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PLANTAS DE GENERACION DE ENERGIA

Enviado por gcabrera



  1. Introduccción y clasificación
  2. Planta de generación de exergía
  3. Clasificación de las plantas de generación de exergía
  4. Configuración general de una planta de generación de exergía
  5. Eficiencia global

1 INTRODUCCCION Y CLASIFICACION

1.1 INTRODUCCION

El consumo de energía ha estado asociado siempre con el hombre. El hombre primitivo, al igual que los animales, ha dependido de su propia energía -energía animal - para su subsistencia. El uso artificial del fuego empezó a diferenciar al hombre de los animales. Ha sido, y es, tan importante el uso de energía para el hombre, que un índice para medir el nivel de desarrollo de una nación es su consumo por habitante.

La humanidad desde las más remotas épocas, en los albores de la civilización, ha usado alguna forma artificial de energía en todas sus actividades. El tiro del arado con animales, el caballo para el acarreo y el transporte aprovechaban la energía animal, los troncos con los que primitivamente se transportaba aprovechaban la energía hidráulica de los ríos. Con el tiempo el hombre fue aprendiendo gradualmente a aprovechar otras fuentes de energía que le brindaba la naturaleza y en la época moderna aparecieron diferentes formas más sofisticadas de aprovecharla en montajes mas complejos denominados Plantas de generación.

La primera forma útil de la energía para el hombre fue la energía calórica y casi inmediatamente la energía mecánica. Posteriormente, al descubrirse la energía eléctrica y sus bondades para su transporte y utilización ésta pasó a ser una de las presentaciones más importantes de la energía para el hombre.

El hombre primitivo, sin comprenderlo exactamente, estaba usando una propiedad que tiene la energía de transformarse de una forma a otra. Lo que el hombre primitivo hacía inconscientemente, y el hombre moderno ha venido haciendo conscientemente, es transformar un tipo de energía que le brinda la naturaleza, en un tipo de Energía útil o energía que le permite hacer algún trabajo. Modernamente se reconoce como Energía útil, cualquier tipo de ella que sea posible de convertir completamente en trabajo.

Los depósitos de energía en la naturaleza son las llamadas Fuentes de Energía, las Plantas de transformación la convierte en energía útil para que pueda ser utilizada por Los consumidores.

1 2 PLANTA DE GENERACIÓN DE EXERGÍA

Una planta de generación de exergía es un complejo creado por el hombre destinado a transformar la proveniente de alguna fuente de la naturaleza en una forma de energía útil para el hombre.

ENERGÍA ÚTIL es energía que se encuentre en alguna de las formas: cinética, potencial, trabajo -o energía mecánicas - o energía eléctrica. Modernamente a la energía útil se ha dado en llamarla Exergía y aquella forma de energía completamente incapaz de transformarse en trabajo, Anergía.

La planta de generación de energía viene a ser un complejo destinado a obtener exergía de alguna fuente de energía de la naturaleza.

Ejemplos de plantas de generación de exergía son: Las centrales termoeléctricas, las instalaciones fotovoltaicas, las centrales hidroeléctricas, los automotores etc. todas dedicadas a transformar energía de una fuente en alguna forma de energía útil ya sea trabajo, energía cinética, electricidad etc.

1.3 CLASIFICACION DE LAS PLANTAS DE GENERACION DE EXERGIA

La primera clasificación de estas plantas se puede hacer tomando como base el tipo de fuente de energía que utilice. De esta manera se tendrán:

    1. solares
    2. de combustión
    3. atómicas
  1. Plantas térmicas.
  2. Plantas hidráulicas.
  3. Plantas eólicas.
  4. Plantas Solares.
  5. Plantas geotermales.
  6. Plantas de fuentes novedosas o no tradicionales.

Las anteriores tienen como fuente de energía primaria respectivamente: El calor, el agua, el viento, el sol, y el calor de la tierra o una fuente novedosa que mediante un procedimiento diferente al tradicional permite trasformar energía.

Dentro de cada una de las anteriores divisiones están contenidas otras categorías así:

Plantas térmicas:

En este grupo caven todas las que utilizan como fuente primaria el calor proveniente de los combustibles o el calor del mar o del sol. De esta forma pueden ser de combustión o de no combustión. Las Solares térmicas (las que usan el calor del sol) también están aquí. Las de combustión pueden ser de combustión directa o de combustión indirecta.

Plantas hidráulicas:

Aquí quedan todas las que obtienen su energía primaria del agua, ya sea dulce (en los ríos o lagos) o del mar. Por lo tanto las mareomotrices (que transforman energía de las mareas) y las oleomotrices (que transforman energía de las olas) quedarán aquí, los mismo que las centrales hidroeléctricas y las instalaciones micro y mini hidráulicas.

Plantas eólicas:

Son todas las que utilizan la energía contenida en el viento, que no es más que capas en movimiento gracias a presentar entre ellas diferente temperatura y densidad.

Plantas Solares:

El sol es la fuente de energía más importante para la tierra. Gracias a ella existen todos los organismo y se ponen en acción, en última instancia, los procesos terrestres.

La energía solar viene en forma de ondas electromagnéticas o fotones. Las plantas vegetales mediante el mecanismo de la fotosíntesis, desde los comienzos de la existencia de la vida misma sobre la faz de la tierra, la han venido capturando en sus hojas y transformándola en energía química como "pegamento " de la estructura molecular en sus tejidos. Los combustibles mismos, no son sino energía del sol acumulada en los tejidos de la estructura molecular y atómica de los seres sobre la tierra, animales y vegetales, actuales o ya desde hace tiempo sepultados (petróleo, carbón, gas natural) como combustibles fósiles.

El hombre ha venido intentando imitar los procesos de captura de energía solar que se hacen en la naturaleza y ha logrado montar plantas térmicas de generación de energía, ya sea aprovechando la componente térmica de la radiación solar o la energía electromagnética de los fotones en las plantas fotovoltaicas después de descubrir y utilizar el efecto fotoeléctrico con las celda Solares.

  Plantas geotermales:

El interior de la tierra es un inmenso horno donde continuamente se está generando calor. Este calor mediante mecanismos de convección, conducción y trasferencia de masa, principalmente, puede alcanzar la superficie terrestre. Los volcanes y los géisers son muestra de ese calor interior de la tierra. Existen actualmente en diferentes sitios plantas que utilizan el calor de la tierra para generar exergía.

Plantas de fuentes novedosas o no tradicionales

Continuamente se investiga tratando de encontrar nuevas formas de obtener exergía. Algunas soluciones se han clasificado como innovadoras y novedosas. Las pilas de combustible por ejemplo, o las pilas de hidrogeno pueden caer en este grupo.

1 4 CONFIGURACIÓN GENERAL DE UNA PLANTA DE GENERACIÓN DE EXERGÍA

Una planta de éstas tiene como finalidad producir un tipo de energía útil para un consumidor a partir de una fuente que contiene alguna clase de energía aprovechable. Esto significa que en el comienzo de la cadena conducente a surtir de energía a un consumidor, está la fuente de energía aprovechable y al final estará el consumidor o usuario final.

En forma general cualquier Planta de generación de exergía debe ser comprendida conceptualmente y en términos generales, como conformada por las siguientes partes:

  1. Acumulador de energía.
  2. Convertidor o Transformador de Energía.
  3. Acumulador de Exergía.
  4. Distribuidor de Exergía.
  5. Descargador de Energía desechada.

Al comienzo de la cual estará la fuente de energía aprovechable, que le puede proporcionar la energía, y al fina el consumidor, el cual impone una demanda, que para la planta será su carga.

Acumulador de energía:

La energía proveniente de una fuente y contenida en un material físicamente identificado, sobre todo cuando se trate de fuentes de energías tradicionales, (carbón, gas natural y petróleo) después de haber sido procesada es enviada por algún medio a los sitios donde se va a consumir. En este caso una Planta de generación de Exergía.

Ya en la planta como en el caso de estos materiales combustibles, deben ser almacenados para ser usados en el momento conveniente. Las represas de las plantas hidráulicas cumplen esa finalidad.

En el caso de fuentes de energía diferentes, es claro que esta parte de acumulación no necesariamente está perfectamente diferenciada. en el caso del viento, por ejemplo, para las plantas eólicas, la energía disponible está en toda la atmósfera y no es claro el oficio ni la presencia del acumulador de energía. Si lo será, y muy importante, en el caso de la energía hidráulica, en las cuales las presas (o represas) son los verdaderos acumuladores de energía. Es claro pues que esta parte es donde será acumulada la energía como materia prima para ser transformada en la siguiente etapa.

Convertidor o Transformador de Energía:

Es el que dentro de la planta se encarga de obtener la energía necesaria para el consumidor.

Es una parte muy compleja de las plantas de exergía. Está constituida por varios sistemas cada uno encargado de una labor sobre un cuerpo diferente.

De esta manera y para el caso de las plantas de combustión, se contará con los siguientes sistemas:

  1. Sistema de conversión de energía.
  2. Sistema combustible – combustión.
  3. Sistema aire – humos o sistema de gases.
  4. Sistema de enfriamiento o de refrigeración.
  5. Sistema de extracción de cenizas.
  6. Sistema eléctrico y de servicios.
  7. Sistema de regulación y control.
  8. Sistema de tratamiento de agua de reposición.
  9. Sistema de tuberías y ductos.
  10. Sistema de protección ambiental.

El sistema de extracción de cenizas estará presente solo en el caso de los combustibles sólidos. Cada uno de estos sistemas es objeto de estudio en este trabajo.

Para el caso de los otros tipos de plantas de generación los sistemas pueden ser diferentes de acuerdo con la finalidad que deban cumplir.

.Acumulador de Exergía.

La energía útil obtenida en el convertidor algunas veces es importante guardarla. Puede ser el caso, por ejemplo, cuando está en forma de energía mecánica como energía cinética y no es producida en forma regular. Un volante en que la acumule como masa inercial sería aconsejable en este especifico caso. Un banco de baterías seria para el caso en que la exergía esté en forma de energía eléctrica.

Distribuidor de Exergía.

En el proceso de suministrar la exergía hacia el punto de consumo es donde toma parte el distribuidor de exergía. En el caso eléctrico, subestación redes de distribución etc. Son parte de él.

Descargador de Energía desechada

Toda planta de generación en funcionamiento óptimo puede asemejarse a un filtro en que a la energía suministrada (exergía mas Anergía) se le depura para que la exergía siga hacia el consumidor y la Anergía se retorne al universo. En esta labor entra el descargador de Anergía. Si la planta no es totalmente eficiente saldrá también por ahí parte de exergía.

1.5 EFICIENCIA GLOBAL

Es un índice de que tan bien se desempeña energéticamente una planta. Indica cuanta energía está transformando por cada unidad de energía suministrada. Otro índice aprovecharía el contenido de Exergía de la energía suministrada. Una planta óptimamente eficiente obtendría a la salida la cantidad de exergía contenida en el suministro y desecharía solo el contenido Anergético.

Tarea: configurar para cada tipo de planta

Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superior

 

Gerardo Cabrera


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