Actividad en clase – Energía

PREGUNTAS 

1. ¿Por qué la energía eléctrica es el tipo de energía más utilizada?
2. De las siguientes fuentes de energía, señala si son renovables o no, y convencionales o alternativas:
3. ¿Qué máquinas son fundamentales para la generación de energía eléctrica? ¿Y para el transporte y distribución de la energía eléctrica?
4. Explica la diferencia entre transporte y distribución de la energía eléctrica.
5. ¿Qué ocurre en la caldera de una central térmica? ¿Para qué se necesita agua en este tipo de centrales?
6. Dibuja un diagrama de bloques donde se recojan todas las transformaciones energéticas que tienen lugar en una central térmica, indicando en qué elemento se produce cada una de ellas.
7. ¿Cuál es la principal función de una turbina?
8. Cita las semejanzas y diferencias entre una central térmica convencional y una central de ciclo combinado.
9. Enumera los tipos de centrales solares y explica las diferencias y similitudes que existen entre ellas.

SOLUCIÓN 

1.

En la actualidad la energía eléctrica es la más utilizada por diferentes razones, podemos menciona.

1. Es la más fácil de producir.
2. Es la energía más fácil de transportar.
3. Es la más fácil de transformar, es decir, la energía eléctrica se pudiera transformar en potencial, cinética, térmica y otras.
4. Todas las energías se pueden transformar, con facilidad, en energía eléctrica.
5. Los costos de generación, respecto a otras energías, son los más bajos.

2.

Fuente de energía	Renovable / No renovable	Convencional / Alternativa
Petróleo	NO	CONVENCIONAL
Saltos de agua	SI	ALTERNATIVAS
Viento	SI	ALTERNATIVAS
Biomasa	SI	ALTERNATIVAS
Sol	SI	ALTERNATIVAS
Calor de la corteza terrestre	NO	CONVENCIONAL
Carbón	NO	CONVENCIONAL
Olas del mar	SI	ALTERNATIVAS
Uranio	NO	CONVENCIONAL
Gas	NO	CONVENCIONAL

3.

El transformador eléctrico es la máquina muy eficiente (alcanzando el 95%) fundamental para la operación de transmitir y distribuir la energía eléctrica. Basada en el principio de la inducción electromagnética, este equipo es capaz de hacer pasar por un enrollado primario una corriente eléctrica y en dependencia de su diseño, aumentar o disminuir en le enrollado secundario los valores de tensión y corriente eléctrica.

Es una máquina muy importante, porque al aumentar los valores de tensión para la transmisión de la energía se reducen las pérdidas de energía en las líneas y a la hora de ser consumida se reduce el voltaje a los valores de uso de los equipos.

4.

El transporte de energía eléctrica se realiza entre las grandes centrales de producción de energía hasta las centrales de los centros de consumo. Este transporte se realiza en muy alta tensión.

La distribución de energía se realiza desde las centrales de los centros de consumo hasta los consumidores domiciliarios

5.

Las centrales térmicas convencionales están compuestas de varios elementos que posibilitan la transformación de los combustibles fósiles en energía eléctrica. Sus componentes principales son:

Caldera: espacio donde el agua se transforma en vapor gracias a la quema de combustible. En este proceso la energía química se transforma en térmica.

Serpentines: cañerías por donde circula el agua que se transforma en vapor. En ellos se produce el intercambio de calor entre los gases de la combustión y el agua.

6.

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7.
La turbina es un motor rotatorio que convierte en energía mecánica la energía cinética de una corriente de agua, vapor de agua o gas
El término turbina suele aplicarse también, por ser el componente principal, al conjunto de varias turbinas conectadas a un generador para la obtención de energía eléctrica.

8.

Central térmica convencional usa combustibles fósiles para generar calor no es renovable, la geotérmica usa una fuente de calor del interior de la tierra es renovable

Igualdad: las dos funcionan con fuentes de calor para producir electricidad mediante turbinas.

convencional

Caldera: espacio donde el agua se transforma en vapor gracias a la quema de combustible. En este proceso la energía química se transforma en térmica.

Serpentines: cañerías por donde circula el agua que se transforma en vapor. En ellos se produce el intercambio de calor entre los gases de la combustión y el agua.

Turbina de vapor: máquina que recoge el vapor de agua y que, gracias a un complejo sistema de presiones y temperaturas, consigue que se mueva el eje que la atraviesa. Esta turbina normalmente tiene varios cuerpos, de alta, media y baja presión, para aprovechar al máximo el vapor de agua.

Generador: máquina que recoge la energía mecánica generada en el eje que atraviesa la turbina y la transforma en eléctrica mediante inducción electromagnética. Las centrales eléctricas transforman la energía mecánica del eje en una corriente eléctrica trifásica y alterna. El generador conecta el eje que atraviesa los diferentes cuerpos.

ciclo combinado

La turbina de gas es la parte fundamente del ciclo combinado. Es una turbina de combustión interna formada principalmente por:

Compresor. Su función es inyectar el aire a presión para la combustión del gas y la refrigeración de las zonas calientes.

Cámara de combustión. Lugar donde se mezcla el gas natural con el aire a presión, produciendo la combustión.

Turbina. Espacio donde se produce la expansión de gases que provienen de la cámara de combustión. Consta de tres o cuatro etapas de expansión. La temperatura de los gases de entrada puede llegar a los 1.400ºC, mientras que los gases de salida alcanzan los 600ºC.  

Turbina de vapor. Transforma la energía del vapor en energía cinética del rotor. Por lo general, consta de tres cuerpos y está basada en la tecnología convencional. Es muy habitual que la turbina de vapor y la de gas estén acopladas a un mismo eje, de manera que accionan un mismo generador eléctrico.

Otro elemento fundamental de las centrales de ciclo combinado es la caldera de recuperación. Se trata de una caldera convencional donde el calor de los gases que provienen de la turbina de gas se aprovecha en un ciclo de agua-vapor.

9.

Tipos de centrales solares.

ENERGÍA FOTOVOLTAICA

Este sistema se encarga de convertir la luz del Sol “foto” en energía eléctrica “voltaica”. El nombre se emplea, específicamente, para denominar al sistema que hace esta conversión por medios puramente electrónicos. El componente principal de todos los sistemas de energía fotovoltaica es la célula solar de silicio.

Pero este sistema no es rentable en aplicaciones industriales, ya que los precios de obtención en fábrica son elevados y el rendimiento obtenido de la luz solar no es muy elevado si se le compara con el terreno que ocupa; aproximadamente se produce energía eléctrica por un valor de un 13% de la energía solar recibida.
Ventajas:

En su versión más sencilla, no posee partes móviles o propensas a romperse, haciéndola ideal para los lugares poco accesibles o en los que no existe personal constantemente.

Los sistemas basados en paneles fotovoltaicos pueden crecer de forma modular con modificaciones muy sencillas a la estación existente previamente. De este modo pueden pasar de un solo panel a varios cientos para instalaciones a gran escala.
Inconvenientes:

Aunque el silicio es barato (material utilizado para su construcción), el proceso de creación de las obleas finales es muy complejo y caro.

Por otra parte, el rendimiento obtenido de la luz solar no es muy elevado si se le compara con el terreno que ocupa, aproximadamente un 13% de la energía solar recibida se transforma en sola

ENERGÍA POR COLECTOR SOLAR PLANO CONVENCIONAL:

Ventajas:

Es útil para calentar el agua de la calefacción y la que se usa dentro de la casa. Su construcción es sencilla y de bajo costo. Además la ausencia de piezas móviles les proporciona una gran durabilidad.

Inconvenientes:

Debido a las pérdidas originadas por convección, la temperatura alcanzada no es demasiado elevada. A 80º el rendimiento del sistema es prácticamente nulo.

Necesidad de acumuladores de calor por medio de agua, similares en concepto a los termos para líquidos.

ENERGÍA POR COLECTOR SOLAR DE VACÍO:

Ventajas:

Se alcanza una mayor temperatura que en el anterior, pudiéndose emplear más eficazmente el vapor obtenido, en calefacción y otros usos en los que las temperaturas alcanzadas por el colector convencional son insuficientes.

Inconvenientes:

Los materiales empleados y la necesidad de una construcción delicada para generar el vacío hacen que suba el costo de fabricación.

Aunque no posee piezas móviles, tiene una mayor fragilidad.

Las temperaturas alcanzadas, aunque elevadas, no son suficientes para generar energía mecánica.

ENERGÍA POR CONCENTRACIÓN LINEAL:

Ventajas:

Las temperaturas que alcanzan permiten el uso del líquido calentado para calefacciones y también para turbinas de pequeño tamaño. Aunque más propenso a fallos que los sistemas totalmente estáticos, no tiene mucha complejidad mecánica y su fiabilidad se puede calificar de alta.

Inconvenientes:

El sistema no es apto para generar grandes fuerzas mecánicas. La larga distancia que tiene que recorrer el líquido calentado hace que su temperatura disminuya algo, por lo que el rendimiento es inferior al máximo posible.

Otro inconveniente es que, al tener que estar perfectamente orientado al Sol, y éste tener un movimiento bastante complejo, es necesario el uso de un sistema de dos ejes en los que controlen constantemente el error Norte-Sur y el Este-Oeste que produce el movimiento del Sol.

La complejidad mecánica añadida al sistema no suele compensar la ganancia de rendimiento, por lo que estos sistemas no se hallan muy extendidos.

ENERGÍA POR HORNOS SOLARES DE TORRE CENTRAL:

Ventajas:

Es el sistema de calentamiento que mayor rendimiento obtiene en la conversión a energía eléctrica.

Al diseñarse a escalas grandes, el elevado coste del sistema de control se reparte entre mayor número de kilovatios obtenidos, proporcionando una mayor rentabilidad.

Inconvenientes:

Menor rendimiento que otros sistemas, por ejemplo el fotovoltaico. La precisión necesaria en la orientación de los helióstatos hace que su construcción y mantenimiento sean delicados, debido a su gran número, haciendo disminuir la fiabilidad del sistema.