Post on 02-Dec-2015
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INTRODUCCION
¿POR QUÉ GESTIONAR LA ENERGÍA?
Ing. Alejandro Rodríguez Madrid
GESTIÓN ENERGÉTICA
GESTION ENERGETICA
LOGROS DE LA SESIÓN
LOGRO
Al finalizar LA UNIDAD 1, estarás preparado para:Resolver problemas básicos de electricidad, considerando los conceptos y las leyes fundamentales de la electricidad, a la vez de plantear y resolver problemas prácticos que se presentan en los sectores productivos
TEMARIO
Corriente y tensión eléctrica, resistividad, conductividad, las leyes básicas de la electricidad.SESIONES: 1 y 2
GESTION ENERGETICA
TEMARIO
1. Introducción a la gestión energética2. Conceptos:
• Corriente y tensión eléctrica, resistividad, conductividad, las leyes básicas de la electricidad.
3. Leyes fundamentales4. Concepto importante5. Reflexiona un momento6. No olvides que7. Preguntas8. Solucionario9. Conclusiones
GESTION ENERGETICA
LA GESTION DE LA ENERGÍA
GESTION ENERGETICA
Preguntas de Entrada:
• ¿Que es la energía?• ¿Qué es un recurso energético?• ¿Qué implica gestionar la energía?• ¿Qué entendemos por energía eléctrica?
CIVILIZACION HUMANA Y CONSUMO ENERGÉTICON.Y. USA, 11 septiembre 2001
MECÁNICA PARA INGENIEROS
Gestionando la energíaTEMA::
1. Conceptos
Recursos energéticos
Fuente: OECD/IEA(2011). Manual de Estadísticas Energéticas
GESTION ENERGETICA
Electricidad
Gas Natural
GLP
Gasolinas
Kero+Diesel
Residuales
Carbón
MateriaPrima
Importada
Hidroeléctricas
Termoeléctricas
Refinería de Crudo
Plantas de GasMateriaPrima
Nacional
D2 R6 / R500
Carbón
GN
LGN
Cadena de Suministro Energético
Ley 28832 Planifica Transmisión
Ley 28832 Planifica Transmisión
¿Libertad del Mercado?
¿Existe Control de la Reserva?¿Existe Control de la Reserva?
GESTION ENERGETICA
1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 (Abril*)
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
GLP GLP GLP GLP GLP GLP GLP GLP GLP GLP GLP GLP GLP GLP GLP GLP
GASOLINASGASOLINASGASOLINASGASOLINASGASOLINASGASOLINASGASOLINASGASOLINASGASOLINASGASOLINASGASOLINASGASOLINASGASOLINASGASOLINASGASOLINASGASOLINAS
KEROSENEKEROSENEKEROSENEKEROSENEKEROSENEKEROSENEKEROSENEKEROSENE
KEROSENEKEROSENEKEROSENEKEROSENEKEROSENEKEROSENEKEROSENEKEROSENE
TURBO
TURBO TURBO TURBO TURBO TURBO TURBOTURBO
TURBO TURBO TURBO TURBO TURBOTURBO TURBO TURBO
DIESEL DIESELDIESEL DIESEL DIESEL DIESEL DIESEL
DIESEL
DIESELDIESEL DIESEL
DIESEL DIESELDIESEL DIESEL DIESEL
RESIDUALESRESIDUALES
RESIDUALESRESIDUALESRESIDUALESRESIDUALESRESIDUALESRESIDUALESRESIDUALES
RESIDUALESRESIDUALESRESIDUALES
RESIDUALESRESIDUALES
RESIDUALESRESIDUALES
GAS NATURALGAS NATURALGAS NATURAL GAS NATURALGAS NATURALGAS NATURALGAS NATURALGAS NATURAL
GAS NATURALGAS NATURALGAS NATURALGAS NATURALGAS NATURAL
GLP GASOLINAS KEROSENE TURBO DIESEL RESIDUALES GAS NATURAL
27%
10.3%
32.7%
6%
4.8%
EVOLUCIÓN DEL CONSUMO DE COMBUSTIBLES EN EL PERÚPERIODO 1996 - 2011
GESTION ENERGETICA
DOMOTICA
GESTION ENERGETICA
TRANSPORTE
GESTION ENERGETICA
PRODUCCION
GESTION ENERGETICA
TRANSFORMACION
GESTION ENERGETICA
SEGURIDAD
GESTION ENERGETICA
Los incas ¿gestionaban sus recursos energéticos?
GESTION ENERGETICA
1. CONCEPTO
Se debe gestionar la energía:
- En la casa- En la empresa- En el país- En el planeta
GESTION ENERGETICA
SISTEMA DE GESTION ENERGETICA¿Por qué es importante un SGE ?
Clave para ahorro de energía en las organizacionesControla y reduce el consumo de energía.Un SGE permite:
- Reducir costes: Competitividad- Reducir las emisiones de carbono
Organizaciones verde y sostenible ambientalmente.- Reducir el riesgo: A menos consumo
menor precio y menor escasez. Puede hacer inviable la empresa. Controlando la energía se hace predecible.
UNIDAD I
FUNDAMENTOS BÁSICOS DE ELECTRICIDAD
Ing. Alejandro Rodríguez Madrid
GESTIÓN ENERGÉTICA
El Átomo
N
N+ +
-
-Electrón
Protón
NeutrónNúcleo
Orbita
Cuerpo Cargado Positivamente
N
N+ +
-
Cuerpo Cargado Negativamente
N
N+ +
-
-
-
Materiales eléctricos conductores
- - ------- --
Conductor eléctrico
Flujo de electrones
Materiales eléctricos aislantes
- -
-
-
-
-
-
--
Material aislante
Electrones
Materiales eléctricos semiconductores
- - - -
-
-
-
--
Material semiconductor
Electrones
----
Flujo de electrones
Fuerza entre cargas eléctrica“Repulsión”
++
Fuerza entre cargas eléctrica“Repulsión”
- -
Fuerza entre cargas eléctrica“Atracción”
- +
Tensión eléctrica
Separación de cargas contrarias
- +
Tensión eléctrica
• Símbolo: U• Unidad: Voltio (V)
• Ejemplos:1000 V = 1 kV1 mV = 0,001 V1µV = 0,000001 V220 V = 0,22 kV
¿Cómo obtener tensión eléctrica?
• Frotamiento de dos cuerpos• Acción Térmica• Acción Química• Magnetismo• Movimiento• Otros
Tipos de tensión eléctrica
Tensión continua DC
UDC
t
Tipos de tensión eléctrica
Tensión alterna AC
Tensión
(causa)
Corriente
(efecto)
Corriente eléctrica
Movimiento de electrones => Corriente eléctrica
- -------- +Conductor
Intensidad de corriente• Símbolo: I• Unidad: Amperio (A)• Ejemplos:
– 1000 A = 1 kA
– 1 mA = 0,001 A– 1µA = 0,000001 A
Efectos de la corriente
• Luminoso• Calorífico• Químico• Magnético• Fisiológico• Otros
Resistencia eléctrica
Oposición que ejerce una material al paso de la corriente.
- - - -
-
-
-
--
Conductor
Electrones
----
Flujo de electrones
Resistencia eléctrica
• Símbolo: R• Unidad: Ohmio (Ω)
• Ejemplos:1000 Ω = 1 kΩ1 mΩ = 0,001 Ω1MΩ = 1 000 000 Ω
ResistividadResistencia Específica
Símbolo: φUnidad: Ω mm2 / m
Resistencia de los conductores
R = φ ( L / A )»Resistencia R (Ω)»Resistividad φ (Ω
mm2 / m)»Longitud L (m)»Sección A (mm2)
Conductancia
La conductancia es la inversa de la resistencia
Conductancia G (S)S = Siemens
G = 1/R
Efecto de la temperatura
T
RCTP T R
REPRESENTACION ESUQEMATICA
Efecto de la temperatura
T
RCTN T R
REPRESENTACION ESUQEMATICA
LEY DE OHM
Ley de Ohm“La intensidad de la corriente eléctrica que circula por
un conductor es directamente proporcional a la tensión aplicada entre sus extremos e inversamente
proporcional a la resistencia que ofrece entre los extremos”
U
R
I
I vs. U (R constante)
U (V)
I (A)
R constante
Ley de Ohm
U
I R
R U
I
+
_
Circuito eléctrico
Fuente
Interruptor
Carga
Conductores
Circuito eléctrico abierto
U+
_R
Intensidad nula
Circuito eléctrico cerrado“circuito normal”
U+
_R
I
Intensidad adecuada
Circuito eléctrico cerrado“cortocircuito”
U+
_R
I
Intensidad de corriente muy alta
Conexiones en serie
Corriente en la conexión serie
U
R1
R2
R3
+_
I1
I2
I3I
Corriente en la conexión serie
I = I1 = I2 = I3
En la conexión en serie circula la misma corriente en todo el circuito
Tensiones en la conexión serie
R1
R2
R3
U3
U1
U2U
+_
Tensiones en la conexión serie
U = U1 + U2 + U3
La tensión total es igual a la suma de las diferentes tensiones en serie
Segunda ley de Kirchhoff
“En una malla (circuito cerrado) la tensión que entrega la fuente es igual a la suma de las
caídas de tensión de cada una de las cargas”
U = U1 + U2 + U3 ……… + Un
Resistencia equivalente
Req = R1 + R2 + R3 ….. + Rn
En un montaje en serie la resistencia total es igual a la suma de las resistencias parciales
Conexiones en paralelo
Tensiones en la conexión paralelo
+
R1 U1 R2 U2 R3 U3U _
Tensiones en la conexión paralelo
U = U1 = U2 = U3 ... = Un
Corriente en la conexión paralelo
R1 R2 R3
I1 I2 I3
I
U+_
Corriente en la conexión paralelo
I = I1 + I2 + I3
Primera Ley de Kirchhoff
“La suma de las corrientes que entran en nudo es igual a la suma de las corrientes que salen
de él”
I = I1 + I2 + I3 …. + In
Resistencia equivalente
1/Req = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 ….. + 1/Rn
La resistencia equivalente de la conexión en paralelo es menor que
cualquiera de sus componentes.
Ejemplo:Calcular las tensiones y corrientes de cada resistencia
50 V
4Ω
1Ω
2Ω
3Ω
Ejercicio 1:Calcular las tensiones y corrientes de cada resistencia
50 V
4Ω
1Ω
2Ω
3Ω
I1I
I2
I3
I4
50 V
4Ω
1Ω
2Ω
3Ω
I1I
I2
I3
I4
50 V 1Ω
2Ω
12/7 Ω
I1I
I2
I2
50 V 0,79 Ω
I
I = 50 /(0,79) = 63,29 A
I1 = 50 A
I2 = 13,29 A
Ejercicio 1:Calcular las tensiones y corrientes de cada resistencia
440 V
125Ω 200Ω
500Ω
190Ω 200Ω125Ω
100Ω500Ω
360 V
280 Ω
100 Ω 20 Ω
80 Ω 90 Ω
40 Ω
240 Ω 120Ω 40Ω
V2 V3V1
A2
60Ω160Ω
A1
Ejercicio 2:Calcular las tensiones y corrientes de cada resistencia
Equivalencia de conexión estrella-triangulo
RA RB
RC
R1 R3
R2
RA = R1R2 + R2R3 + R3R1
R3
RB = R1R2 + R2R3 + R3R1
R1
RC = R1R2 + R2R3 + R3R1
R2
R1 = (Ra x Rc) (Ra + Rb + Rc)
R2 = (Rb x Ra) (Ra + Rb + Rc)
R3 = (Rb x Rc) (Ra + Rb + Rc)
Ejemplo
Realice algún cambio -Y y halle la resultante total del circuito
R = 1
10 V
R
R
RR
R
R
R
R
+
-
10 V
R
R
RR
R
R
R
R
+
-10 V
R
R
R
R 1
R
R
R1
+-
R1
10 V
R2
RR
R+-
R1
R2
10 V
R2
R R4
+-
R3
R2
R3
R1= RR/3R= R/3R2= R1 +R
R3=(2R1R + R2)/RR4=(2R1R + R2)/R1
10 V
R2
R R4
+-
R3
R2
R3
10 V
R5
R6
+-
R5
10 V R7
+
-
Influencia de la temperatura en la resistencia
R = Ro (1 + T)
R= Resistencia a la temp. TRo= resistencia a 0 °Ca = Coeficiente de temperaturaT = Temperatura
¿Cuál es la diferencia de potencial entre dos punto de un conductor distantes 100 m
r = 1,72 x 10-8 -m I = 200 AA=10-4 m2
Ejercicio 3
Ejercicio 4
• Un hilo de 100 m y 2 mm de diam. Tiene una resistividad de 4,8 x10-8 -m.
a) ¿Cuál es la resistencia del hilob) Un segundo hilo del mismo material tiene el mismo
peso que el de 100 m de longitud pero su diámetro es el doble. ¿Cuál es su resistencia?
Ejercicio 5
Con una resistencia construido de Nicrom se hicieron las siguientes mediciones:
Construir una gráfica que represente V en función de amperios.
¿Obedece el nicrom a la ley de ohm?¿Cuál es la resistencia del hilo
expresada en ?
i vO,5 2,18
1,0 4,36
2,0 8,72
4,0 17,44
Ejercicio 6
Con una resistencia construido de thyritase hicieron las siguientes mediciones:
Construir una gráfica que represente V en función de amperios.
¿Obedece el thyrita la ley de ohm?¿Cuál es la resistencia del hilo
expresada en ?
i vO,5 4,76
1,0 5,81
2,0 7,05
4,0 8,56
Ejercicio 7
Una linea de transporte de energía eléctrica que utiliza hilo de cobre N° 4, tiene una resistencia de 0,248 por cada 300 m y transporta una corriente de 30 A. Si el potencial en un punto de la línea es de 250 V. ¿Cuál es el potencial en un punto situado 5 Km mas adelante en el sentido de la corriente?
Ejercicio 8
• Un tostador que utiliza un elemento de calefacción de nicrom funciona a 120 V. cuando se encuentra conectado a 0 °C transporta una corriente inicial de 1,5 A. Unos segundos después la corriente alcanza el valor estacionario de 1,33 A. ¿Cuál es la temperatura final del elemento?
• El valor medio del coef. de temp. Del nicrom en el intervalo considerado es 0,00045 °C-1
Ejercicio 9
¿Cual es la resistencia de un hilo de nicrom a 0°C cuya resistencia es 100 a 12 °C?
¿Cuál es la resistencia de una barra de carbón a 30 °C cuya resistencia a 0 °C es 0,015 ?
Ejercicio 10Hallar la resistencia total y la caída de tensión en las resistencias
indicadas con rojo del siguiente circuitoR = 1Ω
10 V
R
R
RR
R
R
R
R
+
-
I5
I4
I3
I1 I2
i1= 70/22
i2= 290/22
GESTION ENERGETICA
REFLEXIONA UN MOMENTO
¿Te imaginas como sería nuestra vida sin energía
eléctrica?
GESTION ENERGETICA
No olvides que…
La energía no se crea ni se
destruye…. pero se puede
agotar.
GESTION ENERGETICA
Ejercicios
• Lea atentamente la pregunta propuesta y seleccione una alternativa de VERDADERO O FALSO, según sea el caso.
GESTION ENERGETICA
Ejercicios1. Se puede hablar de gestión energética sin
considerar la eficiencia energética
2. Si la energía no es costosa, no tiene sentido ser eficientes
3. A mayor temperatura mayor resistencia en las resistencias CTP
4. La resistividad no depende de la geometría del material
5. En resistencias en paralelo la caída de tensión total es la suma de las caídas de tensión en cada resistencia
GESTION ENERGETICA
Solución
1. Falso
2. Falso
3. Verdadero
4. Verdadero.
5. Falso
GESTION ENERGETICA
Conclusiones
Un sistema de gestión energética
involucra el la gestión ambiental, ahorro de costes y control de riesgos.
Bajo una tensión la intensidad de corriente es
inversamente proporcional a la resistencia del
material
La condición natural de una
resistencia es que aumente su valor cuanto aumenta su temperatura
GESTION ENERGETICA
Preguntas…
GESTION ENERGETICA
gracias…