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• Gustavo Rivera

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LABORATORIO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA PRACTICA Nº 2 “GENERACION DE ENERGIA ELECTRICA EN CORRIENTE ALTERNA” I. OBJETIVOS.GENERACION DE ENERGIA ELECTRICA EN AC

Existen dos formas de generar energía eléctrica, la mas remota es la generación de la CORRIENTE CONTINUA conocida como DC y la mas reciente que es la generación de CORRIENTE ALTERNA, mas conocida como AC, el objetivo de la presente practica es verificar algunas formas de generación de energía eléctrica en corriente alterna utilizando equipos de laboratorio (pequeña escala de los equipos aplicados en la generación de grandes bloques de energía) 2. FUNDAMENTO TEÓRICO:

Describa y analice las formas usuales de generación de corriente alterna:     

Generación Hidráulica Generación Térmica Generación Eólica Generación Solar Otras formas de generación en AC

GENERACION ENERGIA HIDRAULICA

El funcionamiento básico consiste en aprovechar la energía cinética del agua almacenada, de modo que accione las turbinas hidráulicas. Para aprovechar mejor el agua llevada por los ríos, se construyen presas para regular el caudal en función de la época del año. La presa sirve también para aumentar el salto y así mejorar su aprovechamiento. VENTAJAS SOBRE OTRAS FUENTES DE ENERGÍA

 Disponibilidad: El ciclo del agua lo convierte en un recurso inagotable.  Energía limpia: No emite gases "invernadero", ni provoca lluvia ácida, ni produce emisiones tóxicas.  Energía barata: Sus costes de explotación son bajos, y su mejora tecnológica hace que se aproveche de manera eficiente los recursos hidráulicos disponibles.  Trabaja a temperatura ambiente: No son necesarios sistemas de refrigeración o calderas, que consumen energía y, en muchos casos, contaminan.  El almacenamiento de agua permite el suministro para regadíos o la realización de actividades de recreo.  La regulación del caudal controla en riesgo de inundaciones. INCONVENIENTES

 Su construcción y puesta en marcha requiere inversiones importantes. Además, los emplazamientos en donde se pueden construir centrales hidroeléctricas en buenas condiciones económicas son limitados.  Las presas se convierten en obstáculos insalvables para especies como los salmones, que tienen que remontar los ríos para desovar. Por su parte, los embalses afectan a los cauces, provocan erosión, e inciden en general sobre el ecosistema del lugar.

 Empobrecimiento del agua: El agua embalsada no tiene las condiciones de salinidad, gases disueltos, temperatura, nutrientes, y demás propiedades del agua que fluye por el río. Los sedimentos se acumulan en el embalse, por lo que el resto del río hasta la desembocadura acaba empobreciéndose de nutrientes. Asimismo, puede dejar sin caudal mínimo el tramo final de los ríos, especialmente en épocas secas.  Los emplazamientos hidráulicos suelen estar lejos de las grandes poblaciones, por lo que es necesario transportar la energía eléctrica producida a través de costosas redes. GENERACION ENERGIA TERMICA

La energía térmica también se puede aprovechar en un motor térmico; en el caso de la energía nuclear para la generación de energía eléctrica, y en el caso de la combustión, además, para obtener trabajo, como en los motores de los automóviles o de los aviones. La obtención de energía térmica implica un impacto ambiental. La combustión libera CO2 y otras emisiones contaminantes. La tecnología actual en energía nuclear da lugar a residuos radiactivos que deben ser controlados. Además deben tenerse en cuenta la utilización de terreno de las plantas generadoras de energía y los riesgos de contaminación por accidentes en el uso de los materiales implicados, como los derrames de petróleo o de productos petroquímicos derivados.

GENERACION ENERGIA EOLICA

La turbina eólica o generador utilizan la energía renovable proveniente del viento para generar energía eléctrica. Antes de conocer cómo funciona una turbina o generador eólico es necesario conocer sus principales componentes. Estos son: el rotor (con sus las paletas o aspas), la caja de engranajes, el generador y el poste o torre donde se sostiene la turbina. Para comenzar con el proceso de generación de electricidad el viento o energía cinética golpea las palas o aspas del rotor haciendo que el eje donde se sostiene rote convirtiendo así la energía del viento en energía mecánica. Esta energía es tomada por la caja de engranajes, que cumple la función de captar la energía mecánica de baja rotación, y aumentarla en una de alta rotación antes de ser traspasada al generador. El generador capta la energía mecánica desde la caja de engranajes y la convierte finalmente en electricidad.

GENERACION ENERGIA SOLAR

Una central térmica solar o central termosolar es una instalación industrial en la que, a partir del calentamiento de un fluido mediante radiación solar y su uso en un ciclo termodinámico convencional, se produce la potencia necesaria para mover un alternador para generación de energía eléctrica como en una central térmica clásica. Constructivamente, es necesario concentrar la radiación solar para que se puedan alcanzar temperaturas elevadas, de 300 º C hasta 1000 º C, y obtener así un rendimiento aceptable en el ciclo termodinámico, que no se podría obtener con temperaturas más bajas. La captación y concentración de los rayos solares se hacen por medio de espejos con orientación automática que apuntan a una torre central donde se calienta el fluido, o con mecanismos más pequeños de geometría parabólica. El conjunto de la superficie reflectante y su dispositivo de orientación se denomina heliostato. Los fluidos y ciclos termodinámicos escogidos en las configuraciones experimentales que se han ensayado, así como los motores que implican, son variados, y van desde el ciclo Rankine (centrales nucleares, térmicas de carbón) hasta el ciclo Brayton (centrales de gas natural) pasando por muchas otras variedades como el motor de Stirling, siendo las más utilizadas las que combinan la energía termosolar con el gas natural. 3. ELEMENTOS A UTILIZAR:

   

Voltímetro AC Ohmimetro Grupo de generación Hidráulico Herramientas de taller

4. PROCEDIMIENTO DE EJECUCIÓN:

 Utilizando el grupo de generación hidráulico de laboratorio, identificar los componentes mecánicos y eléctricos que intervienen en el proceso de generación de energía eléctrica  Verificar la resistencia interna del estator del generador y del rotor o sistema de excitación del alternador.  En el circuito del estator, con el instrumento adecuado medir su resistencia de aislamiento. 5. CUESTIONARIO

5.1. Evalúe la resistencia interna del alternador ensayado, estator y rotor, ¿su valor es correcto?, ¿con que instrumento podrá medir con precisión esta parámetro?

5.2. Explique como evaluaría la resistencia de aislamiento del alternador en forma correcta. La resistencia de aislamiento del alternador se podría medir en forma correcta quizás con un amperímetro digital o con un voltímetro en el cual se pueda especificar el voltaje correcto para obtener unos valores de resistencia correctos.

5.3. Si tendría que evaluar la forma de onda de la tensión generada ¿Qué instrumento debería utilizar? OSCILOSCOPIO DE RAYOS CATÓDICOS

El osciloscopio es básicamente un dispositivo de visualización gráfica que muestra señales eléctricas variables en el tiempo. El eje vertical, a partir de ahora denominado Y, representa el voltaje; mientras que el eje horizontal, denominado X, representa el tiempo. Con el osciloscopio podemos realizar básicamente esto:      

Determinar directamente el periodo y el voltaje de una señal. Determinar indirectamente la frecuencia de una señal. Determinar que parte de la señal es DC y cual AC. Localizar averías n un circuito. Medir la fase entre dos señales. Determinar que parte de la señal es ruido y como varia este en el tiempo.

Los osciloscopios son de los instrumentos más versátiles que existen y lo utilizan desde técnicos de reparación de televisores a médicos. Un osciloscopio puede medir un gran número de fenómenos, provisto del transportador adecuado (un elemento que convierte una magnitud física en señal eléctrica) será capaz de darnos el valor de una presión, ritmo cardiaco, potencia de sonido, nivel de vibraciones en un coche, etc. Los hay analógicos y digitales. Los primeros trabajan directamente con la señal aplicada, está una vez amplificada desvía un haz de electrones en sentido vertical pero proporcionalmente a su valor. En contraste los osciloscopios digitales utilizan previamente un conversor analógico-digital (A/D) para almacenar digitalmente la señal de entrada, reconstruyendo posteriormente esta información en la pantalla Ambos tipos tienen sus ventajas e inconvenientes. Los analógicos son preferibles cuando es prioritario visualizar variaciones rápidas de la señal de entrada en tiempo real. Los osciloscopios digitales se utilizan cuando se desea visualizar y estudiar eventos no repetitivos (picos de tensión que se producen aleatoriamente)

5.4. Considerando los costos de generación de energía eléctrica, para nuestro país, ¿Cuáles serian las formas de generación de energía eléctrica que usted impulsaría? Indique las ventajas y desventajas de las formas de generación que propone. Una forma alternativa es la generación de ENERGÍA transformación de energía solar en energía eléctrica.

FOTOVOLTAICA

que permite la

VENTAJAS DE LA ENERGÍA SOLAR

 Sistemas limpios, silenciosos y respetuosos con el Medio Ambiente (cada kW/h generado evita la emisión de un kilogramo de CO2 )  Mantenimiento mínimo  Vida útil de los paneles supera los 20 años  Amortización de la instalación en 10 años + beneficios  Suministro de energía continuo y fiable  No depende de fuentes de energía convencionales  Permite el abastecimiento de energía en lugares aislados de la red eléctrica

 Se puede instalar casi en cualquier sitio  Fuente inagotable DESVENTAJAS DE LA ENERGÍA SOLAR

Los inconvenientes de este sistema de generación de energía, se trata de la técnica de construcción de las obleas, excesivamente compleja y cara. Un segundo motivo, es el rendimiento obtenido y el espacio de terreno ocupado por los elementos captadores. Como contrapunto a sus inconvenientes, es un sistema ideal para instalar en lugares remotos donde no sea posible tender cableados eléctricos o disponer de personal de mantenimiento, tales como teléfonos de emergencia en determinadas zonas (autopistas, alta montaña, etc.), faros marinos en costas poco accesibles, boyas en bajos marinos peligrosos para la navegación que sea preciso señalar, equipos de salvamento a bordo de buques, etc. Sin embargo, hay varias barreras que impiden un uso masivo de la energía fotovoltaica: por un lado sus precios continúan siendo altos. El mercado, o la demanda, sigue siendo pequeña y por lo tanto la escala de producción continúa siendo baja, esto hace que los precios sean altos. Estos precios altos mantienen el mercado restringido, un verdadero círculo vicioso.

6. BIBLIOGRAFÍA

http://es.wikipedia.org/wiki/Energía_hidráulica http://es.wikipedia.org/wiki/Energía_térmica http://elblogverde.com/energia-eolica/ http://es.wikipedia.org/wiki/Energía_solar

Jefe de Practicas: Ing. Víctor Rivera Acosta