Clase 8 3 cepa procesos
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El documento describe los procesos de generación de energía eléctrica. Explica que la energía eléctrica se genera principalmente en centrales que transforman energía primaria como la hidráulica, eólica, térmica, nuclear o solar en energía eléctrica secundaria. Luego describe los procesos de generación en centrales hidroeléctricas, eólicas, térmicas, nucleares y solares, que involucran el uso de turbinas acopladas a generadores para producir la energía eléctrica. Finalmente,
Clase 8 3 cepa procesos
- 1. Los procesos técnicos y su didáctica Autoras: M. Torchinsky / A. Tubaro 1 MÓDULO Nº 2 - CLASE 8 Procesos de generación de energía eléctrica ¿De dónde sale la energía que usamos? ¿Cuáles son los modos en que se puede obtener energía para iluminar una vivienda, cocinar, obtener agua caliente, utilizar artefactos eléctricos, etc.? La mayor parte de la energía que utilizamos en la vida cotidiana es la energía eléctrica. Hasta ahora, cuando hablamos del motor eléctrico, nos referimos a la corriente continua (la que se puede almacenar en pilas o baterías), sin embargo, en nuestros hogares e industrias disponemos de corriente alterna. Si bien la corriente alterna no se puede almacenar y debe ser consumida en el momento en que se genera, la transmisión de la misma -desde los generadores (usinas) a los usuarios-, es mucho más sencilla y sin tantas pérdidas como con la corriente continua. Otra de las ventajas de la corriente alterna es que se pueden usar transformadores para elevar o disminuir el voltaje. Conceptos y diferencias entre energía primaria y secundaria: Se llama energía primaria a la energía obtenida directamente de la naturaleza: petróleo, carbón mineral, gas natural, rayos solares, caída de agua, viento, etc. Algunas veces la energía primaria puede transformarse en una energía directamente utilizable pero no siempre es así. Generalmente la energía primaria se convierte en otra energía, llamada secundaria y ésta es la que se utiliza para obtener la energía final deseada, por ejemplo, la electricidad es la energía secundaria que se convierte en luz, calor, movimiento, etc. C) Si lo que se necesita es generar energía eléctrica para luego poder distribuirla, las estructuras que lo permiten reciben el nombre de Centrales eléctricas (usinas) y su nombre específico dependerá del tipo de energía que recibe y transforma.
- 2. Los procesos técnicos y su didáctica Autoras: M. Torchinsky / A. Tubaro 2 A partir de ahora recorreremos las fuentes de las que se puede “obtener” energía eléctrica, las distintas maneras en que se puede “generar” (transformar), y el transporte y distribución de la energía eléctrica. Principales fuentes utilizadas para generar energía eléctrica • Energía potencial de agua acumulada en embalses o represas • Energía eólica • Energía química almacenada en los combustibles fósiles (carbón, gas y petróleo) • Energía de centrales térmicas nucleares • Energía solar • Energía mareomotriz • Energía geotérmica Cada una de ellas tiene ventajas y desventajas que veremos más adelante. Para la generación industrial de energía eléctrica se recurre a instalaciones denominadas centrales eléctricas o usinas en donde se realizan las distintas generaciones de energía eléctrica. Video: http://youtu.be/xaomPg2ky1c Entornos invisibles de la ciencia y la tecnología – Red de energía eléctrica- Ver hasta el minuto 12 aproximadamente. Es muy interesante PERO tiene muchos conceptos de física que nosotros deberíamos editar o pasar de largo. Las centrales o usinas generadoras de energía eléctrica se clasifican en función de la fuente primaria de energía que utilizan: • Centrales Hidroeléctricas (energía del agua) • Centrales Eólicas (energía del viento) • Centrales Termoeléctricas (Energía del vapor de agua generada por la combustión de algún combustible) • Centrales Nucleares (energía de la fusión o fusión del núcleo del átomo) • Celdas fotovoltaicas (energía solar) • etc.
- 3. Los procesos técnicos y su didáctica Autoras: M. Torchinsky / A. Tubaro 3 Algunos ejemplos Fuente y tipo de energía Centrales generadoras: Energía de salida Agua Energía hidráulica Central hidroeléctrica Energía eléctrica Viento Energía eólica Generador eólico Energía eléctrica Vapor de agua Energía térmica Combustibles: gas, carbón, o petróleo Central térmica Energía eléctrica Fusión o fisión nuclear Energía térmica nuclear Central nuclear Energía eléctrica Energía solar Celda fotovoltaica Energía eléctrica Energía mareomotriz Central mareomotriz Energía eléctrica
- 4. Los procesos técnicos y su didáctica Autoras: M. Torchinsky / A. Tubaro 4 Movimiento Energía mecánica Dinamo Energía eléctrica Proceso de generación, transformación y distribución de energía eléctrica DIAGRAMA DEL PROCESO A continuación vamos a ir analizando cada una de las operaciones del proceso: Generación de electricidad Si bien hasta acá hablamos de generación de energía eléctrica como una operación, en realidad, al aproximarnos podemos ver que está formada por varias sub-operaciones, esto nos permite analizarla como un proceso en sí mismo, que incluye la siguiente serie de sub-operaciones: recepción, transformación y transmisión. generar transmitir distribuir Entra alguna energía Sale energía Eléctrica
- 5. Los procesos técnicos y su didáctica Autoras: M. Torchinsky / A. Tubaro 5 Podríamos decir qué, al igual que en el motor, el proceso de generación de electricidad está compuesto por varias operaciones: recibir alguna energía cinética, transformarla y transmitirla. Se requiere de dos artefactos para realizar este proceso de generación: la turbina y el generador propiamente dicho. Turbina es el nombre genérico que se da a los dispositivos a través de los cuales pasa un fluido en forma continua y le entrega su energía a paletas o álabes que la transforman en energía mecánica de un eje. En el diagrama vemos las imágenes de 3 turbinas distintas, que se adoptarán en cada caso, según el tipo de flujo que reciben y transforman: agua de río, vapor o agua de mareas. A continuación el generador recibe la energía mecánica de la turbina y la transforma en energía eléctrica. Generador eléctrico es un dispositivo capaz de transformar la energía mecánica en energía eléctrica. TURBINA Algún tipo de energía Energía mecánica GENERADOR Energía Eléctrica Transformar (mov de turbina) Transmitir (en el eje) Transmitir por cables Transformar en energía eléctrica Recibir Energía mecánica del eje Recibir energía Turbina hidroeléctrica Turbina de vapor Turbina mareomotriz
- 6. Los procesos técnicos y su didáctica Autoras: M. Torchinsky / A. Tubaro 6 A- Proceso de generación en una central hidroeléctrica Las centrales hidroeléctricas aprovechan los desniveles del terreno por donde pasan corrientes de agua. Para ello se construyen embalses, lagos o represas que acumulan grandes cantidades de agua. En este caso, la energía potencial gravitatoria de la masa de agua es la que se transforma en energía eléctrica al dejarla caer y pasar a través de turbinas que están acopladas a los generadores. Podemos considera que la turbina es una tecnificación de la rueda hidráulica con la diferencia de que gira más rápido ya que el generador la necesita para poder producir energía eléctrica. El flujo que circula lo hace a través de una tubería. a- La presión del agua, debido a la fuerza de gravedad, se dirige mediante conductos o tuberías, hacia las turbinas y las hacen girar. b- El movimiento del eje de las turbinas transmite el movimiento al rotor del generador produciendo electricidad. Videos: http://youtu.be/tlZ56d4kwAk - la electricidad versión completa Energía hidráulica Energía Eléctrica transmitirgenerar transformar La enciclopedia del estudiante- tecnología e informática”- Ed Santillana - 2006
- 7. Los procesos técnicos y su didáctica Autoras: M. Torchinsky / A. Tubaro 7 http://youtu.be/9qhx6Y9u14g- CENTRAL HIDROELECTRICA - Generación Eléctrica – Siempre deben seleccionar la parte que les sirve para mostrar en el aula http://youtu.be/BHGA2I7KduU Energías Eficientes Centrales hidroeléctricas- Canal Encuentro B- Proceso de generación en una central eólica a- La fuerza del aire en movimiento (viento) hace girar las aspas del aeronavegador. b- El movimiento del eje de las aspas transmite el movimiento al rotor del generador produciendo así electricidad. Videos http://youtu.be/OyyKuTwwYsY generadores eólicos http://youtu.be/ymVL0TBcxPA edificio alimentado con E O http://youtu.be/Edb5s53gmgM Turbinas eólicas - Discovery C- Proceso de generación en una central térmica En las centrales térmicas se pueden usar diversos tipos de combustibles (petróleo, carbón, gas, etc.) para generar vapor de agua. Energía eólica Energía Eléctrica transmitirgenerar transformar Aspas
- 8. Los procesos técnicos y su didáctica Autoras: M. Torchinsky / A. Tubaro 8 a- En todos los casos, el calor generado por la quema del combustible se aprovecha para calentar agua en una caldera para transformarla en vapor de agua (análogo a la máquina de vapor) b- Este vapor de agua es dirigido, por medio de tuberías, hacia las turbinas y su presión las hace girar. c- Un generador acoplado al eje de las turbinas, gira con él y produce energía eléctrica (análogo al generador hidráulico). D- Proceso de generación en una central térmica nuclear El proceso de generación de energía en las centrales térmicas nucleares es similar al de las centrales térmicas de combustibles fósiles, pero en estas centrales el combustible nuclear se encuentra en un reactor. Las reacciones nucleares producen calor. Energía química Energía Eléctrica transmitirgenerar transformar La enciclopedia del estudiante- tecnología e informática”- Ed Santillana - 2006
- 9. Los procesos técnicos y su didáctica Autoras: M. Torchinsky / A. Tubaro 9 a- El calor generado por las reacciones nucleares se aprovecha para calentar agua y transformarla en vapor de agua. b- Este vapor de agua es dirigido, por medio de tuberías, hacia las turbinas y su presión las hace girar. c- Un generador acoplado al eje de las turbinas, gira con él y produce energía eléctrica (análogo a los generadores anteriores). Video http://youtu.be/okP0YTMWjcA EnergíasEficientes-Centrales nucleares- canal encuentro La enciclopedia del estudiante- tecnología e informática”- Ed Santillana - 2006 Energía nuclear Energía Eléctrica transmitirgenerar transformar
- 10. Los procesos técnicos y su didáctica Autoras: M. Torchinsky / A. Tubaro 10 E- Proceso de generación en una central solar a- La luz solar se refleja en espejos orientados al sol para concentrar la luz reflejada hacia una caldera. La caldera calienta el agua hasta convertirla en vapor. b- Este vapor de agua es dirigido, por medio de tuberías, hacia las turbinas y su presión las hace girar. c- Un generador acoplado al eje de las turbinas, gira con él y produce energía eléctrica (análogo a los generadores anteriores). F- Proceso de generación en una central mareomotriz La central mareomotriz se construye cerca de la costa para aprovechar el movimiento de subida y bajada de las mareas. Aunque la diferencia entre la marea alta y baja en mitad del océano es de apenas 1 metro, el algunas costas esta diferencia puede alcanzar los 15 metros. Energía de las mareas Energía Eléctrica transmitirgenerar transformar La enciclopedia del estudiante- tecnología e informática”- Ed Santillana - 2006
- 11. Los procesos técnicos y su didáctica Autoras: M. Torchinsky / A. Tubaro 11 Diagrama de bloques de algunas Centrales de energía eléctrica generador turbina La enciclopedia del estudiante- tecnología e informática”- Ed Santillana - 2006
- 12. Los procesos técnicos y su didáctica Autoras: M. Torchinsky / A. Tubaro 12 CUADRO COMPARATIVO ventajas desventajas Energía hidroeléctrica • No contamina • Hay que inundar enormes extensiones • Altera el clima, el paisaje y el ecosistema • Cuando hay sequía Energía eólica • No contamina • Fuerte condicionamiento geográfico • Muy costoso • Ruidoso Energía térmica de combustibles fósiles • Transportabilidad y almacenamiento del combustible • Contaminación provocada por los gases de la combustión • Contaminación del sistema de refrigeración • No renovable Energía térmica nuclear • Poco contaminante • Problemas en el almacenamiento de residuos radiactivos Energía solar • Limpia • renovable • Contaminación en la fabricación de paneles y colectores • Condicionante geográfico • Poca eficiencia Energía mareomotriz • limpia • Alteración de la vida marina • En experimentación • Costosa Una vez que la energía eléctrica está generada tiene lugar la operación de transporte o transmisión Operación de transporte o transmisión de energía eléctrica Primera etapa: Una vez generada la energía eléctrica es transportada por cables desde los generadores hasta
- 13. Los procesos técnicos y su didáctica Autoras: M. Torchinsky / A. Tubaro 13 unos aparatos llamados “transformadores”. Se usan para disminuir la tensión eléctrica. Segunda etapa: transporte propiamente dicho a través de cables aéreos. Operación de distribución En esta etapa, la energía eléctrica es distribuida a los diferentes usuarios, así como al alumbrado público. Esta clase no tiene actividad