Generación de corriente alterna y continua: energía eléctrica

UNIDAD 2

GENERACION DE CA Y CD

Que es la Energía Eléctrica

· La energía eléctrica es la transportada por la corriente eléctrica. › Es la forma de energía más utilizada en las sociedades industrializas. Si miras a tu alrededor, verás multitud de objetos que usan la energía eléctrica para su funcionamiento. Esto se debe a estas características: › Capacidad para transformarse con facilidad en otras formas de energía (lumínica: bombillas; calorífica: estufas). · Es posible transportarla a largas distancias con bajos costes y rendimiento relativamente alto (no se pierde excesiva energía). . Se denominan centros o centrales de generación las instalaciones donde de transforma la energía primaria o secundaria en energía de consumo. Si esta energía de consumo es eléctrica, la central recibe el nombre de central eléctrica. Una vez generada, esta energía de consumo debe ser trasportada hasta los puntos donde se necesite. Ya en ellos, será distribuida: viviendas, alumbrado de las calles, industrias, etc.

FUENTES DE ENERGÍA

DEFINICIÓN Y CLASIFICACIÓN

• SEGÚN ORIGEN

x

• SEGÚN UTILIZACIÓN
• NO RENOVABLES - CONVENCIONALES RENOVABLES - ALTERNATIVAS

Fuentes Convencionales

Son aquellas que proporcionan la mayor parte de la energía y que se encuentran de forma limitada cuya velocidad de regeneracion en menor a la de su consumo

Fuentes Alternativas

Son aquellas que se utilizan en menor cantidad por ahora, estas al utilizarse se regeneran de manera natural o artificial. Algunas de estas fuentes renovables estan sometidas a ciclos que se mantienen deforma más o menos constante en la naturaleza.

ENERGÍA

Fuentes de energía

No Renovables

• Carbón
• Petróleo
• Gas natural
• Uranio

Renovables

• Hidráulica
• Eólica
• Solar
• Biomasa
• Maremotriz

CENTRALES

• Térmica
• Hidráulica
• Solar térmica
• Eólica
• Nuclear
• Maremotriz

CENTRALE

• Fotovoltaicas
• Geotérmica
• Biomasa

Calor Movimiento de un fluido Vapor de agua Células fotoeléctrica S TURBINA GENERADOR CONSUMIDOR Transformador Transporte en lineas transformador a la baja de alta tensión A la alta

ENERGÍA ELÉCTRICA

GENERACION DE ELECTRICIDAD

¿Te has dado cuenta que la inmensa mayoría de la energía que solemos utilizar está en forma de energía eléctrica? ¿ Por qué piensas que es así? La respuesta es muy sencilla. Se debe a que es una forma de energía fácil de:

• Obtener
• Transportar
• Transformar en otras formas de energía (mecánica, luminosa, calorífica, radiante, etc.)

En este apartado conocerás donde y cómo se produce la energía eléctrica que utilizaremos en nuestras casas y nuestras industrias. La energía eléctrica se produce, a escala industrial, en las centrales eléctricas. Una central eléctrica es una "fabrica de corriente eléctrica". La forma mas habitual de producir energia electrica es usando un alternador. Un alternador está formado por un rollo de hilo conductor (bobina) que puede girar, y un imán que está fijo. La bobina gira dentro del iman, impulsada por el giro de una turbina que, a su vez, se hace girar gracias a un fluido en movimiento. Por último, la corriente eléctrica se modifica en un transformador, que la "prepara" para ser transportada.

Transformador

Turbina de una central eléctrica.

CENTRALES ELECTRICAS

Centrales hidroeléctricas

La turbina se mueve gracias un chorro de agua a gran velocidad, aprovechando los saltos de agua; ya sean:

• Naturales: cascadas, desniveles en los rios.
• Artificiales, construidos en los embalses.

La imagen que tienes a continuación muestra una central hidroeléctrica.

Central hidroeléctrica

Centrales térmicas

La turbina es movida gracias a un chorro de vapor a presión obtenido calentando agua. Según el origen de la energía empleada para calentar el agua, pueden ser:

Térmicas clásicas, también llamadas termoeléctricas o simplemente térmicas: obtienen la energía de la combustión de combustibles fósiles (carbón, gas natural) o sus derivados (fuel-oil).

Centrales de biomasa: obtienen la energía de la combustion de residuos forestales, agrícolas o de los llamados cultivos energéticos.

Centrales de incineración de residuos sólidos urbanos (RSU): obtienen la energía de la combustion de la basura (una vez tratada convenientemente).

Nucleares: obtienen la energía a partir de reacciones de fisión de átomos de uranio.

Termosolares: calientan el agua concentrando la energía procedente del sol.

Geotermicas: aprovechan el calor procedente del interior de la Tierra.

Central térmica de As Pontes, (A Coruña)

Central térmica solar

Central nuclear

Centrales eólicas

La turbina es movida gracias a la acción del viento sobre las aspas de un aerogenerador.

Central eólica

Centrales mareomotrices

Funcionan de modo similar a las centrales hidroeléctricas, pero aprovechando las diferencias del nivel del mar entre la marea alta (pleamar) y la marea baja (bajamar). También entran en esta categoría de centrales las que aprovechan el movimiento de las olas para mover la turbina.

O 0

Centrales solares fotovoltaicas

Convierten directamente la energía radiante del sol en energía eléctrica. Para ello se usan células solares fotovoltaicas que aprovechan el efecto fotoeléctrico, es decir la capacidad de algunos materiales (los semiconductores) para convertir la energía luminosa en corriente eléctrica.

GENERACION DE CORRIENTE ALTERNA

Introducción

En la actualidad la mayoría de los artefactos que tenemos en nuestros hogares y los que vemos en la calle utilizan energía eléctrica; ya sea un televisor, un reloj, un celular, o un automóvil, etc. Algunos de estos utilizan la energía de una pila o una batería para funcionar, por lo general estas se recargan con corriente alterna rectificada. En el caso de un celular se recarga a través de una fuente compuesta por un transformador reductor y un puente de diodos que se conectan a la linea de tension domiciliaria, y en el caso de un automóvil este recarga su batería a través de un generador de corriente alterna que en la salida de tensión tiene un puente de diodo que se encarga de transformar la corriente alterna en corriente continua. Los generadores de corriente alterna ya sea un alternador de un automóvil, un grupo electrógeno, o los grandes generadores de las planta hidroeléctricas, transforman la energía mecánica en energía eléctrica.

Corriente alterna

Se denomina así a la corriente eléctrica en la que su magnitud y direccion varían respondiendo a un determinado ciclo. La forma de onda de la corriente alterna utilizada en tendidos eléctricos domiciliarlos es la onda senoidal, puesto que es de facil generación.

1 .- Principios de Generación de Corriente Alterna

Principio de inducción

Entre los polos de un imán se genera un campo magnético produciendo unas líneas de fuerzas que parten desde el polo norte y se dirigen hacia el polo sur. Si se logra poner los polos enfrentados y mover un conductor cortando las líneas de fuerza, se producirá una diferencia de potencial entre los extremos de este. Si dejamos fijo el conductor o lo movemos paralelamente a las líneas de fuerza la diferencia de potencial desaparece. Si se conectan dichos extremos a un circuito, se producirá una circulación de corriente eléctrica a través del mismo. La circulación de corriente cambia su sentido de acuerdo a la dirección de desplazamiento del conductor dentro del campo magnético.

Principio de generación de corriente alterna

El fenómeno de inducción electromagnética fue descubierto por faraday en el año 1830, llegando a demostrar que "cuando un conductor se mueve dentro de un campo magnético cortando líneas de fuerza, se engendra en el una fuerza electromotriz, que es directamente proporcional al flujo cortado, e inversamente proporcional al tiempo empleado en hacerlo. Teniendo un imán permanente como inductor estático y un rotor con una espira como inducido tendremos un generador elemental. Al recibir movimiento, la espira cortara las líneas de fuerza y se producirá una fuerza electromotriz.

2 .- Formas de generación de corriente alterna

La obtención de energía eléctrica con lleva diversos métodos. La transformación de otros tipos de energía en energía eléctrica es el método más usual. Entre los procedimientos utilizados podemos destacar el realizado en las:

Hidroeléctricas: En una central hidroeléctrica se utiliza energía hidráulica para la generación de energía eléctrica. Son el resultado actual de la evolución de los antiguos molinos que aprovechaban la corriente de los rios para mover una rueda.

Termoeléctricas: Donde se genera energía eléctrica a partir de la energía liberada en forma de calor, normalmente mediante la combustion de combustibles fósiles como petróleo, gas natural o carbón.

Nucleares: Una central o planta nuclear es una instalación industrial empleada para la generación de energía eléctrica a partir de energía nuclear. Se caracteriza por el empleo de combustible nuclear fisionable que mediante reacciones nucleares proporciona calor que a traves de un ciclo termodinamico convencional, transforman el trabajo mecánico en energía eléctrica. Estas centrales constan de uno o más reactores.

Todos los anteriores producen corriente alterna por medio de generadores llamados alternadores. Un generador es una máquina electrica rotativa que transforma energía mecánica en energía eléctrica. Lo consigue gracias a la interacción de los dos elementos principales que lo componen: la parte movil llamada rotor, y la parte estatica que se denomina estator.

Generador de corriente alterna: el alternador

Los generadores de corriente alterna o alternadores son maquinas que transforman energía mecánica, que reciben por el rotor, en energia electrica en forma de corriente alterna. La mayoría de alternadores son máquinas de corriente alterna sincrona, que son las que giran a la velocidad de sincronismo, que esta relacionada con el nombre de polos que tiene la máquina y la frecuencia de la fuerza electromotriz. Esta relación hace que el motor gire a la misma velocidad que le impone el estator a traves del campo magnetico. Esta relación viene dada por la expresión: n = 60 . f Donde f es la frecuencia a la cual esta conectada la maquina y P es el numero de pares de polos.

le (CC) Rotor Movimiento de rotación Rotor Generador CA (alternador) Estator li (CA)