1. Análisis y Diseño de Sistemas Eléctricos
Actividad 1:
INTRODUCCION A LA ELECTRICIDAD
CONCEPTO DE ENERGIA
Resultados de Aprendizaje
• Reconocer todas las fuentes de energía
• Identificar y diferenciar los conceptos de electricidad,
magnetismo y energía en general.
• Identificar los cuidados prácticos que se deben tener con el
manejo de la electricidad.
Guía de trabajo
1. Investiga sobre las diferentes fuentes de energía y cual es su
nivel de utilización hoy en día.
RTA:
E. Hidráulica.
E. Eólica.
E. Solar.
E. Mareomotriz.
E. Biomasa.
E. Geotérmica.
E. Hidrocarburos.
Petróleo.
Carbón.
Gas Natural.
• Energía Hidráulica
El aprovechamiento de la energía potencial del agua para producir energía
2. Análisis y Diseño de Sistemas Eléctricos
eléctrica utilizable, constituye en esencia la energía hidroeléctrica. Es por tanto,
un recurso renovable y autóctono. El conjunto de instalaciones e infraestructura
para aprovechar este potencial se denomina central hidroeléctrica.
• Centrales de aguas fluyentes
Aquellas instalaciones que mediante una obra de toma, captan una parte del caudal del
río y lo conducen hacia la central para su aprovechamiento, para después devolverlo al
cauce del río.
• Centrales de pie de presa
Son los aprovechamientos hidroeléctricos que tienen la opción de almacenar las
aportaciones de un río mediante un embalse. En estas centrales se regulan los caudales
de salida para utilizarlos cuando se precisen
Centrales de canal de riego o abastecimiento
• E. Eólica.
La fuente de energía eólica es el viento, o mejor dicho, la energía mecánica que,
en forma de energía cinética transporta el aire en movimiento. El viento es
originado por el desigual calentamiento de la superficie de nuestro planeta,
originando movimientos conectivos de la masa atmosférica.
Las formas de mayor utilización son las de producir energía eléctrica y mecánica, bien
sea para autoabastecimiento de electricidad o bombeo de agua. Siendo un aerogenerador
los que accionan un generador eléctrico y un aeromotor los que accionan dispositivos,
para realizar un trabajo mecánico.
• Energía Solar
Energía radiante producida en el Sol como resultado de reacciones nucleares de fusión .
Llega a la Tierra a través del espacio en cuantos de energía llamados fotones, que
interactúan con la atmósfera y la superficie terrestres. La intensidad de la radiación solar
en el borde exterior de la atmósfera, si se considera que la Tierra está a su distancia
promedio del Sol, se llama constante solar, y su valor medio es 1,37 × 106 erg/s/cm2, o
unas 2 cal/min/cm2. Sin embargo, esta cantidad no es constante, ya que parece ser que
varía un 0,2% en un periodo de 30 años. La intensidad de energía real disponible en la
superficie terrestre es menor que la constante solar debido a la absorción y a la
dispersión de la radiación que origina la interacción de los fotones con la atmósfera.
• Energía del Mar
Los mares y los océanos son inmensos colectores solares, de los cuales se puede extraer
energía de orígenes diversos.
3. Análisis y Diseño de Sistemas Eléctricos
• La radiación solar incidente sobre los océanos, en determinadas condiciones
atmosféricas, da lugar a los gradientes térmicos oceánicos (diferencia de
temperaturas) a bajas latitudes y profundidades menores de 1000 metros.
• La iteración de los vientos y las aguas son responsables del oleaje y de las
corrientes marinas.
• La influencia gravitacional de los cuerpos celestes sobre las masas oceánicas
provoca mareas.
Energía Mareomotriz:
La energía estimada que se disipa por las mareas es del orden de 22000 TWh. De esta
energía se considera recuperable una cantidad que ronda los 200 TWh.
Debido a las bajas y variadas cargas hidráulicas disponibles. Estas bajas cargas exigen
la utilización de grandes equipos para manejar las enormes cantidades de agua puestas
en movimiento. Por ello, esta fuente de energía es sólo aprovechable en caso de mareas
altas y en lugares en los que el cierre no suponga construcciones demasiado costosas..
La mayor central mareomotriz se encuentra en el estuario del Ronce Francia. En nuestro
país hay una central mareomotriz en Península de Valdés Chubut
• Biomasa y R.S.U.
La más amplia definición de BIOMASA sería considerar como tal a toda la materia
orgánica de origen vegetal o animal, incluyendo los materiales procedentes de su
transformación natural o artificial. Clasificándolo de la siguiente forma, Biomasa
natural, es la que se produce en la naturaleza sin la intervención humana. Biomasa
residual, que es la que genera cualquier actividad humana, principalmente en los
procesos agrícolas, ganaderos y los del propio hombre, tal como, basuras y aguas
residuales..
La utilización con fines energéticos de la biomasa requiere de su adecuación para
utilizarla en los sistemas convencionales.
Estos procesos pueden ser:
• Físicos, son procesos que actúan físicamente sobre la biomasa y están asociados
a las fases primarias de transformación, dentro de lo que puede denominarse fase
de acondicionamiento, como, triturado, astillado, compactado e incluso secado.
• Químicos, son los procesos relacionados con la digestión química, generalmente
mediante hidrólisis pirólisis y gasificación.
• Biológicos, son los llevados a cabo por la acción directa de microorganismos o
de sus enzimas generalmente llamado fermentación. Son procesos relacionados
con la producción de ácidos orgánicos, alcoholes, cetonas y polímeros.
• Termoquímicos, están basados en la transformación química de la biomasa, al
someterla a altas temperaturas (300ºC - 1500ºC). Cuando se calienta la biomasa
se produce un proceso de secado y evaporación de sus componentes volátiles,
seguido de reacciones de craqueó o descomposición de sus moléculas, seguidas
4. Análisis y Diseño de Sistemas Eléctricos
por reacciones en la que los productos resultantes de la primera fase reaccionan
entre sí y con los componentes de la atmósfera en la que tenga lugar la reacción,
de esta forma se consiguen los productos finales
• Energía Geotérmica
Energía contenida también en el interior de la Tierra en forma de gases. Al ser extraída
se presenta en forma de gases de alta temperatura (fumarolas), en forma de vapor y agua
hirviendo (géiser) y en forma de agua caliente (fuentes termales)
• 2. Hidrocarburos
• Son los compuestos orgánicos más simples y pueden ser considerados como las
sustancias principales de las que se derivan todos los demás compuestos
orgánicos.
• PETROLEO:
Es un líquido oleoso bituminoso de origen natural compuesto por diferentes
sustancias orgánicas. Se encuentra en grandes cantidades bajo la superficie
terrestre y se emplea como combustible y materia prima para la industria
química. El petróleo y sus derivados se emplean para fabricar medicinas,
fertilizantes, productos alimenticios, objetos de plástico, materiales de
construcción, pinturas o textiles y para generar electricidad.
• El Gas Natural
Es una mezcla de gases combustibles depositados en forma natural en el subsuelo de la
Tierra y que poseen un gran pre calorífico. En ocasiones los yacimientos de gas natural
se encuentran acompañados por yacimientos de petróleo
Contribuye decisivamente en la lucha contra la contaminación atmosférica, y es una
alternativa energética que destacará en el siglo XXI por su creciente participación en los
mercados mundiales de la energía.
La explotación a gran escala de esta fuente energética natural cobró especial relevancia
tras los importantes hallazgos registrados en distintos lugares del mundo a partir de los
años cincuenta. Gracias a los avances tecnológicos desarrollados, sus procesos de
producción, transporte, distribución y utilización no presentan riesgos ni causan impacto
ambiental apreciable.
Costa Oriental del Lago de Maracaibo.
Plantas y empresas en operación:
Olefinas I y II y planta de gas licuado de Pequiven, las empresas mixtas Polinter,
Indesca, Química Venoso, Propilven, Cloro Vinilos del Zulia y Olefinas del Zulia.
También operan en el complejo las empresas privadas Estizulia, que produce
poliestirenos, Dow Chemical, dedicada a la elaboración de látex y Liquid Carbonic,
destinada a la producción de anhídrido carbónico.
5. Análisis y Diseño de Sistemas Eléctricos
2. Realiza un cuadro comparativo entre conductores,
semiconductores y aisladores.
Conductores Semiconductores Aisladores
Iones, que pueden ser Aumento del los electrones del
cationes,(+) o números de cristal se
naciones(-) electrones encuentran en la
liberados banda de valencia
Metales se explica así por Aumenta la la conductividad
el paso de electrones a estas temperatura de los eléctrica del
bandas con defecto de electrones que van cristal es nula.
electrones, provocado por alcanzando niveles
absorción de energía de anergia dentro
química. de la banda de
conducción.
Resistencia al flujo Aumenta la El diamante
de electricidad. conductividad portador es un
añadiendo de carga libre.
impurezas que
habilitan niveles de
energía dentro de
la banda próvida.
El germanio y el
silicio son
semiconductores.
2. Investiga a nivel industrial que prácticas de cuidado se tienen
con el manejo de la electricidad.
El sector de hidrocarburos deberá garantizar que se suministre a la
economía el petróleo crudo, el gas natural y los productos derivados
que requiere el país, a precios competitivos, minimizando el impacto
al medio ambiente y con estándares de calidad internacionales. Ello
requerirá de medidas que permitan elevar la eficiencia y
productividad en los distintos segmentos de la cadena productiva.
Uno de los retos más importantes consiste en detener y revertir la
evolución desfavorable de las reservas de hidrocarburos. Al ritmo de
producción actual, las reservas probadas de petróleo crudo se
agotarán en 9.3 años y las de gas natural en 9.7 años. El campo
Cantarell, que actualmente aporta más de 50% de la producción
6. Análisis y Diseño de Sistemas Eléctricos
nacional de petróleo crudo, ha iniciado su etapa de declinación. Por
lo que toca a la producción de gas natural, si bien la tendencia
muestra un crecimiento en los últimos años, dicho aumento no ha
sido suficiente para abatir las importaciones de este energético
4. Diligencie en la siguiente tabla, las características técnicas que
vienen inscritas en la placa adhesiva en la parte posterior de las
siguientes máquinas o artículos eléctricos que estén a su alcance:
Monitor, CPU, Televisor, Equipo de música, Nevera, u otros;
destacando en la tabla de menor a mayor el artículo que más
consume energía. Elige 4 artículos.
Nombre Voltaje Amperios Potencia
Artículo (V) (A) (Watt)
Licuadora 110(v) 60(A) 450(Watt)
Fotocopiadora 32(v) 500(A) 18(Watt)
Lámpara 110(v) 50(A) 9(Watt)
Equipo de
120(v) 60(A) 110(Watt)
sonido
5. Utilizando la formula del señor James Watt que dice, P = V * I,
desarrolle los siguientes ejercicios:
a) ¿Qué potencia consume una bombilla que se conecta a un voltaje
o tensión de 110Voltios y la corriente de consumo es de 0,9 amperio
v=110v
p=?
I=o,9A
b) ¿Qué potencia consume un parlante de un equipo de sonido si el
voltaje que le llega a éste es de 35Voltios y la corriente es de 0,5
amperios?
c) ¿Qué potencia en vatios consume el monitor de mi computador, si
requiere 2 amperios (2A) y una tensión de 120Voltios (120V) para
que funcione en óptimas condiciones?