Servicio Nacional De Aprendizaje - SENA Diseño y construcción de tableros de distribución Unidad 1 - Consideraciones eléctricas y conceptos básicos sobre la generación, transmisión y distribución de energía
Ruta 1366666 Actividad 1
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ACTIVIDAD CENTRAL “SELECCIONAR EL MEJOR PROYECTO ENERGETICO”
Realizado por: JOHN ALEXANDER ESPITIA BARRERA C.C. 1052398761
Presentado al ing. FAIDER HUMBERTO BARRERO SANCHEZ
SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE - SENA COLOMBIA 2017
SITUACION: Se está terminando la construcción de un pueblo costero de aprox. 1200 personas, este se encuentra alejado de grandes ciudades y/o pueblos desarrollados, a usted como consejero de Tecnología le encargan presentar ante el Ministerio de Energía la mejor opción para llevar el servicio de energía eléctrica al pueblo y luego de esto el ministerio poder abrir en licitación pública el proyecto seleccionado. Debe sustentar ante el comité delegado por el Ministerio los pro y los contras de cada una de las posibilidades que tiene el Ministerio a consideración, también debe sustentar la opción seleccionada por usted. Las posibilidades a analizar son: •Posibilidad 1. Planta Termoeléctrica por Fusión Nuclear. •Posibilidad 2. Planta Hidroeléctrica. •Posibilidad 3. Planta Eólica.
FASE 1: características de generación diferentes formas
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Planta Termoeléctrica por Fusión Nuclear
Principio de generación
El principio que aplica una planta termoeléctrica es la fusión termonuclear de iones generalmente de hidrogeno, deuterio o tritio confinados por campos magnéticos. esta fusion es una reacccion exotérmica, quiere decir con desprendimiento de calor que es aprovechado en un ciclo ranking para cambiar de estado agua deshidratada, la energía en forma de calor es aprovechada para elevar la temperatura y la presión del agua y de esta forma llevarla a una turbina a vapor que mueve un generador luego de salir de la turbina se lleva a una etapa de enfriamiento o recalentamiento y el ciclo vuelve a empezar.
Etapas de generación
Las etapas de generación de una planta termoeléctrica son las siguientes: • Primero se lleva a cabo la reacción de fusión nuclear donde se genera energía térmica en forma de calor. • La energía calorífica es transferida al agua que cambia de estado en forma de vapor. •El vapor al pasar por una turbina genera energía mecánica. • El movimiento de la turbina acoplada al generador produce energía eléctrica.
Componentes de generación
Ventajas y desventajas
las plantas termoeléctrica constan principalmente de cinco partes: • El reactor nuclear, donde se produce la reacción nuclear. • La caldera, donde se generadora el vapor de agua. • La turbina de vapor, que mueve un generador. • El generador, que produce la energía eléctrica. • El condensador, un intercambiador de calor que enfría el vapor transformándolo nuevamente en líquido. Ventajas: una de las principales ventajas es que garantiza el suministro eléctrico ya que su fuente para generar no depende de los elementos, genera empleo ya que en una planta termoeléctrica promedio trabajan 500 personas. Desventajas: una de las principales desventajas es la inversión que tendría que hacerse ya que requiere un combustible que tendría que pagarse, lo que produciría un valor mas elevado del kilovatio-hora (kWh).
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Principio de generación
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Planta Eólica Es principio de una planta eólica es utilizar la energía del viento (corrientes de aire), la fuerza de este genera movimiento de las aspas que es transmitido a un generador por un sistema del engranajes.
Etapas de generación
las etapas de generación de una planta eólica son las siguientes: • Primero que todo tiene que existir la fuente de energía cinética (el viento), que depende de un gradiente de una gran masa de aire en una zona de alta presión atmosférica a una zona de más baja presión. • la energía cinética se transforma en energía mecánica por el movimiento de las aspas del aerogenerador. • El movimiento de las aspas mueve el rotor del generador y produce energía eléctrica..
Componentes de generación
las plantas eólicas constan de los siguientes componentes: • Rotor, Está compuesto por las aspas y el eje al que están unidas. • Transmisión, La potencia se transfiere mediante una serie de engranes, que aumentan la baja velocidad de rotación de las aspas, del orden de las 60 revoluciones por minuto (rpm), a una velocidad de entre 1,500 y 2,000 rpm. • Generador, La velocidad de rotación del sistema de transmisión se conecta al generador que produce electricidad a partir del movimiento. • Controles, Los sistemas de control son coordinados y monitoreados por computadora desde una ubicación remota gira las aspas para mejorar el desempeño a diferentes velocidades de viento. Otro control pone a la turbina en la dirección del viento. • Torre, Existen dos tipos de torres: de monotubo o tubo sólido de acero y de armadura. Las alturas varían con el tamaño del rotor entre los 25 y 50 m.
Ventajas y desventajas
Ventajas: El viento es un recurso inagotable, es decir es una energía renovable. Es una energía limpia, no contaminante. Los parques eólicos son fáciles de desmontar y de reutilizar el terreno. Contribuye a frenar el cambio climático. Impulsa la educación y la formación de los jóvenes de la zona, es compatible con otras actividades como la selvicultura, ganadería. Un molino de viento evita la emisión de 6.375 toneladas anuales de CO2. Desventajas: la densidad energética del viento es muy baja, la generación de cantidades significativas de electricidad por métodos eólicos requiere el uso de grandes extensiones de tierra. Los sitios adecuados para la generación eólica, especialmente el mar abierto, están remotos y lejos de la concentración de demanda para la electricidad. Los periodos de máxima demanda durante el día y máxima generación por la noche cuando los vientos están más fuertes no coinciden, y también. Los efectos estéticos en el campo natural (ubicación adecuada ayuda a resolver esta problema), sonido emitido por las máquinas (la ingeniería moderna ha reducido este efecto muchísimo) y la interferencia electromagnética (que se puede reducir por ubicación adecuada y la instalación de antenas.
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Planta Hidroeléctrica
Principio de generación
El principio de generación de una planta hidráulica es el de utilizar la energía potencial del agua que puede ser de dos maneras utilizando una presa a gran altura utilizando un tipo específico de turbina para alta presión llamada turbina peltón o una unidad de generación al mismo nivel del agua llamadas "centrales a filo de agua" utilizando una turbina para media o baja presión llamada turbina Francis o kaplan. De cualquiera de las dos maneras que se emplea el agua hace girar la turbina que esta acoplada al generador y de esta manera se produce la energía eléctrica.
Etapas de generación
las plantas hidroeléctricas constan de las siguientes etapas: • La captación de la masa de agua y caomular la energia cinetical presente en la diferencia de altura o en la caída de agua. • Encausar el flujo de agua a la turbina, donde se produce el cambio de energia potencial en energia cinetica. en el caso de las centrales se realiza gradualmente para transformar la energía cinetica en energía mecánica en la turbina. • Luego el movimiento de la turbina mueve el generador que produce la transformación de energía mecánica en eléctrica.
Componentes de generación
las plantas hidroeléctricas constan de los siguientes componentes: • presa, es la barrera encargada de contener la masa de agua e ir acomulando la energia potencial gradualmente para transformar la energía potencial en energía mecánica en la turbina. • tuberia forzada o canal, que se encarga de pasar la energia cinetica en energia potencial por medio de la caida de agua. • turbina hidraulica, que cambia dependiendo de altura. • generador electrico.
Ventajas y desventajas
Las ventajas: No requieren combustible, sino que usan una forma renovable de energía. Es limpia, pues no contamina ni el aire ni el agua. A menudo puede combinarse con otros beneficios, como riego, protección contra las inundaciones, suministro de agua, caminos, etc. Los precios de mantenimiento y explotación son bajos. Desventajas: Los costos de capital por kilovatio son muy altos. El emplazamiento, es lo que significa un aumento de la inversión y en los precios de mantenimiento y pérdida de energía. La construcción lleva largo tiempo. La disponibilidad de energía puede fluctuar de estación en estación y de año en año.
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FASE 2: justificación ante el ministerio. La mejor opción para implementar sería la de utilizar una planta eólica dado que la fuente es un recurso inagotable, es decir es una energía renovable. Es una energía limpia, no contaminante. Los parques eólicos son fáciles de desmontar y de reutilizar el terreno. Contribuye a frenar el cambio climático. Impulsa la educación y la formación de los jóvenes de la zona, es compatible con otras actividades como la selvicultura, ganadería. Un molino de viento evita la emisión de 6.375 toneladas anuales de CO2. Aparte que los costos se reducirían y el problema de que los tiempos de generación no coincidan con las horas de demanda máxima podría utilizarse bancos de baterías para almacenar horariamente la energía y ser usada cuando se necesite. De las opciones presentadas es la mejor opción puesto que en primer lugar la planta termoeléctrica por fusión representaría costos iniciales aparte que requiere la utilización de un combustible y esto representa costos elevados del kilovatio-hora. En segundo lugar la planta hidroeléctrica generaría un gran impacto en la geografía del lugar, los costos para su implementación son elevados y su tiempo de implementación es demorado lo que provoca que el kilovatio-hora también tenga un costo elevado. Lo que haría de la opción de la planta eólica la mejor opción pues sus costos no son tan altos.
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BIBLIOGRAFÍA
[1] https://blogdesireysara.wordpress.com/2008/05/27/las-ventajas-y-las-desventajas-delas-centrales-hidroelectricas/ [2] http://renovablescjc.blogspot.com.co/p/ventajas-y-desventajas-de-la-energia.html. [3] https://twenergy.com/a/las-ventajas-de-la-energia-nuclear-390.
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ACTIVIDAD COMPLEMENTARIA “CONSIDERACIONES ELECTRICAS”
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PARTE 1 En la siguiente tabla de ejemplos de las diferentes tipos de cargas, especificando el uso o las aplicaciones en donde se encuentran: Cargas Resistivas
Cargas Inductivas
Cargas Capacitivas
Ejemplos
Usos
Parrillas eléctricas, focos, horno eléctrico, cafetera, sandwichera. Su consumo se mide en Watts. Motobomba, refrigerador, extractor de jugos, licuadora. Horno microondas
Se emplean para generar calor o luz.
Banco de condensadores, Capacitores.
En máquinas estáticas se usan en transformadores, y en máquinas dinámicas en motores para generar movimiento. Utilizan la electricidad pero no la disipan, simplemente la absorben y luego la devuelven al sistema.
Aplicaciones
La principal característica de las cargas inductivas es la generación de campos magnéticos. Se utilizan para corregir el factor de potencia.
ACTIVIDAD 2 Haga el esquema de un sistema de puesta a tierra domestico donde identifique sus componentes y las características eléctricas de cada uno de ellos. ESQUEMA:
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CARACTERISTICAS DE LOS COMPONENTES: Empalme: el empalme puede darse en diferentes formas, ya sea en “T”, “X”, empalme horizontal, empalme horizontal semiparalelo, empalme vertical de cables terminales, derivación de izquierda a 30° entre otras. Este empalme puede darse en generalmente soldadura exotérmica o soldadura cadwell que es un compuesto de oxido de aluminio y cobre.
Electrodo: la varilla de puesta a tierra puede ser de tipo copperweld que es un elemento bimetálico compuesto por un núcleo de acero y una película externa de cobre unidos metalúrgicamente o una varilla de cobre macizo manufacturadas en cobre refinado de alta conductividad Varilla de cobre macizo
tipo copperweld
Conductores: puede ser conductor de cobre electrolítico de 99.99% de pureza reconocidos para el uso de sistemas de puesta tierra o conductor de cobre con chaqueta de cobre duro Cable constituido por varios hilos de acero recubierto de cobre electrolítico, suave, formado en pares y cableados entre sí. Se emplea para la conexión de puntas, bajantes y varillas a tierra en instalaciones de sistemas pararrayos. Conductor de cobre
conductor de cobre con chaqueta
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Caja de inspección: generalmente con un marco platina de 1/2´´ por 3/4´´ y en concreto de 2500 psi.
ACTIVIDAD 3 En la elaboración de los sistemas de puesta tierra existen sustratos que permiten mejorar las condiciones del terreno buscando mejorar las características eléctricas. Consulte los sustratos que se utilizan en los sistemas de puesta a tierra y sus características.
La resistividad del suelo es determinada principalmente por su cantidad de electrolitos; ésto es, por la cantidad de humedad, minerales y sales disueltas. Como ejemplo, para valores de 1% (por peso) de sal (NaCl) o mayores, la resistividad es prácticamente la misma, pero, para valores menores de esa cantidad, la resistividad es muy alta.
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BIBLIOGRAFÍA
[1] http://es.slideshare.net/vonpereira/121753 [2] http://www.cec.cubaindustria.cu/contenido/jornadaVII/1_2.pdf [3] https://es.wikipedia.org/wiki/Esquema_de_conexi%C3%B3n_a_tierra
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