LA ENERGIA. FUENTES DE ENERGÍA (renovables o alternativas)

Transcripción

1 LA ENERGIA La energía es la capacidad de los cuerpos o conjunto de éstos para efectuar un trabajo. Todo cuerpo material que pasa de un estado a otro produce fenómenos Físicos que no son otra cosa que manifestaciones de alguna transformación de la energía. La Energía que utilizamos en la tierra proviene, principalmente de sal, en forma de energía lumínica y calórica. Gracias a esta última se producen los vientos en la atmósfera, las corrientes marinas y las lluvias. Una cantidad menor de esta energía es absorbida por los vegetales y transformada en energía química. 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 árabes 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. Luego, podemos decir que la energía cinética y la energía potencial son dos formas diferentes de energía mecánica: cuando una disminuye, la otra aumenta de tal forma que la suma de ambas es constante. FUENTES DE ENERGÍA (renovables o alternativas) Energía Solar - Proviene del sol y se produce por la fusión de los núcleos atómicos de hidrógeno, componente principal del Sol. Casi toda la energía que disponemos es de origen solar: la hulla proviene de vegetales que han podido crecer merced al sol. La electricidad hidráulica, por evaporación del agua que después caerá y llenará los embalses. El petróleo y gas natural, resultan de la descomposición de organismos animales, etc. Energía Eólica - Energía cinética del aire, es producida por los vientos y se aprovecha en los molinos de viento en los aerogeneradores. También se utiliza para la generación de electricidad en las centrales eólica. Energía Geotérmica - El calor interno de nuestro planeta produce el decrecimiento de las rocas y el calentamiento de las aguas subterráneas y los gases subterráneos calientan el agua de las capas inferiores, la que emana a la superficie en Forma de vapor o líquido caliente. Estas erupciones,

2 intermitentes, normalmente las encontramos en zonas volcánicas y se conocen con el nombre de géiser. Energía Atómica o Nuclear - La que mantiene unidas las partículas en el núcleo de cada átomo y que, al unirse dos núcleos ligeros para formar uno mayor (reacción de fusión) o al partirse en dos o más fragmentos un núcleo muy pesado (reacción de fusión) es liberada en forma de energía calorífica o radiante. Energía Hidráulica - Fuerza viva de una corriente o de una caída de agua que Se aprovecha en forma de energía mecánica para mover maquinarias o producir energía eléctrica. Energía Mareomotriz - Se aprovecha el flujo y reflujo del agua del mar,, cerrando con una presa -provista de turboalternadores- la entrada de un río en puntos donde las mareas sean suficientemente importantes. Energía Química - Suministrada por reacciones químicas. Ejemplos de ellas: los explosivos, las pilas eléctricas. Energía Térmica - Energía calorífica producida por la combustión en las máquinas térmicas de hulla, petróleo, gas natural y otros combustibles. Energía Radiante - Es la energía de las ondas electromagnéticas: rayos gamma, equis y ultravioleta; rayos luminosos e infrarrojos, ondas hertzianas. Energía Hidrotérmica - Resulta por la caída de temperatura de un cuerpo, entre un manantial frío y otro caliente. En una central de este tipo se emplea el agua caliente de la superficie del mar y la fría del fondo. Como el agua no es lo suficientemente caliente se emplea un líquido de ebullición muy baja, para vaporizarla (cloruro de etilo), cuyo vapor accionará un turboalternador, como en las centrales termoeléctricas. FUENTES DE ENERGIA (no renovables) Fuentes de Energía no renovables: - Petróleo - Carbón Mineral - Gas Natural FORMAS DE ENERGIA La Energía puede presentarse de variadas formas: - Energía Eléctrica - Energía Mecánica - Energía Química - Energía Calórica Con el transcurso del tiempo, a fines del año 1821, el joven sabio Miguel Faraday descubre en Inglaterra el principio de toda la física del siglo XIX: EL CAMPO ELECTRO MAGNETICO. Un alambre, por el que pasa una corriente eléctrica, se mueve en un campo magnético. De allí resultaría el principio de los motores eléctricos.

3 Entretanto, el físico italiano Alejandro Volta inventa la pila eléctrica, cuyo principio básico consiste en que dos metales distintos, puestos en contacto por medio de un líquido acidulado, desarrollan electricidad. La estructura de la pila estaba formada por una serie de discos de cine y cobre soldados y colocados en el mismo sentido. Estaban separados unos de otros por medio de trozos de paño empapados en un ácido que se ha disuelto previamente en agua. PRIMERA LÁMPARA ELÉCTRICA En 1881, en la Exposición de París, un inventor norteamericano presenta una lámpara eléctrica de cadencia verdaderamente práctica, que luego -con algunas modificaciones - va a llegar hasta nosotros como la actual ampolleta eléctrica. Comenzó los experimentos que terminarían, un año más tarde, con la invención de la lámpara eléctrica, que universalizaría el uso de la electricidad. Su creador fue Tomás Alva Edison, quien presentó en 1878 más de tres mil inventos eléctricos, entre ellos el fonógrafo, precursor de los actuales tocadiscos. Desde que en 1880 entró en funcionamiento en Londres la primera central eléctrica destinada a iluminar la ciudad, las aplicaciones de esta forma de energía se han extendido progresivamente. En Chile el Sistema eléctrico comenzó con la aparición de dos empresas privadas "Chilean Electric: Tranway and Light Co." en 1889 y la "Compañía Nacional de Fuerza Eléctrica", que operaba desde De la fusión de estas dos empresas nace en 1921 Chilectra S.A. COMO SE PRODUCE LA ELECTRICIDAD Una de las formas más económicas de producir electricidad es aprovechando la fuerza del agua. Grandes embalses naturales o artificiales creados por el hombre en las hoyas hidrográficas, han permitido que el agua sea la fuerza que hace girar las turbinas y los generadores acoplados a éstas, produciendo la energía que será transformada en electricidad. Este es un recurso renovable y no contaminante. Otros tipos de centrales se valen de la potencia del vapor, obtenido al calentar agua por medio de combustibles, como el petróleo, el carbón, gas natural y otros, para impulsar los generadores, y así, obtener energía eléctrica.

4 Centrales hidroeléctricas Son las que utilizan como elemento motriz la fuerza mecánica del agua, la que actuando directamente sobre una turbina acoplada a un generador, pone a éste en movimiento, haciéndole generar electricidad. Los dos tipos de turbinas más empleados son Francis y Pelton. La primera se utiliza para los grandes caudales, y generalmente, a poca altura. La segunda, se emplea para caídas de agua de gran desnivel o altura y poco caudal. Un tercer tipo de turbina, Kaplán, requiere para su funcionamiento una mayor cantidad de agua que la Francis, y puede operar económicamente a una menor altura de caída. Centrales termoeléctricas Vapor: en este tipo de centrales, el elemento motriz es el vapor generado en una caldera por el calor producido por la combustión de carbón, petróleo, gas. El vapor a presión actúa sobre la turbina que tiene acoplado el generador, produciendo con la rotación la energía eléctrica.

5 Corte esquemático: 1.- Cinta transportadora. 2.- Tolva. 3.- Molino. 4.- Caldera. 5.- Cenizas. 6.- Sobrecalentador. 7.- Recalentador. 8.- Economizador. 9.- Calentador de aire Precipitador Chimenea Turbina de alta presión Turbina de media presión. 14. Turbina de baja presión Condensador Calentadores Torre de refrigeración Transformadores Generador Línea de Transporte de energía. Ciclo combinado a gas natural: corresponde a centrales que presentan un ciclo de gas y un ciclo de vapor. En el ciclo de gas, son los gases de combustión calientes con temperaturas del orden de C, los que al expandirse hacen girar la turbina. Un alternador acoplado a la turbina de gas convierte este movimiento en energía eléctrica. En el ciclo de vapor, los gases calientes de la turbina a gas, en vez de irse a la atmósfera son recogidos por una caldera recuperadora de calor, en el cual circula agua, la que al contacto con dichos gases a 550 C, aproximadamente, se convierte en vapor. Este vapor es conducido a la turbina a vapor, en donde se expande, transformando la energía térmica en energía mecánica. La turbina de vapor está acoplada a su vez a un alternador, que es el que produce la energía eléctrica. De esta forma con un solo combustible, el gas natural, se mueven dos turbinas, las que generan electricidad en forma en forma económica y libre de contaminación.

6 Diesel: son utilizadas frecuentemente como unidades de emergencia por su rápida partida. Las unidades son movidas por un motor a combustión interna a petróleo diesel. Son de simple instalación y transporte. Nucleares: son las que utilizan el uranio enriquecido (U-235). El agua es bombeada hacia un reactor, en cuyo núcleo se encuentra el uranio, el cual, al fusionarse calienta el agua. El vapor producido es utilizado entonces en mover una turbina que acoplada a un generador, se obtiene la electricidad.

7 Otros tipos de centrales generadoras Geotérmicas: estas centrales aprovechan la energía que se encuentra en el centro de la tierra y que surge en algunos lugares, manifestándose en forma de géyseres. El funcionamiento de este tipo de centrales es equivalente a las centrales termoeléctricas a vapor. Eólicas: son aquellas que aprovechan la energía del viento para generar energía eléctrica.

8 Mareomotrices: generan electricidad mediante la diferencia de nivel existente entre las posiciones de pleamar y bajamar, aprovechando la energía mecánica del agua. Son las menos exploradas de las energías no convencionales, por el alto costo de las instalaciones necesarias para aprovechar el oleaje del mar, sin embargo existen estaciones experimentales en Francia e Inglaterra. Colectores solares: se basan en el mismo esquema de las centrales termoeléctricas convencionales. En este tipo de centrales como su nombre lo indica, aprovechan los rayos de sol los que son concentrados mediante espejos especialmente diseñados, calentando de esta forma el agua que produce el vapor necesario para el resto del proceso de generación eléctrica. Celdas fotovoltaicas: la captación de energía solar se efectúa mediante celdas fotovoltaicas las que captan las radiaciones electromagnéticas, las cuales son aprovechadas por un sistema fotovoltaico, el cual transforma estas radiaciones en energía eléctrica. Este sistema es de fácil instalación y es

9 utilizado en viviendas rurales que se encuentran alejadas de las líneas de distribución eléctrica. COMO SE TRANSMITE LA ELECTRICIDAD Como todos sabemos el suministro de energía es un proceso de varias etapas, y en cada una de ellas intervienen equipos de gran costo. En la primera etapa, la electricidad es producida en las centrales generadoras, ya sean hidroeléctricas o termoeléctricas, en las cuales aprovechando la fuerza de una caída del agua o la capacidad expansiva del vapor, se ponen en movimiento turbinas y luego generadores que son los que finalmente producen la energía eléctrica. Luego la energía producida por los generadores es llevada a un patio de alta tensión, donde el voltaje original es elevado a , o Voltios. Esta energía es transportada por intermedio de las torres de alta tensión a largas distancias, hacia los centros de consumo. En nuestro país existen varios sistemas interconectados, siendo los más importantes: Sistema Interconectado Central (SIC) Es el más importante del país y se extiende desde Taltal por el norte, hasta la isla de Chiloé por el sur. Tiene aproximadamente kilómetros de líneas de Alta Tensión y es de propiedad de la Empresa de Transmisión Eléctrica, HQI Transelec. Sus líneas permiten que las centrales generadoras inyecten la energía producida en el sistema de transmisión y con ello hacer más eficiente y seguro el abastecimiento eléctrico.

10 Sistema Interconectado del Norte Grande Es el segundo en importancia del país y se extiende entre Arica por el norte e Iquique por el sur, cubriendo las Regiones I y II. Sus líneas permiten que las centrales generadoras del norte, mayoritariamente termoeléctricas, inyecten la energía producida en sus centrales y de esta manera hacer más eficiente y seguro el abastecimiento eléctrico de la zona. Sistemas Eléctricos Aislados Se encuentran ubicados en el extremo sur de nuestro país, siendo los más importantes el Sistema de Edelaysén en la XI Región y el Sistema Edelmag, ubicado en la XII Región. Estos dos sistemas son los responsables de transmitir la energía eléctrica producida en las centrales generadoras a los centros poblados del extremo sur del país. COMO SE DISTRIBUYE LA ELECTRICIDAD La última etapa del proceso para que la energía eléctrica llegue a las ciudades, pueblos e industrias, se denomina "Distribución". Como señalamos en las etapas anteriores, la electricidad es producida en las centrales generadoras, luego es transportada por las líneas de alta tensión a las subestaciones de bajada hacia los centros de consumo mediante líneas de media tensión apoyadas en postes que se encuentran en las calles de los pueblos y ciudades. En esta misma postación se instala el alumbrado público. Para finalizar el proceso de distribución de energía eléctrica, el voltaje es reducido a 380/220 Volts mediante transformadores ubicados en postes o en cámaras subterráneas. Con estos voltajes ya se puede alimentar el funcionamiento de los innumerables artefactos eléctricos, que forman parte esencial de la vida moderna, tanto en el hogar como la industria y el comercio

11 POTENCIA INSTALADA EN CENTRALES DE ENDESA Y FILIALES EN EL PAIS A. EN OPERACION Región Geográfica Nombre Sistema Tipo Potencia I Tarapacá Tarapacá SING (T) kw II Atacama SING (T) KW Antofagasta Taltal SIC (T) kw III Atacama Diego de SIC (T) kw Almagro Huasco SIC (T) kw IV Coquimbo Los Molles SIC (H) kw V Valparaíso San Isidro SIC (T) kw VI Libertador General Sauzal SIC (H) kw Bernardo O Higgins Sauzalito SIC (H) kw Rapel SIC (H) kw II Maule Cipreses SIC (H) kw Isla SIC (H) kw Pehuenche SIC (H) kw Curillinque SIC (H) kw Loma Alta SIC (H) kw VIII Biobío Abanico SIC (H) kw El Toro SIC (H) kw Antuco SIC (H) kw Pangue SIC (H) kw Bocamina SIC (T) kw X Los Lagos Canutillar SIC (H) kw

12 SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN Chilectra S.A. para distribuir energía eléctrica a tanta gente, tiene que comprarla a otras empresas que se llaman Generadoras, porque son las que producen grandes cantidades de energía eléctrica (Chispitas), usando la fuerza del agua o el calor de combustibles como el Carbón, petróleo o Gas. Las empresas generadoras transportan a energía a través de cables y con una gran potencia (220 y 500 mil volts) hasta determinados lugares que se llaman subestaciones de enlace, donde la recibe Chilectra y es transformada la potencia bajándola a volts. Y así se inicia el largo camino que nos permitirá llegar hasta tu casa, la oficina, el colegio, la fábrica, etc. Desde las subestacíones de Enlace la energía es transportada por una red de Líneas de Alta Tensión a otras subestaciones, llamadas Receptoras, ubicadas en distintos puntos de la ciudad. Estas redes tienen una extensión de 304 Km. Y están unidas por más de torres que mantienen los cables a gran altura, para que no estén al alcance de la Gente. En estas subestaciones receptoras se baja nuevamente la potencia, reduciéndola de volts a volts. Esto es necesario para poder conducir la electricidad a través de la ciudad y hasta el sector dónde tú vives. A partir de estas Subestaciones Receptoras sale una nueva red de cables eléctricos de Mediana Tensión de Km. De longitud que llevan la electricidad hasta los transformadores de distribución, que se ubican en las calles, dónde se transforman por última vez, bajando el voltaje de volts a 220/380 volts, según el destino: El hogar o la Industria. Desde estos transformadores, que son alrededor de en la Región Metropolitana, la energía se distribuye en la última etapa de su recorrido, mediante una red de Km. de Líneas de Baja Tensión para el uso de los clientes de Chílectra; además del Alumbrado Público donde atendemos a más de 240,000 Puntos Luminosos que iluminan la ciudad noche tras noche. Todas estas transformaciones que han bajado la Potencia a través de equipos e instalaciones de gran valor y que requieren mucho esfuerzo para mantenerlos, son necesarias para que la electricidad pueda ser útil a la comunidad. Para hacer posible el recorrido relatado, Chilectra debe coordinar el esfuerzo de todos sus trabajadores entre profesionales, técnicos y personal administrativo de gran experiencia. Ellos cumplen sus tareas día y noche para que tú, tu familia, tus amigos y toda la comunidad puedan disfrutar del agrado, bienestar y progreso que permite la electricidad. La labor de Chilectra no termina sólo en tu casa, colegio y comercio. Además se preocupa de atender todos los problemas que se puedan producir en la gran red eléctrica que existe en Santiago como, por ejemplo, el efecto de los

13 temporales de viento y lluvia, líneas cortadas, postes chocados, alambres que se conectan para hurtar energía, volantines enredados, etc. Esta atención, tan importante para que la energía esté siempre presente en todas partes y en las mejores condiciones, lo realiza el Servicio de Emergencia, que es el encargado de coordinar y centralizar los diversos llamados que hace la gente para ir en su ayuda. Como habrás podido apreciar, es necesario contar con equipos muy costosos y un gran esfuerzo humano para que tú puedas tener la energía que desees en tu hogar. La Energía Eléctrica que consumes tú y tu familia va quedando registrada en el medidor que todas las casas deben tener y de allí se determina, mes a mes, el valor que tus papás deben pagar por contar con este importante recurso.