Clase 01
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1
ANALISIS DE SISTEMAS
ELECTRICOS DE POTENCIA I
EE-353M
curso
Ing. Moisés Ventosilla Zevallos
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 2
EVALUACION
SISTEMA DE CALIFICACION
Sistema G
Examen parcial (EP) Peso 1
Examen final (EF) Peso 1
Promedio de practicas (PP) Peso 1
NOTA = (EP+EF+PP)/3
EVALUACIONES
Examen Parcial (01-20)
Examen Final (01-20)
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 3
CONTENIDO
PRIMERA PARTE I INTRODUCCION Y CONCEPTOS (S1)
II COMPONENTES DE SISTEMAS ELECTRICOS (S2)
III VALORES POR UNIDAD (S3,4)
VI ANALISIS DE FLUJO DE CARGA (S5,6,7)
Examen parcial (S8)
SEGUNDA PARTE
V COMPONENTES SIMETRICAS (S9,10)
VI ANALISIS DE FALLAS (S10,11,12)
VII PARAMETROS DE LINEAS DE TRANSMISION (S13,14)
VIII OPERACION DE LINEAS DE TRANSMISION (S15)
Examen final (S16)
Examen sustitutorio (S18)
Aula: www.fieeuni.edu.pe/lms
Código de automatriculación: EE353M-2013
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 4
5
INTRODUCCION Y CONCEPTOS
Semana 1, Clase 1
GENERACIÓN
USUARIOS
USUARIOS
USUARIOS
DISTRIBUCIÓN
TRASMISIÓN
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 6
Introducción y conceptos
Concepto de sistemas eléctricos de potencia
Redes Eléctricas
Breve historia del desarrollo de la electricidad
Fuentes de energía
Tipos de centrales de generación
Ecuaciones fundamentales
Representación de los sistemas eléctricos
Interconexión de redes eléctricas
Producción de la energía y la demanda de potencia
en el Perú
Situación actual y expansión de los sistemas
eléctricos en el Perú
Organización del sector eléctrico nacional
7
Concepto de sistemas eléctricos de potencia
CAPITULO I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS
500/220kV
500 kV
220/60kV
60/10kV
Abonado 10kV
Abonado 60kV
Abonado 220V
60/0.22kV
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 8
Concepto de sistemas eléctricos de potencia
SISTEMA ELECTRICO DE POTENCIA (SEP):
Conjunto de componentes que permiten llevar la
energía eléctrica desde los centros de generación
hasta los lugares de consumo
CENTROS DE GENERACIÓN: Producción de energía
eléctrica utilizando fuentes de energías primarias. Estas son
centrales térmicas, hidráulicas, eólicas, geotérmicas, etc.
REDES DE TRANSMISIÓN: Transportan la desde las
centrales de generación hasta centros de transformación y/o
consumo en diferentes niveles de tensión.
REDES DE DISTRIBUCIÓN: Canalizan la energía eléctrica
desde los centros de transformación (subestaciones) hasta
los consumidores finales.
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 9
20kV
60kV
60kV
220kV
220kV
10kV
S
10kV
S
10kV
60kV
10kV
60kV
Red eléctrica de generación & transmisión
REDES ELECTRICAS
S
500kV
20kV
500kV
LIMA
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 10
Red eléctrica de distribución
20kV
60kV
20kV
0.2
2kV
20kV
0.2
2kV
10kV
60kV
10kV
0.2
2kV
10kV
0.2
2kV
REDES ELECTRICAS
PRIMARIA
SECUNDARIA
PRIMARIA
SECUNDARIA
11
BREVE HISTORIA DE LA ELECTRICIDAD
CAPITULO I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS
500,000a.c. S XIII y XIVa.c. 1,859 1,880
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 12
Breve evolución histórica de la electricidad
600AC: Tales de Mileto descubre que frotando el ámbar atrae objetos livianos
1800: Alessandro Volta descubre la pila eléctrica
1819: Hans Oersted que la electricidad produce magnetismo
1821: Michael Faraday descubre el principio del dínamo
1827: André Ampére relaciona la fuerza magnética con corriente eléctrica
1831: Michael Faraday descubre la inducción electromagnética
1880: Thomas Alva Edison descubrió la lámpara incandescente
1882: Thomas Alva Edison presenta el primer generador en DC
1883-84: Invención del transformador de potencia en Francia
1884: Se realizó el primer transporte en VAC Monofásica a 18kV
1891: Se transmite por primera vez corriente trifásica en Alemania
1906: Se crea la Comisión Electrotécnica Internacional (CEI)
1910: Se alcanzan los 150kV
1922: Puesta en servicio de la primera línea a 245kV
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 13
Energía y desarrollo
La expansión del consumo de energía eléctrica, la
producción de la electricidad a gran escala y el aumento
de la capacidad de transmisión de las líneas a tensiones
elevadas han dado lugar a la consolidación de sistemas
eléctricos regionales, nacionales y multinacionales.
La electricidad es considerado un servicio publico en la
mayoría de los países, propiciando la intervención del
estado para garantizar una calidad y precios razonables.
Sin energía no hay desarrollo sostenible
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 14
Evolución histórica en el Perú (1)
En 1886, con una planta de vapor de 500HP, en el Parque Neptuno (Hoy Paseo de la República) se inauguró el alumbrado público eléctrico de la Plaza de Armas, jirones Unión y Carabaya, el Puente, la bajada del puente y la Plaza de la Recoleta.
En 1895 se instaló la Empresa Transmisora de Fuerza Eléctrica (ETFE) en Santa Rosa de la Pampa. Posteriormente, la Sociedad Industrial Santa Catalina absorbió los capitales de ETFE y la compañía asumió el nombre de Empresa Eléctrica Santa Rosa (EESR)
En 1992, se instaló la Planta Térmica en Limatambo para suministrar energía al ferrocarril de Chorrillos.
En 1903 se inauguró la C.H. Chosica, con 4000HP utilizando el salto de agua del sistema Rímac-Santa Eulalia.
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 15
Evolución histórica en el Perú (2)
El año 1906 se fusionan las empresas eléctricas
dispersas formando las Empresas Eléctricas Asociadas.
En diciembre 1907 se inauguró la C.H. Yanacoto.
En 1927, la C.T. Santa Rosa fue ampliada con dos turbo
grupos a vapor, cada uno de 5000 kW.
En 1933, Pablo Boner formuló en tres etapas el
aprovechamiento del potencial hídrico de la cuenca
Rímac - Santa Eulalia con centrales escalonadas.
En1938 se inauguró la C.H. Callahuanca con una
potencia total de 36.75MW.
En 1951 se inauguró la C.H. Moyopampa con 21MW y el
siguiente año se amplió a 42MW.
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 16
Evolución histórica en el Perú (3)
En 1955 en la C.H. Callahuanca se puso en servicio un
grupo adicional de 31MW y en la C.H. Moyopampa
grupo adicional de de 21MW.
En 1957 se dio inicio a los trabajos de la C.H. Huinco, y
la perforación del túnel transandino.
En abril de 1965 se inauguró la C.H. Huinco.
En 1960 se inauguró la Central de Huampaní con 31MW.
En este año salieron del servicio las centrales de
Yanacoto y Chosica.
En 1972, el gobierno militar del General Juan Velazco
Alvarado, por el Decreto Ley 19521 se estatizó las
Empresas Eléctricas Asociadas, dando origen a
ELECTROLIMA S.A.
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 17
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 18
Evolución histórica en el Perú (4)
Por los años 90, el sector eléctrico peruano se
encontraba prácticamente colapsado, en razón de los
severos conflictos internos, la descapitalización de las
empresas del estado, tarifas subsidiadas, restricciones
de suministro, falta de inversiones y otras componentes
negativos
El Decreto Ley Nº 25844 Ley de Concesiones Eléctricas
(LCE) del 19.11.1992, fragmento el esquema eléctrico en
unidades de negocios de generación, transmisión y
distribución con la finalidad que todos los usuarios sin
excepción tengan un servicio eficiente, de calidad
adecuada, continuo y lo mas barato posible.
Bajar y leer la Ley de Concesiones eléctricas del MEN
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 19
Evolución histórica en el Perú (5)
La LCE se crea el Comité de Operación Económica del
Sistema (COES), con la finalidad de operar de manera
eficiente el Sistema Eléctrico Interconectado Nacional
(SEIN) e inicia sus actividades en 1993.
Por Ley Nº 26734 del 31.12.1996 se crea el Organismo
Supervisor de Inversión en Energía (OSINERG) y
mediante Ley Nº 28964 del 24.01.2006 se transforma en
el Organismo Supervisor de Inversión en Energía y
Minería (OSINERGMIN) con funciones de supervisión,
fiscalización y sancionadora por actividades en los
sectores de electricidad, hidrocarburos y minería.
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 20
Evolución histórica en el Perú (6)
En 1994, Electrolima se divide en tres nuevas empresas
con el objetivo de su posterior privatización. De esta
forma aparecen Luz del Sur, Edelnor y Edegel S.A., las
dos primeras distribuidoras y la tercera generadora de
electricidad para nuestra ciudad capital.
21
Situación actual y expansión de las redes
eléctricas en el Perú y Sudamérica
22
Organización Sistema Eléctrico
Interconectado (SEIN)
Generación
Transmisión
Distribución
Clientes libres
G1
D1 D2 D3 Dn
G G Gn
C C C C
G G Gk G
C C C
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 23
Empresas integrantes del SEIN - GENERADORES
Duke Energy Egenor S. en C. por A
Edegel S.A.A.
Electroandes S.A.
Empresa de Electricidad Del Perú S.A.
Empresa de Generación Eléctrica Cahua S.A.
Empresa de Generación Eléctrica de Arequipa S.A.
Empresa de Generación Eléctrica del Sur S.A.
Empresa de Generación Eléctrica Machupicchu S.A.
Empresa de Generación Eléctrica San Gabán S.A.
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 24
Empresas integrantes del SEIN - GENERADORES
Empresa Eléctrica De Piura S.A.
Enersur S.A.
Esco Compañía de Servicios De Energía Sac
Generadora Energía del Perú S.A.
Hidroeléctrica Santa Cruz Sac
Kallpa Generación S.A.
Sdf Energia S.A.C.
Shougang Generación Eléctrica S.A.A.
Sociedad Minera Corona S.A.
Termoselva S.R.L.
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 25
Compañia Transmisora Norperuana S.R.L
Consorcio Energetico De Huancavelica S.A.
Consorcio Transmantaro S.A.
Eteselva S.R.L.
Interconexión Eléctrica Isa Perú S.A.
Red De Energía Del Perú S.A.
Red Eléctrica Del Sur S.A
Empresas integrantes del SEIN - TRANSMISORES
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 26
Electro Sur Medio S.A.A.
Electro Sur Este S.A.A
Electrocentro S.A.
Electronoroeste S.A. (ENOSA)
Edelnor
Electronorte S.A. (ENSA)
Hidrandina S.A.
Empresa Regional de Servicio Público de
Electricidad Electrosur S.A. (Electrosur)
Luz Del Sur S.A.A.
Sociedad Eléctrica del Sur Oeste S.A. (SEAL)
Empresas integrantes del SEIN - DISTRIBUIDORAS
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 27
Cemento Andino S.A.
Cementos Lima S.A.
Cementos Pacasmayo S.A.A.
Ceramica Lima S.A.
Cerámica San Lorenzo S.A.C
Compañía de Minas Buenaventura S.A.A.
Compañía Industrial Textil Credisa - Trutex S.A.A.
Compañía Minera Antamina S.A.
Compañía Minera Ares S.A.C.
Compañia Minera Condestable S.A.
Compañia Minera Milpo S.A.A.
Corporación Aceros Arequipa S.A.
Doe Run Peru S.R.L.
Empresa Minera Los Quenuales S.A.
Exsa S.A.
Fundicion Callao S.A.
Gloria S.A.
GOLD FIELDS LA CIMA S.A.
Empresas integrantes del SEIN – CLIENTES LIBRES
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 28
Industrias Cachimayo S.A.C.
Messer Gases del Perú S.A.
Metalurgica Peruana S.A.
Minera Barrick Misquichilca S.A.
Minera Colquisiri S.A.
Minera Yanacocha S.R.L.
Minsur S.A.
Papelera Nacional S.A.
Perubar S.A.
Productos Tissue Del Perú S.A.
Quimpac S.A.
Shougang Hierro Peru S.A.A.
Sociedad Minera Cerro Verde S.A.A.
Southern Perú Copper Corporation, Sucursal Del Perú
Tecnológica de Alimentos S.A.
Unión de Cervecerías Peruanas Backus Y Johnston S.A.A.
Volcan Compañía Minera S.A.A.
Xstrata Tintaya S.A.
Yura S.A.
Empresas integrantes del SEIN – CLIENTES LIBRES
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 29
Mapa eléctrico SEIN (Fuente COES)
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 30
Modelo de competencia MODELO 1
G
T
G
T
D D
C C C
MODELO 2
D D
G G
T T T T
G G
C C C C
G GENERACION
T TRANSMISION Y TRANSFORMACION
D DISTRIBUCION
C CLIENTE
MONOPOLIO ESTATAL COMPETENCIA EN EL MERCADO
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 31
Nueva estructura del sector eléctrico
Sector Privado
Generación
Transmisión
Distribución
Sector Estatal
Normalización
Fiscalización
Clientes
Regulados
Libres
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 32
Actores en el mercado eléctrico
33
Interconexión de redes eléctricas
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 34
Interconexión de redes eléctricas
Fundamentalmente para compartir recursos
Posponer inversiones
Asociación para mejorar el servicio eléctrico
Factor de integración entre estados bajo los
principios:
Competencia (reglas objetivas, transparentes y no discriminatorias)
Gradualidad (en el desarrollo y requerimeintos del mercado)
Reciprocidad (Derecho de un estado de aceptar una regla común)
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 35
Redes interconectadas
0 18 24 0 18 24 15 3
RED A RED B
S
S
S
S
S
S
S
S
S
Línea Interconexión
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 36
Redes interconectadas en Sudamerica
336
6300
295
2000
900 2000 600 70
200
100
Capacidad
máxima
(millones de
m3/día)
Ar - Cl San Sebastián (Ar) - Punta Arenas (Cl) (Bandurria) 4 Op.
Ar - Cl Pta. Dungeness (Ar) - Cabo Negro (Cl) (Dungeness) 2,8 Op.
Ar - Cl El Cóndor (Ar) - Posesión (Cl) 2 Op.
Ar - Cl Loma La Lata (Ar) - Concepción (Cl) (Gas Pacífico) 3,5 Op.
Ar - Cl La Mora (Ar) - Santiago (Cl) (Gasandes) 70 Op.
Ar - Cl Cnel. Cornejo (Ar) - Mejillones (Cl) (Gasatacama) 9 Op.
Ar - Cl Gasod. Norte (Ar) - Tocopilla(Cl) (Norandino) 9 Op.
Ar - Bo Ramos (Ar) - Bermejo (Bo) 1,5 Op.
Ar - Bo Campo Durán (Ar) - Madrejones (Bo) 7 Sin op.
Bo - Py Vuelta Grande (Bo) - Asunción (Py) - Est.
Ar - Py Cnel. Cornejo (Ar) - Ciudad del Este (Py) - Est.
Ar - Br Cnel. Cornejo (Ar) - S. Paulo / P. Alegre (Br) - Pyto.
Ar - Br Aldea Brasilera (Ar) - Uruguayana (Br) 15 Op.
Ampliación Uruguayana (Br) - Porto Alegre (Br) Est.
Bo - Br San Miguel (Bo) - Cuiabá (Br) 2,8 Op.
Bo - Br Río Grande (Bo) - S. Paulo (Br) 30 Op.
Ar - Uy Gto. Entrerriano (Ar) - Paysandú (Uy) (Del Litoral) 2,5 Op.
Ar - Uy Gto. Entrerriano (Ar) - Casa Blanca (Uy) 5 Sin op.
Ar - Uy Bs. Aires (Ar) - Montevideo (Uy) (Cruz del Sur) 6 Op.
Uy - Br Colonia (Uy) - Porto Alegre (Br) - Pyto.
Co - Ve Est. Ballena (Co) - Maracaibo (Ve) 4,2 Pyto.
Países Gasoducto Obs.
37
Producción de la energía y la demanda de
potencia en el Perú
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 38
Producción de la energía por empresas 2009
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 39
Evolución de la energía (GW-h) y potencia (MW) 1997-2009
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 40
Evolución de la energía y potencia 1997-2009
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 41
Cobertura de la máxima demanda del 2004
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 42
Diagrama día máxima demanda Mayo 2009
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 43
Proyección de potencia y energía 2013-2022
Tarea: Leer informe disponible en sitio del COES
44
FUENTES DE ENERGÍA
CAPITULO I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 45
Fuentes de energía
Renovables
Agua almacenada en los reservorios naturales y construidos
El sol
El viento
La biomasa
Las mareas
Las Olas
Geotérmica
Hidrógeno
No renovables
Combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural)
Uranio utilizado en la fisión nuclear
46
Centrales de generación
CAPITULO I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 47
Centrales eléctricas convencionales
Centrales Hidroeléctricas. Intercambio de energía potencial del agua, en cinética y
luego en el eléctrica por intermedio de los generadores
Las turbinas son la pelton, francis o kaplan
La elección adecuada de la turbina depende del desnivel del agua y el caudal mínimo sostenible
Normalmente se instalan lejos de los centros de carga
Las minicentrales hidroeléctricas apoyan el desarrollo de puebles aislados
VENTAJAS
Bajos costos de operación y mantenimiento
Energía limpia (¿Es limpia realmente?)
Las construcciones tienen larga vida
Las turbinas hidráulicas son muy sencillas
No contamina
Emplea un recurso renovable
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 48
Centrales eléctricas convencionales
Centrales Hidroeléctricas. DESVENTAJAS
Alto costo de instalación a la que hay que agregar la SE y LT
La disponibilidad de energía supeditada a los embalses y es estacional
Su construcción dura varios años
Gran impacto ambiental
Peligro latente por ruptura de presas
Aumenta la humedad relativa en la vecindad
de las represas
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 49
Centrales hidráulicas – Ciclo hidrológico
Es el aprovechamiento de la energía solar, el calor del sol genera el CICLO HIDROLOGICO
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 50
Centrales hidráulicas
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 51
Centrales hidráulicas
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 52
Central hidroeléctrica
Tres Gargantas CHINA
• La más grande central
hidroeléctrico del mundo
• Controla el Río Yangtsé
• Superficie del embalse 600 km2
• Nivel normal: 175 m.
• Volumen: 39,3 billones m3.
• Capacidad instalada: 22.500 MW.
(32x700 MW + 2x50 MW)
• Costo: 50,000 millones de $US
• Desplazamiento: + 1Millón de
personas
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 53
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 54
Centrales hidráulicas
1- Embalse
2- Presa
3- Galería de conducción
4- Chimenea de equilibrio
5- Tubería reforzada
6- Central
7- Turbinas y generadores
8- Desagües
9- Líneas de transporte de
energía eléctrica
10- Embalse inferior o río
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 55
Minicentral Hidroeléctrica
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 56
Minicentral Hidroeléctrica
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 57
Minicentral Hidroeléctrica
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 58
Minicentral Hidroeléctrica
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 59
Minicentral Hidroeléctrica
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 60
Minicentral Hidroeléctrica
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 61
Minicentral Hidroeléctrica
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 62
Minicentral Hidroeléctrica
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 63
Minicentral Hidroeléctrica
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 64
Minicentral Hidroeléctrica
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 65
Minicentral Hidroeléctrica
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 66
Minicentral Hidroeléctrica
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 67
Centrales eléctricas convencionales
Centrales Termoeléctricas
Intercambio de energía calorífica en mecánica y luego en
eléctrica.
Las centrales son de turbinas de vapor, de gas o ciclo
combinado
La fuente de energía son los productos fósiles como es el
carbón, petróleo o gas natural
VENTAJAS
Facilidad de instalación
Tecnología muy desarrollada
DESVENTAJAS
Alto costo de operación y mantenimiento si utiliza petróleo o carbón
Costo de operación y mantenimiento similares a las centrales hidráulicas si utilizan gas natural.
Las centrales a carbón ocasionan graves problemas ambientales
Combustible No renovable
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 68
Carbón, petróleo y gas natural
CARBON
Roca formada por carbono mezclado con otras sustancias. Reservas mas de 200 años.
PETROLEO
Líquido oscuro y viscosos con cientos de compuestos diferentes, en su mayoría hidrocarburos.
Reservas: mas de 100 años.
Derivados: gasolinas, grasa, aceites, medicinas, etc.
GAS NATURAL
Mezcla de hidrocarburos (metano, butano y propano) que puede encontrase junto a un pozo petrolífero o en una bolsa independiente.
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 69
Esquema de una central térmica de vapor
Esquema de una central térmica
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 70
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 71
Esquema de una central térmica
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 72
Esquema central térmica ciclo combinado
Esquema central térmica de ciclo combinado
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 73
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 74
Centrales eléctricas no convencionales
Centrales Eólicas
Fuente primaria: El viento (Entre 1 y 2% de la energía del sol)
VENTAJAS
Fuente de energía segura y renovable
Facilidad de instalación
No emites gases del efecto invernadero
Conversión directa
Son instalaciones móviles y desmontables
Tecnología en desarrollo permanente
DESVENTAJAS
Intermitencia de los vientos
Dispersión geográfica
Impacto visual sobre el ecosistema
Ruido constante (las casas a + de 200m)
Dificultad de almacenamiento (utiliza acumuladores)
Las aves migratorias cambian de ruta o de descanso
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 75
Central eólica
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 76
Parques eólicos
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 77
Centrales eléctricas no convencionales
Centrales Solares
Fuente primaria es el SOL
VENTAJAS
Facilidad de instalación
Limpia y renovable
Conversión directa
Tecnología en desarrollo
DESVENTAJAS
Aprovechable a gran escala solo en algunas partes de la tierra
Requiere de grandes superficies para su captación
Impacto sobre el ecosistema
Dificultad de almacenamiento
Difuso y estacional
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 78
Centrales solares
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 79
Centrales solares
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 80
Centrales eléctricas no convencionales
Centrales Geotérmicas Corresponde a la energía calorífica contenida en el interior
de la tierra. Hay dos tipos: hidrotérmica y rocas calientes
Hidrotérmica es la energía interna y cinética asociada al vapor de agua que sale directamente a la superficie en zonas volcánicas.
Rocas calientes: Se inyecta agua y se usa el vapor.
VENTAJAS
Limpia
Conversión directa
Prácticamente inagotable
Costos operativos bajos
Baja contaminación
DESVENTAJAS
No aprovechable a gran escala
Tecnología en desarrollo
Peligro de contaminación aguas subterráneas
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 81
Ciclo central geotérmica
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 82
Centrales eléctricas no convencionales
Centrales Nucleares
Fuente primaria es el Uranio
VENTAJAS
Grandes reservas de uranio
Tecnología desarrollada
Gran productividad
Fuente barata
Aplicaciones médicas
DESVENTAJAS
Alto riesgo de contaminación
Residuos radioactivos peligrosos
Dificultad en desprenderse de los residuos
Alto costo de mantenimiento
Posibilidad de desarrollo con fines no pacíficos
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 83
Esquema típico de una central nuclear
Catástrofes históricos
Chernobyl - Ucrania
El 26.04.86 fue la catástrofe.
Potencia nominal 4GW
El reactor 4 fallo
El material radiactivo
liberado fue 500 de veces
mayor al de Hiroshima
Trece países de Europa
central y oeste afectados.
Fukushima – Japón
El 11.03.11 se produjo un
terremoto de escala 9.
Potencia nominal 4.7 GW .
En el terremoto las unidades
1, 2 y 3 estaban operando.
El sistema principal y
alterno de enfriamiento fallo
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 84
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 85
Energía no convencionales
Energía del hidrógeno
VENTAJAS
Reservas ilimitadas
Gran productividad
DESVENTAJAS
Tecnología en desarrollo
Almacenamiento costoso
Energía de la biomasa
VENTAJAS
Disponible en todo lugar
Uso de despedicios
DESVENTAJAS
Tecnología en desarrollo
Produce CO2
Pequeña escala
Ocasiona alza de precios
86
Ecuaciones fundamentales
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 87
Ecuaciones fundamentales
FUENTE DE
VOLTAJE CARGA
CONDUCTORES
Va
─
VL
─
ZL
I
Va = IxZL + VL
Na = VaxI*
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 88
Ecuaciones fundamentales
Va
Vab
Vbc
Vca
c
b
a
Secuencia directa a-b-c
Vab = Va - Vb
Vbc = Vb - Vc
Vca = Vc - Vba
89
Representación de las redes eléctricas
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 90
Representación de una red eléctrica
Las redes eléctricas de transporte y distribución de
energía son trifásicos
Las redes de transporte se clasifican en líneas de
transmisión y subtransmisión
Las redes de distribución se clasifican en primaria y
secundarias
La alimentación a los usuarios domésticos pueden
ser monofásicos o trifásicos.
La representación de las redes eléctricas sean
trifásicos o monofásicos es monofásico.
Los esquemas trifásicos tienen su uso
especialmente en la ingeniería de detalle.
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 91
20kV
60kV
60kV
220kV
220kV
10kV
S
10kV
S
10kV
60kV
10kV
60kV
Red eléctrica de generación & transmisión
REDES ELECTRICAS
Representación unifilar
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 92
20kV
60kV
20kV
0.2
2kV
20kV
0.2
2kV
10kV
60kV
10kV
0.2
2kV
10kV
0.2
2kV
Red eléctrica de distribución
REDES ELECTRICAS
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 93
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 94
Detalle de barras
REDES ELECTRICAS
Representación unifilar
Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 95
Representación trifásica
REDES ELECTRICAS
R S
T
R S T
R S
T
Representación detalle
96
FIN CLASE 1