Clasificación de las centrales eléctricas según el tipo de energía primaria Hidroeléctricas Térmicas Eólicas Solares Geotérmicas Biomasa

Clasificación de las centrales eléctricas según la función que desempeñan De base De punta De reserva De emergencia De acumulación o bombeo

Carga: Es la sumatoria de las potencias nominales de todos los receptores Demanda: Es el valor medio de la carga (KW) que absorbe durante un periodo de tiempo (ejemplo:15 minutos) Curva de Carga: Representa la variación temporal de la carga. Curvas : D iaria, semanal, mensual, anual, monótona de carga Energía consumida (Ea): Representa la energía total consumida por el sistema en un periodo de tiempo Carga media anual: Pmed= Ea/To

CURVAS DE CARGA DIARIAS

CURVAS DE CARGA DIARIAS EN VERANO

CURVAS DE CARGA DIARIAS EN INVIERNO

LA RED DE TRANSPORTE PAT BAS GBA CUY NEA CEN NOA LIT COM COMPARACION CON EUROPA

Factor de carga: Relación entre energía consumida y la que se consumiría si el sistema absorbiese la potencia máxima en forma constante Fc = P med * T o = P med P max * T o P max Potencia conectada: Suma de las potencias que tienen instaladas los abonados Factor de simultaneidad: Se define como S = P máxima P conectada

Factor de instalación: Relación entre potencia instalada y potencia conectada (P inst /P con ) Potencia instalada : Es la suma de las potencias nominales de los generadores que componen el parque Potencia disponible: Suma de las potencias con que se cuenta en un determinado momento Factor de reserva: Se define como la potencia disponible en un determinado momento en relación con la potencia máxima Factor de utilización: Es la relación entre la energía realmente producida y la que podría haber producido trabajando a potencia máxima en el mismo periodo (Fu = P med /P max )

Simplificación: Los costos fijos son constantes y proporcionales a la potencia instalada (Pinst), al precio del KW (p) y a la tasa de gastos fijos (i). Se supone: costo de combustible fijo, mano de obra constante, etc. C fijo = P inst. P. i Los costos variables son proporcionales a la energía eléctrica producida (Ea) y el precio de la energía en barras (c) C var = E a. C Aspectos económicos Costo de capital o costos fijos: Derivados de la capacidad de producción instalada Costos de explotación o variables: Derivados del costo de energía primaria y mantenimiento

Esquemas de Funcionamiento Central Hidroeléctrica 1.- Agua embalsada 2.- Presa 3.- Rejas filtradoras 4.- Tubería forzada 5.- Conjunto de grupos turbina-alternador 6.- Turbina 7.- Eje 8.- Generador 9.- Líneas de transporte de energía a 10.- Transformadores

Ventajas de las centrales hidroeléctricas No requieren combustible. Usan energía renovable gratuita. Es limpia, no contamina ni el aire ni el agua. 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, puede ponerse en marcha y detenerse con rapidez Requiere poca vigilancia y tiene costo de mantenimiento reducidos.

Deben señalarse ciertas desventajas: Los costos de capital por kilovatio instalado son con frecuencia muy altos. El emplazamiento, determinado por características naturales, puede estar lejos de los centros de consumo y exigir la construcción de un sistema de transmisión, lo que significa un aumento de la inversión y 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.

Central Hidroeléctrica de Pasada El desnivel entre "aguas arriba" y "aguas abajo", es reducido. Este tipo de central, requiere un caudal suficientemente constante para asegurar a lo largo del año una potencia determinada.

Central Hidroeléctrica con Embalse de Reserva Se embalsa un volumen considerable de líquido "aguas arriba" de las turbinas mediante la construcción de una o más presas que forman lagos artificiales. El embalse permite graduar la cantidad de agua que pasa por las turbinas. La cantidad de nagua que puede hacerse pasar por las turbinas depende del volumen embalsado. Con estas centrales puede producirse energía eléctrica durante todo el año aunque el río se seque por completo durante algunos meses, cosa que sería imposible en un proyecto de pasada. Las centrales con almacenamiento de reserva exigen por lo general una inversión de capital mayor que las de pasada, pero en la mayoría de los casos permiten usar toda la energía posible y producir kilovatios-hora más baratos.

Central Hidroeléctrica con Embalse de Reserva La de casa de máquina al pie de la presa

Central Hidroeléctrica con Embalse de Reserva Aprovechamiento por derivación del agua

Se instala la chimenea de equilibrio, a partir de la cual la conducción tiene un declive más pronunciado, para ingresar finalmente a la casa de máquinas.

PRESA DE TIERRA

PRESA DE HORMIGÓN

Centrales Hidroeléctricas Represas 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. Las presas pueden clasificarse por el material empleado en su construcción en: Presas de tierra Presas de hormigón

Centrales Hidroeléctricas Represas Las presas de hormigón son las más utilizadas y se puede a su vez clasificar en: De gravedad: Como se muestra en la figura tienen un peso adecuado para contrarrestar el momento de vuelco que produce el agua

Centrales Hidroeléctricas Represas De bóveda: Necesita menos materiales que las de gravedad y se suelen utilizar en gargantas estrechas. En éstas, la presión provocada por el agua se transmite íntegramente a las laderas por el efecto del arco.

Centrales Hidroeléctricas 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, grandes cantidades de agua o atender necesidades de riego. Para evitar que el agua pueda producir problemas 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 lo demande de la situación.

Las tomas de agua son construcciones 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 daños. En el lugar apropiado por la topografía del terreno, se ubica la obra de toma de agua, y el líquido se lleva por medio de canales, o tuberías de presión, hasta la casa de máquinas

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 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. Casa de máquinas Es la construcción en donde se ubican las máquinas (turbinas, alternadores, etc.) y los elementos de regulación y comando.

Croquis de una central de baja caída y alto caudal, con grupos generadores denominados "a bulbo", que están totalmente sumergidos. Casa de máquinas 1.Embalse 2.Conducto de entrada de agua 3.Compuertas de entrada "izadas" 4.Conjunto de bulbo con la turbina y el alternador 5.Puente grúa de las sala de máquina 6.Mecanismo de izaje de las compuertas de salida 7.Compuerta de salida "izada"

Corte esquemático de una central de caudal mediano y salto también mediano,. Sala de máquinas al pie de la presa. El agua ingresa por las tomas practicadas en el mismo dique, y es llevada hasta las turbinas por medio de conductos metálicos. Embalse Toma de agua Conducto metálico embutido en la presa Compuertas de entrada en posición de izada Válvulas de entrada de agua a turbinas Turbina Alternador Puente grúa de la central Compuerta de salidas "izada" Puente grúa para izada de la compuerta de salida Conducto de salida

1.- Conducto forzado desde la chimenea de equilibrio 2.- Válvula de regulación y cierre 3.- Puente grúa de sala de válvulas 4.- Turbina Alternador 5.- Puente grúa de la sala de máquinas 6.- Compuertas de salida, en posición "izadas" 7.- Puente grúa para las compuertas de salida 8.- Conducto de salida (tubo de aspiración) Centrales Hidroeléctricas 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 siguiente 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. Se observa en la figura que la disposición es compacta, y que la entrada de agua a la turbina se hace por medio de una cámara construida en la misma presa. Las compuertas de entrada y salida se emplean para poder dejar sin agua la zona de las máquinas en caso de reparación o desmontajes.

Centrales Hidroeléctricas Rueda PELTON Se muestra un croquis de la turbina en conjunto para poder apreciar la distribución de los componentes fundamentales. Un chorro de agua convenientemente dirigido y regulado, incide sobre las cucharas del rodete que se encuentran uniformemente distribuidas en la periferia de la rueda. Debido a la forma de la cuchara, el agua se desvía sin choque, cediendo toda su energía cinética, para caer finalmente en la parte inferior y salir de la máquina. La regulación se logra por medio de una aguja colocada dentro de la tobera. Este tipo de turbina se emplea para saltos grandes y presiones elevadas

Centrales Hidroeléctricas Rueda PELTON Un chorro de agua convenientemente dirigido y regulado, incide sobre las cucharas del rodete que se encuentran en la periferia de la rueda. Debido a la forma de la cuchara, el agua se desvía sin choque, cediendo toda su energía cinética. Este tipo de turbina se emplea para saltos grandes y presiones elevadas. 1.- Rodete 2.- Cuchara 3.- Aguja 4.- Tobera 5.- Conducto de entrada 7.- Mecanismo de regulación 8.- Cámara de salida

Centrales Hidroeléctricas Para saltos medianos se emplean las turbinas Francis, que son de reacción En el dibujo podemos apreciar la forma general de un rodete y el importante hecho de que el agua entre en una dirección y salga en otra a 90º, situación que no se presenta en las ruedas Pelton. Las palas o álabes de son alabeadas. Estas turbinas en vez de toberas, tienen una corona distribuidora del agua que rodea por completo al rodete. Para lograr que el agua entre radialmente al rodete desde la corona distribuidora existe una cámara espiral o caracol que se encarga de la adecuada dosificación en cada punto de entrada del agua. El rodete tiene los álabes de forma adecuada como para producir los efectos deseados sin remolinos ni pérdidas adicionales de carácter hidrodinámico

Central Hidroeléctrica de Bombeo Las centrales de bombeo son un tipo especial de centrales hidroeléctricas que posibilitan un empleo más racional de los recursos hidráulicos de un país. Disponen de dos embalses situados a diferente nivel. Cuando la demanda de energía eléctrica alcanza su máximo nivel a lo largo del día, las centrales de bombeo funcionan como una central convencional generando energía. Al caer el agua, almacenada en el embalse superior, hace girar el rodete de la turbina asociada a un alternador. Después el agua queda almacenada en el embalse inferior. Durante las horas del día en la que la demanda de energía es menor el agua es bombeada al embalse superior para que pueda hace el ciclo productivo nuevamente. Para ello la central dispone de grupos de motores-bomba o, alternativamente, sus turbinas son reversibles de manera que puedan funcionar como bombas y los alternadores como motores.

Central Hidroeléctrica de Bombeo 1.-Embalse superior 2.- Presa 3.- Galería de conducción 4.- Tubería forzada 5.- Central 6.- Turbinas y generadores 7.- Desagües 8.- Líneas de transporte de energía 9.- Embalse inferior o río

Central Nuclear 1.Edificio de contención primaria 2.Edificio de contención secundaria 3.Tuberías de agua a presión 4.Edificio de turbinas 5.Turbina de alta presión 6.Turbina de baja presión 7.Generador eléctrico 8.Transformadores 9.Parque de salida 10.Condensador 11.Agua de refrigeración 12.Sala de control 13.Grúa de manejo del combustible gastado 14.Almacenamiento del combustible gastado 15.Reactor 16.Foso de descontaminación 17.Almacén de combustible nuevo 18.Grúa del edificio de combustible 19.Bomba refrigerante del reactor 20.Grúa de carga del combustible 21.Presionador 22.Generador de vapor

Funcionamiento de una central nuclear

Elementos del Reactor Nuclear El combustible, formado por un material fisionable, generalmente un compuesto de uranio o plutonio, en el que tienen lugar las reacciones de fisión. Es la fuente de generación del calor. 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. 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.

Elementos del Reactor Nuclear 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. Los elementos de control, que actúan como absorbentes de neutrones y permiten controlar en todo momento la población de neutrones, y por tanto, la reactividad del reactor, haciendo que sea crítico durante su funcionamiento, y subcrítico durante las paradas. Los elementos de control tienen formas de barras, aunque también pueden encontrarse diluido en el refrigerante. 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.

Elementos combustibles 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.

Central Solar 1.Caldera 2.Campo de helióstatos 3.Torre 4.Almacenamiento térmico 5.Generador de vapor 6.Turbo-alternador 7.Aero -condensador 8.Líneas de transporte de energía

Centrales solares Panel Solar

Centrales solares

Central Eólico-Solar 1.Chimenea de conducción del aire caliente 2.Regulador entrada de aire 3.Turbina 4.Generador 5.Zona de invernadero 6.Tensores de equilibrio chimenea 7.Edificio de transformadores 8.Líneas de transporte de energía

Central Eólica 1.Turbina 2.Cables conductores 3.Carga de frenado 4.Toma de tierra 5.Caja de control batería 6.Fuente auxiliar 7.Acumuladores 8.Líneas de transporte de energía

GENERADORES EÓLICOS

Componentes de un aerogenerador

1 Cinta transportadora 2 Tolva 3 Molino 4 Caldera 5 Cenizas 6 Sobrecalentador 7 Recalentador 8 Economizador 9 Calentador de aire 10 Precipitador 11 Chimenea 12Turbina de alta presión 13 Turbina de media presión 14 Turbina de baja presión 15 Condensador 16 Calentadores 17 Torre de refrigeración 18 Transformadores 19 Generador 20 Línea de transporte CENTRALES A CARBON

Centrales de Ciclo Combinado