Clase 8 3 cepa procesos

Los procesos técnicos y su didáctica Autoras: M. Torchinsky / A. Tubaro

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M Ó D U L O N º 2 - C L A S E 8

Procesos de generación de energía eléctrica

¿De dónde sale la energía que usamos? ¿Cuáles son los modos en que se puede obtener

energía para iluminar una vivienda, cocinar, obtener agua caliente, utilizar artefactos

eléctricos, etc.?

La mayor parte de la energía que utilizamos en la vida cotidiana es la energía

eléctrica.

Hasta ahora, cuando hablamos del motor eléctrico, nos referimos a la corriente

continua (la que se puede almacenar en pilas o baterías), sin embargo, en nuestros

hogares e industrias disponemos de corriente alterna.

Si bien la corriente alterna no se puede almacenar y debe ser consumida en el

momento en que se genera, la transmisión de la misma -desde los generadores

(usinas) a los usuarios-, es mucho más sencilla y sin tantas pérdidas como con la

corriente continua. Otra de las ventajas de la corriente alterna es que se pueden usar

transformadores para elevar o disminuir el voltaje.

Conceptos y diferencias entre energía primaria y secundaria:

Se llama energía primaria a la energía obtenida directamente de la naturaleza:

petróleo, carbón mineral, gas natural, rayos solares, caída de agua, viento, etc.

Algunas veces la energía primaria puede transformarse en una energía

directamente utilizable pero no siempre es así.

Generalmente la energía primaria se convierte en otra energía, llamada

secundaria y ésta es la que se utiliza para obtener la energía final deseada, por

ejemplo, la electricidad es la energía secundaria que se convierte en luz, calor,

movimiento, etc.

C) Si lo que se necesita es generar energía eléctrica para luego poder distribuirla, las estructuras que lo permiten reciben el nombre de Centrales eléctricas (usinas) y su nombre específico dependerá del tipo de energía que recibe y transforma.


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A partir de ahora recorreremos las fuentes de las que se puede “obtener”

energía eléctrica, las distintas maneras en que se puede “generar” (transformar), y el

transporte y distribución de la energía eléctrica.

Principales fuentes utilizadas para generar energía eléctrica

• Energía potencial de agua acumulada en embalses o represas

• Energía eólica

• Energía química almacenada en los combustibles fósiles (carbón, gas y

petróleo)

• Energía de centrales térmicas nucleares

• Energía solar

• Energía mareomotriz

• Energía geotérmica

Cada una de ellas tiene ventajas y desventajas que veremos más adelante.

Para la generación industrial de energía eléctrica se recurre a instalaciones

denominadas centrales eléctricas o usinas en donde se realizan las distintas

generaciones de energía eléctrica.

Video: http://youtu.be/xaomPg2ky1c Entornos invisibles de la ciencia y la

tecnología – Red de energía eléctrica- Ver hasta el minuto 12

aproximadamente. Es muy interesante PERO tiene muchos conceptos de física que nosotros deberíamos editar o pasar de largo.

Las centrales o usinas generadoras de energía eléctrica se clasifican en función

de la fuente primaria de energía que utilizan:

• Centrales Hidroeléctricas (energía del agua)

• Centrales Eólicas (energía del viento)

• Centrales Termoeléctricas (Energía del vapor de agua generada por la

combustión de algún combustible)

• Centrales Nucleares (energía de la fusión o fusión del núcleo del átomo)

• Celdas fotovoltaicas (energía solar)

• etc.


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Algunos ejemplos

Fuente y tipo de energía Centrales generadoras: Energía de salida

Agua

Energía hidráulica

Central hidroeléctrica

Energía eléctrica

Viento

Energía eólica

Generador eólico

Energía eléctrica

Vapor de agua

Energía térmica

Combustibles: gas, carbón, o

petróleo

Central térmica

Energía eléctrica

Fusión o fisión nuclear

Energía térmica nuclear

Central nuclear

Energía eléctrica

Energía solar

Celda fotovoltaica

Energía eléctrica

Energía mareomotriz

Central mareomotriz

Energía eléctrica


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Movimiento

Energía mecánica

Dinamo

Energía eléctrica

Proceso de generación, transformación y distribución de energía eléctrica

DIAGRAMA DEL PROCESO

A continuación vamos a ir analizando cada una de las operaciones del proceso:

Generación de electricidad

Si bien hasta acá hablamos de generación de energía

eléctrica como una operación, en realidad, al

aproximarnos podemos ver que está formada por varias

sub-operaciones, esto nos permite analizarla como un proceso en sí mismo, que incluye la siguiente serie de

sub-operaciones: recepción, transformación y transmisión.

generar transmitir distribuir Entra alguna energía

Sale energía Eléctrica


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Podríamos decir qué, al igual que en el motor, el proceso de generación de electricidad está compuesto por varias operaciones: recibir

alguna energía cinética, transformarla y transmitirla.

Se requiere de dos artefactos para realizar este proceso de generación: la turbina y el generador propiamente dicho.

Turbina es el nombre genérico que se da a los dispositivos a través de los cuales pasa un fluido en forma continua y le entrega su

energía a paletas o álabes que la transforman en energía mecánica de un eje. En el diagrama vemos las imágenes de 3 turbinas distintas, que se

adoptarán en cada caso, según el tipo de flujo que reciben y transforman: agua de río, vapor o agua de mareas.

A continuación el generador recibe la energía mecánica de la turbina y la transforma en energía eléctrica.

Generador eléctrico es un dispositivo capaz de transformar la energía mecánica en energía eléctrica.

TURBINA

Algún tipo de energía

Energía

mecánica

GENERADOR

Energía Eléctrica

Transformar (mov de

turbina)

Transmitir (en el eje)

Transmitir por cables

Transformar en energía

eléctrica

Recibir Energía

mecánica del eje

Recibir energía

Turbina hidroeléctrica Turbina de vapor Turbina mareomotriz


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A- Proceso de generación en una central hidroeléctrica

Las centrales hidroeléctricas aprovechan los desniveles del terreno por donde

pasan corrientes de agua. Para ello se construyen embalses, lagos o represas que

acumulan grandes cantidades de agua. En este caso, la energía potencial gravitatoria

de la masa de agua es la que se transforma en energía eléctrica al dejarla caer y pasar

a través de turbinas que están acopladas a los generadores.

Podemos considera que la turbina es una tecnificación de la rueda hidráulica

con la diferencia de que gira más rápido ya que el generador la necesita para poder

producir energía eléctrica. El flujo que circula lo hace a través de una tubería.

a- La presión del agua, debido a la fuerza de gravedad, se dirige mediante

conductos o tuberías, hacia las turbinas y las hacen girar.

b- El movimiento del eje de las turbinas transmite el movimiento al rotor del

generador produciendo electricidad.

Videos: http://youtu.be/tlZ56d4kwAk - la electricidad versión completa

Energía hidráulica

Energía Eléctrica

transmitir generar transformar

La enciclopedia del estudiante- tecnología e informática”- Ed Santillana - 2006


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http://youtu.be/9qhx6Y9u14g- CENTRAL HIDROELECTRICA - Generación

Eléctrica –

Siempre deben seleccionar la parte que les sirve para mostrar en el aula

http://youtu.be/BHGA2I7KduU Energías Eficientes Centrales

hidroeléctricas- Canal Encuentro

B- Proceso de generación en una central eólica

a- La fuerza del aire en movimiento (viento) hace girar las aspas del

aeronavegador.

b- El movimiento del eje de las aspas transmite el movimiento al rotor del

generador produciendo así electricidad.

Videos http://youtu.be/OyyKuTwwYsY generadores eólicos

http://youtu.be/ymVL0TBcxPA edificio alimentado con E O

http://youtu.be/Edb5s53gmgM Turbinas eólicas - Discovery

C- Proceso de generación en una central térmica

En las centrales térmicas se pueden usar diversos tipos de combustibles

(petróleo, carbón, gas, etc.) para generar vapor de agua.

Energía eólica

Energía Eléctrica


Aspas


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a- En todos los casos, el calor generado por la quema del combustible se

aprovecha para calentar agua en una caldera para transformarla en vapor de

agua (análogo a la máquina de vapor)

b- Este vapor de agua es dirigido, por medio de tuberías, hacia las turbinas y su

presión las hace girar.

c- Un generador acoplado al eje de las turbinas, gira con él y produce energía

eléctrica (análogo al generador hidráulico).

D- Proceso de generación en una central térmica nuclear

El proceso de generación de energía en las centrales térmicas nucleares es similar

al de las centrales térmicas de combustibles fósiles, pero en estas centrales el

combustible nuclear se encuentra en un reactor. Las reacciones nucleares producen

calor.

Energía química

Energía Eléctrica




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a- El calor generado por las reacciones nucleares se aprovecha para calentar agua

y transformarla en vapor de agua.




eléctrica (análogo a los generadores anteriores).

Video http://youtu.be/okP0YTMWjcA Energías Eficientes- Centrales nucleares-

canal encuentro


Energía nuclear

Energía Eléctrica



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E- Proceso de generación en una central solar

a- La luz solar se refleja en espejos orientados al sol para concentrar la luz

reflejada hacia una caldera. La caldera calienta el agua hasta convertirla en

vapor.




eléctrica (análogo a los generadores anteriores).

F- Proceso de generación en una central mareomotriz

La central mareomotriz se construye cerca de la costa para aprovechar el

movimiento de subida y bajada de las mareas. Aunque la diferencia entre la marea alta

y baja en mitad del océano es de apenas 1 metro, el algunas costas esta diferencia

puede alcanzar los 15 metros.

Energía de las mareas

Energía Eléctrica




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Diagrama de bloques de algunas Centrales de energía eléctrica

generador

turbina



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CUADRO COMPARATIVO

ventajas desventajas Energía hidroeléctrica

• No contamina • Hay que inundar enormes

extensiones

• Altera el clima, el paisaje y

el ecosistema

• Cuando hay sequía

Energía eólica

• No contamina • Fuerte condicionamiento

geográfico

• Muy costoso

• Ruidoso

Energía térmica de

combustibles fósiles

• Transportabilidad y

almacenamiento del

combustible

• Contaminación provocada

por los gases de la

combustión

• Contaminación del sistema

de refrigeración

• No renovable

Energía térmica nuclear

• Poco contaminante • Problemas en el

almacenamiento de

residuos radiactivos

Energía solar • Limpia

• renovable

• Contaminación en la

fabricación de paneles y

colectores

• Condicionante geográfico

• Poca eficiencia

Energía mareomotriz • limpia • Alteración de la vida marina

• En experimentación

• Costosa

Una vez que la energía eléctrica está generada tiene lugar la operación de

transporte o transmisión

Operación de transporte o transmisión de energía eléctrica

Primera etapa: Una vez generada la energía eléctrica es

transportada por cables desde los generadores hasta


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unos aparatos llamados “transformadores”. Se usan para

disminuir la tensión eléctrica.

Segunda etapa: transporte propiamente dicho a través de cables aéreos.

Operación de distribución

En esta etapa, la energía eléctrica es distribuida a los

diferentes usuarios, así como al alumbrado público.

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