La Electricidad

La electricidad se genera a partir de otras fuentes de energía, principalmente en: centrales hidroeléctricas donde se usa la fuerza mecánica de agua o en centrales termoeléctricas donde se produce electricidad a partir del carbón, petróleo y otros combustibles. También puede generarse a partir de la Energía Eólica, Solar y Biomásica entre otras.

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. Para ello, se utilizan turbinas y generadores. Las turbinas son enormes engranajes que rotan sobre sí mismos una y otra vez, impulsados por una energía externa. Los generadores son aparatos que transforman la energía cinética -de movimiento- de una turbina, en energía eléctrica.

En Chile, existen dos tipos principales de centrales generadoras de electricidad: hidroeléctricas y termoeléctricas (térmicas a vapor, térmicas a gas y de ciclo combinado).

Centrales hidroeléctricas

Utilizan la fuerza y velocidad del agua corriente para hacer girar las turbinas. Las hay de dos tipos: de pasada (que aprovechan la energía cinética natural del agua corriente de los ríos) y de embalse (el agua se acumula mediante represas, y luego se libera con mayor presión hacia la central
hidroeléctrica).

 

 

 

 

 

Pasos para construir una represa

HIDROLOGIA

1-. Análisis de Disponibilidad de agua
2-. Modelos hidrológicos para rellenar y extender registros de lluvia y para generar series de caudales de largo plazo.
3-. Cálculo de Crecidas Máximas Probables y Crecidas de Diseño para los proyectos hídricos
4-. Tránsito de Crecidas

CONSTRUCCIÓN DE OBRAS

5-. Construcción de Proyectos de Pequeñas Centrales Hidroeléctricas
6-. Construcción y Supervisión de Obras Hidráulicas.
7-. Construcción y Supervisión de Obras Civiles en general

Si se acumula agua en un embalse, por gravedad, tiende a bajar al nivel del mar o sea, mientras el agua no tenga libertad de movimiento, contiene almacenada energía potencial, la cual también se conoce como energía estática. De esta forma el agua en movimiento transforma aquella capacidad de trabajo en fuerza viva o energía cinética, capaz de mover, por ejemplo, una rueda hidráulica.

Así las moléculas del agua corriente que bajan de la presa por gravedad, al ser desviadas por los álabes de la rueda hidráulica, pierden velocidad y les ceden una parte de energía cinética, la cual, al hacer girar una turbina, se convierte en energía mecánica. A su vez la turbina acciona un alternador cuya rotación produce una corriente de electrones que, por haber cambiado de estado, desarrollan energía eléctrica; ésta se transforma en energía radiante y en energía calorífica cuando el filamento de una lámpara opone cierta resistencia al paso de la corriente.

Centrales termoeléctricas

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 y entonces el movimiento se transforma. Como ya hemos visto, para alimentar una central termoeléctrica se pueden usar muchas fuentes energéticas: carbón, petróleo, gas natural, energía solar, geotérmica o nuclear, biomasa... Estas son las utilizadas principalmente en Chile:

1. Centrales térmicas a vapor. En este caso, se utiliza agua en un ciclo cerrado (siempre es la misma agua). El agua se calienta en grandes calderas, usando como combustible el carbón, gas, biomasa, etc. La turbina se mueve debido a la presión del vapor de agua, y su energía cinética es transformada en electricidad por un generador.

2. Centrales térmicas a gas. En vez de agua, estas centrales utilizan gas, el cual se calienta utilizando diversos combustibles (gas, petróleo o diesel). El resultado de esta combustión es que gases a altas temperaturas movilizan a la turbina, y su energía cinética es transformada en electricidad.

3. Centrales de ciclo combinado. Utilizan dos turbinas, una a gas y otra a vapor. El gas calentado moviliza a una turbina y luego calienta agua, la que se transforma en vapor y moviliza, a su vez, a una segunda turbina.

Centrales eólicas

Las centrales eólicas aprovechan la fuerza del viento que mueve las hélices para producir electricidad en el generado

Las partes que componen una aeroturbina son:

    - Rotor o turbina: es el que transforma la energía del viento en energía mecánica.

    - Sistema de orientación: tiene la función de colocar el rotor perpendicular a la dirección del viento.

   - Sistema de regulación: tiene la función de disminuir la velocidad de encendido, mantener la potencia y la velocidad del rotor y pararlo cuando el viento sobrepase una velocidad determinada.

- Conversor energético: transforma la energía obtenida en el eje rotor.

    - Coraza: soporta y protege el conversor energético y, normalmente, los sistemas de regulación y orientación.

• Soporte o torre: es el soporte de todo el equipo. Eleva el rotor para mejorar la captación y absorber las vibraciones que se producen.

Energía Nuclear

Es la forma más aterradora de los últimos tiempos y fue descubierta cuando en 1945, un 6 de Agosto en Hiroshima Japón, Estados Unidos destruyó completamente esa ciudad.

Por los ensayos de Enrico Fermi el 2 de Diciembre de 1942, el Ejercito de Estados Unidos probó en el desierto el primer estallido que provocó luego las dos grandes masacres en Japón.

En Hiroshima se utilizó Uranio 235,en Nagasaki, ciudad universitaria, el 9 de Agosto de 1945 Plutonio 239.

Los científicos han utilizado estas reacciones en cadena pero con fines pacíficos utilizando grafito como moderador de la fusión para producir grandes cantidades de calor que se aprovechan para calentar y evaporar agua.

Este vapor producido es pasado por unas paletas de turbinas, en el mismo eje conectadas a un generador para producir grandes cantidades de electricidad.

Son las Centrales Eléctricas Nucleares.

Turbo generadores de central Nuclear.

Para obtener electricidad de la energía nuclear, existe un proceso denominado fisión nuclear (de fisus; fisurar, romper) en este proceso se rompen núcleos atómicos y así se libera la energía contenida en su interior, ésta calienta agua y la transforma en vapor. Este vapor producido es pasado por unas paletas de turbinas, en el mismo eje conectadas a un generador para producir grandes cantidades de electricidad.

La cantidad de energía liberada por fisión nuclear es muy grande, pero peligrosa (recuerda el desastre de Chernobyl).

Tanto su generación, como su manejo y desechos presentan graves riesgos de contaminación letal por radiación, además la base mineral para obtenerla, el uranio, no es renovable.

Este sistema se usa en algunos países desarrollados y en otros más cercanos, por ejemplo en Argentina, para producir electricidad.

En nuestro país, la energía nuclear sólo se usa en aplicaciones tales como: medicina y agricultura

La primera estación de generación de energía nuclear fue construida en Inglaterra e inaugurada el 17 de Octubre de 1956.Su nombre es Calder Hall.Fue la primera en obtener energía eléctrica a partir de un reactor nuclear controlado.

 

 

Calder Hall Inglaterra.

 

En estas centrales se deben tomar normas de seguridad mas estrictas que en otra plantas generadoras.

El riesgo de un escape radioactivo a la atmósfera sería un desastre, ya que todo ser vivo que sea irradiado con estas emisiones, sufre graves trastornos con una muerte segura.

 

Veremos a continuación el tablero de mandos de una Central donde multitud de medidores controlan cada paso y funcionamiento de las distintas etapas de generación de una central Nuclear.

 

 

 

 

 

Tablero de control en 1956.

 

Controles de motores 1956 Calder Hall

 

Con el correr de los años y la tecnología siempre a la vanguardia, estas primitivas consolas de mando han sido sustituidas por computadoras que controlan muchas funciones en forma automática

 

 

 Plantas de Energia nuclear

Electricidad en Chile

Mapas de Hidroeléctricas en el Bio-Bio

Central eólica Alto Baguales

Puerto Aysén

También conocida como granja eólica, esta central que convierte el viento en energía eléctrica, contempla la instalación inicial de tres máquinas de última generación, marca Vestas, de origen danés, con una potencia de 660 kw. cada una, lo que logra una potencia instalada total de 2 Mw. Su operación se efectúa con un sistema telecomandado desde el centro de despacho de Coyhaique e interconectada al sistema de distribución de una línea de alta tensión de 33 Kv.

Los aerogeneradores están montados en torres tubulares de 45 mt. de altura y tienen un diámetro de 3 mt. El diámetro del rotor(aspas) que capta la energía del viento es de 45 mt., y el peso total de cada unidad, electrogenerador, torre y casa de máquinas, es e 60n toneladas.

Según estudios realizados en el sector de la central eólica alto Baguales con equipo de Edelaysén se pueden determinar velocidades medias anuales del viento, las que oscilan entre 7,5 y 9,5 m/s . este hecho y el análisis geográfico desde el punto de vista aerodinámico de la superficie terrestre de la zona bajo estudio, permitieron seleccionar el lugar óptimo de emplazamiento de los generadores

La velocidad del viento requerida para generar la potencia nominal de las máquinas entonces es de 17m/s., se proyecta una generación neta anual por turbina de 3, 1 millones de kwh/año, energía que equivale al consumo anual de aproximadamente 1.500 casas.

La velocidad de viento mínima para iniciar la generación es de 4 m/s , la máxima es de 25 m/s, con viento superiores , las turbinas se conectan en forma automáticas para evitar daños.

La generación de electricidad en el sector de Aysén hasta ahora se basa fundamentalmente en el parque térmico, con una capacidad instalada de 17mw. La puesta servicio de alto Baguales significa evitar el consumo de aproximadamente 1.600.000 litros de petróleo anuales.

El reemplazo de motores a combustión interna por aerogeneradores también trae como beneficio que toneladas de CO2 y material particulado dejen de contaminar el aire de la región, reduciendo también la contaminación acústica propia de los motores a combustión interna y el peligro ambiental que provoca el transporta el transporte de petróleo.

Central Hidroeléctrica Ralco