ACTIVIDAD Semana 1 CURSO. “Diseño y construcción de tableros de distribución”
Consideraciones eléctricas
Presentado por: RUBEN DARIO CORTES DELGADO Ingeniero Electricista
Actividad central Actividades complementarias
INSTITUTO SENA VIRTUAL
Bogotá Colombia 27/11/2018
Docente encargado
INSTRUCTOR FREDERY FABIAN POLANIAS SOTO
CONTENIDO
PORTADA…………………………………………………………………………1 CONTENIDO………………………………………………………………………2 INTRODUCCIÓN………………………………………………………………….3 ACTIVIDAD CENTRAL………………………………………………………….4 DESARROLLO DE ACTIVIDAD CENTRAL……………………... ..................7 DESARROLLO DE ACTIVIDAD COMPLEMENTARIA………………….…..14
Introducción A continuación se realizara una actividad central y una complementaria, en la central se tomara una situación supuesta para determinar la fuente de energía más conveniente en dicho caso, con esto se puede analizar las opciones para llevar el servicio de energía a determinados sectores con el propósito de que el ministerio de Energía abra la licitación en un proyecto eficiente, efectivo y eficaz, por otra parte trataremos su principios de generación, etapas de generación, componentes de generación, sus ventajas y desventajas para finalmente sustentar conclusiones. En la complementaria serán 3 actividades donde trataremos en la 1 los diferentes tipos de carga, 2 esquema de una puesta a tierra, sus componentes y 3 sustratos que permiten mejorar las condiciones del terreno buscando mejorar las características eléctricas. Actividad
ACTIVIDAD CENTRAL Unidad 1.Seleccionar el Mejor Proyecto Energético Nombre de la actividad: Análisis de las diferentes tipos de plantas para generar energía.
Figura1. Escenario de análisis de los proyectos
Objetivos a. Identificar las diferencias que existen entre las diferentes tipos de plantas de generación de Energía. b. Sustentar y justificar las ventajas y desventajas que tienen las diferentes opciones de implementaciones de tipos de generación de energía. c. Realizar aplicaciones con componentes electrónicos en circuitos básicos. Situación 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.
Descripción del Proceso a. Existe un proyecto de generación de energía eléctrica en una región con un número determinado de personas. b. Se necesita realizar el análisis de las posibilidades de generación de energía para asesorar al ministerio. c. Se deben de tener en cuenta las fuentes de generación de energía, y verificar con relación a las posibilidades cual es la más adecuada. d. La población que se encuentra en construcción, es costera y por allí pasa una fuente hídrica de un río. e. La topología del terreno es plana, pero existen dos montañas cerca.
Temas asociados
Generación de energía. Tipos de plantas de generación de energía. Equipos usados para generación de energía.
Entregas Usted debe entregar el documento guía (página 4) con el circuito de la solución. Una vez finalizado, comprima el archivo en formato zip o rar, dando clic derecho al archivo, Enviar a, Carpeta comprimida. Luego envíelo a su facilitador a través del medio utilizado para tal fin en el curso.
Desarrollo de actividad Central Verificación de características para la generación de energía por diferentes formas de generación con miras a dar asesoría sobre el proyecto de generación de energía en una población costera. a. Fase 1: Características de generación de diferentes formas Llene la siguiente tabla para relacionar las características de los distintos tipos de generación de energía:
Planta Termoeléctrica por Fusión Nuclear Principio de generación Una central termoeléctrica es Hidrógeno una instalación empleada en 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.
y sus Deuterio y Tritio
isótopos
|
Etapas de generación :-Producción de la fisión (reacción nuclear) -Generación del vapor. -Conversión de la energía mecánica producida por el vapor a energía eléctrica. -Conversión de vapor en líquido.
Para efectuar las reacciones de fusión nuclear, se de cumplir los siguientes requisitos: Temperatura muy elevada para separar los electrones del núcleo y que éste se aproxime a otro venciendo las fuerzas de repulsión electrostáticas. La masa gaseosa compuesta por electrones libres y átomos altamente ionizados se denomina PLSMA.Confinamiento, necesario para mantener el plasma a elevadas temperaturas. Densidad del plasma suficiente para que los núcleos estén cerca uno de otros y pueda haber reacciones de fusión. Fusión nuclear por
confinamiento inercial (FCI); consiste en crear un medio tan denso que las partículas no tengan casi ninguna posibilidad de escapar sin chocar entre sí.Fusión.Nuclear por Confinamiento Magnético (FCM); las partículas eléctricamente cargadas del plasma, son atrapadas en un espacio reducido por la acción de un campo magnético. El dispositivo más desarrollado tiene forma toroidal y se denomina TOKAMAK.
Componentes generación
de
Ventajas y desventajas
-El reactor donde se produce la fisión o fusión. -El generador de vapor en donde el calor producido se usa para hervir agua. -La turbina que produce electricidad con la energía contenida en el vapor. -El condensador donde el vapor se enfría y se convierte en agua limpia.
El Deuterio es un isótopo estable del hidrógeno formado por un protón y un neutrón. Su abundancia en el agua es de un átomo por cada 6.500 átomos de hidrógeno, lo que significa que con el contenido de Deuterio existente en el agua del mar (34 gramos por metro cúbico) es posible obtener una energía inagotable mediante la fusión nuclear, y cuyo contenido energético es tal que con la cantidad de deuterio existente en cada litro de agua de mar, la energía obtenida por la fusión nuclear de estos átomos de deuterio equivale a 250 litros de petróleo. El otro elemento empleado en la fusión nuclear es el Tritio, es el isótopo inestable o radiactivo del átomo de Hidrógeno. Está compuesto por un protón y dos neutrones y se desintegra por emisión beta con relativa rapidez, y aunque es escaso en la naturaleza, puede ser generado por reacciones de captura neutrónica con los isótopos del Litio, material abundante en la corteza terrestre y en el agua del mar.
VENTAJAS: La duración de la materia prima - no produce gases de efecto invernadero -se reduce el consumo de las reservas fósiles costo de producción relativamente bajo. DESVENTAJAS: Extremada mente peligrosas en caso de emergencias
VENTAJAS: -Es energía limpia ya que no produce gases nocivos.-Genera residuos nucleares de muy baja actividad.Fuente inagotable de energía, ya que el Deuterio existe en abundancia en la naturaleza y el Tritio es generado dentro del mismo reactor a partir del Deuterio.
- Alto costo de construcción y mantenimiento.
DESVENTAJAS:-En caso de avería de la planta nuclear, la radiación es mortal, la cual puede escaparse a la atmósfera de la tierra y puede causar cáncer y al muerte según la cantidad de radiación absorbida por un cuerpo vivo en determinado momento
Planta Eólica Principio de generación
: La energía eólica es aquella que tiene su origen el movimiento generado por la fuerza del viento.
Etapas de generación
:consta de (Generación, Distribución
Componentes generación
de
El principio de generación de esta energía es por medio del viento o corrientes de aire que pueda mover continuamente una hélice de un molino de viento. cuatro etapas Antes de profundizar en la idea Transmisión, de utilizar el sistema eólico para y Consumo), la generación de energía, es necesario analizar si el lugar cuenta con los siguientes estándares que favorezcan y soporten la idea de la instalación de generadores de energía eólica:a. Corrientes de aire que constituyen los vientos los cuales definen su dirección.b. Sentido del viento o corriente de aire.c. Intensidad o velocidad, por lo que se consideran físicamente como un vector que puede expresarse con esa tres componentes, aunque a veces puede existir una componente vertical por lo que el vector es tridimensional.
: Sus componentes principales son los aerogeneradores y Aero turbinas, los accesos, las edificaciones y el sistema eléctrico.
Los componentes de un sistema de generación de energía eólica son:La corriente de aire, cimientos generalmente contraídos en hormigón en tierra el cual se atornilla a la torre del aerogenerador. Torre, fija al suelo por los cimientos, proporciona la altura suficiente para evitar turbulencias y superar obstáculos cercanos; la torre y los cimientos son los encargados de transmitir las cargas al suelo. Chasis, es el soporte donde se encuentra el generador, sistema de frenado, sistema de orientación, equipos auxiliares (hidráulico), caja de cambio, protege a estos equipos del ambiente y sirve a su vez, de aislante acústico. El buje, pieza metálica de fundición que conecta las palas al eje de transmisión. Las palas, cuya
misión es la de absorber energía del viento; el rendimiento del aerogenerador depende de la geometría de las palas, interviniendo varios factores:Longitud.-Perfil-Calaje.-Anchura
Ventajas y desventajas
VENTAJAS: -Nunca se acaba -no contamina la atmosfera -es una fuente de energía segura y renovable -se construye en poco tiempo.
DESVENTAJAS: - Depende de las condiciones atmosféricas. -El impacto visual, es decir, que su instalación genera una alta modificación del paisaje. - El impacto sonoro, es decir el roce de las palas con el aire produce un ruido constante
VENTAJAS:-Produce energía limpia -No produce desechos ni residuos contaminantes para el medio ambiente.-Siempre y cuando haya viento será inagotable la obtención de energía.
DESVENTAJAS:-No en todas partes existen las velocidades requeridas para la instalación de molinos de viento.-Los costos de instalación y mantenimiento de estos molinos es relativamente costosa.-Se deben utilizar grandes extensiones de terrenos para la instalación de los molinos de vientos, llamados también granjas o parques.-Este tipo de generación de energía no es muy difundida y es poco aceptada en algunos países por la intermitencia que puede provocar debido a las fluctuaciones del viento y cambios repentinos de dirección. | |
Planta Hidroeléctrica Principio de generación
Etapas de generación
El principio básico de la generación de energía hidroeléctrica, consiste en que la energía potencial gravitatoria es almacenada en el agua por encima de la represa. Debido a la gran altura del agua, que llegará a las turbinas con mucha fuerza ejerciendo una alta presión sobre las mismas, lo que significa que podemos extraer una gran cantidad de energía de ella. Luego, el agua fluye por el cauce del río en su curso normal.
: Represamiento, conducción por tuberías a sala de máquinas hasta las turbinas eléctricas que convierten la energía mecánica en eléctrica atraves de alternadores.
El agua contenida en un embalse y las turbinas o generadores.
Las etapas de generación de energía eléctrica de una hidroeléctrica se inicia cuando un afluente tiene un d esnivel muy pronunciado en
algún punto del recorrido, además se encuentra en medio de dos cordilleras las cuales servirán como muros de contención laterales para soportar la presión que la gran cantidad de agua ejercerá al momento de ser represada mediante un muro de contención construido en hormigón de varios centímetros o metros de espesor cono por ejemplo el embalse de la planta Hoover en EE.UU, Hidroeléctrica de Betania, (Huila), represa El Quimbo, (Huila), Chivor, (Bogotá), Jaguas, (Antioquia), etc. | Represa Hoover EE.UU |
Componentes generación
de
represas, tuberías forzadas, turbinas y generador, líneas eléctricas.
Como se muestra en la imagen del lado derecho, estos son los componentes principales de una central hidroeléctrica.1. Tenemos el embalse, que no es más que el agua contenida por la pared de hormigón construida por el hombre.2. La pared en hormigón es denominada también presa, la cual contiene ciento de toneladas de hierro, cemento, arena y piedras fundidas.3. En las rejillas filtradoras evitan que desechos como palos o rocas pasen a través del conducto que llevará el agua hacia la turbina o generador.4. En la tubería forzada, la presión que ejerce el agua es bastante grande y es por medio de esta tubería que el agua llegará hasta el generador(es) o turbina (as).5. El agua llega a la turbina y hace girar el alternador el cual está compuesto por un imán y bobinas de cobre que al ser frotado o excitado, forma un campo electromagnético el cual es llamado energía.6. Las turbinas hidráulicas al ser impulsadas por el agua giran, produciendo energía eléctrica.7. Eje de turbina del alternador, este soporta todo el peso del conjunto compuesto por el rotor, rodete y empuje del agua sobre los álabes de este último llamado cojinete de empuje.8. El Generador eléctrico transforma la energía mecánica en eléctrica, esta transformación se consigue por la acción de un campo magnético sobre los conductores eléctricos dispuestos sobre una armadura o estator; haciendo girar un imán permanente mente sobre una bobina la cual genera
electricidad.9.Transformador, la electricidad resultante de la presión del agua al pasar por el generador a gran velocidad.10. Líneas de transporte de energía son las que llevaran la electricidad hasta los hogares y zonas industriales y comerciales.
Ventajas y desventajas
Ventajas: -De acuerdo a la capacidad o volumen de represamiento y altura se pueden lograr una gran cantidad de kilovatios hora. -La producción es más limpia que con fuentes.
Ventajas:-Se trata de una energía renovable y limpia de alto rendimiento energético.-Es una energía inagotable.-Es ecológica (cuando no se hace a gran escala o atenta contra el medio ambiente)-Tiene un bajo costo de mantenimiento.
Desventajas: Inundación de grandes zonas -desplazamiento de población daño al ecosistema.
Desventajas:-La construcción de grandes embalses puede inundar aguas arriba grandes extensiones de tierras aptas para cultivos, inclusive puede inundar para siempre pueblos lo que ocasiona traumatismo en las comunidades y el medio ambiente.-Pueden ser contraproducente con los ecosistemas acuáticos porque no permite el libre transito en especial de peces que desovan en las cabeceras de los ríos o afluentes pequeños.-Cambios buscos en los ecosistemas aguas abajo del embalse producidos por los altos y bajos niveles en las aguas, de igual forma los caudales son más fuertes o débiles según sea el caso.-Al salir el agua de las turbinas sin sedimentación, erosionan las laderas de los ríos siendo nocivos para los ecosistemas acuáticos.
Descripción: Se deben distinguir claramente las características de las formas de generación de energía, sus ventajas y desventajas, la forma de implementación.
b. Fase 2: En esta fase se realizará la justificación del mejor sistema para el proyecto de generación del ministerio De una justificación corta donde pueda argumentar para el ministerio cual puede ser el mejor sistema de generación de energía: Justificación ante el ministerio: Yo como consejero entre las posibilidades escojo la opción 3, la razón por la cual escojo esta opción ya que dispongo de una costa y por ello es un buen lugar donde se producen buenas ráfagas de viento y ante la posibilidad de tener la generación más cerca del pueblo y que no dependo de grandes ciudades, otro punto a tener en cuenta que es una energía limpia y que no causa un impacto ambiental tan fuerte, para argumentar esta opción las otras energías en la termonuclear por fusión nuclear se debe disponer de una gran cantidad de capital y que se debe de tener un mayor nivel de seguridad ya que a lo largo de la historia se han presentado problemas graves de plantas nucleares Chernobyl y reciente en Fukushima, en la energía hidroeléctrica debemos de realizar muchas cosas que crean un impacto ambiental como es la inundación de grandes áreas de terreno, costos elevados de creación de represas y por lo visto en los últimos años en la creación de plantas hidroeléctricas en Ituango que ha presentado un riesgo muy alto.
Descripción Después de identificar las características de las formas de energía podemos justificar cual podría ser la mejor elección para el proyecto del ministerio.
ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS Unidad 1. Consideraciones Eléctricas Desarrollo de actividades complementarias
Actividad complementaria 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
Ejemplos Bombilla incandescente
Usos Iluminación personal
Plancha
Uso en ropa
Hornilla-Eléctrica
Cocina
Sandwichera
cocina
Aplicaciones Doméstico y industrial
Motores y transformadores. Como hornos microondas, cualquier aparato que funcione mediante un transformador, tubos fluorescentes que usen reactancia, motores, compresores... Neveras cocina Aires acondicionados
Cargas Capacitivas
Una carga capacitiva, es cuando conectas un/os capacitor/es al circuito eléctrico, es decir, lo cargas con uno o varios capacitores. Los capacitores son utilizados en motores
aviación
Doméstico industrial
y
eléctricos, radio circuitos, fuentes de poder y muchos otros circuitos oficina
Industrial domestico
y
Industrial domestico
y
UPS Conservan energía por unos minutos.
TV
recreativo
Actividad complementaria 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 de sistema de puesta a tierra
Electrodos: Estas son varillas (generalmente de cobre) que sean resistentes a la corrosión por las sales de la tierra, que van enterradas a la tierra a una profundidad de 3m para servirnos como el elemento que nos disipara la corriente en la tierra en caso de alguna falla de nuestra instalación. Conductor o cable: es el que nos permitirá hacer la conexión de nuestro
electrodo hacia las demás partes dentro de nuestra instalación. Debe procurarse que este cable no sea seccionado y en caso de ser necesario debe preferentemente ser soldado para poder asegurarse de su contacto y continuidad del sistema de conexión, pero hay que aclarar que no se puede usar cualquier soldadura sino que debe usarse soldadura exotérmica, ya que al calentar el cobre del conductor este puede dañarse y ya no tendría un buen contacto con la soldadura que se le coloque. Sustratos: son los que permiten mejorar las condiciones del terreno buscando mejorar las características eléctricas.
Actividad complementaria 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.
Hoy en día se utiliza para el mejoramiento de las condiciones del terreno en una puesta a tierra la hidrosolta o el Fabigel que son un cemento conductivo que mejora la resistencia del terreno para la instalación de un sistema de puesta a tierra. La bentonita es una arcilla consistente en el mineral montmorillonita, un silicato de aluminio, y tiene la particularidad de absorber hasta cinco veces su peso de agua y de hincharse hasta 13 veces su volumen seco [9.1]. Y tiene una resistividad de 2.5 ohm-m con humedad del 300%.
