UNIVERSIDAD TÉCNICA TÉCNICA DEL NORTE FACULTAD DE EDUCACIÓN CIENCIA Y TECNOLOGÍA
ACTVIDADES 1.- ELABORA UN FRISO CRONOLÓGICO CON LOS PERSONAJES Y LOS DESCUBRIMIENTOS QUE HAN SIDO DECISIVOS PARA EL DESARROLLO DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA.
A lo largo de la historia la energía eléctrica ha ido evolucionando a través de los descubrimientos, investigaciones e inventos que han ido surgiendo. A continuación se presenta los más destacados:
DE LA MAGIA DE LA L A ELECTRICIDAD A LOS PRINCIPIOS ELÉCTRICOS AÑO
PERSONAJE PERSONAJE
INVESTIGACIÓN INVESTIGACIÓN DESCUBRIMIENTO U OBSERVACIÓN
600 AC
Griego Tales de Mileteo
Observo los efectos de la electricidad desligada de la religión.
1600
Médico y Físico Inglés William Gilbert
Determino los fundamentos de la electrostática y magnetismo.
LA ELECTRICIDAD UNA CIENCIA EN DESARROLLO AÑO
PERSONAJE
INVESTIGACIÓN DESCUBRIMIENTO O INVENTO
1776
Charles Agustín de Coulomb
Inventó la balanza de torsión.
1800
Físico y Conde Italiano Alessandro Volta
Inventó la primera pila.
1821
Científico Inglés Michael Faraday
Logró transformar la energía eléctrica en mecánica
1823
Matemático y Científico inglés André Marie Ampere
Demostró el principio de la bobina
1827
Georg Simon Ohm
Definió la resistencia eléctrica
1840-1843
Físico inglés James Prescott
Descubrió la equivalencia
1873
James Maxwell
Expreso matemáticamente los experimentos de Faraday y formulo las cuatro ecuaciones de la teoría de la electromagnética.
UNIVERSALIZACION DEL USO DE LA ELECTRICIDAD AÑO
PERSONAJE
INVESTIGACIÓN DESCUBRIMIENTO U OBSERVACIÓN
1878
Thomas Edison
Realizo experimentos q terminaron en la invención de la lámpara
1883
Investigador Croata Americano Nikola Tesla
Invento un motor de corriente alterna
1888
«
Desarrolló la teoría de los campos rotativos.
–
«
2.- ¿SABES DÓNDE SE PRODUCE LA ENERGÍA ELÉCTRICA QUE CONSUMES EN TU INSTITUTO O ESCUELA? BUSCA INFORMACIÓN AL RESPECTO E INDICA QUÉ FASES ATRAVIESA HASTA LLEGAR EN CONDICIONES DE SER CONSUMIDA.
El Gobierno de la Revolución Ciudadana con el propósito de optimizar y mejorar el abastecimiento de energía eléctrica en la zona norte del país ha ejecutado, a través de la Corporación Eléctrica del Ecuador CELEC EP, el proyecto de ampliación y modernización de la Subestación Ibarra, que será entregado a la ciudadanía en esta fecha, durante un acto que estará presidido por el Ministro de Electricidad y Energía Renovable, Esteban Albornoz Veintemilla. La Subestación Ibarra es el punto de conexión a través del cual el Sistema Nacional Interconectado abastece a cerca de 210.000 clientes ubicados en el área de servicio que es atendida por la Empresa Eléctrica Regional del Norte S,A. que cubre las provincias de Carchi, Imbabura y la zona norte de Pichincha. Con una inversión de 6 millones de dólares, la Corporación Eléctrica del Ecuador CELEC EP, a través de su Unidad de Negocio TRANSELECTRIC, encargada de la expansión, mantenimiento y operación del transporte de energía eléctrica en todo el país, ha ejecutado este proyecto que involucra el cambio de tecnología de analógica a digital y la instalación de un segundo transformador de 67 MVA, con el cual esta subestación tendrá la capacidad suficiente para atender la creciente demanda de la zona durante los próximos años. Con un renovado sistema de protección y control totalmente automatizado, esta subestación se integra a la red de fibra óptica que posee CELEC EP a nivel nacional, con un enlace que servirá adicionalmente para el monitoreo
La generación eléctrica se realiza, básicamente, mediante un generador; si bien estos no difieren entre sí en cuanto a su principio de funcionamiento, varían en función a la forma en que se accionan. Explicado de otro modo, difiere en qué fuente de energía primaria utiliza para convertir la energía contenida en ella, en energía eléctrica. Desde que Nicola Tesla descubrió la corriente alterna y la forma de producirla en los alternadores, se ha llevado a cabo una inmensa actividad tecnológica para llevar la energía eléctrica a todos los lugares habitados del mundo, por lo que, junto a la construcción de grandes y variadas centrales eléctricas, se han construido sofisticadas redes de transporte y sistemas de distribución. Sin embargo, el aprovechamiento ha sido y sigue siendo muy desigual en todo el planeta. Así, los países industrializados o del Primer mundo son grandes consumidores de energía eléctrica, mientras que los países del llamado Tercer mundo apenas disfrutan de sus ventajas.
TRANSMISION:
La red de transporte de energía eléctrica es la parte del sistema de suministro eléctrico constituida por los elementos necesarios para llevar hasta los puntos de consumo y a través de grandes distancias la energía eléctrica generada en las centrales eléctricas. Para ello, los niveles de energía eléctrica producidos deben ser transformados, elevándose su nivel de tensión. Esto se hace considerando que para un determinado nivel de potencia a transmitir, al elevar la tensión se reduce la corriente que circulará, reduciéndose las pérdidas por Efecto Joule. Con este fin se remplazan subestaciones elevadoras en las cuales dicha transformación se efectúa empleando transformadores, o bien autotransformadores. De esta manera, una red de transmisión emplea usualmente voltajes del orden de 220 kV y superiores, denominados alta tensión, de 400 o de 500 kV. Una línea de transporte de energía eléctrica o línea de alta tensión es básicamente el medio físico mediante el
DISTRIBUCIÓN: La Distribución de Energía Eléctrica es la parte del sistema de suministro eléctrico cuya función es el suministro de energía desde la subestación de distribución hasta los usuarios finales (medidor del cliente). Se lleva a cabo por los Operadores del Sistema de Distribución (Distribution System Operator o DSO en inglés). Dependiendo la carga que vamos a utilizar se clasifican así:
Comerciales Industriales Rural Urbana
COMERCIALIZACIÓN:
Central Hidroeléctrica Paute
El Proyecto hidroeléctrico Paute fue concebido por el Ingeniero Daniel Palacios Izquierdo, visionario profesional en cuyo honor lleva su nombre la presa de Amaluza que permite la regulación y conducción de las aguas para la Central Molino. El Ingeniero Palacios como Superintendente de Campo de la Compañía Inglesa Shell, tenía bajo su
Central Hidroeléctrica Agoyán
La Central Agoyán fue concebida para aprovechar el caudal del Río Pastaza, localizada en la provincia de Tungurahua a 180 Km. al Sureste de Quito y a 5 Km. al este de la ciudad de Baños en el sector denominado Agoyán de la parroquia Ulba, en la vía principal de entrada al sector amazónico ecuatoriano. La cuenca del rio Pastaza tiene una extensión de 8270 Km2, en las provincias de Cotopaxi, Chimborazo y Tungurahua. La extensión global de la zona de influencia de la Central es de 5.00 Km2 con una producción media anual de 1.080 GWH. El nivel máximo del embalse se encuentra a una altitud de 1651 m.s.n.m.
La central San Francisco se construyó desde febrero de 2004 y dio inicio a la generación comercial la primera unidad (Unidad 02) el 03 de mayo del 2007, la otra Unidad U1 a principios de Junio -07. La central San Francisco está ubicada entre la cuenca media y baja del Río Pastaza, municipio de Baños de Agua Santa, Provincia de Tungurahua, región central del Ecuador. La central San Francisco tiene dos (2) unidades generadoras de 115 MW cada una, con 230 MW de potencia instalada. La Central Hidroeléctrica San Francisco tiene una potencia instalada de 230 MW para la producción de energía hidroeléctrica y la demanda del Sistema Nacional Interconectado del Ecuador.
Central Hidroeléctrica Pucará-Pisayambo
una extensión de 8 Km2 y a una distancia aproximadamente de 160 Km al sureste de Quito. Captaciones y conducción: Al reservorio aportan los Ríos: El Roncador, El Milín, El Tambo. Las aguas de los ríos Talatag, Quillopaccha y Agualongopungo son conducidas al embalse mediante obras de captación
TAMBIEN TENEMOS:
- San Miguel Ubicación: Carchi (Tulcán) Compañía EMELNORTE - El Ambi Ubicación: Imbabura (Ibarra) Compañía que opera: EMELNORTE - Aloag Ubicación: Pichincha Compañía que opera: EEQSA - Cumbayá Ubicación: Pichincha Compañía que opera: EEQSA - Nayón Ubicación: Pichincha Compañía que opera: EEQSA - Guangopolo Ubicación: Pichincha Compañía que opera: EEQSA - Pasochoa Ubicación: Pichincha Compañía que opera: EEQSA - Los Chillos Ubicación: Pichincha Compañía que opera: EEQSA
El Sol, de forma directa o indirecta, es el origen de todas las energías renovables, exceptuando la energía maremotriz y la geotérmica. La energía del Sol se desplaza a través del espacio en forma de radiación electromagnética, llegando una parte de esta energía a la atmósfera.
ENERGÍA SOLAR TÉRMICA
Esta energía es absorbida por la atmósfera y por el suelo, y otra parte es reflejada directamente al espacio desde el suelo. Es por esto por lo que menos de la mitad de la radiación solar llega efectivamente a la superficie terrestre, siendo esta parte la que podemos utilizar con fi nes energéticos en nuestro planeta.
Radiación directa: es la radiación que nos llega directamente del Sol, sin haber incidido con nada por el camino y, por tanto, sin haberse desviado ni cambiado de dirección.
Radiación difusa: es la radiación que nos llega después de haber incidido con cualquier elemento de la atmósfera (polvo, nubes, contaminantes, etc.) La radiación solar llega a nuestro planeta de tres formas distintas:
Radiación reflejada : es la radiación reflejada por la superficie terrestre; cobra importancia en las zonas con nieve, con agua (como cerca del mar o de una presa)
La radiación global: es la suma de la radiación directa y la radiación difusa.
Se define como el aprovechamiento de la energía del sol para generar calor mediante el uso de colectores o paneles solares térmicos.
ENERGÍA SOLAR TÉRMICA
PRINCIPALES USOS: Agricultura, arquitectura, industria, etc. El Sol puede aprovecharse energéticamente de dos formas conceptualmente diferentes: - Como fuente de calor: energía solar térmica de baja y media temperatura. - Como fuente de electricidad: energía solar fotovoltaica y solar térmica de alta temperatura.
Aprovechamiento de la Energía Solar Térmica
Baja temperatura Son las más extendidas y se desti nan a aquellas aplicaciones que no exigen temperaturas del agua superiores a los 90 ºC, como, por ejemplo, la producción de agua caliente sanitaria para viviendas y polideportivos, apoyo a la calefacción de viviendas, calentamiento de agua para piscinas, etc
Media temperatura Destinada a aquellas aplicaciones que exigen temperaturas del agua comprendidas entre 80 ºC y 250 ºC, como, por ejemplo, el calentamiento de fluidos para procesos industriales y la desalinización de agua de mar.
Alta temperatura Destinada a aquellas aplicaciones que requieran temperaturas del agua superiores a los 250 ºC, como es el caso de la generación de vapor para la producción de electricidad .
FUNCIONAMIENTO BÁSICO CAPTACIÓN DE CALOR PARA ELEVAR LA TEMPERATURA DEL AGUA
La energía solar fotovoltaica se basa en la captación de energía solar y su transformación en energía eléctrica por medio de módulos fotovoltaicos. La energía solar se puede transformar directamente en electricidad mediante células fotovoltaicas. Este proceso se basa en la aplicación del efecto fotovoltaico, que se produce al incidir la luz sobre unos materiales denominados semiconductores; de esta manera se genera un flujo de electrones en el interior del material que puede ser aprovechado para obtener energía eléctrica.
Un panel fotovoltaico, también denominado módulo fotovoltaico, está constituido por varias células fotovoltaicas conectadas entre sí y alojadas en un mismo marco. Las células fotovoltaicas se conectan en serie, en paralelo o en serieparalelo, en función de los valores de tensión e intensidad deseados, formando los módulos fotovoltaicos. Un panel fotovoltaico produce electricidad en corriente continua y sus parámetros característicos (intensidad y tensión) varían con la radiación solar que incide sobre las células y con la temperatura ambiente. La electricidad generada con energía solar fotovoltaica se puede transformar en corriente alterna, con las mismas características que la electricidad de la red eléctrica, utilizando inversores.
ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA Las células se montan en serie sobre paneles o módulos solares para conseguir un voltaje adecuado a las aplicaciones eléctricas; los paneles captan la energía solar transformándola directamente en eléctrica en forma de corriente continua, que se almacena en acumuladores, para que pueda ser utilizada fuera de las horas de luz. Los módulos fotovoltaicos admiten tanto radiación directa como difusa, pudiendo generar energía eléctrica incluso en días nublados.
La energía fotovoltaica tiene muchísimas aplicaciones, en sectores como las telecomunicaciones, automoción, náuticos, parquímetros. También podemos encontrar instalaciones fotovoltaicas en lugares como carreteras, ferrocarriles, plataformas petrolíferas o incluso en puentes, gaseoductos y oleoductos. Tiene tantas aplicaciones como pueda tener la electricidad. La única limitación existente es el coste del equipo o el tamaño del campo de paneles.
- No contamina - No produce emisiones de CO 2 ni de otros gases c ontaminantes - No consume combustibles. - No genera residuos - No produce ruidos
VENTAJAS DE USAR LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA
- Su instalación es simple - Requiere poco mantenimiento - Tienen una vida larga (los paneles solares duran aproximadamente 30 años)
Resiste condiciones climáticas extremas: granizo, viento, temperatura, humedad.
Se utiliza en lugar de bajo consumo y en casas ubicadas en parajes rurales donde no llega la red eléctrica general •
Tolera aumentar la potencia mediante la incorporación de nuevos módulos fotovoltaicos. •
Describe los materiales provenientes de seres vivos animales o vegetales. Es decir, toda la materia orgánica (materia viva) procedente del reino animal y vegetal obtenida de manera natural o procedente de las transformaciones artificiales. Toda esta materia se convierte en energía si le aplicamos procesamientos químicos.
BIOMASA
TIPOS DE BIOMASA
Biomasa natural: es la que se produce a la naturaleza sin la intervención humana.
Biomasa residual: son los residuos orgánicos que provienen de las actividades de las personas (residuos sólidos urbanos, RSU, por ejemplo).
Biomasa producida: son los cultivos energéticos, es decir, campos de cultivo donde se produce un tipo de especie con la única finalidad de su aprovechamiento energético.
Conversión de la biomasa en energía
Métodos termoquímicos
Métodos bioquímicos
Es la manera de utilizar el calor para transformar la biomasa. Los materiales que funcionan mejor son los de menor humedad (madera, paja, cáscaras, etc.).
Se llevan a cabo utilizando diferentes microorganismos que degradan las moléculas. Se utilizan para biomasa de alto contenido en humedad.
Los más corrientes son:
Fermentación alcohólica: técnica que consiste en la fermentación de hidratos de carbono que se encuentran en las plantas y en la que se consigue un alcohol (etanol) que se puede utilizar para la industria.
Fermentación metánica: es la digestión anaerobia (sin oxígeno) de la biomasa, donde la materia orgánica se descompone (fermenta) y se crea el biogás.
Producción de energía térmica Son sistemas de combustión directa. Se utilizan para dar calor, que se puede utilizar directamente para, por ejemplo, cocinar alimentos o secar productos agrícolas.
Producción de energía eléctrica La electricidad se puede producir por combustión o gasificación y se pueden obtener potencias de hasta 50MW.
Sistemas de aprovechamiento de la biomasa: Si a la gran variedad de biomasa existente aplicamos distintas tecnologías podemos transformar esta energía para usarla en:
Producción de biocombustibles Son una alternativa a los combustibles tradicionales del transporte
Producción de biogás La finalidad es conseguir combustible, principalmente el metano, muy útil para aplicaciones térmicas para el sector ganadero u agrícola, subministrando electricidad y calor.
BIOGAS ¿Cuál es el potencial energético del biogás?
¿Qué es el biogás? ¿Cuáles son las características del biogás? El biogás es un poderoso bioenergético El biogás se obtiene a partir de la digestión Con un metro cúbico de biogás se puede: Generar 6 horas de luz, equivalente a un que se obtiene a base de desechos anaeróbica de los materiales orgánicos. bombillo de 60 watts. orgánicos. Cuenta con numerosos Este bioenergético es una mezcla de beneficios y es una forma de energía dióxido de carbono y metano. Es utilizado Poner a funcionar un refrigerador de 1 m3 limpia y renovable. A continuación, los como combustible, presenta un valor de capacidad durante 1 hora. calorífico de 23 MJ/kg y posee un potencial Hacer funcionar una incubadora de 1 m3 invito a conocer sus características y de calentamiento 25 veces mayor al potencial. de capacidad durante 30 minutos. dióxido de carbono (CO2).
Hacer funcionar un motor de 1 HP durante 2 horas.
No emite dióxido de azufre, que además es el principal causante de la lluvia ácida
BENEFICIOS PARA EL MEDIO AMBIENTE Permite reducir la dependencia energética de los combustibles fósiles
Disminuye la concentración de partículas en suspensión de monóxido de carbono y de hidrocarburos, respecto a otros carburantes
Ventajas energéticas: Es una fuente de energía renovable, de uso eficiente y de generación distribuida en el desarrollo rural.
Produce menos energía por unidad de volumen, plantea una dificultad para almacenarlo y distribución.
Ventajas ambientales: La descontaminación de residuos y reducción contaminantes del suelo, aire y agua.
Además es muy peligro por su capacidad de inflamarse fácilmente.
Ventajas agrícolas: Es un fertilizante natural, genera un efluente rico en nutrientes como el nitrógeno, fósforos, potasio o magnesio. Ventajas sociales: Es un autoabastible de energía, ideal para el desarrollo de proyectos energéticos de comunas rurales aisladas de los servicios de distribución eléctrica convencional.
El sistema de almacenamiento es complejo y de alto valor. El sistema de producción plantea altos costes. Emisión de dióxido de carbono (CO2).
