Tipos de centrales eléctricas convencionales

Electricidad y Electrónica II
Prof. Barroso Carlos
Unidad Nº1:
Generación de energía
En general, la generación de energía eléctrica consiste en transformar alguna
clase de energía química, mecánica, térmica o luminosa, en energía eléctrica.
Para la generación industrial se recurre a instalaciones denominadas centrales
eléctricas, que ejecutan alguna de las transformaciones citadas. Estas
constituyen el primer escalón del sistema de suministro eléctrico.
Tipos de centrales eléctricas convencionales



Centrales Nucleares.
Centrales Térmicas
Centrales Hidroeléctricas
Tipos de centrales eléctricas no convencionales




Centrales Solares y fotovoltaicas
Centrales Geotérmicas
Centrales Mareomotrices
Centrales o campos eólicos
ENERGÍA CONVENCIONAL
Se denomina así a todas las energías que son de uso frecuente en el mundo o que
son las fuentes más comunes para producir energía eléctrica. En este caso, algunas
veces se utiliza como agente de locomoción la fuerza del agua, como medio de
producir energía mecánica, a través del movimiento de una rueda con cucharas y
alabes, que canalizan el poder natural de las aguas y cuyos dispositivos se
denominan turbinas. El agua utilizada para este fin pertenece al medio ambiente
natural en que vivimos y por su fertilidad pertenece a la clase renovable.
En otras ocasiones, se utiliza la combustión del carbón, el petróleo o el gas natural,
cuyo origen son los elementos fósiles, que les sirve como combustible para calentar
el agua y convertirlo en vapor.
El movimiento producido por la combustión y explosión de los derivados del
petróleo, como son, la gasolina, el petróleo diesel 2 y diesel 5, se realiza mediante
la acción de pistones, a través de un sistema de bielas que transmiten su
movimiento en un eje.
Dentro de estas energías que son las más usadas en el planeta se encuentran la
energía hidráulica y la energía térmica. Desde su creación y utilización de este tipo
Electricidad y Electrónica II
Prof. Barroso Carlos
de energías no ha sufrido mayores cambios, salvo en lo que respecta al rendimiento
y eficiencia de las máquinas térmicas y en la automatización de los arranques, la
regulación y el apagado de las mismas.
ENERGÍA NO CONVENCIONAL
Se refiere aquellas formas de producir energía que no son muy comunes en el
mundo y cuyo uso es muy limitado debido, todavía a los costos para su producción
y su difícil forma para captarlas y transformarlas en energía eléctrica.
Entre las energías no convencionales tenemos: la energía solar, la energía eólica, la
energía química u otras formas de energía que se pueden crear.
Dentro de las que más se están utilizando tenemos la energía nuclear, la energía
solar, la energía geotérmica, la energía química, la energía eólica y la energía de la
biomasa.
En la generación hidroeléctrica, cuenta con dos tipos de centrales: las de
pasada y las de embalse.
Las centrales de pasada, aprovechan el caudal natural de los ríos para mover
sus turbinas y no tienen ninguna posibilidad de almacenar agua. Todo lo que
pasa por ellas se convierte en energía eléctrica.
El proceso suele iniciarse en un azud o presa de derivación, donde se desvía el
agua por un canal hasta una cámara de carga. Desde allí parte una tubería que
lleva el agua hasta la turbina, situada en el edificio de la central, junto con el
generador eléctrico. Luego el agua se devuelve al río a través de un canal de
desagüe.
Las turbinas reciben el caudal disponible del río, con sus variaciones de
estación en estación, con lo que a veces el agua sobrante se pierde por
Electricidad y Electrónica II
Prof. Barroso Carlos
rebosamiento. Para evitarlo, a veces se añade un embalse relativamente
pequeño. En estas centrales las turbinas pueden ser de eje vertical, cuando el
río tiene una pendiente fuerte u horizontal cuando la pendiente del río es baja.
Las centrales de embalse, por el contrario, acumulan el agua de un rio, y
aprovechan la energía potencial, de esta, que cae de gran altura, para mover
turbinas. De ahí que tengan la alternativa de regular el flujo que les va llegando.
Con estas centrales puede producirse energía eléctrica durante todo el año,
incluso aunque el río se seque durante algunos meses, si se dispone de
reservas suficientes. Por lo general requieren de una inversión de capital mayor
que las de agua fluyente, pero en la mayoría de los casos permiten usar toda la
energía posible y producir kilovatios-hora más baratos.
La Represa de Itaipú, entre Brasil y Paraguay es una Central de Embalse o
Reserva y una de las más grandes del mundo. Otra Central de este tipo es la
Presa de Atazar en Madrid.
Centrales hidroeléctricas Argentinas:
HIDROELECTRICA TUCUMAN S.A.
HIDROELECTRICA RIO JURAMENTO S.A. (Salta)
HIDROELECTRICA RIO HONDO S.A.
HIDROTERMICA SAN JUAN S.A.
HIDROELECTRICA DIAMANTE S.A. (Mendoza)
HIDROELECTRICA LOS NIHUILES S.A. (Mendoza)
Electricidad y Electrónica II
Prof. Barroso Carlos
HIDROELECTRICA FLORENTINO AMEGHINO S.A. (Patagonia)
HIDROELECTRICA FUTALEUFU S.A. (Patagonia)
HIDROELECTRICA CERROS COLORADOS S.A. (Neuquén)
HIDROELECTRICA EL CHOCON S.A. (Neuquén y Rio Negro)
HIDROELECTRICA PIEDRA DEL AGUILA S.A. (Neuquén y Rio Negro)
HIDROELECTRICA ALICURA S.A. (Neuquén y Rio Negro)
NUCLEOELECTRICA ARGENTINA S.A. (Córdoba)
HIDROELECTRICA PICHI PICUN LEUFU S.A. (Neuquén y Rio Negro)
SALTO GRANDE (Entre Ríos)
YACYRETA (Corrientes).
Otra tecnología de generación son las centrales termoeléctricas, las que se
dividen en tres grupos, de dependiendo del combustible que utilizan: Carbón,
petróleo o gas natural.
Entre este tipo de centrales térmicas que funcionan sobre la base de una
tecnología llanada de ciclo combinado tienen dos turbinas: de vapor, que en
vez de quemar carbón quema gas. Desde este proceso inicial sale un gas muy
caliente, que en vez de ser enviado a la atmosfera, se vuelve a ocupar y a
transformar en energía eléctrica mediante una segunda turbina.
Si bien la energía que reciben los consumidores posee siempre iguales
características (independientemente que sea generada en forma térmica o
hidráulica), desde el punto de vista de la generación es importantes de que tipo
es generada.
Se procura que el sistema opere de la forma más económica posible y así por
ejemplo, en años lluviosos se prioriza la generación a través de las centrales
hidroeléctricas reservando la energía de las centrales térmicas para años
secos.
Una vez generada la electricidad pasa a un patio en donde se encuentran
transformadores elevadores de tensión los cuales suben el voltaje desde un
nivel típico de generación de 13,8KV A 110 KV, 220KV O 500KV para ser
transferida.
Electricidad y Electrónica II
Prof. Barroso Carlos
Transmisión:
La transmisión de la energía eléctrica se realiza en alt tensión (110KV, 220KV o
500KV) a través de líneas de transmisión soportadas por las torres de alta
tensión que se pueden ver repartidas a lo largo del país. Este conjunto
constituye la segunda etapa del sistema eléctrico, que implica el transporte de
la energía.
En la transmisión es inevitable que se pierda energía a raíz de la resistencia de
los conductores. Las perdidas pueden llegar hasta 7%, dependiendo de la
intensidad del uso de la línea.
El objeto principal de realizar una gran elevación de tensión, es reducir las
pérdidas en las líneas de transmisión debido al efecto joule.
Nota:
Efecto Joule
Cuando la corriente eléctrica circula por un conductor, encuentra una dificultad que
depende de cada material y que es lo que llamamos resistencia eléctrica, esto
produce unas pérdidas de tensión y potencia, que a su vez den lugar a un
calentamiento del conductor, a este fenómeno se lo conoce como efecto Joule. En
definitiva, el efecto Joule provoca una pérdida de energía eléctrica, la cual se
transforma en calor, estas pérdidas se valoran mediante la siguiente expresión:
𝐸𝑝 = 𝑃𝑝 × 𝑡
Donde:
Pp= potencia perdida
t = tiempo en segundos.
Distribución:
La energía eléctrica conducida por las líneas de transmisión, llega a las
subestaciones de poder, en donde se disminuye el nivel de tensión, por
ejemplo, de 110KV a 23KV o 12KV. Con este nivel de tensión, la energía
eléctrica es llevada por alimentadores de distribución, hacia los centros de
consumos, al interior de la Ciudad ó zona de concesión de la empresa
distribuidora.
Dependiendo del tipo de consumidor (Principalmente industrial), la energía en
12KV u otros niveles, es entregada directamente
a transformadores
particulares. En cambio, para consumidores del tipo residencial y parte del
Electricidad y Electrónica II
Prof. Barroso Carlos
sector comercial, los alimentadores de la distribuidora se conectan a los
transformadores de distribución, los cuales disminuyen el voltaje de niveles de
distribución de media tensión (12KV o 23 KV por ejemplo) a niveles de voltaje
de baja tensión (380 – 220).
Como la energía eléctrica no se puede ser almacenada, por el sistema se
transmite la cantidad exacta de energía que está siendo demandada en cada
instante.
En todo momento tiene que haber un justo equilibrio entre lo que se está
generando y los que se está consumiendo más lo que se ha perdido en el
proceso.
Electricidad y Electrónica II
Prof. Barroso Carlos
Líneas Aéreas De Alta Tensión
De acuerdo con la Instrucción Técnica Complementaria 01 (ITC-MIE-RAT-01)
del Reglamento sobre Condiciones Técnicas y Garantía de Seguridad en
Centrales Eléctricas y Centros de Transformación, son las instalaciones en las
que la tensión nominal es superior a 1.000 Voltios en corriente alterna.
Tensiones de seguridad
Los conductores de las líneas aéreas de alta tensión se construyen con un
núcleo de alambres de acero que contribuyen a la resistencia mecánica,
rodeado de una formación de alambres de aleación de aluminio tal como ilustra
la figura 15. Los valores más corrientes suelen ser:
300/50 mm2
240/40 mm2
150/25 mm2
95/15 mm2
70/12 mm2
50/8 mm2
120/20 mm2
Electricidad y Electrónica II
Prof. Barroso Carlos
Líneas Aéreas De Baja Tensión
De acuerdo con los Artículos 3 y 4 del Reglamento Electrotécnico para Baja
Tensión, las instalaciones eléctricas de baja tensión son aquellas cuya tensión
nominal es igual o inferior a 1.000 V para corriente alterna y 1.500 V para
corriente continúa. Y son el último eslabón de la cadena de distribución de la
energía eléctrica.
Conductor utilizado:
FUCELUM PVC
Usos: Distribución aérea de energía en baja tensión.
Cable de aluminio puro aislado con PVC para intemperie.
Secciones 16 a 120 mm²
Normas: IEC 1089 / IRAM 2198, 2178/ NBR 7270, 7288.
FUCETIX
Usos: Distribución aérea de energía en baja tensión, con opción de control de alumbrado
público y semáforos.
Conjunto de conductores de aluminio puro, aislado en XLPE, cableados sobre un neutro
portante de un cable de aleación de aluminio también aislado en XLPE (Pre-ensamblados).
Secciones de fase: 25 a 95 mm². Neutro: 50 o 54,6 mm².
Normas: IRAM 2263, 2178/ NBR 8182.