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GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD
Jorge Luis Jaramillo
Fundamentos de la Electricidad
PIET EET UTPL marzo 2015
Créditos
Esta presentación fue preparada estrictamente como material de apoyo a la jornada presencial
del curso de Fundamentos de la Electricidad, del programa de Ingeniería en Electrónica y
Telecomunicaciones que se imparte en el Universidad Técnica Particular de Loja.
La secuencia de contenidos corresponde al plan docente de la asignatura, y, para la elaboración
se han utilizado aportes propios del docente, y, una serie de materiales y recursos disponibles
gratuitamente en la web.
Contenidos
•Principios de generación de energía eléctrica
•Centrales de generación de energía eléctrica
•Potencial de generación de energía eléctrica en el Ecuador
•Discusión y análisis
Contenidos
•Principios de generación de energía eléctrica
Principios de la generación de energía eléctrica
•Fuentes primarias de energía: Las fuentes de energía son elaboraciones
naturales más o menos complejas de las que el ser humano puede extraer
energía para realizar un determinado trabajo u obtener alguna utilidad. Por
ejemplo el viento, el agua, el sol, etc. Las fuentes de energía se clasifican en
renovables y no renovables.
•Vectores energéticos. Se denomina vector energético a aquellas sustancias
o dispositivos que almacenan energía, de tal manera que ésta pueda
liberarse posteriormente de forma controlada. Ejemplos típicos de vectores
energéticos son las baterías, las pilas, las aplicaciones con hidrógeno, los
volantes inerciales, las aplicaciones de aire comprimido, entre otros.
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Principios de la generación de energía eléctrica
Principio fundamental de la generación de energía eléctrica
Principios de la generación de energía eléctrica
Formatos de generación de energía eléctrica
•En formato DC
•En formato AC
Principios de la generación de energía eléctrica
Generación de energía eléctrica en formato AC: descripción matemática
Principios de la generación de energía eléctrica
Generación de energía eléctrica en formato AC: descripción matemática
La tensión v(t), o la corriente i(t), se pueden expresar matemáticamente como
una función del tiempo por medio de la ecuación:
En dónde:
A0, es la amplitud o valor máximo pico (voltios o amperios)
ω, es la pulsación (radianes/segundo)
t, es el tiempo (s)
β, es el ángulo de fase inicial (radianes)
También se utiliza la expresión:
En la que f es la frecuencia (Hz). Los valores de f más empleados en la
distribución son 50 Hz y 60 Hz.
Principios de la generación de energía eléctrica
Generación de energía eléctrica en formato AC: generación trifásica
•Se denomina corriente trifásica al
conjunto de tres corrientes alternas
de igual frecuencia, amplitud y valor
eficaz que presentan una diferencia
de fase entre ellas de 120°, y están
dadas en un orden determinado.
•Cada una de las corrientes que
forman el sistema se designa con el
nombre de fase.
Principios de la generación de energía eléctrica
Generación de energía eléctrica en formato AC: generación trifásica
•Las corrientes trifásicas se
generan mediante alternadores
dotados de tres bobinas o
grupos de bobinas, arrolladas en
un sistema de tres electroimanes
equidistantes angularmente
entre sí.
Principios de la generación de energía eléctrica
Generación de energía eléctrica en formato AC: generación trifásica
•Los conductores de los tres electroimanes pueden conectarse en estrella o en
triángulo.
•En la disposición en estrella cada bobina se conecta a una fase en un extremo y
a un conductor común en el otro, denominado neutro. Si el sistema está
equilibrado, la suma de las corrientes de línea es nula, con lo que el transporte
puede ser efectuado usando solamente tres cables.
•En la disposición en triángulo o delta cada bobina se conecta entre dos hilos
de fase, de forma que un extremo de cada bobina está conectado con otro
extremo de otra bobina.
Principios de la generación de energía eléctrica
Generación de energía eléctrica en formato AC: generación trifásica
•La utilización de electricidad en forma trifásica es mayoritaria para
transportar y distribuir energía eléctrica y para su utilización industrial,
incluyendo el accionamiento de motores.
•El sistema trifásico presenta una serie de ventajas, tales como la economía de
sus líneas de transporte de energía y de los transformadores utilizados, así
como su elevado rendimiento de los receptores, especialmente motores, a los
que la línea trifásica alimenta con potencia constante y no pulsada, como en el
caso de la línea monofásica.
Principios de la generación de energía eléctrica
Generación de energía eléctrica en formato AC: generación monofásica
•Se denomina corriente monofásica a la que se obtiene de tomar una fase de la
corriente trifásica y un cable neutro.
•En Ecuador y otros países, para uso domiciliario se emplea una tensión de
110/120 voltios.
•Desde el centro de transformación más cercano, hacia las viviendas se
disponen cuatro hilos: un neutro (N) y tres fases (R, S y T). Si la tensión entre
dos fases cualesquiera (tensión de línea) es de 220 voltios, entre una fase y el
neutro es de 110 voltios.
Contenidos
•Centrales de generación de energía eléctrica
Centrales de generación de energía eléctrica
Steven W. Blume. ELECTRIC POWER SYSTEM BASICS: for the nonelectrical professional. IEEE Press Series on Power Engineering. IEEE, 2007
Centrales de generación de energía eléctrica
Centrales de generación de energía eléctrica
•Generación convencional: centrales termo-eléctricas (gas, petróleo), centrales
carbo-eléctricas, centrales núcleo-eléctricas, centrales geotermo-eléctricas,
centrales hidro-eléctricas
•Generación no convencional: centrales foto-eléctricas, centrales eólico-
eléctricas, otros tipos.
Centrales de generación de energía eléctrica
Transformación de
energía
Storage de
energía
Interfaz con
el usuario final
Centrales de generación de energía eléctrica
Centrales convencionales de generación de energía eléctrica
Centrales de generación de energía eléctrica
Centrales no convencionales de generación de EE
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Centrales no convencionales de generación de EE
Contenidos
•Potencial de generación de energía eléctrica en el Ecuador
Potencial de generación de energía eléctrica en el Ecuador
Expectativas en la gestión de energía para el año 2015. Fuente MEER
•Islas Galápagos: Cero combustibles fósiles (electricidad)
•Energía eólica: 40-50 MW
•Solar FV – gran escala: 2-3 MW
•Solar térmica 50.000 sistemas residenciales
•Biogas (rellenos sanitarios) 3-4 MW
•Geotérmico. Desarrollo mínimo: 2 proyectos
Potencial de generación de energía eléctrica en el Ecuador
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•Proyectos hidroeléctricos (hasta 2015): Mazar* 160 MW, Coca-Codo
Sinclair* 1500 MW, Sopladora* 487 MW, Toachi-Pilatón* 246 MW, Quijos-
Baeza 100 MW, Baba* 42 MW, Ocaña* 26 MW, Rio Luis 16 MW, Otros 30
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Generacion de electricidad

  • 1. GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD Jorge Luis Jaramillo Fundamentos de la Electricidad PIET EET UTPL marzo 2015
  • 2. Créditos Esta presentación fue preparada estrictamente como material de apoyo a la jornada presencial del curso de Fundamentos de la Electricidad, del programa de Ingeniería en Electrónica y Telecomunicaciones que se imparte en el Universidad Técnica Particular de Loja. La secuencia de contenidos corresponde al plan docente de la asignatura, y, para la elaboración se han utilizado aportes propios del docente, y, una serie de materiales y recursos disponibles gratuitamente en la web.
  • 3. Contenidos •Principios de generación de energía eléctrica •Centrales de generación de energía eléctrica •Potencial de generación de energía eléctrica en el Ecuador •Discusión y análisis
  • 5. Principios de la generación de energía eléctrica •Fuentes primarias de energía: Las fuentes de energía son elaboraciones naturales más o menos complejas de las que el ser humano puede extraer energía para realizar un determinado trabajo u obtener alguna utilidad. Por ejemplo el viento, el agua, el sol, etc. Las fuentes de energía se clasifican en renovables y no renovables. •Vectores energéticos. Se denomina vector energético a aquellas sustancias o dispositivos que almacenan energía, de tal manera que ésta pueda liberarse posteriormente de forma controlada. Ejemplos típicos de vectores energéticos son las baterías, las pilas, las aplicaciones con hidrógeno, los volantes inerciales, las aplicaciones de aire comprimido, entre otros. Fuentes de energía
  • 6. Principios de la generación de energía eléctrica Principio fundamental de la generación de energía eléctrica
  • 7. Principios de la generación de energía eléctrica Formatos de generación de energía eléctrica •En formato DC •En formato AC
  • 8. Principios de la generación de energía eléctrica Generación de energía eléctrica en formato AC: descripción matemática
  • 9. Principios de la generación de energía eléctrica Generación de energía eléctrica en formato AC: descripción matemática La tensión v(t), o la corriente i(t), se pueden expresar matemáticamente como una función del tiempo por medio de la ecuación: En dónde: A0, es la amplitud o valor máximo pico (voltios o amperios) ω, es la pulsación (radianes/segundo) t, es el tiempo (s) β, es el ángulo de fase inicial (radianes) También se utiliza la expresión: En la que f es la frecuencia (Hz). Los valores de f más empleados en la distribución son 50 Hz y 60 Hz.
  • 10. Principios de la generación de energía eléctrica Generación de energía eléctrica en formato AC: generación trifásica •Se denomina corriente trifásica al conjunto de tres corrientes alternas de igual frecuencia, amplitud y valor eficaz que presentan una diferencia de fase entre ellas de 120°, y están dadas en un orden determinado. •Cada una de las corrientes que forman el sistema se designa con el nombre de fase.
  • 11. Principios de la generación de energía eléctrica Generación de energía eléctrica en formato AC: generación trifásica •Las corrientes trifásicas se generan mediante alternadores dotados de tres bobinas o grupos de bobinas, arrolladas en un sistema de tres electroimanes equidistantes angularmente entre sí.
  • 12. Principios de la generación de energía eléctrica Generación de energía eléctrica en formato AC: generación trifásica •Los conductores de los tres electroimanes pueden conectarse en estrella o en triángulo. •En la disposición en estrella cada bobina se conecta a una fase en un extremo y a un conductor común en el otro, denominado neutro. Si el sistema está equilibrado, la suma de las corrientes de línea es nula, con lo que el transporte puede ser efectuado usando solamente tres cables. •En la disposición en triángulo o delta cada bobina se conecta entre dos hilos de fase, de forma que un extremo de cada bobina está conectado con otro extremo de otra bobina.
  • 13. Principios de la generación de energía eléctrica Generación de energía eléctrica en formato AC: generación trifásica •La utilización de electricidad en forma trifásica es mayoritaria para transportar y distribuir energía eléctrica y para su utilización industrial, incluyendo el accionamiento de motores. •El sistema trifásico presenta una serie de ventajas, tales como la economía de sus líneas de transporte de energía y de los transformadores utilizados, así como su elevado rendimiento de los receptores, especialmente motores, a los que la línea trifásica alimenta con potencia constante y no pulsada, como en el caso de la línea monofásica.
  • 14. Principios de la generación de energía eléctrica Generación de energía eléctrica en formato AC: generación monofásica •Se denomina corriente monofásica a la que se obtiene de tomar una fase de la corriente trifásica y un cable neutro. •En Ecuador y otros países, para uso domiciliario se emplea una tensión de 110/120 voltios. •Desde el centro de transformación más cercano, hacia las viviendas se disponen cuatro hilos: un neutro (N) y tres fases (R, S y T). Si la tensión entre dos fases cualesquiera (tensión de línea) es de 220 voltios, entre una fase y el neutro es de 110 voltios.
  • 15. Contenidos •Centrales de generación de energía eléctrica
  • 16. Centrales de generación de energía eléctrica Steven W. Blume. ELECTRIC POWER SYSTEM BASICS: for the nonelectrical professional. IEEE Press Series on Power Engineering. IEEE, 2007
  • 17. Centrales de generación de energía eléctrica Centrales de generación de energía eléctrica •Generación convencional: centrales termo-eléctricas (gas, petróleo), centrales carbo-eléctricas, centrales núcleo-eléctricas, centrales geotermo-eléctricas, centrales hidro-eléctricas •Generación no convencional: centrales foto-eléctricas, centrales eólico- eléctricas, otros tipos.
  • 18. Centrales de generación de energía eléctrica Transformación de energía Storage de energía Interfaz con el usuario final
  • 19. Centrales de generación de energía eléctrica Centrales convencionales de generación de energía eléctrica
  • 20. Centrales de generación de energía eléctrica Centrales no convencionales de generación de EE
  • 21. Centrales de generación de energía eléctrica Centrales no convencionales de generación de EE
  • 22. Contenidos •Potencial de generación de energía eléctrica en el Ecuador
  • 23. Potencial de generación de energía eléctrica en el Ecuador Expectativas en la gestión de energía para el año 2015. Fuente MEER •Islas Galápagos: Cero combustibles fósiles (electricidad) •Energía eólica: 40-50 MW •Solar FV – gran escala: 2-3 MW •Solar térmica 50.000 sistemas residenciales •Biogas (rellenos sanitarios) 3-4 MW •Geotérmico. Desarrollo mínimo: 2 proyectos
  • 24. Potencial de generación de energía eléctrica en el Ecuador Proyectos prioritarios en la política nacional, 2010. Fuente MEER •Proyectos hidroeléctricos (hasta 2015): Mazar* 160 MW, Coca-Codo Sinclair* 1500 MW, Sopladora* 487 MW, Toachi-Pilatón* 246 MW, Quijos- Baeza 100 MW, Baba* 42 MW, Ocaña* 26 MW, Rio Luis 16 MW, Otros 30 (<10 MW) 200 MW •Galápagos: San Cristobal* (V) 2,4 MW, Baltra (V) 2,5 MW, Floreana (SFV*+B) 0,16 MW, Isabela (SFV+B) 1,5 MW •Oportunidades eólicas en el continente: Salinas 15 MW, Huascachaca 30 MW, Villonaco* 15 MW, Chinchas 10 MW, Membrillo 45 MW.