CENTRALES ELECTRICAS

1. Centrales hidráulicas

Las centrales hidráulicas son instalaciones que permiten aprovechar la energía potencial gravitatoria contenida en la masa de agua que transportan los ríos para convertirla en energía eléctrica, utilizando turbinas acopladas a alternadores.

Aunque existe una gran variedad de tipos de centrales hidráulicas convencionales, dado que las características orológicas del emplazamiento de la central condicionan en gran medida su diseño, podrían ser reducidos a dos modelos básicos, siendo cada emplazamiento particular una variante de uno de ellos o una combinación de ambos.

Tipos de centrales hidráulicas

Salto por Derivación de las aguas

Consiste en esencia en derivar el agua de un río mediante un embalse pequeño o azud y conducirla, por medio de un canal en camino libre de manera que conserve su energía potencial. En un determinado punto se dirige el agua hacia una cámara de presión, de la que arranca una tubería forzada que conduce el agua hasta la sala de máquinas de la central. La energía liberada a causa del desnivel existente entre los extremos de dicha tubería es transformada, mediante grupos turbina-alternador, en energía eléctrica. Posteriormente, el agua es restituida al río aguas abajo utilizando un canal de descarga. Este tipo de central se llama también de «tipo fluyente», ya que no permite almacenar la energía, turbinando como máximo el caudal del proyecto.

Salto por Acumulación de las aguas

Consiste en construir, en un tramo de un río que ofrece un desnivel apreciable, una presa de determinada altura. El nivel del agua alcanzará, entonces, un punto sensiblemente cercano al extremo superior de la presa. A media altura de la misma, para aprovechar el volumen de embalse a cota superior, se encuentra la toma de aguas; y en la base inferior –aguas abajo de la presa–, la sala de máquinas, que aloja al grupo (o grupos) turbina-alternador. La energía liberada por el agua al caer por una conducción forzada del interior de la presa es transformada, mediante dicho grupo (o grupos), en energía eléctrica.

Partes

Fuente: MEM

Modelo matemático

Potencia Instalada Pins:

La potencia instalada Pins (también denominada potencia útil nominal) de la central hidráulica puede ser obtenida a partir de:

Pins=γ .Qe .H n . nt . nm . ng . ntr

Siendo:

Pins: Potencia instalada o potencia útil nominal [kW]

γ : Peso específico del agua (9,81 kN/m3)

Qe: Caudal de equipamiento [m3/s]

H n: Salto neto [m]

nt: Rendimiento de la turbina

nm: Rendimiento del multiplicador

ng: Rendimiento del generador

ntr: Rendimiento del transformador

Para centrales hidroeléctricas se puede tomar, como primera aproximación, el producto de todos los rendimientos, comprendido entre 0,8 y 0,85.

Si no se conocen las eficiencias reales de los elementos se puede considerar como una primera aproximación:

Pins=8.Qe . H n

Sin embargo, para un estudio en profundidad de la potencia generada para cada caudal, conviene tomar el valor exacto de los rendimientos.

Si en lugar de caudal de equipamiento Qe se utiliza el caudal en un momento dado, la potencia corresponderá a la potencia instantánea.

Energía producida:

La energía producida se obtiene del producto de la potencia generada por el número de horas en las que el generador trabaja a esa potencia.

Una central hidroeléctrica se puede caracterizar por el número de horas equivalentes he. Este número se obtiene del cociente entre la energía anual producida por la central y su potencia nominal. Atendiendo al número de horas equivalentes, las centrales hidroeléctricas se pueden clasificar en: centrales base, con un número de horas equivalentes en torno a 5000 horas; centrales semipunta, con un número de horas equivalentes en torno a 3000 horas; y centrales punta, con un número de horas equivalentes en torno a 2000 horas o menos.

he=EanualPnominal

he: Número de horas equivalentes [h]

Eanual: Energía generada anualmente [kWh]

Pnominal: Potencia nominal de la instalación [kW]

Principales centrales hidráulicas del país

En el Perú existen alrededor de 21 centrales hidroeléctricas mayores de 20 MW, que operan para el mercado eléctrico, que en conjunto suman un total de 2927 MW.

Su distribución a lo largo del territorio es como se muestra a continuación:

2. Centrales solar

La energía solar fotovoltaica es un tipo de electricidad renovable obtenida directamente a partir de la radiación solar mediante un dispositivo semiconductor denominado célula fotovoltaica, o una deposición de metales sobre un sustrato llamado célula solar de película fina.

Tipos de centrales Solares

Central termosolar

En esta se consigue la generación eléctrica a partir del calentamiento de un fluido con el cual, mediante un ciclo termodinámico convencional, se consigue mover un alternador gracias al vapor generado de él.

Central fotovoltaica

La obtención de energía eléctrica se produce a través de paneles fotovoltaicos que captan la energía luminosa del Sol para transformarla en energía eléctrica. Para conseguir la transformación se emplean células fotovoltaicas fabricadas con materiales semiconductores.

Partes de una central Solar

Modelo Matemático

Corriente de cortocircuito de una célula en condiciones estándar (ISC, stc)Tensión de circuito abierto de una célula en condiciones estándar (VOC,stc)Corriente de máxima potencia de una célula en condiciones estándar (IMAX,stc)Tensión de máxima potencia de una célula en condiciones estándar (VMAX,stc)Temperatura de operación nominal de la célula (TONC)Factor de forma en condiciones estándar (FFstc).

3. Centrales eólica

La energía eólica es la energía obtenida a partir del viento, es decir, la energía cinética generada por efecto de las corrientes de aire, y que es convertida en otras formas útiles de energía para las actividades humanas (El término eólico viene del latín Aeolicus, perteneciente o relativo a Eolo, dios de los vientos en la mitología griega).

Partes de una central eólica

Modelo matemático:

Potencia desarrollada por un aerogenerador:

La cantidad de energía transferida al rotor por el viento depende como hemos visto, de la densidad del aire, "d", del área de barrido del rotor, "A", y de la velocidad del viento, "v".

La energía cinética de una masa de aire, "m", moviéndose a una velocidad, "v", responde a la expresión:

E=12mv2

Si el volumen de aire que se mueve es "V" y tiene una densidad " ρ " su masa será; con lo que su energía cinética será:

E=12ρ .V . v2

La cantidad de aire que llegará al rotor de un aerogenerador en un tiempo "t" dependerá de: el área de barrido del rotor "A" y de la velocidad del viento.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS:

http://www.minem.gob.pe/_detallenoticia.php?idSector=6&idTitular=6899

http://www.minem.gob.pe/_sector.php?idSector=12

http://dger.minem.gob.pe/

https://produccion.energia.wikispaces.com/06.+CENTRALES+HIDROEL%C3%89CTRICAS