FUENTES DE ENERGIA ELECTRICA

Energía eléctrica
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Consumo de energía eléctrica por país, en millones de kWh.
Se denomina energía eléctrica a la forma de energía que resulta de la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos, lo que permite establecer una corriente eléctrica entre ambos —cuando se les coloca en contacto por medio de un conductor eléctrico—para obtener trabajo. La energía eléctrica puede transformarse en muchas otras formas de energía, tales como la energía luminosa o luz, la energía mecánica y la energía térmica.
Su uso es una de las bases de la tecnología utilizada por el ser humano en la actualidad.
La energía eléctrica se manifiesta como corriente eléctrica, es decir, como el movimiento de cargas eléctricas negativas, o electrones, a través de un cable conductor metálico como consecuencia de la diferencia de potencial que un generador esté aplicando en sus extremos.
Cada vez que se acciona un interruptor, se cierra un circuito eléctrico y se genera el movimiento de electrones a través del cable conductor. Las cargas que se desplazan forman parte de los átomos de— que se desea utilizar, mediante las correspondientes transformaciones; por ejemplo, cuando la energía eléctrica llega a una enceradora, se convierte en energía mecánica, calórica y en algunos casos luminosa, gracias al motor eléctrico y a las distintas piezas mecánicas del aparato.
Generación de energía eléctrica
{{ Actualmente la energía eléctrica se puede obtener de distintas maneras:
1. Centrales termoeléctricas
2. Centrales hidroeléctricas
3. Centrales geo-termo-eléctricas
4. Centrales nucleares
5. Centrales de ciclo combinado
6. Centrales de turbo-gas
7. Centrales eólicas
8. Centrales solares
9. Centrales de cogeneración
Central termoeléctrica
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Central térmica de Velilla, ubicada en Velilla del Río Carrión, Palencia, España.
Una central termoeléctrica o central térmica es una instalación empleada para la generación de energía eléctrica a partir de la energía liberada en forma de calor, normalmente mediante la combustión de combustibles fósiles como petróleo, gas natural o carbón. Este calor es empleado por un ciclo termodinámico convencional para mover un alternador y producir energía eléctrica. Este tipo de generación eléctrica es contaminante pues libera dióxido de carbono.
Por otro lado, también existen centrales termoeléctricas que emplean fisión nuclear del uranio para producir electricidad. Este tipo de instalación recibe el nombre de central nuclear.
Contenido
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• 1 Centrales termoeléctricas de ciclo convencional
• 2 Centrales termoeléctricas de ciclo combinado
o 2.1 GICC
• 3 Impacto ambiental
• 4 Ventajas e inconvenientes
o 4.1 Ventajas
o 4.2 Inconvenientes
• 5 Véase también
• 6 Referencias
• 7 Enlaces externos

Centrales termoeléctricas de ciclo convencional [editar]
Se denominan centrales clásicas o de ciclo convencional a aquellas centrales térmicas que emplean la combustión del carbón, petróleo (fueloil) o gas natural para generar la energía eléctrica. Son consideradas las centrales más económicas y rentables, por lo que su utilización está muy extendida en el mundo económicamente avanzado y en el mundo en vías de desarrollo, a pesar de que estén siendo criticadas debido a su elevado impacto medioambiental. Este tipo de centrales eléctricas generan el 16,5% de la energía eléctrica necesaria en España.1
A continuación se muestra el diagrama de funcionamiento de una central térmica de carbón de ciclo convencional:


Diagrama de una central térmica de carbón de ciclo convencional
1. Torre de refrigeración
10. Válvula de control de gases
19. Supercalentador

2. Bomba hidráulica
11.Turbina de vapor de alta presión 20. Ventilador de tiro forzado
3. Línea de transmisión (trifásica)
12. Desgasificador
21. Recalentador
4. Transformador (trifásico)
13. Calentador
22. Toma de aire de combustión

5. Generador eléctrico (trifásico)
14. Cinta transportadora de carbón
23. Economizador

6. Turbina de vapor de baja presión 15. Tolva de carbón
24. Precalentador de aire

7. Bomba de condensación
16. Pulverizador de carbón
25. Precipitador electrostático

8. Condensador de superficie 17. Tambor de vapor
26. Ventilador de tiro inducido
9. Turbina de media presión
18. Tolva de cenizas
27. Chimenea de emisiones

Centrales termoeléctricas de ciclo combinado [editar]
Artículo principal: Ciclo combinado
En la actualidad se están construyendo numerosas centrales termoeléctricas de las denominadas de ciclo combinado, que son un tipo de central que utiliza gas natural, gasóleo o incluso carbón preparado como combustible para alimentar una turbina de gas. Luego los gases de escape de la turbina de gas todavía tienen una elevada temperatura, se utilizan para producir vapor que mueve una segunda turbina, esta vez de vapor. Cada una de estas turbinas está acoplada a su correspondiente alternador para generar la electricidad como en una central termoeléctrica clásica.
Normalmente durante el proceso de partida de estas centrales, sólo funciona la turbina de gas, a este modo de operación se le llama ciclo abierto. Si bien la mayoría de las centrales de este tipo pueden intercambiar de combustible (entre gas y diésel) incluso en funcionamiento. Al funcionar con petroleo diésel ven afectada su potencia de salida (baja un 10% aprox.), y los intervalos entre mantenimientos mayores y fallas, se reducen fuertemente.
Como la diferencia de temperaturas que se produce entre la combustión y los gases de escape es más alta que en el caso de una turbina de gas o una de vapor, se consiguen rendimientos muy superiores, del orden del 55%.
Este tipo de centrales generan el 34% de las necesidades españolas de energía eléctrica.2
GICC [editar]
Artículo principal: GICC
En los últimos tiempos se viene desarrollando una nueva tecnología, la Gasificación integrada en ciclo combinado (GICC), que mediante un sistema de gasificación del carbón, reduce ostensiblemente las emisiones contaminantes a la atmósfera.
Impacto ambiental [editar]


Central térmica de Compostilla II, en Cubillos del Sil, León (España).
Artículo principal: Impacto ambiental potencial de proyectos de centrales termoeléctricas
La emisión de residuos a la atmósfera y los propios procesos de combustión que se producen en las centrales térmicas tienen una incidencia importante sobre el medio ambiente. Para tratar de paliar, en la medida de lo posible, los daños que estas plantas provocan en el entorno natural, se incorporan a las instalaciones diversos elementos y sistemas.
El problema de la contaminación es máximo en el caso de las centrales termoeléctricas convencionales que utilizan como combustible carbón. Además, la combustión del carbón tiene como consecuencia la emisión de partículas y ácidos de azufre.3 En las de fueloil los niveles de emisión de estos contaminantes son menores, aunque ha de tenerse en cuenta la emisión de óxidos de azufre y hollines ácidos, prácticamente nulos en las plantas de gas.
En todo caso, en mayor o menor medida todas ellas emiten a la atmósfera dióxido de carbono, CO2. Según el combustible, y suponiendo un rendimiento del 40% sobre la energía primaria consumida, una central térmica emite aproximadamente:
Combustible Emisión de CO2
kg/kWh
Gas natural
0,44
Fuelóleo
0,71
Biomasa (leña, madera)
0,82
Carbón
1,45
Las centrales de gas natural pueden funcionar con el llamado ciclo combinado, que permite
Central hidroeléctrica
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Central hidroeléctrica.


Corte transversal de una represa hidroeléctrica.
Una central hidroeléctrica es aquella que 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 ríos para mover una rueda.
En general estas centrales aprovechan la energía potencial que posee la masa de agua de un cauce natural en virtud de un desnivel, también conocido como salto geodésico. El agua en su caída entre dos niveles del cauce se hace pasar por una turbina hidráulica la cual trasmite la energía a un generador el cual la convierte en energía eléctrica.
Contenido
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• 1 Aprovechamiento de la energía hidráulica
o 1.1 Desvío del cauce de agua
o 1.2 Interceptación de la corriente de agua
• 2 Características de una central hidroeléctrica
• 3 Tipos de centrales hidroeléctricas
o 3.1 Según su concepción arquitectónica
o 3.2 Según su régimen de flujo
o 3.3 Otros tipos de centrales hidroeléctricas
• 4 Modalidad de generación
• 5 Impactos ambientales potenciales
o 5.1 Manejo de la cuenca hidrográfica
o 5.2 Otros impactos ambientales
• 6 Véase también
• 7 Bibliografía
• 8 Referencias
• 9 Enlaces externos

Aprovechamiento de la energía hidráulica [editar]
La energía hidráulica es puesta a disposición por la naturaleza gracias al Ciclo hidrológico, el cual es monitorizado por la energía solar, comenzando por la evaporación de diversas masas de agua y culminando con la precipitación. Los cauces de agua presentan dos formas fácilmente aprovechables de energía:
• La energía potencial gravitatoria, la cual se obtiene en virtud de un salto geodésico y puede superar los 3.000 J/Kg para más de 300 m de desnivel.
• La energía cinética, la cual es despreciable en comparación con la potencial, ya que en los ríos en general el fluido no supera velocidades de 5 m/s.1
Las formas más frecuentemente utilizadas para explotar esta energía:

Desvío del cauce de agua [editar]
El principio fundamental de esta forma de aprovechamiento hidráulico de los ríos se basa en el hecho de que la velocidad del flujo de estos es básicamente constante a lo largo de su cauce, el cual siempre es cuesta abajo. Este hecho revela que la energía potencial no es íntegramente convertida en cinética como sucede en el caso de una masa en caída libre, la cual se acelera, sino que ésta es invertida en las llamadas perdidas, es decir, la energía potencial se "pierde" en vencer las fuerzas de fricción con el suelo, en el trasporte de partículas, en formar remolinos, etc.. Entonces esta energía potencial podría ser aprovechada si se pueden evitar las llamadas perdidas y hacer pasar al agua a través de una turbina. El conjunto de obras que permiten el aprovechamiento ya descrito reciben el nombre de central hidroeléctrica.
Por otro lado la energía el balance de energía arriba descrito puede ser ilustrado mejor a través del principio de Bernoulli en su forma energética aplicado entre dos secciones cualesquiera de un cauce de agua:

donde:
• Los subíndices 1 y 2 indican las respectivas secciones del cauce de agua.
• c es la velocidad media del cauce.
• p es la presión.
• z es la altura respecto alguna referencia.
• hf son las perdidas de energía causadas por la fricción.
En un cauce cualquiera la experiencia nos dice que en general se puede afirmar que c1 = c2, igualmente como los cauces de agua siempre se encuentran en contacto con la atmósfera y su gradiente de presión hidrostática es muy pequeño, la presión es igual en ambas secciones: p1 = p2, así vemos que toda la energía potencial es disipada:
z1 − z2 = hf
La diferencia del alturas z1 − z2 es llamada salto geodésico, y se le designa el símbolo H0.
Interceptación de la corriente de agua [editar]
Este método consiste en la construcción de una presa que retenga el cauce de agua causando un aumento del nivel del río en su parte anterior a la presa, el cual podría eventualmente convertirse en un embalse. El dique establece una corriente no uniforme y modifica la forma de la superficie libre del río antes y después de éste que toman forma de las llamadas curvas de remanso. El establecimiento de las curvas de remanso determinan un nuevo salto geodésico aprovechable H0.
Características de una central hidroeléctrica [editar]


Presa Hidroeléctrica en Grandas de Salime (Asturias, España).


Casa de Maquinas Central Hidroeléctrica del Guavio, Colombia.
Las dos características principales de una central hidroeléctrica, desde el punto de vista de su capacidad de generación de electricidad son:
• La potencia, que es función del desnivel existente entre el nivel medio del embalse y el nivel medio de las aguas debajo de la central, y del caudal máximo turbinable, además de las características de la turbina y del generador.
• La energía garantizada, en un lapso de tiempo determinado, generalmente un año, que está en función del volumen útil del embalse, y de la potencia instalada.
La potencia de una central puede variar desde unos pocos MW (megavatios), como en el caso de las minicentrales hidroeléctricas, hasta 14.000 MW como en Paraguay y Brasil donde se encuentra la segunda mayor central hidroeléctrica del mundo (la mayor es la Presa de las Tres Gargantas, en China, con una potencia de 22.500 MW), la Itaipú que tiene 20 turbinas de 700 MW cada una. Cada turbina suele tener unas 20 pulgadas de longitud con un perímetro de 40 cm.
Tipos de centrales hidroeléctricas [editar]
Según su concepción arquitectónica [editar]
• Centrales al aire libre, al pie de la presa, o relativamente alejadas de esta, y conectadas por medio de una tubería en presión.
• Centrales en caverna, generalmente conectadas al embalse por medio de túneles, tuberías en presión, o por la combinación de ambas.
Según su régimen de flujo [editar]


Central hidroeléctrica Simón Bolívar Venezuela.
• Centrales a filo de agua servida.
También denominadas centrales de agua fluyente o de pasada, utilizan parte del flujo de un río para generar energía eléctrica. Operan en forma continua porque no tienen capacidad para almacenar agua, no disponen de embalse. Turbinan el agua disponible en el momento, limitadamente a la capacidad instalada. En estos casos las turbinas pueden ser de eje vertical, cuando el río tiene una pendiente fuerte u horizontal cuando la pendiente del río es baja.
• Centrales de embalse.
Es el tipo más frecuente de central hidroeléctrica. Utilizan un embalse para reservar agua e ir graduando el agua que pasa por la turbina. Es posible generar energía durante todo el año si se dispone de reservas suficientes. Requieren una inversión mayor.
• Centrales de acumulación por bombeo
Artículo principal: Central hidroeléctrica reversible
Se trata de un tipo de central que solo genera energía en horas punta y la consume en horas valle (noches y fines de semana), mediante un grupo electromecánico de bombeo y generación. Justifican su existencia para hacer frente a variaciones de demanda energética en horas determinadas. Distinguimos tres tipos; centrales puras de acumulación, centrales mixtas de acumulación y centrales de acumulación por bombeo diferencial.
Otros tipos de centrales hidroeléctricas [editar]
• Centrales mareomotrices
Artículo principal: energía mareomotriz
Utilizan el flujo y reflujo de las mareas. Pueden ser ventajosas en zonas costeras donde la amplitud de la marea es amplia, y las condiciones morfológicas de la costa permiten la construcción de una presa que corta la entrada y salida de la marea en una bahía. Se genera energía tanto en el momento del llenado como en el momento del vaciado de la bahía.
• Centrales mareomotrices sumergidas.
Utilizan la energía de las corrientes submarinas. En 2002, en Gran Bretaña se implementó la primera de estas centrales a nivel experimental.
• Centrales que aprovechan el movimiento de las olas.
Este tipo de central es objeto de investigación desde la década de los 80. A inicios de agosto de 1995, el "Ocean Swell Powered Renewable Energy (OSPREY)" construyó la primera central que utiliza la energía de las olas en el norte de Escocia. La potencia de esta central es de 2 MW. Lamentablemente fue destruida un mes más tarde por un temporal.
Los tipos de turbinas qué hay son Francis,Turgo, Kaplan y Pelton. Para la transformación de la energía mecánica en energía eléctrica.
Modalidad de generación [editar]


Turbina hidráulica y generador eléctrico.
El tipo de funcionamiento de una central hidroeléctrica puede variar a lo largo de su vida útil. Las centrales pueden operar en régimen de:
• generación de energía de base;
• generación de energía en períodos de punta. Estas a su vez se pueden dividir en:
o centrales tradicionales;
o centrales reversibles o de bombeo.
La demanda de energía eléctrica de una ciudad, región, o país, tiene una variación a lo largo del día. Esta variación es función de muchos factores, entre los que se destacan:
• tipos de industrias existentes en la zona, y turnos que estas realizan en su producción;
• tipo de cocina doméstica que se utiliza más frecuentemente;
• tipo de calentador de agua que se permite utilizar;
• la estación del año;
• la hora del día en que se considera la demanda.
La generación de energía eléctrica debe seguir la curva de demanda, así, a medida que aumenta la potencia demandada deberá incrementarse el caudal turbinado, o iniciar la generación con unidades adicionales, en la misma central, e incluso iniciando la generación en centrales reservadas para estos períodos.
Impactos ambientales potenciales [editar]
Los potenciales impactos ambientales de los proyectos hidroeléctricos son siempre significativos. Sin embargo existen muchos factores que influyen en la necesidad de aplicar medidas de prevención.
Principalmente: La construcción y operación de la represa y el embalse constituyen la fuente principal de impactos del proyecto hidroeléctrico.2 Los proyectos de las represas de gran alcance pueden causar cambios ambientales irreversibles, en una área geográfica muy extensa; por eso, tienen el potencial de causar impactos importantes. Ha aumentado la crítica de estos proyectos durante la última década. Los críticos más severos sostienen que los costos sociales, ambientales y económicos de estas represas pesan más que sus beneficios y que, por lo tanto, no se justifica la construcción de las represas grandes. Otros mencionan que, en algunos casos, los costos ambientales y sociales puede ser evitados o reducidos a un nivel aceptable, si se evalúan, cuidadosamente, los problemas potenciales y se implantan medidas correctivas que son costosas.
El área de influencia de una represa se extiende desde los límites superiores del embalse hasta los esteros y las zonas costeras y costa afuera, e incluyen el embalse, la represa y la cuenca del río, aguas abajo de la represa. Hay impactos ambientales directos asociados con la construcción de la represa (p.ej., el polvo, la erosión, problemas con el material prestado y de los desechos), pero los impactos más importantes son el resultado del embalse del agua, la inundación de la tierra para formar el embalse, y la alteración del caudal de agua, aguas abajo. Estos efectos ejercen impactos directos en los suelos, la vegetación, la fauna y las tierras silvestres, la pesca, el clima y la población humana del área.
Los efectos indirectos de la represa incluyen los que se asocian con la construcción, el mantenimiento y el funcionamiento de la represa (p.ej., los caminos de acceso, los campamentos de construcción, las líneas de transmisión de energía) y el desarrollo de las actividades agrícolas, industriales o municipales que posibilita la represa.
Además de los efectos directos e indirectos de la construcción de la represa sobre el medio ambiente, se deberán considerar los efectos del medio ambiente sobre la represa. Los principales factores ambientales que afectan el funcionamiento y la vida de la represa son aquellos que se relacionan con el uso de la tierra, el agua y los otros recursos en las áreas de captación aguas arriba del reservorio (p.ej., la agricultura, la colonización, el desbroce del bosque) que pueden causar una mayor acumulación de limos, y cambios en la cantidad y calidad del agua del reservorio y del río. Se tratan estos aspectos en los estudios de ingeniería.
El beneficio obvio del proyecto hidroeléctrico es la energía eléctrica, la misma que puede apoyar el desarrollo económico y mejorar la calidad de la vida en el área servida. Los proyectos hidroeléctricos requieren mucha mano de obra y ofrecen oportunidades de empleo. Los caminos y otras infraestructuras pueden dar a los pobladores mayor acceso a los mercados para sus productos, escuelas para sus hijos, cuidado de salud y otros servicios sociales. Además, la generación de la energía hidroeléctrica proporciona una alternativa para la quema de los combustibles fósiles, o la energía nuclear, que permite satisfacer la demanda de energía sin producir agua caliente, emisiones atmosféricas, ceniza, desechos radioactivos ni emisiones de CO2. Si el reservorio es, realmente, una instalación de usos múltiples, es decir, si los diferentes propósitos declarados en el análisis económico no son, mutuamente, inconsistentes, los otros beneficios pueden incluir el control de las inundaciones y la provisión de un suministro de agua más confiable y de más alta calidad para riego, y uso doméstico e industrial. La intensificación de la agricultura, localmente, mediante el uso del riego, puede, a su vez, reducir la presión que existe sobre los bosques primarios, los hábitat intactos de la fauna, y las áreas en otras partes que no sean adecuadas para la agricultura. Asimismo, las represas pueden crear pesca en el reservorio y posibilidades para producción agrícola en el área del reservorio que pueden más que compensar las pérdidas sufridas por estos sectores debido a su construcción.
Manejo de la cuenca hidrográfica [editar]
Es un fenómeno común, ver el aumento en la presión sobre las áreas altas encima de la represa, como resultado del reasentamiento de la gente de las áreas inundadas y la afluencia incontrolada de los recién llegados al área. Se degrada el medio ambiente del sitio, la calidad del agua se deteriora, y las tasas de sedimentación del reservorio aumentan, a raíz del desbroce del bosque para agricultura, la presión sobre los pastos, el uso de químicos agrícolas, y la tala de los árboles para madera o leña. Asimismo, el uso del terreno de la cuenca alta afecta la calidad y cantidad del agua que ingresa al río. Por eso, es esencial que los proyectos de las represas sean planificados y manejados considerando el contexto global de la cuenca del río y los planes regionales de desarrollo, incluyendo, tanto las áreas superiores de captación, aguas arriba de la represa y la planicie de inundación, como las áreas de la cuenca hidrográfica, aguas abajo.
Otros impactos ambientales [editar]
Los proyectos hidroeléctricos, necesariamente, implican la construcción de Líneas de transmisión para transportar la energía a los centros de consumo.
Véase también [editar]
• Energía hidráulica
• Central minihidroeléctrica
• Turbina de agua
• Potencia hidroeléctrica
• Generación de energía eléctrica
• Proyecto hidroeléctrico
• Central Hidroeléctrica del Guavio
• Central hidroelléctrica Simón Bolívar
• Sistema hidroeléctrico "Saltos del Duero"
• Represa de Itaipú
Bibliografía [editar]
• MATAIX, Claudio. Turbomáquinas Hidráulicas.
• CAPUTO, Carmelo. Gli Impianti convertitori di Energía.
• Manuale dell'Ingegnere. Edición 81. Editado por Ulrico Hoepli, Milano, 1987. ISBN 88-203-1430
Central Hidroeléctrica Simón Bolívar
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Vista de satélite del Embalse de Guri, aquí se encuentra la central hidroeléctrica Simón Bolívar.
La Central Hidroeléctrica Simón Bolívar, también llamada Represa del Guri, y antes conocida como Central Hidroeléctrica Raúl Leoni (desde 1974 hasta el 2006, cuando se renombró mediante decreto presidencial) se encuentra ubicada en el Estado Bolívar, en el Cañón de Necuima, 100 kilómetros aguas arriba de la desembocadura del río Caroní en el Orinoco.
La generación de esta planta supera los 50.000 GWh al año, capaces de abastecer un consumo equivalente cercano a los 300.000 barriles diarios de petróleo, lo cual ha permitido cumplir con la política de sustitución de termoelectricidad por hidroelectricidad dictada por el Gobierno de Venezuela, con la finalidad de ahorrar combustibles líquidos que pueden ser utilizados para su exportación o su conservación con otros fines. La energía producida por la represa es consumida por gran parte del país, inclusive alimentando parte de la ciudad de Caracas, además, se prevé vender una parte de dicha energía a Brasil.
Construcción [editar]


Central hidroeléctrica Simón Bolívar


Vista Panoramica de la Central
La ejecución de esta obra en su primera fase comienza en 1963 y finaliza en 1978, con una capacidad de 2.065 en 10 unidades, con el embalse a la cota máxima de 215 metros sobre el nivel del mar.
La etapa final de la represa de Guri, concluida en 1986, consistió en la realización de los trabajos siguientes:
• Realzamiento de la presa de gravedad y aliviadero hasta la cota 272 metros sobre el nivel del mar.
• Construcción de dos presas de gravedad a ambas márgenes del río.
La presa de concreto tiene una longitud de 1300 metros y una altura de 162 metros. Cuenta con un aliviadero de 3 canales, que permite la salida del exceso de agua en la época de lluvias (Mayo a Octubre). La represa fue inaugurada en su totalidad el 8 de noviembre de 1986.
Datos de Importancia [editar]
Actualmente, La Represa Guri es la tercera central hidroeléctrica más grande del mundo con sus 10.000 MW de capacidad total instalada, sólo superada por el complejo binacional de Itaipú en Brasil y el Paraguay y del complejo hidroeléctrico de la presa de las Tres Gargantas en China.
En cuanto al Embalse de Guri, éste se encuentra en noveno lugar entre los diez de mayor volumen de agua represada en él, con una superficie de 4.250 Km².


SELECCIONADO POR: TSU SIMON E. RAMOS