UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTBAL DE HUAMANGAFACULTAD DE
INGENIERA DE MINAS, GEOLOGA Y CIVILESCUELA DE FORMACIN PROFESIONAL
DE INGENIERA DE SISTEMAS
Cmo se produce la energa elctrica?
ASIGNATURA :Circuitos Elctricos y Electrnicos
APELLIDOS Y NOMBRE:Barrientos Conde, Tala
DOCENTE:Ing. Christian Lezama Cuellar
SERIE:200 II
AYACUCHO PER2014
El presente trabajo est dedicado a mis padres, quienes muestran
su incondicional apoyo y me alientan da a da a seguir adelante sin
importar el gran esfuerzo que hacen.
INTRODUCCIN
La generacin ytransporte deenerga elctricaes
elconjuntodeinstalaciones que se utilizan para la produccin de
energa elctrica necesaria para satisfacer el consumo, y transformar
otros tipos de energa en electricidad y transportarla hasta los
consumidores finales, a travs delneas de transportea tensiones
elevadasque, conjuntamente con las subestaciones, forman lared de
transporte. Estas instalaciones suelen utilizar corriente alterna,
ya que es fcil reducir o elevar el voltaje contransformadores. Las
instalaciones elctricas tienen seis elementos principales: la
central elctrica; los transformadores, que elevan el voltaje de la
energa elctrica generada a las altas tensiones utilizadas en las
lneas de transporte; las lneas de transporte; las subestaciones
donde la seal baja su voltaje para adecuarse a las lneas de
distribucin; las lneas de distribucin y los transformadores que
bajan el voltaje alvalorutilizado por los consumidores.
CMO SE PRODUCE LA ELECTRICIDAD?
I. GENERACIN DE ENERGA ELCTRICA
CENTRAL HIDROELECTRICAUnacentral hidroelctrica es una instalacin
que permite aprovechar las masas de agua en movimiento que circulan
por los ros para transformarlas en energa elctrica, utilizando
turbinas acopladas a los alternadores.La turbina se mueve gracias a
un chorro de agua a gran velocidad, aprovechando los saltos de
agua; ya sean: Naturales: cascadas, desniveles en los ros
Artificiales: construidos en los embalses
Segn la potencia instalada, las centrales hidroelctricas pueden
ser:Centrales hidrulicas de gran potencia: ms de 10MW depotencia
elctrica.Minicentrales hidrulicas: entre 1MW y 10MW.Microcentrales
hidroelctricas: menos de 1MW de potencia.
Componentes principales de una central hidroelctrica La presa:
que se encarga de contener el agua de un ro y almacenarla en
unembalse. Rebosaderos: elementos que permiten liberar parte del
agua que es retenida sin que pase por la sala de mquinas.
Destructores de energa: que se utilizan para evitar que la energa
que posee el agua que cae desde los salientes de una presa de gran
altura produzcan, al chocar contra el suelo, grandes erosiones en
el terreno. Bsicamente encontramos dos tipos de destructores de
energa: Los dientes o prismas de cemento, que provocan un aumento
de la turbulencia y de los remolinos. Los deflectores de salto de
esqu, que disipan la energa haciendo aumentar la friccin del agua
con el aire y a travs del choque con el colchn de agua que
encuentra a su cada. Sala de mquinas. Construccin donde se sitan
las mquinas (turbinas, alternadores) y elementos de regulacin y
control de la central. Turbina. Elementos que transforman en energa
mecnica laenerga cinticade una corriente de agua. Alternador.Tipo
degenerador elctrico destinado a transformar la energa mecnica en
elctrica. Conducciones.La alimentacin del agua a las turbinas se
hace a travs de un sistema complejo de canalizaciones.
Vlvulas.Dispositivos que permitencontrolar y regular la circulacin
del aguapor las tuberas. Chimeneas de equilibrio. Son unos pozos de
presin de las turbinas que se utilizan para evitar el llamado golpe
de ariete,que se produce cuando hay un cambio repentino de presin
debido a la apertura o cierre rpido de las vlvulas en una
instalacin hidrulica.
Funcionamiento de una central hidroelctricaLapresa, situada en
el curso de un ro, acumula artificialmente un volumen de agua para
formar un embalse. Eso permite que el agua adquiera unaenerga
potencialque despus se transformar en electricidad.Para esto, la
presa se sita aguas arriba, con unavlvulaque permite controlar la
entrada de agua a la galera de presin; previa a una tubera forzada
que conduce el agua hasta la turbina de la sala de mquinas de la
central.
TIPOS DE CENTRALES HIDROELCTRICAS Centrales de agua fluyente. En
este caso no existe embalse, el terreno no tiene mucho desnivel y
es necesario que el caudal del ro sea lo suficientemente constante
como para asegurar una potencia determinada durante todo el ao.
Durante la temporada de precipitaciones abundantes, desarrollan su
mxima potencia y dejan pasar agua excedente. En cambio, durante la
poca seca, lapotenciadisminuye en funcin del caudal, llegando a ser
casi nulo en algunos ros en verano.
Centrales de embalses. Mediante la construccin de una o ms
presas que forman lagos artificiales donde se almacena un volumen
considerable de agua por encima de las turbinas.El embalse permite
graduar la cantidad de agua que pasa por las turbinas. Con el
embalse puede producirse energa elctrica durante todo el ao aunque
el ro se seque completamente durante algunos meses, cosa que sera
imposible con una central de agua fluyente.Estas centrales exigen,
generalmente, una inversin de capital ms grande que la de agua
fluyente. Dentro de estos tipos existen dos variantes de centrales:
Centrales a pie de presa: en un tramo de ro con un desnivel
apreciable se construye una presa de una altura determinada. La
sala de turbinas est situada despus de la presa. Centrales por
derivacin de las aguas: las aguas del ro son desviadas mediante una
pequea presa y son conducidas mediante un canal con una prdida de
desnivel tan pequea como sea posible, hasta un pequeo depsito
llamadocmara de carga o de presin. De esta sala arranca una tubera
forzada que va a parar a la sala de turbinas. Posteriormente, el
agua es devuelta ro abajo, mediante un canal de descarga. Se
consiguen desniveles ms grandes que en las centrales a pie de
presa.
Centrales de bombeo o reversibles. Son un tipo especial de
centrales que hacen posible un uso ms racional de los recursos
hidrulicos.Disponen dedos embalses situados a diferente nivel.
Cuando la demanda diaria de energa elctrica es mxima, estas
centrales trabajan como una central hidroelctrica convencional: el
agua cae desde el embalse superior haciendo girar las turbinas y
despus queda almacenada en el embalse inferior.Durante las horas
del da de menor demanda,el agua es bombeada al embalse superiorpara
que vuelva a hacer el ciclo productivo.
CENTRAL EOLICACentral elctricadonde la produccin de la energa
elctrica se consigue a partir de lafuerza del viento, mediante
aerogeneradores que aprovechan las corrientes de aire.El viento es
un efecto derivado del calentamiento desigual de la superficie de
la Tierra por el Sol.El principal problema de los centrales elicas
es laincertidumbre respecto a la disponibilidad de vientocuando se
necesita. Lo que implica que la energa elica no puede ser utilizada
como fuente de energa nica y deba estar respaldada siempre por
otras fuentes de energticas con mayor capacidad de regulacin
(trmicas, nucleares, hidroelctricas, etc.).Para aprovechar la
energa elica se utilizan los aerogeneradores.Para producir
electricidad con una central elica es necesario que el viento sople
a una velocidad de entre 3 y 25m/s.El viento hace girar las palas
al incidir sobre ellas, convirtiendo asla energa cintica del viento
en energa mecnica que se transmite al rotor. Esta energa se
transmite mediante uneje de baja velocidada la caja del
multiplicador, de donde sale a una velocidad 50 veces mayor. Es
entonces cuando se puede transmitir al eje del generador
elctricopara producir energa elctrica.En un aerogenerador se crea
electricidad esttica al producirse el roce del viento sobre l. Esta
electricidad esttica se descarga a travs de una presa en el suelo
que tienen todos los aerogeneradores. Esta presa en el suelo se
instala porque, debido a la altura de la torre, se crea
unadiferencia de potencialentre el suelo y el aerogenerador.
CENTRAL NUCLEARUna central nuclear es una instalacin industrial
construida para generar electricidad a partir de la energa
nuclear.Las centrales nucleares forman parte de la familia delas
centrales termoelctricas, lo que implica que utilizan el calor para
generar la energa elctrica. Este calor proviene de lafisinde
materiales como el uranioy el plutonio.El funcionamiento de una
central nuclear se basa en elaprovechamiento del calor para mover
una turbina por la accin del vapor de agua, la cual est conectada a
ungenerador elctrico. Para conseguir el vapor de agua se utiliza
como combustible el uranio o el plutonio.El proceso se puede
simplificar en cinco fases: Debido ala fisin del uranioque se lleva
a cabo en elreactor nuclear,se libera una gran cantidad de
energaque calienta el agua hasta evaporarla. Este vapor se
transporta al conjunto turbinagenerador medianteun circuito de
vapor. Una vez ah, las aspas de la turbina giran por la accin del
vapor y muevenel generadorque trasforma la energa mecnica
enelectricidad. Una vez el vapor de agua ha pasado por la turbina,
se enva a uncondensadordonde se enfra y se vuelve lquido. Y
nuevamente se transporta el agua para volver a conseguir
vapor,cerrando as el circuito del agua.Los residuos generados por
la fisin del uranio son almacenados dentro de la propia central, en
unas piscinas de hormign especiales para materiales
radioactivos.
CENTRAL TERMICALa turbina es movida gracias a un chorro de vapor
a presin obtenido calentando agua.Segn el origen de la energa
empleada para calentar el agua, pueden ser:Trmicas clsicas, tambin
llamadas termoelctricas o simplemente trmicas: obtienen la energa
de la combustin de combustibles fsiles (carbn, gas natural) o sus
derivados (fuel-oil).Centrales de biomasa, obtienen la energa de la
combustin de residuos forestales, agrcolas o de los llamados
cultivos energticos. Pulsa en el siguiente enlace para ver como
funciona una central de cogeneracin mediante biomasa.Centrales de
incineracin de residuos slidos urbanos (RSU): obtienen la energa de
la combustin de la basura (una vez tratada convenientemente). Pulsa
en el siguiente enlace para ver como funciona una central de
incineracin de RSU.Nucleares: obtienen la energa a partir de
reacciones de fisin de tomos de uranio. Pulsa en el siguiente
enlace para ver como funciona una central nuclear.Termosolares:
calientan el agua concentrando la energa procedente del
sol.Geotrmicas: aprovechan el calor procedente del interior de la
Tierra. Pulsa en el siguiente enlace vers una animacin que te
explica muy clarito como funciona una geotrmica.
CENTRAL MAREMOTRIZFuncionan de modo similar a las centrales
hidroelctricas, pero aprovechando las diferencias del nivel del mar
entre la marea alta (pleamar) y la marea baja (bajamar).Tambin
entran en esta categora de centrales las que aprovechan el
movimiento de las olas para mover la turbina.
CENTRAL SOLARLas centrales solares son instalaciones destinadas
aaprovechar la radiacin del Solpara generar energa elctrica.
Existen 2 tipos de instalaciones con las que se puede aprovechar la
energa del Sol para producir electricidad:1. En lacentral
termosolarse consigue la generacin elctrica a partir del
calentamiento de un fluido con el cual, mediante unciclo
termodinmico convencional, se consigue mover un alternador gracias
al vapor generado de l.2. En lainstalacin fotovoltaicala obtencin
de energa elctrica se produce a travs de paneles fotovoltaicos que
captan la energa luminosa del Sol para transformarla en energa
elctrica. Para conseguir la transformacin se emplean clulas
fotovoltaicas fabricadas con materiales semiconductores.Centrales
termosolaresUnacentral termosolar es una instalacin que permite el
aprovechamiento de la energa del Sol para producir electricidad
utilizando un ciclo trmico parecido al de lascentrales trmicas
convencionales. Centrales de torre central.Disponen de un conjunto
de espejos direccionales de grandes dimensiones que concentran la
radiacin solar en un punto. El calor es transferido a un fluido que
circula por el interior de la caldera y lo transforma en vapor,
empezando as un ciclo convencional de agua-vapor.
Centrales de colectores distribuidos. Utilizan los llamados
colectores de concentracin, que concentran la radiacin solar que
reciben en la superficie, lo cual permite obtener, con buenos
rendimientos, temperaturas de hasta 300C, suficientes para producir
vapor a alta temperatura, que se usa para generar electricidad o
tambin para otros procesos industriales.
Funcionamiento de una central termosolarUna central termosolar
de torre central est formada por uncampo de espejos direccionalesde
grandes dimensiones que reflejan la luz del Sol y concentran los
rayos reflejados en una caldera situada en una torre de gran
altura.En la caldera, la aportacin calorfica de la radiacin solar
es absorbida por un fluido trmico que es conducido hacia un
generador de vapor, en el cualtransfiere su calora un segundo
fluido (generalmente agua) para convertirlo en vapor.Este vapor se
conduce a unaturbinapara transformar su energa en energa mecnica
que se transformar en electricidad enel alternador.El vapor se
lleva a un condensador donde vuelve a su estado lquido para poder
repetir un nuevo ciclo de produccin de vapor.La produccin en una
central solar depende de las horas deinsolacin. Por eso, para
aumentar su produccin se acostumbra a disponer de sistemas de
aislamiento trmico intercalados en el circuito de
calentamiento.Puedessaber ms de las centrales termosolares en el
siguiente juego interactivo.Limitaciones de las centrales
termosolaresEl desarrollo de este tipo de centrales hace frente a
varias limitaciones: Econmicas:sus costes de explotacin son an muy
altos, por eso no son competitivas ante otro tipo de centrales.
Tecnolgicas:an se deben realizar muchas mejoras para aumentar la
eficiencia de los sistemas de concentracin y almacenaje.
Estacionalidad:hay que hacer frente a la variabilidad de la
radiacin solar y las incertidumbres meteorolgicas.
Centrales Solares FotovoltaicasConvierten directamente la energa
radiante del sol en energa elctrica. Para ello se usan clulas
solares fotovoltaicas que aprovechan el efecto fotoelctrico, es
decir la capacidad de algunos materiales para convertir la energa
luminosa en corriente elctrica.
CENTRAL GEOTERMICAUna central geotrmica es un lugar donde se
aprovecha el calor interno de la Tierra. Para aprovechar esta
energa es necesario que se den temperaturas muy elevadas a poca
profundidad. Slo as es posible aprovechar el agua caliente o el
vapor de agua generados de forma natural. Este tipo de energa se
utiliza principalmente para calefaccin y usos agrcolas.La energa
geotrmica es renovable y apenas produce residuos. Sin embargo, su
aprovechamiento est limitado a determinadas zonas geogrficas. En
algunos casos, el agua extrada puede contener sustancias txicas,
como el arsnico y el cido sulfrico; esto, unido a las elevadas
temperaturas del agua extrada, puede daar los ecosistemas del
exterior.
II. TRANSMISIN DE ENERGA ELCTRICARed Elctrica La red elctrica
une todos los centros generadores de energa elctrica con los puntos
de consumo, de este modo se consigue un equilibrio entre la
cantidad de energa consumida y la producida por las centrales
elctricas.La red de transporte de energa elctrica est formada por
los elementos que llevan la electricidad desde los centros de
generacin hasta puntos cercanos donde se consume.Para poder
transportar la electricidad con las menoresprdidas de energa
posiblesse tiene queelevar su nivel de tensin.Las lneas de
transporte o lneas de alta tensin estn constituidas por unelemento
conductor(cobre o aluminio) y por los elementos de soporte (torres
de alta tensin). Estas conducen la corriente elctrica, una vez
reducida su tensin hasta la red de distribucin.
Subestaciones1. Qu es una subestacin?Las subestaciones elctricas
son las instalaciones encargadas de realizartransformaciones de la
tensin, de la frecuencia, del nmero de fases o la conexin de dos o
ms circuitos.Pueden encontrarse junto a lascentrales generadorasy
en la periferia de las zonas deconsumo, en el exterior o interior
de los edificios. Actualmente en las ciudadeslas subestaciones estn
en el interior de los edificiospara ahorrar espacio y contaminacin.
En cambio, las instalaciones al aire libre estn situadas en las
afueras de la ciudad.Las subestaciones pueden ser de dos tipos:
Subestaciones de transformacin: son las encargadas de transformar
la energa elctrica mediante uno o mstransformadores. Estas
subestaciones pueden ser elevadoras o reductoras de tensin.
Subestaciones de maniobra: son las encargadas de conectar dos o ms
circuitos y realizar sus maniobras. Por lo tanto, en este tipo de
subestaciones no se transforma la tensin.2. Subestaciones
transformadoras elevadorasElevan latensingenerada de media a alta o
muy altapara poderla transportar. Se encuentran al aire libre y
estn situadas al lado de las centrales generadoras de
electricidad.La tensin primaria de los transformadores suele estar
entre 3 y 36kV. Mientras que la tensin secundaria delos
transformadoresest condicionada por la tensin de la lnea de
transporte o de interconexin (66, 110, 220 380 kV).3. Subestaciones
transformadoras reductorasSon subestaciones con la funcin dereducir
la tensin de alta o muy alta a tensin mediapara su posterior
distribucin.La tensin primaria de lostransformadoresdepende de la
tensin dela lnea de transporte(66, 110, 220 380 kV). Mientras que
la tensin secundaria de los transformadores est condicionada por la
tensin de las lneas de distribucin (entre 6 y 30kV).
III. DISTRIBUCIN DE ENERGA ELCTRICA
La electricidad llega a los hogares gracias a lo que
llamamosinstalacin de enlace,que une la electricidad pblica con la
que llega a cada hogar. Est formada por: Acometida: es la parte de
la instalacin que conectala red de distribucincon el edificio. Caja
General de Proteccin (CGP): protege el edificio en el caso de que
hayademasiadacorriente elctrica. Se coloca en el exterior del
edificio. Lnea General de Alimentacin (LGA): es la lnea que une la
Caja General de Proteccin (CGP) con los aparatos que controlan la
corriente elctrica. Caja de Proteccin y Medida (CPM): si la
electricidad llega desde el mismo lugar a una o msedificios y no
hay LGA, la CGP y el contador se colocan en un solo elemento.
Contador: aparato que mide cuantaenerga elctricase utiliza.
Derivacin individual: es la lnea que une la LGA con la de caja de
proteccin de cada hogar.
BIBLIOGRAFIA
http://endesaeduca.com/Endesa_educa/recursos-interactivos/conceptos-basicos/funcionamiento-de-los-transfomadores
http://biologiaygeologia.org/unidadbioesa/cna4/energia/u3_contenido/12hidroelectrica.swf
http://biologiaygeologia.org/unidadbio/esa/cna4/energia/u3_contenido/13_termica.swf
