1. FUENTES NATURALES DE ENERGA

Se define como fuente de energa, a toda materia o sistema material que desprenda energa por medio de su movimiento relativoo sus trasformaciones qumicas y/o fsicas. Si el ser humano con su tecnologa puede captar, almacenar, transformar y aprovechar esta energa, para realizar un determinado trabajo u obtener alguna utilidad, a este sistema material se le considera unafuente de energa

Entre las principales fuentes de energa podemos citar las siguientes:

1. Energa Solar: Es laenergaobtenida a partir del aprovechamiento de la radiacin electromagntica procedente delSol. Esta energa se puede clasificar en:

* Energa Solar Trmica:

Principio: Consiste en el aprovechamiento de laenergadelSolpara producircalor

Almacenamiento: Este tipo de energa se almacena en colectores o captores de energa solar trmica, que consisten en cajasplanas metlicas por las que circula un fluido, que se calienta a su paso por el panel.

Aprovechamiento: La energa solar trmica puede ser utilizada paracocinar alimentoso para la produccin de agua caliente destinada al consumo de agua domstico, ya seaagua caliente sanitaria,calefaccin, o para produccin deenerga mecnicay, a partir de ella, deenerga elctrica.

* Energa Solar Fotovoltaica:

Principio: Es un tipo deelectricidad renovableobtenida directamente a partir de laradiacin solarmediante unaclula fotovoltaica.

Almacenamiento: Esta energa se almacena enclulas solares en las que los fotones, que provienen de la radiacin solar, impactan sobre la superficie de la clula y all son absorbidos por materiales semiconductores, tales como el silicio. Los fotones golpean a los electrones liberndolos de los tomos a los que pertenecan. As los electrones comienzan a circular por el material, y as producen electricidad.

Aprovechamiento: Este tipo de energa es utilizada para alimentar aparatos autnomos, abastecer refugios o casas aisladas y para producir electricidada gran escala para redes de distribucin.

Ventajas de la Energa Solar: - Este tipo de energa nocontamina.- Es unafuente de energa inagotable.-Es un sistema de aprovechamiento deenergaidneo para zonas donde eltendido elctricono llega (zonas rurales, montaosas, islas), o es dificultoso y costoso su traslado.- La energa solar fotovoltaica no requiere ocupar ningn espacio adicional, pues puede instalarse en tejados y edificios.

Desventajas de la Energa Solar: - Pero adems, elnivel de radiacin de esta energa fluctade una zona a otra, y lo mismo ocurre entre una estacin del ao y otra, lo que puede nosertan atractivo para el consumidor.-Cuando se decide utilizar la energa solar para una parte importante de la poblacin, se necesitangrandes extensiones de terreno, lo que dificulta que se escoja este tipo de energa.-Muchas veces se debe complementar este mtodo de convertirenergacon otros, como por ejemplo las instalaciones de agua caliente y calefaccin, requieren una bomba que haga circular el fluido.-Los lugares donde hay mayorradiacin, sonlugares desrticosy alejados, (energa que no se aprovecha para desarrollaractividad agrcolaoindustrial, etc)

1. Energa Elica:

Principio: Consiste en aprovechar laenergaobtenida delviento, es decir, laenerga cinticagenerada por efecto de las corrientes de aire

Almacenamiento: La energa elica se almacena en aerogeneradores quesongeneradores elctricosmovidos por una turbina accionada por el viento (turbinas elicas). Sus precedentes directos son losmolinosde viento que se empleaban para la molienda.

Aprovechamiento: Esta energa se usa para fines directos de calor y electricidad, para las viviendas alejadas de los pueblos, o para el uso del agro, en granjas o establecimientos ganaderos.

Ventajas de la Energa Elica:- Energa limpia e inagotable: La energa del viento no produce ninguna emisin y no se agota en un cierto plazo. Una sola turbina de viento de un megavatio (1 MW) que funciona durante un ao puede reemplazar la emisin de ms de 1.500 toneladas de dixido de carbono, 6.5 toneladas de dixido de sulfuro, 3.2 toneladas de xidos del nitrgeno, y 60 libras de mercurio.-Tecnologa modular y escalable: las aplicaciones elicas pueden tomar muchas formas, incluyendo grandes granjas de viento, generacin distribuida, y sistemas para uso final. Las aplicaciones pueden utilizar estratgicamente los recursos del viento para ayudar a reducir los riesgos por el aumento en la carga o consumo y costos producidos por cortes.-Estabilidad del costo de la energa: La utilizacin de energa elica, a travs de la diversificacin de las fuentes de energa, reduce la dependencia a los combustibles convencionales que estn sujetos a variaciones de precio y volatilidad en su disponibilidad.-Reduccin en la dependencia de combustibles importados: la energa elica no est afectada a la compra de combustibles importados, manteniendo los fondos dentro del pas, y disminuyendo la dependencia a los gobiernos extranjeros que proveen estos combustibles. Desventajas de la Energa Elica:- Dificultad para la planificacin, existe una dificultad intrnseca para poder planificar la energa elica disponible con antelacin, la aleatoriedad del viento plantea serios problemas. Los ltimos avances meteorolgicos para la previsin del viento han mejorado mucho la situacin, pero an sigue siendo un problema.- Variabilidad, es necesario suplir las bajadas de tensin elicas de forma instantnea -aumentando la produccin de las centrales trmicas-, pues de no hacerse as se podran producir apagones.- Almacenamiento imposible, laenerga elctricaproducida no es almacenable: es instantneamente consumida o de lo contrario se pierde.- Necesidad de infraestructuras, los parques elicos suelen situarse en zonas apartadas o en el mar, lejos de los puntos de consumo, y para transportar la energa elctrica se requieren torres de alta tensin y cables de gran capacidad que pueden salvar importantes distancias y causan impacto en el paisaje.- Demasiado viento no ayuda. Si el viento supera las especificaciones del aerogenerador, es obligatorio desconectar ese circuito de la red o cambiar la inclinacin de las aspas para que dejen de girar, puesto que con viento de altas velocidades la estructura puede resultar daada.- Impacto medioambiental. Los parques elicos suelen ocupar grandes espacios y se localizan en parajes naturales transformando el paisaje original. Es necesario realizar estudios de impacto ambiental previos para evitar que perjudiquen a las aves migratorias o al paisaje.

1. Energa Hidrulica:

Principio: Es aquella energa que se obtiene del aprovechamiento de las energas cintica y potencial de la corriente del agua, saltos de agua o mareas.

Almacenamiento: La energa hidrulica se acumula en sistemas complejos deembalses y presasse construyeron paraalmacenary liberar agua (y laenergapotencial que contienen) cuando sea necesario.

Aprovechamiento: Su principal uso es la generacin de energa elctrica, adems puede tener otros usos como son el riego, la navegacin, el uso industrial, , la recreacin, la atenuacin de crecidas

Ventajas de le Energa Hidrulica: - Se trata de una energa renovable y limpia de alto rendimiento energtico.- Es una energa inagotable.- Es ecolgica.- Debido al ciclo del agua su disponibilidad es inagotable.- Es una energa totalmente limpia, no emite gases, no produce emisiones txicas, y no causa ningn tipo de lluvia cida.-Permite el almacenamiento de agua para abastecer fcilmente a actividades recreativas o sistemas de riego.-Se pueden regular los controles de flujo en caso de que haya riesgo de una inundacin.

Desventajas de le Energa Hidrulica: - La construccin de grandes embalses puede inundar importantes extensiones de terreno, obviamente en funcin de la topografa del terreno aguas arriba de la presa, lo que podra significar prdida de tierras frtiles.-Destruccin de la naturaleza. Presas y embalses pueden ser disruptivas a los ecosistemas acuticos.- Cambia los ecosistemas en el ro aguas abajo. El agua que sale de las turbinas no tiene prcticamente sedimento. Esto puede resultar en la erosin de las mrgenes de los ros.- Cuando las turbinas se abren y cierran repetidas veces, el caudal del ro se puede modificar drsticamente causando una dramtica alteracin en los ecosistemas

1. Energa Geotrmica

Principio: Laenerga geotrmicaes aquellaenergaque puede obtenerse mediante el aprovechamiento delcalordel interior de laTierra.

Almacenamiento: El no depender del sol, supone que las plantas geotrmicas sean las nicas renovables que tengan una produccin constante garantizada independientemente de las condiciones meteorolgicas y que no requiera almacenamiento (el almacenamiento es la propia corteza terrestre), a esto hay que aadir un prcticamente nulo impacto visual y ambiental.

Aprovechamiento: La energa geotrmica es usada principalmente para Generacin elctrica, calefaccin por aprovechamiento directo del calor y Refrigeracin: porabsorciny bomba de fro geotrmica

Ventajas de le Energa Geotrmica: -Una de las principales ventajas de esta fuente de energa es que est presente en todas partes del mundo, a diferencia del petrleo por ejemplo.- Otro de los aspectos positivos es que genera bajos niveles de contaminacin, sobre todo en relacin a los combustibles fsiles.- Si bien la energa geotrmica no es infinita, se calcula que existe unas 50.000 veces ms de esta energa, que de gas natural o petrleo.-Los costos de produccin de esta fuente de energa son sensiblemente menores al costo que implican las plantas de carbn o plantas nucleares.-En muchos pases, utilizar la energa geotrmica, evitara la dependencia de otros pases.

Desventajas de le Energa Geotrmica:-Una de las principales desventajas, es que se encuentran a cielo abierto, es que estos pueden desprender ciertas cantidades de emisiones contaminantes como el sulfuro de hidrgeno, arsnico y otros minerales.-La contaminacin tambin se puede producir a travs del agua, por slidos que se disuelven en ella y finalmente escurre conteniendo metales pesados como el mercurio.-L a contaminacin de esta fuente de energa es baja, sin embargo el costo medioambiental puede ser elevado sin en las zonas donde se encuentran los puntos calientes se destruyen bosques u otros ecosistemas para instalar las plantas de energa.-Si bien es mucho ms abundante que el petrleo u otros combustibles, los puntos calientes que justifiquen una inversin en plantas energticas no son muchos y si no son bien administrados pueden agotarse en poco tiempo.- Hasta el momento, no se han desarrollado sistemas para poder transportar la energa producida por este medio.

1. PRINCIPIO DE OBTENCIN DE ENERGA ELCTRICA ALTERNAEl funcionamiento del generador decorriente alterna, se basa en el principio general de induccin de voltaje en un conductor en movimiento cuando atraviesa uncampo magntico. Este generador consta de dos partes fundamentales, el inductor, que es el que crea el campo magntico y el inducido que es el conductor el cual es atravesado por las lneas de fuerza de dicho campo. Los mismos funcionan colocando una espira dentro de un campo magntico y se la hace girar, sus dos lados cortarn las lneas de fuerzas del campo, inducindose una fuerza electromotriz, esta verificada en los extremos del conductor que forma la espira. La fuerza electromotriz inducida es de carcter alternado. Cerrando el circuito esta fuerza electromotriz da origen a una corriente elctrica alterna.

El inductor est constituido por el rotor R, dotado de cuatro piezas magnticas, las que para simplificar son imanes permanentes, cuya polaridad se indica, y el inducido o estator con bobinas de alambre arrolladas en las zapatas polares.Las cuatro bobinas a-b, c-d, e-f y g-h, arrolladas sobre piezas de una aleacinferro magntica, se magnetizan bajo la accin de los imanes del inductor. Dado que el inductor est girando, el campo magntico que acta sobre las cuatro zapatas cambia de sentido cuando el rotor gira 90 (se cambia de polo N a polo S), y su intensidad pasa de un mximo, cuando estn las piezas enfrentadas, a un mnimo cuando los polos N y S estn equidistantes de las piezas de hierro.Son estas variaciones de sentido y de intensidad del campo magntico las que inducirn en las cuatro bobinas una diferencia de potencial (voltaje) que cambia de valor y de polaridad siguiendo el ritmo del campo.Lafrecuenciade la corriente alterna que aparece entre los terminales A-B se obtiene multiplicando el nmero de vueltas por segundo del inductor por el nmero de pares de polos del inducido (en este caso 2), y el voltaje generado depender de la fuerza de los imanes (intensidad del campo), la cantidad de vueltas de alambre de las bobinas y de la velocidad de rotacin.

La corriente que se genera mediante los alternadores descriptos, aumenta hasta un pico, cae hasta cero, desciende hasta un pico negativo y sube otra vez a cero varias veces por segundo, dependiendo de la frecuencia para la que est diseada la mquina. Este tipo de corriente se conoce como corriente alterna monofsica. Sin embargo, si la armadura la componen dos bobinas, montadas a 90 una de otra, y con conexiones externas separadas, se producirn dos ondas de corriente, una de las cuales estar en su mximo cuando la otra sea cero. Este tipo de corriente se denomina corriente alterna bifsica. Si se agrupan tres bobinas de armadura en ngulos de 120, se producir corriente en forma de onda triple, conocida como corriente alterna trifsica.Dando lo mismo girar la espira o a los campos, ser mejor girar aquella parte que conduzca menor corriente porque los contactos deslizantes debern dejar paso a corrientes ms pequeas. Esto se hace con los alternadores y motores reversibles.

1. PROCESO PARA LLEGAR A TENER ENERGA ELCTRICA

3.1 CENTRAL HIDROELCTRICA:Una central hidroelctrica es aquella que se utiliza para la generacin de energa elctrica mediante el aprovechamiento de la energa hidrulica. Concentrando grandes cantidades de agua en un embalse se obtiene inicialmente energa potencial. Por la accin de la gravedad, el agua adquiere energa cintica o de movimiento: pasa de un nivel superior a otro muy bajo, a travs de las obras de conduccin. A la energa desarrollada por el agua al caer se le denomina energa hidrulica.Por su masa y velocidad, el agua produce un empuje que se aplica a las turbinas, las cuales transforman la energa hidrulica en energa mecnica. Esta se propaga a los generadores acoplados a las turbinas. Los generadores producen energa elctrica, la cual pasa a la subestacin contigua o cerca de la planta. La subestacin eleva la tensin o voltaje para que la energa llegue a los centros de consumo con la debida calidad. Todo el proceso es conducido desde la Sala de Control de la casa de mquinas. Las partes constitutivas del complejo hidroelctrico son:

- Fuente de abastecimiento - Obras de conduccin - Casa de Mquinas - Subestacin

Las dos caractersticas principales de una central hidroelctrica, desde el punto de vista de su capacidad de generacin de electricidad son:* La potencia, que es funcin del desnivel existente entre el nivel medio del embalse y el nivel medio de las aguas debajo de la usina, y del caudal mximo turbinable, adems de las caractersticas de la turbina y del generador* La energa garantizada, en un lapso de tiempo determinado, generalmente un ao, que es funcin del volumen til del embalse, y de la potencia instalada.

3.1.1 FUENTE DE ABASTECIMIENTOEs la que permite que la planta se mantenga en funcionamiento al suplir constantemente el agua con un caudal regulado. La fuente est constituida por uno o varios ros que aportan sus aguas a un embalse, el cual es fundamental para que el suministro de agua no se vea afectado por los frecuentes cambios del caudal. El embalse, pues, regula el caudal aprovechable; puede hallarse en el cauce de un ro o en un sitio alejado de ste.Para formar el embalse es necesario estudiar el rea determinada de un ro con un caudal preestablecido y definir el sitio para construir la presa que es una pared artificial que cierra un valle o depresin geogrfica donde se almacena el agua. En otros casos, la presa deriva un cierto caudal hacia las obras de conduccin. Para levantar la presa, se construye un tnel que desva provisionalmente el cauce del ro; por tal razn dicho tnel se llama tnel de desviacin. La presa puede incluir una estructura denominada vertedero, el cual permite que el agua excedente aportada al embalse sea liberada y fluya directamente al cauce natural aguas abajo.

3.1.2 OBRAS DE CONDUCCIN Son las que realizan el traslado del agua desde el embalse hasta las turbinas. Pueden ser canales, tneles o a veces una combinacin de ambos y siempre rematan con tubera de presin o tubera forzada.

- Canal: Es una obra de conduccin de agua expuesta sobre la superficie del suelo. Se encuentra en la parte alta, generalmente entre el ro y el embalse. Su funcin es la de permitir el acumulamiento en l de arena y otros slidos que el agua arrastra y que reducen el volumen de lquidos en el embalse.- Tnel: Es un tramo de conduccin bajo la superficie del suelo. Si se inicia en una de las paredes del embalse, la entrada estar constituida por la toma de agua, la que contienen en el frente unas rejillas que evitan que objetos voluminosos penetren al tnel. En su extremo posterior, la toma cuenta con una compuerta de acceso que permite o no que las aguas ingresen al tnel, segn las necesidades. Generalmente est abierta.- Tubera de Presin o Forzada: Es el tramo final de la conduccin, es la tubera que soporta las mximas presiones internas causadas por el agua. Cuentan con vlvulas disipadoras de energa y de admisin para regular el flujo hacia las turbinas.

3.1.3 CASA DE MQUINAS Es la edificacin donde se produce la energa elctrica. Consta de varias partes. Entre las ms importantes se encuentran las unidades de generacin, la sala de control y los equipos auxiliares.

Unidades Turbogeneradoras: Cada una est constituida por un acoplamiento entre una turbina y un generador.- Turbina: Es el elemento que transforma la energa hidrulica en mecnica para accionar el generador.- Generador: Es la mquina que transforma la energa mecnica en elctrica. Se le llama tambin alternador porque produce corriente alterna. Est formado bsicamente por dos elementos: uno fijo cuyo nombre genrico es el de Estator y otro que gira concntricamente en ste, llamado Rotor. Uno de ellos debe crear un campo magntico, alimentado con corriente directa (corriente de excitacin del campo), tomada de la excitatriz. A dicho elemento se le denomina inductor y est formado por un conjunto de bobinas. - Sala de Control: Es el sitio donde un personal sumamente capacitado efecta la labor de control del proceso total de generacin de la planta. Para tal efecto cuenta con tableros indicadores, alarmas y protecciones, sistemas de comunicacin, tableros de mano para las subestaciones, entre otros.

3.1.4 SUBESTACINLos generadores de la planta producen la corriente elctrica a relativamente bajo voltaje, lo cual hara imposible que el servicio en los centros de consumo fuese de buena calidad.Por tal motivo es necesario utilizar una subestacin, la cual cuenta con otra serie de equipos que permite regular dicho servicio. La subestacin se instala contigua o cerca de la planta generadora y en ella se encuentras los siguientes equipos: transformadores de potencia, disyuntores, seccionadores, transformadores de medicin de corriente, aisladores de paso, pararrayos, malla a tierra.

En el siguiente esquema, puede observarse el proceso que tiene la energa desde su generacin hasta las lneas de transmisin y posteriormente a los centros de consumo.

3.2 CENTRAL TERMICA:Una central trmica transforma la energa calorfica de un combustible (gas, carbn) en energa elctrica. Tambin se pueden considerar centrales trmicas aquellas que funcionan con energa nuclear. Todas las centrales trmicas siguen un ciclo de produccin de vapor destinado al accionamiento de las turbinas que mueven el rotor del alternador.

Fases 1. Se calienta el agua lquida que ha sido bombeada hasta un serpentn de calentamiento (sistema de tuberas). El calentamiento de agua se produce gracias a una caldera que obtiene energa de la combustin del combustible (carbn pulverizado o gas). 2. El agua lquida pasa a transformarse en vapor; este vapor es hmedo y poco energtico. 3. Se sobrecalienta el vapor que se vuelve seco, hasta altas temperaturas y presiones. 4. El vapor sobrecalentado pasa por un sistema de conduccin y se libera hasta una turbina, provocando su movimiento a gran velocidad, es decir, generamos energa mecnica. 5. La turbina est acoplada a un alternador solidariamente que, finalmente, produce la energa elctrica. 6. En esta etapa final, el vapor se enfra, se condensa y regresa al estado lquido. La instalacin donde se produce la condensacin se llama condensador. El agua lquida forma parte de un circuito cerrado y volver otra vez a la caldera, previo calentamiento.

La corriente elctrica se genera a unos 20 kilovoltios de tensin y se pasa a los transformadores para elevar la diferencia de potencial hasta unos 400 kilovoltios, para su traslado hasta los puntos de consumo

En el siguiente diagrama se muestra las fases de una central trmica:

1. GENERADORES

4.1 Generador de Baja Potencia:

Caractersticas: Generador Electrico Diesel 5500W

Potencia Nominal5 Kw

Potencia Mxima5,5 Kw

Voltaje110 V

Frecuencia60 Hz

Polos2

Factor de Potencia0,9

Numero de fases1

MotorInyeccin Directa

Cilindrada406 cc

Sistema arranqueElctrico

Capacidad tanque14 lt

Autonoma8,5 h

Peso 97 Kg

4.2 Generador de Gran Potencia:

Caractersticas:Aerogenerador Gamesa G47

Potencia nominal700Mw

Dimetro rotor47 m.

Peso total:63.700 Kg.

Peso de cada pala1500 Kg

Longitud de cada pala23 m.

Peso de la torre33.000 Kg.

Longitud de la torre45 m.

Velocidad de rotacinVariable 22,8 - 30,9 r.p.m.

Viento de arranque14,4 Km./H

Viento de parada90 Km./H

Frecuencia 50/60 [hz]

Factor de potencia 0.8

Numero de fases 3

Polos 10

1. TRANSMICINElsistema de suministro elctricosiempre comprende el conjunto de medios y elementos tiles para lageneracin, eltransportey ladistribucinde laenerga elctrica. Este conjunto est dotado de mecanismos de control, seguridad y proteccin.Constituye un sistema integrado que adems de disponer de sistemas de control distribuido, est regulado por un sistema de control centralizado que garantiza una explotacin racional de los recursos de generacin y una calidad de servicio acorde con la demanda de los usuarios, compensando las posibles incidencias y fallas producidas.Con este objetivo, tanto la red de transporte como lassubestacionesasociadas a ella pueden ser propiedad, en todo o en parte y, en todo caso, estar operadas y gestionadas por un ente independiente de las compaas propietarias de lascentralesy de las distribuidoras o comercializadoras de electricidad.Asimismo, el sistema precisa de una organizacin econmica centralizada para planificar la produccin y la remuneracin a los distintos agentes del mercado si, como ocurre actualmente en muchos casos, existen mltiples empresas participando en las actividades de generacin, distribucin y comercializacin.En la figura siguiente, se pueden observar en un diagrama esquematizado las distintas partes componentes del sistema de suministro elctrico:

Generacin: La energa elctrica se genera en las Centrales Elctricas. Una central elctrica es una instalacin que utiliza una fuente de energa primaria para hacer girar una turbina que, a su vez, hace girar un alternador, generando as electricidad.El hecho de que la electricidad, a nivel industrial, no pueda ser almacenada y deba consumirse en el momento en que se produce, obliga a disponer de capacidades de produccin con potencias elevadas para hacer frente a las puntas de consumo con flexibilidad de funcionamiento para adaptarse a la demanda.Transporte: La red de transporte es la encargada de enlazar las centrales con los puntos de utilizacin de energa elctrica.Subestaciones: Las instalaciones llamadas subestaciones son plantas transformadoras que se encuentran junto a las centrales generadoras y en la periferia de las diversas zonas de consumo, enlazadas entre ellas por la Red de Transporte. En estas ltimas se reduce la tensin de la electricidad de la tensin de transporte a la de distribucin.Distribucin: Desde las subestaciones ubicadas cerca de las reas de consumo, el servicio elctrico es responsabilidad de la compaa suministradora (distribuidora) que ha de construir y mantener las lneas necesarias para llegar a los clientes.Centros de Transformacin: Estn dotados de transformadores o autotransformadores alimentados por las lneas de distribucin en Media Tensin, son los encargados de realizar la ltima transformacin, efectuando el paso de las tensiones de distribucin a la Tensin de utilizacin.Instalacin de Enlace: El punto que une las redes de distribucin con las instalaciones interiores de los clientes se denomina Instalacin de Enlace y est compuesta por: Acometida, Caja general de proteccin, Lneas repartidoras y Derivaciones individuales.