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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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