldadas de 40
mm de espesor y que se soporta sobre una estructura de hormigón en forma de cáliz
que se apoya sobre la losa de cimentación de 3'5 m de espesor.
La Contención está ubicada en el interior de un segundo edificio, también de
hormigón y cuyas paredes exteriores tienen un espesor de 60 cm, llamado edificio del
Anillo del Reactor. Este tiene forma cilíndrica y está rematado por una cúpula
semiesférica, que sirve de blindaje biológico.
El funcionamiento del circuito primario se complementa con la presencia de
una serie de sistemas auxiliares que aseguran el control de volumen, purificación y
desgasificación del refrigerante. En la Figura 6 se observa el Edificio del reactor.
Figura 6. Edificio del reactor.
Fuente: Diseñado Para Esta Investigación
44
La salida al exterior tanto de la radiación como de productos radiactivos es
imposible por tres barreras físicas, asegurando cada una de ellas, que la hipotética
rotura de una barrera sea soportada por la siguiente.
1ª Barrera:
Las vainas que albergan el combustible.
2ª Barrera:
La propia vasija del reactor integrada en el circuito primario.
3ª Barrera:
El recinto de contención, estructura esférica de acero recubierto de hormigón.
En el circuito secundario, el vapor producido en los generadores se conduce al
foco frío o condensador, a través de la turbina que transforma la energía térmica
(calor) en energía mecánica. La rotación de los álabes de la turbina acciona
directamente el alternador de la central y produce energía eléctrica. El vapor de agua
que sale de la turbina pasa a estado líquido en el condensador, retornando, mediante
el concurso de las bombas de condensado, al generador de vapor para reiniciar el
ciclo.
Ventajas de las centrales nucleares:
- Aprovecha la materia prima de la naturaleza.
- posee elementos en su construcción que permiten una muy buena seguridad y
que evitan el escape de radiación gamma y de neutrones del reactor. Los materiales
usados como blindaje son el hormigón, el agua y el plomo.
- Este sistema consta de dos torres de refrigeración de tiro natural, un canal de
recogida del agua y las correspondientes bombas de impulsión para la refrigeración
del condensador y elevación del agua a las torres.
- El caudal de agua evaporado por la torre es restituido a partir de la toma de
agua en un azud de un río próximo.
Desventajas de las centrales nucleares:
45
- Si el combustible irradiado no se reelabora es considerado en su totalidad
como residuo radiactivo, lo que se denomina ciclo abierto, con lo que no se completa
el denominado ciclo del combustible nuclear.
- La salida al exterior tanto de la radiación como de productos radiactivos es
imposible por tres barreras físicas: Las vainas que albergan el combustible, La propia
vasija del reactor integrada en el circuito primario, El recinto de contención,
estructura esférica de acero recubierto de hormigón, asegurando cada una de ellas.
- Generación de residuos reactivos que puede ser perjudiciales para el medio
ambiente y que además son difíciles de destruir.
- Si el combustible irradiado no se reelabora es considerado en su totalidad
como residuo radiactivo, lo que se denomina ciclo abierto, con lo que no se completa
el denominado ciclo del combustible nuclear.
Distribución De La Energía Eléctrica
El recorrido de la corriente desde las centrales hasta el usuario se realiza a
través de dos grandes redes de líneas eléctricas: la de transporte y la de distribución.
Las conexiones se llevan a cabo en las estaciones o subestaciones eléctricas.
Líneas eléctricas
Son el conjunto de conductores, aislantes y accesorios, destinados al
transporte y la distribución de energía eléctrica. Se dividen en dos tipos según su
construcción:
- Aéreas. Los conductores se mantienen a una cierta altura del suelo. Son más
económicas de instalar que las subterráneas, pero son menos fiables y necesitan más
mantenimiento por estar sometidas permanentemente a los cambios meteorológicos
(viento, lluvia, nieve, etc.)
- Subterráneas. Los conductores van enterrados bajo tierra dentro de canales. Tienen
un elevado coste de instalación, pero son las más fiables y tienen un mantenimiento
menor que las aéreas. Normalmente, las líneas de transporte y las líneas de
46
distribución primaria son aéreas, y las líneas de distribución secundarias,
subterráneas.
También se pueden clasificar según el grado de voltaje que transporten: Alta
tensión (AT), tensión media (MT) y baja tensión (BT). En la figura 7 se observa la
figura de una torre de transmisión eléctrica.
Figura 7. Torre de transmisión eléctrica.
Fuente: Diseñado Para Esta Investigación
Estaciones eléctricas
Son instalaciones destinadas a la transformación y/o distribución de energía
eléctrica y a la conexión entre dos o más líneas.
- Estaciones transformadoras primarias (ET I). Elevan la tensión de la energía
eléctrica producida en la central a 110, 132, 220 y/o 400 kV.
47
- Estaciones de interconexión. Aseguran la unión entre diferentes líneas de
transporte.
- Estaciones receptoras o estaciones transformadoras secundarias (ET II).
Reducen la tensión de las líneas de transporte a valores comprendidos entre 6 y 66
kV.
- Casetas transformadoras o estaciones transformadoras terciarias (ET III). Su
función es reducir la tensión a 220 V y 380 V (baja tensión).
- Estaciones distribuidoras. Interconectan las ET II.
Consejos De Ahorro De Energía
- Sustituya las bombillas de incandescencia por lámparas electrónicas de bajo
consumo: ahorran un 80% de energía y duran 10 veces más. A pesar de su mayor
coste, la amortización está asegurada.
- Aproveche siempre que pueda la luz natural.
- No use lámparas de más potencia que la que necesite.
- Para incrementar la luminosidad de las habitaciones es recomendable pintarlas
de colores claros: son más alegres y absorben menos la claridad.
- Evite tener luces encendidas sin necesidad. En lugares poco frecuentados
puede instalar mecanismos de apagado automático.
- Conserve limpias las lámparas y las luminarias: la suciedad absorbe la luz.
- Los reguladores electrónicos de intensidad de luz permiten reducir el consumo
de las bombillas incandescentes y también de las halógenas.
- Es aconsejable que cada estancia disponga del alumbrado adecuado a las
actividades que se han de realizar en ella.
- Utilice fluorescentes donde necesite tener más iluminación y la luz encendida
muchas horas. Si los ha de tener apagados menos de 20 minutos es preferible dejarlos
encedidos para no acortar su vida útil.
- Los fluorecentes trifosfóricos dan un 20% más de luz con la misma potencia
48
Especificaciones Técnicas Para Las Instalaciones Eléctricas En Los Edificios
Índice Gráfico
Figura 8. Instalaciones eléctricas en edificios.
Fuente: Diseñado Para Esta Investigación
1. Red de tierras
2. Centro de transformación
3. Caja conexión a tierra
4. Caja General de Protección permanentemente accesible
5. Canal protector de cables
6. Centralización contadores
49
7. Derivaciones individuales
8. Cuadro mando y protección
9. Instalación interior vivienda
Ejemplo De Una Planta Central Electrica:
PLANTA
Figura 9. Planta de central eléctrica.
Fuente: Diseñado Para Esta Investigacion
50
PERFIL
Figura 10. Perfil de una Planta de central eléctrica.
Fuente: Diseñado Para Esta Investigación
Siendo el transformador el elemento principal que integra un C.T., en la tabla
1 se indican las dimensiones máximas de los transformadores de distribución,
incluidas las partes más salientes (Recomendación UNESA 5201 C ).
51
Tabla 1. Dimensiones máximas de los transformadores de distribución
PONTENCIA
LONGI
TUD
ITUD
ANCHURA ALTURA
NOMINAL Hasta 24 kV Para 36 kV
Hasta 24
kV Para 36 kV
Hasta 24
kV Para 36 kV
kVA ( cm ) ( cm ) ( cm ) ( cm ) ( cm ) ( cm )
Hasta 100 110 110 74 78 149 162
Hasta 160 114 124 83 85 150 170
Hasta 250 130 135 91 98 162 182
Hasta 400 160 162 102 105 175 190
Hasta 630 160 185 110 115 187 200
Hasta 1000 199 205 119 120 208 219
La Electricidad, Desde El Generador Hasta Su Hogar
Para poder disfrutar de la electricidad en nuestro hogar, oficina o empresa ésta
realiza un complejo recorrido desde los lugares donde se produce pasando por
diferentes etapas hasta llegar finalmente a nuestras manos, en forma de luz, sonido,
agua caliente o fría, etc. Todo este recorrido desde su generación hasta su entrega
final, se realiza en lo que se denomina el sistema de potencia.
El sistema de potencia se encuentra dividido en 4 partes fundamentales como
lo son:
- Generación
- Transmisión
- Sub-transmisión
- Distribución
52
1. Generación.
Es aquí donde se realiza la transferencia de energía potencial, térmica,
química, eólica (del viento), nuclear, etc. en energía mecánica y esta en energía
eléctrica. Para lo cual se utilizan gigantescos generadores.
Los generadores funcionan de manera similar a los motores, pero en forma
inversa, esto significa que: mientras a un motor le inyectamos energía eléctrica para
transformarla en energía mecánica (movimiento); a los generadores debemos de
alguna manera entregarle energía mecánica (mover su eje) para transformarla en
energía eléctrica y así producir electricidad. Claro está que un simple motor no
funcionará como generador, para que lo haga deberá tener ciertos accesorios
adicionales que los motores normalmente no traen.
Un ejemplo típico de los generadores, es el que utilizan ciertas bicicletas para
producir la energía eléctrica suficiente para encender un faro que les permita ver en la
oscuridad. El generador es un pequeño motor de corriente continua (DC), quien
consigue girar y obtener la energía mecánica necesaria al hacerlo rozar contra uno de
los cauchos de la bicicleta .
2. Transmisión.
Toda la electricidad producida en los centros de generación se debe
transportar hacia los grandes centros poblados, que por lo general se encuentran
bastante alejados, uno del otro. Para realizar esta labor de forma eficiente se eleva el
voltaje, por medio de transformadores, a valores entre 230 KV y 765 KV y se utilizan
grandes torres metálicas para sujetar los cables que la transportan, cruzar montañas,
ríos y lagos; esta es la etapa que denominamos Transmisión.
3. Sub-transmisión.
Una vez que nos aproximamos a los centros poblados, es necesario reducir el
voltaje a valores menores (34.5 KV y 115 KV), por medio de transformadores
reductores. Para facilitar así, la entrega de energía a su paso y hacer mas sencillo
transportar la electricidad hacia los grandes centros industriales y residenciales de las
grandes ciudades (al poder utilizar estructuras metálicas de menores dimensiones).
Esta corresponde a la etapa de Sub-transmisión.
53
Existen otros autores que consideran el nivel de voltaje de 115KV como de
transmisión, por lo que podrá encontrarse en algunos textos esta diferencia sin que
ello signifique un error, sino mas bien una diferencia de criterios.
4. Distribución.
Finalmente y para poder llegar a cada uno de los hogares, centros comerciales
e industrias, se vuelve a reducir el voltaje a valores de 13.8 KV y menores, por medio
de transformadores reductores. De esta forma es mucho mas sencillo, económico y
seguro, transportar la energía eléctrica a cada rincón del pueblo, urbanización o
ciudad.
Estamos entonces en la etapa de distribución.
En esta etapa se reduce el voltaje a valores comerciales (120 Volt, 240 Volt, 440
Volt), por medio de transformadores instalados directamente en los postes por donde
se transporta la energía eléctrica.
Los postes y cables que normalmente vemos en las calles y los cilindros que
se ven colgando en algunos postes (denominados transformadores), los cables que
parten de los postes hacia cada casa, comercio o industria y los equipos contadores de
energía (medidores) son los componentes de la fase de distribución y los últimos en la
carrera de la electricidad desde el generador hasta nuestro hogar.
Los lugares donde se colocan los transformadores, bien sea para elevar o
reducir el voltaje, se conoce como "Subestación Eléctrica".
54
CONCLUSIONES
La demanda de energía eléctrica de una ciudad, región o país tiene una
variación a lo largo del día. Esta variación es en función de muchos factores, entre los
que destacan: tipos de industrias existentes en la zona y turnos que realizan en su
producción, climatología extremas de frío o calor, tipo de electrodomésticos que se
utilizan más frecuentemente, tipo de calentador de agua que haya instalado en los
hogares, la estación del año y la hora del día en que se considera la demanda. La
generación de energía eléctrica debe seguir la curva de demanda y, a medida que
aumenta la potencia demandada, se debe incrementar el suministro. Esto conlleva el
tener que iniciar la generación con unidades adicionales, ubicadas en la misma central
o en centrales reservadas para estos períodos. En general los sistemas de generación
se diferencian por el periodo del ciclo en el que deben ser utilizados, siendo de base la
nuclear o la eólica, de valle las termoeléctricas de combustibles fósiles, o de pico la
hidroeléctrica principalmente (los combustibles fósiles y la hidroeléctrica también
pueden usarse como base si es necesario).
Dependiendo de la fuente primaria de energía utilizada, las centrales
generadoras se clasifican en termoeléctricas, hidroeléctricas, nucleares, eólicas,
solares termoeléctricas, solares fotovoltaicas y mareomotrices. La mayor parte de la
energía eléctrica generada a nivel mundial proviene de los tres primeros tipos de
centrales reseñados. Todas estas centrales, excepto las fotovoltaicas, tienen en común
el elemento generador, constituido por un alternador, movido mediante una turbina
que será distinta dependiendo del tipo de energía primaria utilizada.
Por otro lado, un 64% de los directivos de las principales empresas eléctricas
consideran que en el horizonte de 2018 existirán tecnologías limpias, asequibles y
renovables de generación local, lo que obligará a las grandes corporaciones del sector
a un cambio de mentalidad
55
REFERENCIAS
- Diccionario de sistemas eléctricos CEAC, editorial McGraw-Hill. México
1990 425 pag.
- Maquinas Eléctricas, Stephen J. Crapman. Ediorial McGraw-Hill
interamericana de México S.A. de C.V. 1988. 650 pag.
- Instalaciones Eléctricas 1, ing. Rodolfo Koenigsberger. Tercera edición,
Guatemala, julio de 1991. 155 pag.
- Ingeniería Eléctrica 2, ing. Rodolfo Koenigsberger. Nueva edición.
- Sector Eléctrico de Guatemala. Gerencia de Planificación del INDE. Raúl
Aníbal Marroquín. 58 pag. Año 2000.
56
LISTADO DE FIGURAS Y TABLAS
Figura 1. Esquema general de una central hidroeléctrica
Figura 2. Corte esquemático de una central de caudal elevado y baja caída.
Figura 3. Componentes de un aerogenerador.
Figura 4. Esquema general de una central termoeléctrica.
Figura 5. Esquema general de una central tipo nuclear.
Figura 6. Edificio del reactor.
Figura 7. Torre de transmisión eléctrica.
Figura 8. Instalaciones eléctricas en edificios.
Figura 9. Planta de central eléctrica.
Figura 10. Perfil de una Planta de central eléctrica.
Tabla 1. Dimensiones máximas de los transformadores de distribución
57