Módulo de Aprendizaj

7/25/2019 Módulo de Aprendizaj

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Instituto Profesional de Chile

Ingeniería en Electricidad y Electrónica

Módulo de Aprendizaje Nº22

Introducción a la Ingeniería Eléctrica

La generación a través de otras fuentes de energía

La generación de la energía eléctrica se conoce a través de las fuentes tradicionales de

energía, tales como la generación por el agua (Hidroeléctrica, generación por vapor o !as

("ermoeléctricas, pero se de#e mencionar $ue en la actualidad el a#anico de posi#les

fuentes primarias para la generación de la energía eléctrica son #astante m%s $ue lo

mencionado anteriormente&

' continuación se presentan algunas de las fuentes alternativas de generación y $ue se

pueden considerar de gran importancia en nuestros días&

CEN!ALE" E#LICA"

'un$ue el aprovechamiento de la energía eólica data de las épocas m%s remotas de la

humanidad (eisten gra#ados egipcios so#re navegación a vela fechados )** a+os a& c la





primera noticia $ue se tiene al respecto se refiere a un molino $ue Herón de 'le-andría

construyó en el siglo II antes de C& para proporcionar aire a su órgano&

Los m%s antiguos molinos $ue se conocen eran de e-e vertical& Hacia el siglo .III

aparecieron en Europa, procedentes del este, grandes molinos de e-e hori/ontal con cuatro

aspas& 0u fa#ricación en gran n1mero, en particular por los holandeses, les hi/o alcan/ar

una gran firme/a, pese a $ue, de#ido a las dimensiones de sus aspas dista#an mucho de

recoger el m%imo de potencia& 2ecesita#an una regulación de la orientación de la tela& Los

molinos de viento de e-e hori/ontal han de hacer siempre frente al viento& Estos molinos

eran muy adecuados para vientos del orden de ) m3s, es decir, unos 4* 5m&3h&

Es a partir de los siglos 6II76III cuando empie/a a generali/arse el uso de los molinos de

viento para la elevación de agua y la molienda de grano, los m%s antiguos aparecieron en

"ur$uía, en Ir%n y en 'fganist%n& ' principios del siglo 6II& Europa se llenó a su ve/ de

molinos, so#re todo en 8élgica y en los Países 8a-os& Los molinos holandeses tienen cuatroaspas de lona, mientras $ue los de 8aleares y Portugal tienen seis, y los de !recia, doce&

Los molinos con gran n1mero de palas determinan velocidades de rotación relativamente

#a-as y un funcionamiento 1til a partir de velocidades del viento del orden de 4 m3s&

4





"odos estos molinos se mantendr%n hasta #ien entrado el siglo 6I6& El desarrollo de los

molinos de viento se interrumpe con la revolución industrial y la utili/ación masiva de

vapor, la electricidad y los com#usti#les fósiles como fuentes de energía motri/& Es, sin

em#argo, en la segunda mitad del siglo 6I6 cuando tiene lugar uno de los m%s importantes

avances en la tecnología del aprovechamiento del viento, con la aparición del popular

molino multipala americano, utili/ado para #om#eo de agua pr%cticamente en todo el

mundo, y cuyas características ha#rían de sentar las #ases para el dise+o de los modernos

generadores eólicos&

9ue entre las dos 1ltimas guerras cuando aparecieron, como consecuencia de los progresos

técnicos de las hélices de aviación, los grandes aerogeneradores de dos o tres palas& En

ellos se transforma la energía cinética del viento en energía mec%nica primero y en energía

eléctrica posteriormente&

:





La $uente "olar

El 0ol es un gigantesco reactor nuclear& En efecto es una enorme esfera gaseosa (con una

masa ::*&*** veces mayor $ue la de la "ierra, formado fundamentalmente por Helio,

Hidrógeno y Car#ono, en el seno de la cual se producen continuas reacciones nucleares de

fusión, es decir, reacciones mediante las cuales se unen los n1cleos de dos %tomos de

hidrógeno para formar un n1cleo de helio, li#erando en dicho proceso una gran cantidad de

energía&

;e la enorme cantidad de energía $ue emite constantemente el 0ol, una parte llega a la

atmósfera terrestre en forma de radiación solar& ;e ella, un tercio es enviada de nuevo al

espacio a consecuencia de los procesos de refracción y refleión $ue tienen lugar en la

atmósfera de la "ierra& ;e los dos tercios restantes, una parte es a#sor#ida por las distintas

capas atmosféricas $ue rodean el glo#o terr%$ueo& El resto llega efectivamente a la

superficie de la "ierra por dos vías< directamente, es decir, incidiendo so#re los o#-etivos

iluminados por el 0ol= e indirectamente, como refle-o de la radiación solar $ue es a#sor#ida

por el polvo y el aire& La primera reci#e el nom#re de radiación directa y a la segunda se le

llama radiación difusa&

Por otro lado, la energía emitida por el 0ol no llega a la "ierra de manera uniforme& .aría

seg1n la hora del día, seg1n la inclinación estacional del glo#o terr%$ueo respecto del 0ol,

seg1n las distintas /onas de la superficie terrestre, etc&, de#ido a los movimientos de la

"ierra y a la a#sorción de la radiación solar por parte de la atmósfera& En definitiva, se ha

calculado $ue la energía por unidad de tiempo $ue reci#e del 0ol una superficie situada a

nivel del mar es de unos &:): vatios por metro cuadrado&

Conviene tener en cuenta, por otro lado, $ue la energía solar tiene una importancia directa y

esencial en la generación de diversas energía renova#les& 'sí, la a#sorción de la energía

solar por parte de las plantas, el proceso fotosintético, da lugar a la #iomasa& La energía

eólica, la energía mareomotri/, etc&, tiene tam#ién su origen en los efectos de la radiación

solar so#re la "ierra& Por otro lado la energía solar es incluso la causa 1ltima $ue eplica la

>





presencia de car#ón, petróleo o gas natural en la corte/a terrestre& 2o o#stante, lo $ue nos

interesa tratar en estas p%ginas son otras vías de aprovechamiento de la energía solar&

0u utili/ación presenta una serie de características muy particulares& 'nte todo, se trata de

una energía procedente de una fuente gratuita (la radiación solar e inagota#le a escala

humana (se calcula $ue el 0ol tiene unos ?&*** millones de a+os de eistencia y $ue ésta se

prolongar% por otros tantos millones de a+os m%s&

Pero, aparte de estas dos características #ien conocidas, la energía solar presenta la venta-a

de $ue posee, adem%s, una alta calidad energética, ya $ue mediante la concentración de la

radiación solar pueden alcan/arse temperaturas de hasta :&***@C, $ue permiten en principio

poner en marcha ciclos termodin%micos con rendimientos superiores a los $ue presentan los

ciclos de las centrales convencionales (de car#ón o fuel&

9rente a estas grandes venta-as, la energía solar plantea algunos serios inconvenientes para

su aprovechamiento& Por un lado, es una energía $ue llega a la "ierra de manera

semialeatroia y dispersa& Por otro, no puede ser almacenada directamente, sino $ue eige

ser transformada de inmediato en otra forma de energía (calor, electricidad&

Pero posi#lemente sus inconvenientes principales vengan por el lado económico y

tecnológico& Para poder aprovechar a gran escala la energía solar es preciso utili/ar

sistemas de captación de grandes superficies por lo $ue la inversión inicial en un

aprovechamiento de energía solar resulta a1n muy elevada y costosa&

)





0e puede a#sor#er toda esta energía y encausarla directamente en la generación de otra

energía, en este caso en electricidad& ' continuación se muestra a modo de e-emplo una

central eléctrica #as%ndose en energía solar<

Es%ue&a de una central eléctrica solar con colectores cilindro'para(ólicos

Este es solo un es%ue&a Modular

$uente de energía Nuclear

Ana central eléctrica nuclear, es una instalación en donde la energía mec%nica $ue se

necesita para mover el rotor del generador y por tanto, o#tener la energía eléctrica, se

o#tiene a partir del vapor formado un reactor nuclear&

)rincipio de $unciona&iento

La fisión nuclear es una reacción $ue se produce mediante el #om#ardeo con neutrones de

determinados n1cleos, denominados n1cleos fisiona#les& En la fisión acontece $ue al

romperse el n1cleo #lanco se li#eran varios neutrones con una energía igual o superior a la

?





de los neutrones incidentes, lo $ue permite $ue los neutrones producidos den lugar a nuevas

fisiones, y los li#erados en ellas a otras nuevas, etc&

Con ello se puede conseguir $ue una ve/ iniciada la reacción no sea necesario continuar

con el #om#ardeo de neutrones eternos, sino $ue la reacción se mantenga por sí misma&

Cuando una ve/ iniciada una reacción es capa/ de mantenerse por sí sola se dice $ue se

trata de una reacción en cadena&

0eg1n esta definición, una reacción de fisión nuclear en cadena es un proceso de fisiones

nucleares sucesivas en las $ue todos a partes de los neutrones li#erados en cada fisión

originan nuevas fisiones, y así sucesivamente&

B





El hecho de $ue la fisión pueda dar lugar a una reacción de fisión nuclear en cadena

permite $ue, una ve/ iniciada ésta, se mantenga por sí misma, lo $ue significa $ue puede

o#tenerse una producción de energía en régimen estacionario& La consecuencia pr%ctica es

$ue la fisión es una reacción nuclear $ue puede servir como fuente de energía para cu#rir

necesidades energéticas de la sociedad&

Esto es seme-ante, en un proceso nuclear, a lo $ue ocurre con las reacciones $uímicas de

com#ustión, $ue tam#ién sirven como fuentes de energía por$ue una ve/ iniciada la

com#ustión del car#ón o del petróleo, la reacción se mantiene por sí misma sin necesidad

de ninguna acción eterior&

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