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• Ronny Rojas

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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN UNIVERSIDAD POLITÉCNICA TERRITORIAL DEL NORTE DE MONAGAS “LUDOVICO SILVA”

PROFESOR: ING.: ALEXANDER LÓPEZ

T.S.U.: DAVID RODRÍGUEZ C.I. 17.548.297 RONNI ESPINOZA C.I. 18.081.167 MANUEL ESPINOZA C.I. 17.092.194 ENERO 2017 INTRODUCCIÓN

Existen diversos tipos de generación de energía eléctrica utilizadas en la actualidad, entre las cuales tenemos la fotovoltaica, eólica, térmica hidroeléctrica, entre otras. En el presente trabajo se darán a conocer los diversos tipos de centrales eléctricas extendiendo el aprendizaje hasta su clasificación y tipos.

CENTRALES ELÉCTRICAS Una central productora de energía es cualquier instalación que tenga como función transformar energía potencial en trabajo. Las centrales eléctricas son las diferentes plantas encargadas de la producción de energía eléctrica y se sitúan, generalmente, en las cercanías de fuentes de energía básicas (ríos, yacimientos de carbón, etc.). También pueden ubicarse próximas a las grandes ciudades y zonas industriales, donde el consumo de energía es elevado. Los generadores o alternadores son las máquinas encargadas de la obtención de la electricidad. Estas maquinarias son accionadas por motores primarios. El motor primario junto con el generador forman un conjunto denominado grupo. CARACTERÍSTICAS DE CARGAS DE UNA CENTRAL ELÉCTRICA Potencia instalada Es la suma total de las potencias nominales de todos los receptores de energía conectados a la red que alimenta la central. Se llama también carga instalada. Factor de carga Para tener una medida que indique la naturaleza de la carga instalada se introduce el denominado factor de carga, definido como la relación de potencia media a la potencia máxima de punta, es decir: M =Potencia media[kVA]/Potencia máxima[ kVA]

Para una central eléctrica resulta desfavorable que el factor de carga sea pequeño puesto que ello indica que, a pesar de tener que construirse la central eléctrica para potencia

de punta Pmáx., no suministra más que un pequeño porcentaje de este valor de forma que la central eléctrica desaprovecha durante casi todo el día sus posibilidades, ya que la potencia de punta solamente se precisa durante breves periodos de tiempo, como muestran los gráficos de carga. En la práctica pueden tomarse los siguientes valores:      

Para pequeñas instalaciones y pueblos Para pequeñas ciudades Para centrales agrícolas Para grandes ciudades Para una provincia Para una región (varias provincias)

m=0,15 a 0,2 m=0,2 a 0,3 m=0,3 a 0,35 m=0,3 a 0,4 m=0,4 a 0,45 m=0,45 a 0,5

Factor de demanda Es la relación entre la demanda máxima de un sistema y la respectiva potencia instalada, es decir A=Demanda máxima en [kVA ]/ Potenciainstalada en[kVA ]

Generalmente esta relación oscila entre 0,2 para instalaciones de pequeñas potencias y de 0,5 para instalaciones de grandes potencias. Factor de instalación Está relacionado con el anterior ya que una central eléctrica determinada se proyecta para suministrar una demanda determinada. El factor de instalación es la relación entre la potencia total de la central y la potencia conectada a la red alimentada por dicha central, es decir

B=Potenciatotal de la central [kVA]/ Potenciainstalada [kVA ]

En la práctica el factor de instalación adopta los siguientes valores:    

Pequeñas instalaciones hasta 5000 hab. Poblaciones hasta 20000 hab. Centrales agrícolas Grandes centrales

B = 0,2 a 0,3 B = 0,3 a 0,35 B = 0,25 a 0,28 B = 0,4 a 0,5

A este factor también se lo conoce con el nombre de factor de simultaneidad. Utilización anual Es él número de horas anuales que debería trabajar la instalación a su plena carga, para que la energía producida fuese igual a la que la central eléctrica produce en un año, trabajando a carga variable. Esta cifra de una idea de la cantidad de horas que hubiera debido trabajar la central para suministrar esa energía. La utilización anual, se denomina también duración de aprovechamiento y en la práctica alcanza estos valores:   

Para suministrar a pequeñas ciudades 1200 a 2000 hs Para suministrar a grandes ciudades de 2000 a 3500 hs Para suministrar (regionales) de 3500 a 5000 hs Factores de utilización Es la relación entre el número de horas de utilización anual y él número total de

horas del año. C=Número de horas de utilización anual/ Número de horas del año

En la práctica para la determinación de la energía suministrada por una centra; eléctrica durante un año, podemos adoptar estos valores para el factor de utilización: 

Suministros a pequeñas ciudades

c = 0,15 a 0,25

 

Suministros a grandes ciudades Suministros a grandes (regiones)

c = 0,25 a 0,4 c = 0,4 a 0,5

Factor de reserva No basta construir una central eléctrica para la máxima punta de potencia que aparezca durante el año. Un grupo de generadores puede quedar parado, por avería o por inspección. Por lo tanto hay que disponer de máquinas que sustituyan a las que han quedado fuera de servicio, lo que quiere decir que la potencia total de la central, ha de ser mayor que la población máxima para la que ha sido proyectada. Este hecho se expresa por medio del factor de reserva, que es la relación entre la potencia total de la central y la potencia máxima que ha de suministra: D=Potencia total de la central [kVA]/ Potencia máximade la central [kVA ]

El factor de reserva es mayor que 1 y en la práctica alcanza estos valores:    

Para pequeñas instalaciones (pueblos) Para poblaciones medias Para centrales agrícolas Para grandes ciudades

d = 1,3 a 4,6 d = 1,6 a 1,75 d = 1,6 a 1,7 d = 1,8 a 2

CLASIFICACIÓN DE CENTRALES ELÉCTRICAS Centrales de Base o Centrales Principales Su función es suministrar energía eléctrica en forma permanente; la instalación suele estar en marcha durante largos períodos de tiempo y no debe sufrir interrupciones de la instalación. Este tipo de centrales se caracterizan por su alta potencia, y generalmente, se trata

de centrales nucleares, térmicas e hidráulicas. Centrales de Punta Estas centrales tienen como principal función cubrir la demanda de energía eléctrica cuando existen picos de consumo, o sea horas punta. Trabajan en espacios cortos de tiempo durante determinadas horas, su funcionamiento es periódico. Debido a la capacidad de respuesta necesaria, generalmente suelen ser centrales hidráulicas o térmicas. Las centrales de punta sirven de apoyo a las centrales de base. Centrales de Reserva El concepto de reserva económica implica la disponibilidad de instalaciones capaces de sustituir, total o parcialmente, a las centrales de base en las siguientes situaciones: escasez o falta de materias primas (agua, carbón, fuel-oil, etc.). El concepto de reserva técnica comprende la programación de determinadas centrales para reemplazar a las centrales de producción elevada en el caso de fallas en sus maquinarias. Las centrales a las que se suele recurrir en esos casos son las hidráulicas o con turbinas de gas debido a la rápida capacidad de respuesta. Centrales de Socorro Si bien tienen el mismo propósito que las centrales anteriores, se diferencian en que estas son pequeñas centrales autónomas y transportables en camiones, trenes o barcos. Suelen ser accionadas por motores Diesel. TIPOS DE CENTRALES ELÉCTRICAS

Hidráulicas o Hidroeléctricas El costo de construcción de estas centrales es elevado pero se compensan con los bajos gastos de explotación y mantenimiento luego la puesta en marcha de las mismas. Como consecuencia de esto, las centrales hidráulicas son las más rentables en comparación con los restantes tipos. Estas centrales suelen ubicarse lejos de los grandes centros de consumo y el lugar de asentamiento de las mismas está condicionado por las características del terreno. Las turbinas hidráulicas son accionadas por el agua como consecuencia de la energía cinética o a la de presión que ha desarrollado en su descenso. Anteriormente, el agua es retenida, encauzada y controlada. Los modelos más relevantes de estas máquinas motrices son las turbinas Pelton, Francis, kaplan y de hélice. Nucleares La producción de energía se logra mediante la transformación previa de la energía nuclear. Un combustible nuclear, el uranio, y un reactor nuclear reemplazan a los combustibles y a la caldera de la central térmica. En el reactor tiene lugar la fisión del uranio (rotura en cadena de los núcleos de los átomos de este elemento químico), que al liberar una gran cantidad de energía origina el calor preciso para la obtención del vapor de agua. Los tres combustibles fisionables conocidos son: uranio 235, plutonio 239 y uranio 233. El primero de estos combustibles es el único que se encuentra disponible en la

naturaleza. Las centrales nucleares o termonucleares utilizan las turbinas de vapor como maquinas motrices. El reactor y los sistemas de instalación deben ser sometidos a una continua refrigeración, por lo tanto, la localización de estas centrales depende de la disponibilidad de caudales de agua de valor determinado y regular. La presente demanda de energía puede ser satisfecha en forma suficiente con el rendimiento logrado por las centrales hidráulicas, térmicas y nucleares. Las siguientes centrales presentan una serie de dificultades económicas y técnicas. Los rendimientos obtenidos con las mismas son bajos en comparación con las centrales anteriores. Estas centrales se construyeron con el propósito de aprovechar al máximo los recursos energéticos naturales, pero presentan un alto costo de construcción y una escasa prestación de energía eléctrica. Térmicas El alimento de estas centrales está constituido por los distintos combustibles sólidos (carbón mineral); líquidos (gas-oil y fuel-oil, originados en la refinación del petróleo crudo); y gaseosos (gas natural). La energía eléctrica surge como consecuencia de la energía térmica de combustión. La proximidad a un yacimiento de carbón, o a una refinería de petróleo o a un grupo industrial son algunos de los condicionantes del lugar donde estas centrales pueden ubicarse.

El vapor de agua producido en una caldera posibilita el funcionamiento de las turbinas de vapor (máquinas motrices) al hacer girar el eje de dichas máquinas. En el caso de que las turbinas sean accionadas por gas proveniente de la combustión del gas natural, gas de altos hornos o aceite de petróleo destilado, se trata de turbinas de gas. Mareomotrices La energía eléctrica es consecuencia de la energía de las mareas. Parten del cambio de nivel periódico y las corrientes de agua de mares, océanos, lagos, etc. Cuando la marea está alta, se retiene agua del mar en la zona de embalse; al bajar la marea, el agua retorna al mar a través de las máquinas, haciendo funcionar las mismas. El conjunto de "máquina motriz – generador" se denomina grupo-bulbo y en su interior se ubican un generador, los equipos correspondientes y una hélice (turbina eléctrica del tipo Kaplan de eje horizontal o inclinado). Geotérmicas Las altas temperaturas que existen en el interior del globo terráqueo producen un vapor natural a 200°C aproximadamente. Esta energía térmica acciona directamente las turbinas de vapor de las centrales geotérmicas. El subsuelo terrestre es una reserva de energía prácticamente inagotable, pero es de difícil acceso y por lo tanto poco aprovechable.

Eólicas

Estas centrales utilizan a los vientos o corrientes de aire para generar la energía eléctrica. Su utilización se limita a situaciones especiales debido a que la obtención de energía eléctrica a través de estas centrales, tiene un elevado costo. El viento puede ser aprovechado a partir de ciertas velocidades (mínima 6 m/s), solo en las centrales eólicas de un tamaño considerable. Los aerogeneradores o turbinas eólicas son aquellas máquinas que superan algunas decenas de kW. Aún se desconoce la manera de regular la producción que estas máquinas aportan. Solares o Heliotérmicas En un primer procedimiento, la energía luminosa y térmica proveniente del Sol en forma de radiación electromagnética es transformada en energía eléctrica mediante el empleo de células. La irradiación solar equivale a 1 kW/m2 siempre que el tiempo se encuentre despejado. La obtención de este tipo de energía es muy irregular, debido a que depende de las variaciones horarias y estacionales y de las modificaciones en la nubosidad.

CONCLUSIÓN Al finalizar este trabajo el lector dominar los principios básicos sobre los diferentes tipos de centrales que existen para la producción de energía eléctrica, los tipos y clasificación, su participación e influencia en el Sistema Eléctrico Nacional.