UNIDAD TEMÁTICA Introducción a la Energía Eléctrica Código: ELEC-09-001 INACAP 2009
Indice • Concepto y Características de la Energía Eléctrica. • Principios de Generación de la Energía Eléctrica. • Proceso de Transmisión y Distribución de la Energía Eléctrica. • Diagrama de los Sistemas Eléctricos Nacionales, interconectados.
La Energía Eléctrica como Concepto • ¿Pero y qué es, la Energía Eléctrica? • Su origen es el movimiento de una pequeña partícula llamada electrón, que forma parte del átomo. • El átomo es la porción más pequeña de la materia compuesto por un núcleo, donde se encuentran otras partículas; los protones (carga eléctrica positiva) y los neutrones (sin carga). • Alrededor del núcleo, giran en órbitas los electrones, que tienen carga negativa. • En cada átomo hay tantos electrones como protones, por lo que éste, se encuentra equilibrado eléctricamente.
Conceptos • •
Un átomo puede tener muchos electrones. Existen fenómenos que atraen electrones de las órbitas externas del átomo, dejándolo deficitario de cargas negativas (el átomo se convierte así, en un ion positivo).
• Al abandonar un electrón su órbita, en su lugar deja un “hueco”, el cual atraerá a un electrón, de un átomo contiguo, desencadenándose un flujo de electrones provenientes de otros átomos contiguos, que van rellenando estos huecos. • Esta circulación de electrones, es la electricidad.
Naturaleza Eléctrica • La “electricidad” es una derivación de la palabra griega “Ámbar”, que es un mineral que al ser frotado, adquiría la propiedad de atraer y repeler cuerpos.
• La electricidad nunca la hemos visto, es un fenómeno invisible y es el producto del trabajo de una partícula infinitamente pequeña e invisible que recibe el nombre de electrón.
• La “teoría electrónica”, afirma que todos los efectos eléctricos y electrónicos obedecen al desplazamiento de electrones de un lugar a otro.
• Es un fenómeno físico intangible, que no podemos tocar o ver, es decir, es una forma de energía que se manifiesta por sus efectos, uso y aplicaciones.
Origen de la Electricidad • Todos los cuerpos poseen cargas eléctricas en reposo o están cargados de
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electricidad estática, pero para producir o generar corriente eléctrica, es necesario utilizar alguna forma de energía o fuerza eléctrica, para poner en movimiento dichos electrones. El movimiento de los electrones puede tener distintos orígenes: Térmico: los termopares son la unión de dos metales con diferente potencial termoeléctrico, que al ser calentados generan corriente. Piezoeléctrico: la deformación física experimentada por un cristal de cuarzo, genera corriente en los extremos del mismo. Fotoeléctrico: al incidir la luz en determinados compuestos de silicio, se desprenden electrones y se establece una corriente. Magnético: por inducción magnética sobre un conductor se genera corriente, tal es el caso de la dínamo, el alternador y/o el magneto. Químico: la reacción química de dos compuestos, puede originar el desprendimiento de electrones y la circulación de corriente. Es el caso de las pilas y baterías.
Los distintos Orígenes de la Electricidad
Medios Físicos y Químicos de Generación • Existen diferentes medios para producir la electricidad, pero según la cantidad de electricidad que se necesite estas pueden ser clasificadas como: a.- Fuentes portátiles de energía eléctrica b.- Centrales generadoras
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Fuentes portátiles: La principal materia prima, es la energía química la que es transformada en energía eléctrica. Los generadores químicos mas conocidos, son los acumuladores o baterías y las pilas eléctricas.
Centrales Generadoras de Energía Eléctrica Centrales Generadoras: • Por la magnitud de energía eléctrica
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necesaria para; alumbrado publico, casas, industria, etc., aparecen las centrales generadoras, que producen altos niveles de energía eléctrica. Las centrales eléctricas, según sea la fuente de energía primaria que utilicen, para transformarla en electricidad, se clasifican en:
Centrales Hidráulicas: • Este tipo de centrales utilizan la energía potencial del agua contenida en grandes embalses, para poner en funcionamiento inmensos generadores que la transforman en energía eléctrica.
Centrales, Turbinas y Generadores • La electricidad que nosotros consumimos y que se transporta a través de una red de cables, se produce básicamente al transformar la energía cinética en energía eléctrica. • Se utilizan turbinas y generadores. • Las turbinas son enormes engranajes que rotan sobre sí mismos una y otra vez, impulsados por energía externa. • Los generadores son aparatos que transforman la energía cinética de movimiento de una turbina, en energía eléctrica.
Centrales, Turbinas y Generadores • En Chile, existen dos tipos principales de centrales generadoras de electricidad: hidroeléctricas y termoeléctricas (térmicas a vapor, térmicas a gas y de ciclo combinado). • Son las que usan el calor para producir electricidad. Calientan una sustancia, que puede ser agua o gas, los cuales al calentarse salen a presión y mueven turbinas. • Para alimentar una central termoeléctrica, se pueden usar muchas fuentes energéticas: carbón, petróleo, gas natural, energía solar, geotérmica o nuclear.
Centrales, Turbinas y Generadores • Centrales Térmicas: La energía contenida en combustibles fósiles (petróleo, gas, carbón) o atómicos, a través de un proceso térmico (generar vapor de agua a altas presiones), es utilizada para poner en movimiento a los generadores, que producen la energía eléctrica requerida.
• Centrales Eólicas: Este tipo de centrales utilizan el viento, como fuente energética para producir electricidad.
Centrales, Turbinas y Generadores • Centrales Atómicas: Este tipo de centrales utiliza la energía del combustible nuclear (Uranio), para generar vapor de agua y producir electricidad.
• Centrales Solares: Este tipo de centrales utilizan la energía del calor solar, para generar vapor de agua y producir electricidad.
Proceso de Generación, Transmisión y Distribución de la Energía Eléctrica.
Proceso de Generación, Transmisión y Distribución de la Energía Eléctrica. Diagrama de Bloques:
Proceso de Generación, Transmisión y Distribución de la Energía Eléctrica.
Sistemas Eléctricos Nacionales. • Participan de la industria eléctrica nacional, un total aproximado de 31 empresas generadoras, 5 empresas transmisoras y 34 empresas distribuidoras, que en conjunto suministran una demanda agregada nacional que en el 2004 alcanzó, los 48.879,8 gigawattshora (GWh).
• Esta demanda se localiza territorialmente en cuatro sistemas eléctricos (SING, SIC, Aysen y Magallanes).
Sistemas Eléctricos Nacionales. Existen en Chile cuatro sistemas eléctricos interconectados. • El Sistema Interconectado del Norte Grande (SING), que cubre el territorio comprendido entre las ciudades de Arica y Antofagasta con un 30,17% de la capacidad instalada en el país. • El Sistema Interconectado Central (SIC), que se extiende entre las localidades de Taltal y Chiloé con un 69,01% de la capacidad instalada en el país. • El Sistema de Aysén que atiende el consumo de la Región XI con un 0,28% de la capacidad. • Y el Sistema de Magallanes, que abastece la Región XII con un 0,54% de la capacidad instalada en el país. •
Sistema Interconectado del Norte Grande. El SING está constituido por el conjunto de centrales generadoras y líneas de transmisión interconectadas, que abastecen los consumos eléctricos ubicados en las regiones I y II del país. •
• Aproximadamente, el 90% del consumo del SING está compuesto por grandes clientes, mineros e industriales, tipificados en la normativa legal como clientes no sometidos a regulación de precios. El resto del consumo, está concentrado en las empresas de distribución que abastecen los clientes sometidos a regulación de precios.
Sistema Interconectado del Norte Grande.
Sistema Interconectado del Norte Grande.
Sistema Interconectado Central. El SIC es el principal sistema eléctrico del país, entregando suministro eléctrico a más del 90% de la población del país. El SIC se extiende desde la ciudad de Taltal por el norte, hasta la Isla Grande de Chiloé por el sur. •
• A diferencia del SING, el SIC abastece un consumo destinado mayoritariamente a clientes regulados (60% del total).
Sistema Interconectado Central.
Sistema Interconectado Central.
Sistema Interconectado Central.
Sistema Interconectado Central.
