ENERGÍA ELÉCTRICA
1.¿Por qué la energía eléctrica es lo más utilizada?
En las centrales térmicas convencionales, el combustible se quema en una caldera provocando la energía térmica que se utiliza para calentar agua, que se transforma en vapor a una presión muy elevada. Después, ese vapor hace girar una gran turbina, convirtiendo la energía calorífica en energía mecánica que, posteriormente, se transforma en energía eléctrica en el alternador. La electricidad pasa por un transformador que aumenta su tensión y permite transportarla reduciendo las pérdidas por Efecto Joule. El vapor que sale de la turbina se envía a un condensador para convertirlo en agua y devolverlo a la caldera para empezar un nuevo ciclo de producción de vapor.
El funcionamiento de las centrales térmicas convencionales es el mismo independientemente del combustible que utilice. Sin embargo, sí que existen diferencias en el tratamiento previo que se hace del combustible y en el diseño de los quemadores de las calderas. De esta manera, si la central es de carbón, el combustible se tiene que triturar previamente. En las centrales de fueloil, el combustible se calienta, mientras que en las de gas natural, el combustible llega directamente por gaseoductos, por lo que no necesita almacenaje previo. En el caso de las centrales mixtas, se aplica el tratamiento que corresponda a cada combustible.
Las centrales térmicas convencionales están compuestas de varios elementos que posibilitan la transformación de los combustibles fósiles en energía eléctrica. Sus componentes principales son:
Caldera: espacio donde el agua se transforma en vapor gracias a la quema de combustible. En este proceso la energía química se transforma en térmica.
Serpentines: cañerías por donde circula el agua que se transforma en vapor. En ellos se produce el intercambio de calor entre los gases de la combustión y el agua.
Turbina de vapor: máquina que recoge el vapor de agua y que, gracias a un complejo sistema de presiones y temperaturas, consigue que se mueva el eje que la atraviesa. Esta turbina normalmente tiene varios cuerpos, de alta, media y baja presión, para aprovechar al máximo el vapor de agua.
Generador: máquina que recoge la energía mecánica generada en el eje que atraviesa la turbina y la transforma en eléctrica mediante inducción electromagnética. Las centrales eléctricas transforman la energía mecánica del eje en una corriente eléctrica trifásica y alterna. El generador conecta el eje que atraviesa los diferentes cuerpos.
Debido a que es la más fácil de producir, la más fácil de transportar, la más fácil de transformar, es decir, la energía eléctrica se puede transformar en energía cinética, térmica, potencial, etc.
2.
Petróleo-no renovable-Convencional
Saltos de agua-renovable-Alternativa
Viento-renovable-Alternativa
Biomasa-renovable-Alternativa
Sol-renovable-Alternativa
Calor corteza terrestre-renovable-Alternativa
Carbón-no renovable-Convencional
Olas del mar-renovable-Alternativa
Uranio-no renovable-Convencional
Gas-no renovable-Convencional
3y4.
La generación de energía eléctrica que consiste en transformar alguna clase de energía química, mecánica, térmica o luminosa, entre otras, en energía eléctrica. las Centrales Eléctricas producen la energía necesaria para satisfacer el consumo. Estas centrales se encuentran alejadas de los puntos de consumo, por eso hay que transportar la energía generada en ellas. Los alternadores de las centrales suelen generar energía eléctrica a una tensión de entre 6Kv a 18Kv.
El transporte de la Energía Eléctrica se realiza mediante líneas eléctricas en Alta Tensión (AT) a 220Kv o 400Kv y permite llevar la energía producida en las centrales hasta los centros de consumo. Luego veremos por qué se realiza en AT.
La distribución es la que hace posible que la energía llegue a los clientes o consumidores finales desde las líneas de transporte en AT. Sus centros de transformación y subestaciones van reduciendo la tensión desde AT (alta tensión) en las líneas de transporte mediante las Subestaciones Transformadoras (SET), a BT (baja tensión) 400V o 230V para los consumidores finales mediante las Estaciones Transformadoras de Distribución (STD) y los Centros de Transformación (CT). La distribución puede ser por redes aéreas de distribución o por redes subterráneas.
5.
En las centrales térmicas convencionales, el combustible se quema en una caldera provocando la energía térmica que se utiliza para calentar agua, que se transforma en vapor a una presión muy elevada. Después, ese vapor hace girar una gran turbina, convirtiendo la energía calorífica en energía mecánica que, posteriormente, se transforma en energía eléctrica en el alternador. La electricidad pasa por un transformador que aumenta su tensión y permite transportarla reduciendo las pérdidas por Efecto Joule. El vapor que sale de la turbina se envía a un condensador para convertirlo en agua y devolverlo a la caldera para empezar un nuevo ciclo de producción de vapor.
El funcionamiento de las centrales térmicas convencionales es el mismo independientemente del combustible que utilice. Sin embargo, sí que existen diferencias en el tratamiento previo que se hace del combustible y en el diseño de los quemadores de las calderas. De esta manera, si la central es de carbón, el combustible se tiene que triturar previamente. En las centrales de fueloil, el combustible se calienta, mientras que en las de gas natural, el combustible llega directamente por gaseoductos, por lo que no necesita almacenaje previo. En el caso de las centrales mixtas, se aplica el tratamiento que corresponda a cada combustible.
6.
7.
Una turbina de vapor es una turbomáquina motora, que transforma la energía de un flujo de vapor en energía mecánica a través de un intercambio de cantidad de movimiento entre el fluido de trabajo (entiéndase el vapor) y el rodete, órgano principal de la turbina, que cuenta con palas o álabes los cuales tienen una forma particular para poder realizar el intercambio energético. Las turbinas de vapor están presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase, entre estos el más importante es el ciclo de Rankine, el cual genera el vapor en una caldera, de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presión. En la turbina se transforma la energía interna del vapor en energía mecánica que, normalmente, se transmite a un generador para producir electricidad.
8.
La central térmica de ciclo combinado se compone principalmente de tres elementos: turbina de gas, turbina de vapor y caldera de recuperación. A continuación, desgranamos los detalles de cada uno de ellos.
La turbina de gas es la parte fundamental del ciclo combinado. Es una turbina de combustión interna formada principalmente por:
Compresor. Su función es inyectar el aire a presión para la combustión del gas y la refrigeración de las zonas calientes.
Cámara de combustión. Lugar donde se mezcla el gas natural con el aire a presión, produciendo la combustión.
Turbina. Espacio donde se produce la expansión de gases que provienen de la cámara de combustión. Consta de tres o cuatro etapas de expansión. La temperatura de los gases de entrada puede llegar a los 1.400ºC, mientras que los gases de salida alcanzan los 600ºC.
Turbina de vapor. Transforma la energía del vapor en energía cinética del rotor. Por lo general, consta de tres cuerpos y está basada en la tecnología convencional. Es muy habitual que la turbina de vapor y la de gas estén acopladas a un mismo eje, de manera que accionan un mismo generador eléctrico.
Otro elemento fundamental de las centrales de ciclo combinado es la caldera de recuperación. Se trata de una caldera convencional donde el calor de los gases que provienen de la turbina de gas se aprovecha en un ciclo de agua-vapor.
Petróleo-no renovable-Convencional
Saltos de agua-renovable-Alternativa
Viento-renovable-Alternativa
Biomasa-renovable-Alternativa
Sol-renovable-Alternativa
Calor corteza terrestre-renovable-Alternativa
Carbón-no renovable-Convencional
Olas del mar-renovable-Alternativa
Uranio-no renovable-Convencional
Gas-no renovable-Convencional
3y4.
La generación de energía eléctrica que consiste en transformar alguna clase de energía química, mecánica, térmica o luminosa, entre otras, en energía eléctrica. las Centrales Eléctricas producen la energía necesaria para satisfacer el consumo. Estas centrales se encuentran alejadas de los puntos de consumo, por eso hay que transportar la energía generada en ellas. Los alternadores de las centrales suelen generar energía eléctrica a una tensión de entre 6Kv a 18Kv.
El transporte de la Energía Eléctrica se realiza mediante líneas eléctricas en Alta Tensión (AT) a 220Kv o 400Kv y permite llevar la energía producida en las centrales hasta los centros de consumo. Luego veremos por qué se realiza en AT.
La distribución es la que hace posible que la energía llegue a los clientes o consumidores finales desde las líneas de transporte en AT. Sus centros de transformación y subestaciones van reduciendo la tensión desde AT (alta tensión) en las líneas de transporte mediante las Subestaciones Transformadoras (SET), a BT (baja tensión) 400V o 230V para los consumidores finales mediante las Estaciones Transformadoras de Distribución (STD) y los Centros de Transformación (CT). La distribución puede ser por redes aéreas de distribución o por redes subterráneas.
5.
En las centrales térmicas convencionales, el combustible se quema en una caldera provocando la energía térmica que se utiliza para calentar agua, que se transforma en vapor a una presión muy elevada. Después, ese vapor hace girar una gran turbina, convirtiendo la energía calorífica en energía mecánica que, posteriormente, se transforma en energía eléctrica en el alternador. La electricidad pasa por un transformador que aumenta su tensión y permite transportarla reduciendo las pérdidas por Efecto Joule. El vapor que sale de la turbina se envía a un condensador para convertirlo en agua y devolverlo a la caldera para empezar un nuevo ciclo de producción de vapor.
El funcionamiento de las centrales térmicas convencionales es el mismo independientemente del combustible que utilice. Sin embargo, sí que existen diferencias en el tratamiento previo que se hace del combustible y en el diseño de los quemadores de las calderas. De esta manera, si la central es de carbón, el combustible se tiene que triturar previamente. En las centrales de fueloil, el combustible se calienta, mientras que en las de gas natural, el combustible llega directamente por gaseoductos, por lo que no necesita almacenaje previo. En el caso de las centrales mixtas, se aplica el tratamiento que corresponda a cada combustible.
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Una turbina de vapor es una turbomáquina motora, que transforma la energía de un flujo de vapor en energía mecánica a través de un intercambio de cantidad de movimiento entre el fluido de trabajo (entiéndase el vapor) y el rodete, órgano principal de la turbina, que cuenta con palas o álabes los cuales tienen una forma particular para poder realizar el intercambio energético. Las turbinas de vapor están presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase, entre estos el más importante es el ciclo de Rankine, el cual genera el vapor en una caldera, de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presión. En la turbina se transforma la energía interna del vapor en energía mecánica que, normalmente, se transmite a un generador para producir electricidad.
8.
La central térmica de ciclo combinado se compone principalmente de tres elementos: turbina de gas, turbina de vapor y caldera de recuperación. A continuación, desgranamos los detalles de cada uno de ellos.
La turbina de gas es la parte fundamental del ciclo combinado. Es una turbina de combustión interna formada principalmente por:
Compresor. Su función es inyectar el aire a presión para la combustión del gas y la refrigeración de las zonas calientes.
Cámara de combustión. Lugar donde se mezcla el gas natural con el aire a presión, produciendo la combustión.
Turbina. Espacio donde se produce la expansión de gases que provienen de la cámara de combustión. Consta de tres o cuatro etapas de expansión. La temperatura de los gases de entrada puede llegar a los 1.400ºC, mientras que los gases de salida alcanzan los 600ºC.
Turbina de vapor. Transforma la energía del vapor en energía cinética del rotor. Por lo general, consta de tres cuerpos y está basada en la tecnología convencional. Es muy habitual que la turbina de vapor y la de gas estén acopladas a un mismo eje, de manera que accionan un mismo generador eléctrico.
Otro elemento fundamental de las centrales de ciclo combinado es la caldera de recuperación. Se trata de una caldera convencional donde el calor de los gases que provienen de la turbina de gas se aprovecha en un ciclo de agua-vapor.
El funcionamiento de las centrales térmicas convencionales es el mismo independientemente del combustible que utilice. Sin embargo, sí que existen diferencias en el tratamiento previo que se hace del combustible y en el diseño de los quemadores de las calderas. De esta manera, si la central es de carbón, el combustible se tiene que triturar previamente. En las centrales de fueloil, el combustible se calienta, mientras que en las de gas natural, el combustible llega directamente por gaseoductos, por lo que no necesita almacenaje previo. En el caso de las centrales mixtas, se aplica el tratamiento que corresponda a cada combustible.
Las centrales térmicas convencionales están compuestas de varios elementos que posibilitan la transformación de los combustibles fósiles en energía eléctrica. Sus componentes principales son:
Caldera: espacio donde el agua se transforma en vapor gracias a la quema de combustible. En este proceso la energía química se transforma en térmica.
Serpentines: cañerías por donde circula el agua que se transforma en vapor. En ellos se produce el intercambio de calor entre los gases de la combustión y el agua.
Turbina de vapor: máquina que recoge el vapor de agua y que, gracias a un complejo sistema de presiones y temperaturas, consigue que se mueva el eje que la atraviesa. Esta turbina normalmente tiene varios cuerpos, de alta, media y baja presión, para aprovechar al máximo el vapor de agua.
Generador: máquina que recoge la energía mecánica generada en el eje que atraviesa la turbina y la transforma en eléctrica mediante inducción electromagnética. Las centrales eléctricas transforman la energía mecánica del eje en una corriente eléctrica trifásica y alterna. El generador conecta el eje que atraviesa los diferentes cuerpos.
9.
ENERGÍA FOTOVOLTAICA
Este sistema se encarga de convertir la luz del Sol “foto” en energía eléctrica “voltaica”. El nombre se emplea, específicamente, para denominar al sistema que hace esta conversión por medios puramente electrónicos. El componente principal de todos los sistemas de energía fotovoltaica es la célula solar de silicio.
Pero este sistema no es rentable en aplicaciones industriales, ya que los precios de obtención en fábrica son elevados y el rendimiento obtenido de la luz solar no es muy elevado si se le compara con el terreno que ocupa; aproximadamente se produce energía eléctrica por un valor de un 13% de la energía solar recibida.
- Ventajas:
En su versión más sencilla, no posee partes móviles o propensas a romperse, haciéndola ideal para los lugares poco accesibles o en los que no existe personal constantemente.
Los sistemas basados en paneles fotovoltaicos pueden crecer de forma modular con modificaciones muy sencillas a la estación existente previamente. De este modo pueden pasar de un solo panel a varios cientos para instalaciones a gran escala.
- Inconvenientes:
Aunque el silicio es barato (material utilizado para su construcción), el proceso de creación de las obleas finales es muy complejo y caro.
Por otra parte, el rendimiento obtenido de la luz solar no es muy elevado si se le compara con el terreno que ocupa, aproximadamente un 13% de la energía solar recibida se transforma en solar.
ENERGÍA POR COLECTOR SOLAR PLANO CONVENCIONAL:
Ventajas:
Es útil para calentar el agua de la calefacción y la que se usa dentro de la casa. Su construcción es sencilla y de bajo costo. Además la ausencia de piezas móviles les proporciona una gran durabilidad.
Inconvenientes:
Debido a las pérdidas originadas por convección, la temperatura alcanzada no es demasiado elevada. A 80º el rendimiento del sistema es prácticamente nulo.
Necesidad de acumuladores de calor por medio de agua, similares en concepto a los termos para líquidos.
ENERGÍA POR COLECTOR SOLAR DE VACÍO:
Ventajas:
Se alcanza una mayor temperatura que en el anterior, pudiéndose emplear más eficazmente el vapor obtenido, en calefacción y otros usos en los que las temperaturas alcanzadas por el colector convencional son insuficientes.
Inconvenientes:
Los materiales empleados y la necesidad de una construcción delicada para generar el vacío hacen que suba el costo de fabricación.
Aunque no posee piezas móviles, tiene una mayor fragilidad.
Las temperaturas alcanzadas, aunque elevadas, no son suficientes para generar energía mecánica.
ENERGÍA POR CONCENTRACIÓN LINEAL:
Ventajas:
Las temperaturas que alcanzan permiten el uso del líquido calentado para calefacciones y también para turbinas de pequeño tamaño. Aunque más propenso a fallos que los sistemas totalmente estáticos, no tiene mucha complejidad mecánica y su fiabilidad se puede calificar de alta.
Inconvenientes:
El sistema no es apto para generar grandes fuerzas mecánicas. La larga distancia que tiene que recorrer el líquido calentado hace que su temperatura disminuya algo, por lo que el rendimiento es inferior al máximo posible.
Otro inconveniente es que, al tener que estar perfectamente orientado al Sol, y éste tener un movimiento bastante complejo, es necesario el uso de un sistema de dos ejes en los que controlen constantemente el error Norte-Sur y el Este-Oeste que produce el movimiento del Sol.
La complejidad mecánica añadida al sistema no suele compensar la ganancia de rendimiento, por lo que estos sistemas no se hallan muy extendidos.
ENERGÍA POR HORNOS SOLARES DE TORRE CENTRAL:
Ventajas:
Es el sistema de calentamiento que mayor rendimiento obtiene en la conversión a energía eléctrica.
Al diseñarse a escalas grandes, el elevado coste del sistema de control se reparte entre mayor número de kilovatios obtenidos, proporcionando una mayor rentabilidad.
Inconvenientes:
Menor rendimiento que otros sistemas, por ejemplo el fotovoltaico. La precisión necesaria en la orientación de los helióstatos hace que su construcción y mantenimiento sean delicados, debido a su gran número, haciendo disminuir la fiabilidad del sistema.
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