Prof. Ing. Egberto Hernández Falcón

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1 Programa Grado Asociado Universidad del Turabo Prof. Ing. Egberto Hernández Falcón Website: by Ing. Egberto Hernández All right reserved

2 Corriente Alterna (AC) Cuando hacemos oscilar un conductor dentro de un campo magnético, el flujo de corriente en el conductor cambia de sentido tantas veces como lo hace el movimiento físico del conductor. Varios sistemas de generación de electricidad se basan en este principio y producen una forma de corriente oscilante llamada corriente alterna. Esta corriente tiene una serie de características, buenas y malas dependiendo de la necesidad.

3 Corriente Alterna (AC) Comparando la corriente directa contra la corriente alterna La DC es más usada en electrónica, automóviles, botes, barcos y otra Ventaja Se puede almacenar por largos periodos de tiempo. Fluye en una sola dirección. Suple corriente constante a la carga. Su voltaje siempre esta en su valor máximo.

4 Corriente Alterna (AC) Comparando la corriente directa contra la corriente alterna La DC es más usada en electrónica, automóviles, botes, barcos y otra Desventaja No se puede transmitir a largas distancias. La capacidad total de energía que puede suplir es limitada. No se puede transformar para subir o bajar el voltaje. El kwh tiene un costo mayor de producción.

5 Corriente Alterna (AC) Comparando la corriente directa contra la corriente alterna Actualmente la Autoridad de Energía Eléctrica de Puerto Rico tiene el control de su producción y distribución en toda la isla. La corriente alterna tiene algunas ventajas: Ventajas Permite transmitirla a largas distancias. Su capacidad sólo esta limitada por el tamaño de la planta. Se produce a un costo menor que la corriente directa. Se puede transformar en voltajes menores o mayores.

6 Corriente Alterna (AC) Comparando la corriente directa contra la corriente alterna Actualmente la Autoridad de Energía Eléctrica de Puerto Rico tiene el control de su producción y distribución en toda la isla. La corriente alterna tiene algunas ventajas: Dificultades No se puede almacenar para uso posterior. Constantemente esta cambiando de dirección. No suple una corriente constante a la carga. Tiene periodos donde el voltaje esta en cero.

7 Corriente Alterna (AC) Cuando observamos un objeto circular moverse, tenemos la impresión de que la vuelta tiene una sola dirección, pero observemos con cuidado el siguiente diagrama:

8 Corriente Alterna (AC) Inmediatamente en 0 comienza el medio ciclo A, alcanza su valor máximo positivo en los 90 y termina al alcanzar los 180º. El medio ciclo B comienza después de los 180º alcanza su valor máximo negativo en los 270 y termina en los 360º.

9 Corriente Alterna (AC) El sistema eléctrico en Puerto Rico y los Estados Unidos es de 60 ciclos por segundo. Esto quiere decir que los generadores tienen que rotar a 3,600 vueltas por minutos para suplir esta frecuencia. Si divide 3,600 vueltas por minutos entre 60 segundos que hay en un minuto le dará 60 vueltas o ciclos por segundos. 3,600 / 60 = 60 ciclos / segundo. Frecuencia: Es la cantidad de ciclos que ocurren en un segundo.

10 Corriente Alterna (AC) Una carga eléctrica alimentada con corriente alterna, recibe corriente en una dirección durante medio ciclo y en dirección contraria durante el otro medio ciclo. Notaremos que en una frecuencia de 60 ciclos por segundos hay 120 ocasiones que la carga no tiene corriente alguna circulando.

11 Corriente Alterna (AC) En los 180º y en los 360º el valor de la corriente es cero. Si esto ocurre dos veces en un ciclo, en 60 ciclos ocurrirá 120 veces. La onda de corriente en el área residencial es de una sola curva senoidal o de una fase.

12 Corriente Alterna (AC) Este es el símbolo de la corriente alterna de una fase. La cresta superior representa el valor positivo y la inferior el valor negativo.

13 Corriente Alterna (AC) Este es el símbolo de la corriente alterna de una fase. La cresta superior representa el valor positivo y la inferior el valor negativo.

14 Producción de la Energía Eléctrica Todo comienza en las plantas generatrices de la Autoridad de Energía Eléctrica de Puerto Rico. Plantas principales Termoeléctricas, que funcionan con combustible Bunker #2 ó 6 Hidroeléctricas que funcionan con agua. De gas (Quemador de gas) De carbón. (Quemador de carbón) Nucleares ( Reactores atómicos)

15 Producción de la Energía Eléctrica

16 Producción de la Energía Eléctrica Voltajes rms y de pico Los voltajes en el sistema alterno están cambiando constantemente de dirección y de intensidad. El voltaje que se puede leer con el instrumento típico del electricista se llama RMS Root Means Square Esto significa en nuestro idioma la raíz cuadrada de algo.

17 Producción de la Energía Eléctrica El voltaje de pico es la relación matemática que hay entre la raíz cuadrada de los dos tiempos o alternaciones (1.41) y el voltaje rms registrado por el instrumento. Tomemos en este caso, 120 vac medidos entre L1 y el neutral.

18 Producción de la Energía Eléctrica El instrumento registra 240 voltios rms medidos de L1 A L2, el voltaje de pico será:

19 Centrales Generatrices de Puerto Rico Infraestructura Eléctrica de Puerto Rico En el 1893 se instaló el primer sistema de alumbrado privado por Don José Ramón Figueroa en Villalba. Desde entonces, hasta la inauguración de la Central Carite 1 en 1915, toda la electricidad disponible en Puerto Rico era producida y distribuida por las compañías privadas establecidas en los centros urbanos más importantes de la Isla. Ese mismo año estrenó el alumbrado público en nuestra ciudad capital con la instalación de ocho focos y 600 lámparas incandescentes en ocasión de una visita real a la Isla. La Sociedad Anónima de la Luz Eléctrica continuó ofreciendo este servicio en San Juan por varios años.

20 Centrales Generatrices de Puerto Rico Infraestructura Eléctrica de Puerto Rico LA AUTORIDAD DE LAS FUENTES FLUVIALES, creada en virtud de la Ley Número 83 del 2 de mayo de En el 1946 se inició la construcción de la torre de Monacillos. Estas facilidades originalmente se utilizaron como oficinas de los operadores del sistema y contaba con una subestación de 30,000 kilovatios. Paulatinamente, estas instalaciones se convierten en el cerebro de nuestro sistema eléctrico. Desde aquí y a través de un sofisticado sistema computadorizado, se monitorea y se controla tanto la producción como la distribución de la energía eléctrica en toda la Isla.

21 Centrales Generatrices de Puerto Rico Infraestructura Eléctrica de Puerto Rico En el 1950 se inaguró la Central Termoeléctrica de San Juan. Esto marcó el inicio de la producción de electricidad a gran escala en Puerto Rico a base de la utilización de petróleo. Durante esa década se construyó además, la Central Termoeléctrica de Palo Seco en Cataño y la de Costa Sur en Guayanilla.

22 Centrales Generatrices de Puerto Rico Infraestructura Eléctrica de Puerto Rico El 30 de mayo de 1979, mediante la Ley número 57, la Autoridad de las Fuentes Fluviales cambió su nombre por el de la Autoridad de Energía Eléctrica. El cambio se debió a las nuevas circunstancias, en las cuales, ya las fuentes fluviales no constituyen la principal fuente energética para suplir la electricidad de Puerto Rico.

23 Centrales Generatrices de Puerto Rico Central Termoelectrica Costa Sur Guayanilla 990MW

24 Centrales Generatrices de Puerto Rico Central Termoelectrica Costa Sur Guayanilla 990MW

25 Centrales Generatrices de Puerto Rico Central Termoeléctrica Costa Sur Guayanilla 990MW

26 Centrales Generatrices de Puerto Rico Central Termoeléctrica Aguirre Salinas 900MW Central de Ciclo Combinado Aguirre Salinas 592MW

27 Centrales Generatrices de Puerto Rico Central Termoeléctrica Cambalache Arecibo 247.5MW

28 Centrales Generatrices de Puerto Rico Central Termoeléctrica San Juan 400MW Central Ciclo Combinado San Juan 464MW

29 Centrales Generatrices de Puerto Rico Central Termoeléctrica Palo Seco Cataño 602MW

30 Centrales Generatrices de Puerto Rico Central Gas Natural EcoEléctrica Peñuelas 540MW

31 Centrales Generatrices de Puerto Rico Central Carbón Natural Guayama 454MW

32 Infraestructura Eléctrica de Puerto Rico La Autoridad cuenta con un moderno sistema eléctrico que sirve a toda la isla. Este sistema lo componen las fases de generación de energía, transmisión y distribución, que lleva electricidad a 1,449,211 clientes Generación La mayor parte de la energía que produce la AEE se genera en cinco centrales principales: Costa Sur, Complejo Aguirre, San Juan, Palo Seco y Cambalache. La capacidad instalada es de 5,839 MW. El 69 por ciento de la producción es por petróleo. Transmisión El sistema de transmisión se compone de 2,444 millas de líneas de transmisión de 230KV, 115KV y líneas de subtransmisión de 38KV. Cuenta con 51 centros de transmisión.

33 Infraestructura Eléctrica de Puerto Rico Distribución Las líneas de distribución suman alrededor de 31,446 millas aéreas y 1,723 millas soterradas. Parte de este sistema lo componen 293 subestaciones y 27 oficinas técnicas.

34 Distribución de la Energía Eléctrica El recorrido de la corriente desde las centrales hasta el usuario se realiza a través de dos grandes redes de líneas eléctricas: la de transmisión y la de distribución. Las conexiones se llevan a cabo en las estaciones o subestaciones eléctricas. Uno de los grandes problemas de la electricidad es que no puede almacenarse, sino que debe ser transmitida y utilizada en el momento mismo que se genera.

35 Distribución de la Energía Eléctrica Líneas eléctricas - Son el conjunto de conductores, aislantes y accesorios, destinados al transporte y la distribución de energía eléctrica. Se dividen en dos tipos según su construcción: Aéreas - Los conductores se mantienen a una cierta altura del suelo. Son más económicas de instalar que las subterráneas, pero son menos fiables y necesitan más mantenimiento por estar sometidas permanentemente a los cambios meteorológicos (viento, lluvia, nieve, etc.)

36 Distribución de la Energía Eléctrica Subterráneas - Los conductores van enterrados bajo tierra dentro de canales. Tienen un elevado costo de instalación, pero son las más fiables y tienen un mantenimiento menor que las aéreas. Normalmente, las líneas de transmisión y las líneas de distribución primaria son aéreas, y las líneas de distribución secundarias son subterráneas.

37 Distribución de la Energía Eléctrica La Electricidad desde la Central Generatriz hasta nuestros hogares pasa por diferentes etapas: Generación Transmisión Sub-Transmisión Distribución

38 Explicación Ilustrativa Dibujo Monolineal de cómo llega la Electricidad a nuestras casas.

39 Distribución de la Energía Eléctrica Generación Es aquí donde se realiza la transferencia de energía potencial, térmica, química, eólica (del viento), nuclear, etc. en energía mecánica y esta en energía eléctrica. Utilizando gigantescos generadores. Transmisión Toda la electricidad generada se debe transportar hacia los centros poblados, que por lo general se encuentran bastante alejados, uno del otro. Para realizar esta labor de forma eficiente se eleva el voltaje, por medio de transformadores, a valores entre 115 KV y 230 KV y se utilizan grandes torres metálicas para sujetar los cables que la transportan, cruzar montañas, ríos y lagos.

40 Distribución de la Energía Eléctrica Sub-Transmisión Una vez que nos aproximamos a los centros poblados, es necesario reducir el voltaje a valores menores (38 KV), por medio de transformadores reductores. Para facilitar así, la entrega de energía a su paso y hacer mas sencillo transportar la electricidad hacia los grandes centros industriales y residenciales de las grandes ciudades (al poder utilizar estructuras metálicas de menores dimensiones).

41 Distribución de la Energía Eléctrica Distribución Finalmente y para poder llegar a cada uno de los hogares, centros comerciales e industrias, se vuelve a reducir el voltaje a valores de 13.2 KV, KV, KV y menores, por medio de transformadores reductores. De esta forma es mucho mas sencillo, económico y seguro, transportar la energía eléctrica a cada rincón del pueblo, urbanización o ciudad.

42 Componentes de una Central Térmica

43 Componentes de una Central Térmica Componentes 1) Caldera se quema el combustible (carbón, fuel-oil ó gas) y así la energía química contenida en este se transforma en calor. Esta energía calorífica se utiliza para transformar el agua en vapor a altas temperaturas y presión. 2) Combustible puede ser solido (carbón), liquido (fuel-oil ó gasoil) o gaseoso(gas natural). Al quemar el combustible en la caldera, se transforma la energía química de este en energía térmica. 3) Turbina de Vapor el vapor producido en la caldera mueve los alabes haciendo girar la turbina. De esta forma, la energía contenida en el vapor pasa y se transforma en energía mecánica de rotación. La turbina esta acoplada al alternador. 4) Alternador esta acoplado a la turbina de vapor y es movida por esta. Su función es convertir la energía mecánica de rotación de la turbina en energía eléctrica. 5) Transformador los transformadores elevan la tensión de la energía eléctrica generada en el alternador hasta la tensión de la red de transmisión.

44 Componentes de una Central Térmica Componentes 6) Red Eléctrica recibe la electricidad de las centrales generadoras y la transporta hasta los puntos de consumo. 7) Condensador el vapor que ha cedido su energía a la turbina es dirigido al condensador, donde pasa de nuevo al estado de agua liquida antes de incorporarse nuevamente al ciclo. 8) Bomba de circuito de refrigeración dicha bomba asegura la circulación del agua de refrigeración entre el condensador y la fuente fría (un rio, el mar o una torre de refrigeración). 9) Equipo de reducción de emisiones antes de que lo gases de combustión procedentes de la caldera sean emitidos por la chimenea, son tratados para captar los elementos contaminantes. 10) Chimenea una vez tratados por los equipos de reducción de emisiones, los gases de combustión (en su mayoría CO2 son evacuados a la atmosfera por la chimenea. 11) Torre de refrigeración su función es enfriar el agua del circuito de refrigeración. El aire recorre el interior de la torre en sentido ascendente, enfriando el agua que cae en sentido contrario en forma de gotas, como si se tratara de una ducha.

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