programa grado asociado universidad del...

Prof.

Ing. Egberto Hernández Falcón

Programa Grado Asociado

Universidad del Turabo

E-mail: [email protected]: http://tuprofehernandez.weebly.com

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mailto:[email protected]

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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.


• 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.


• 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.

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.

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.


• Cuando observamos un objeto circular moverse, tenemos la impresión de que la vuelta tiene una sola dirección, pero observemos con cuidado el siguiente diagrama:


• 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.

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.


• 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.


• 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.


• Este es el símbolo de la corriente alterna de una fase.

• La cresta superior representa el valor positivo y la inferior el valor negativo.

• Los números por arriba del

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)


– www.aeepr.com


• 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.


• 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.


• El instrumento registra 240 voltios rms medidos de L1 A L2, el voltaje de pico será:

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 lainauguración de la Central Carite 1 en 1915, toda la electricidaddisponible en Puerto Rico era producida y distribuida por lascompañías privadas establecidas en los centros urbanos másimportantes de la Isla. Ese mismo año estrenó el alumbradopúblico en nuestra ciudad capital con la instalación de ocho focos y600 lámparas incandescentes en ocasión de una visita real a la Isla.La Sociedad Anónima de la Luz Eléctrica continuó ofreciendo esteservicio en San Juan por varios años.



Infraestructura Eléctrica de Puerto Rico LA AUTORIDAD DE LAS FUENTES FLUVIALES, creada en virtud de la

Ley Número 83 del 2 de mayo de 1941. En el 1946 se inició laconstrucción de la torre de Monacillos. Estas facilidadesoriginalmente se utilizaron como oficinas de los operadores delsistema y contaba con una subestación de 30,000 kilovatios.Paulatinamente, estas instalaciones se convierten en el cerebrode nuestro sistema eléctrico. Desde aquí y a través de unsofisticado sistema computadorizado, se monitorea y se controlatanto la producción como la distribución de la energía eléctrica entoda la Isla.



Infraestructura Eléctrica de Puerto RicoEn el 1950 se inaguró la Central Termoeléctrica de

San Juan. Esto marcó el inicio de la producción deelectricidad a gran escala en Puerto Rico a base dela utilización de petróleo.Durante esa década se construyó además, la

Central Termoeléctrica de Palo Seco en Cataño y lade Costa Sur en Guayanilla.



Infraestructura Eléctrica de Puerto RicoEl 30 de mayo de 1979, mediante la Ley número

57, la Autoridad de las Fuentes Fluviales cambiósu nombre por el de la Autoridad de EnergíaEléctrica. El cambio se debió a las nuevascircunstancias, en las cuales, ya las fuentesfluviales no constituyen la principal fuenteenergética para suplir la electricidad de Puerto

Rico.



Central Termoelectrica Costa Sur – Guayanilla 990MW



Central Termoeléctrica Costa Sur – Guayanilla 990MW



Central Termoeléctrica Aguirre– Salinas 900MW

Central de Ciclo Combinado Aguirre – Salinas 592MW



Central Termoeléctrica Cambalache – Arecibo 247.5MW



Central Termoeléctrica – San Juan 400MW

Central Ciclo Combinado – San Juan 464MW



Central Termoeléctrica Palo Seco – Cataño 602MW



Central Gas Natural EcoEléctrica – Peñuelas 540MW



Central Carbón Natural – Guayama 454MW


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 cincocentrales principales: Costa Sur, Complejo Aguirre, San Juan, PaloSeco y Cambalache. La capacidad instalada es de 5,839 MW. El 69 porciento 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.


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.

Distribución de la Energía Eléctrica

• El recorrido de la corriente desde lascentrales hasta el usuario se realiza a travésde dos grandes redes de líneas eléctricas: lade transmisión y la de distribución. Lasconexiones se llevan a cabo en las estacioneso subestaciones eléctricas.

• Uno de los grandes problemas de laelectricidad es que no puede almacenarse,sino que debe ser transmitida y utilizada en elmomento mismo que se genera.©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved


• Líneas eléctricas - Son el conjunto de conductores,aislantes y accesorios, destinados al transporte y ladistribución de energía eléctrica. Se dividen en dostipos según su construcción:

– Aéreas - Los conductores se mantienen a unacierta altura del suelo. Son más económicas deinstalar que las subterráneas, pero son menosfiables y necesitan más mantenimiento por estarsometidas permanentemente a los cambiosmeteorológicos (viento, lluvia, nieve, etc.)



– Subterráneas - Los conductores van enterradosbajo tierra dentro de canales. Tienen un elevadocosto de instalación, pero son las más fiables ytienen un mantenimiento menor que las aéreas.Normalmente, las líneas de transmisión y laslíneas de distribución primaria son aéreas, y laslíneas de distribución secundarias sonsubterráneas.



• La Electricidad desde la Central Generatrizhasta nuestros hogares pasa por diferentesetapas:

– Generación

– Transmisión

– Sub-Transmisión

– Distribución


• Explicación Ilustrativa

– Dibujo Monolineal de cómo llega la Electricidad a nuestras casas.


• Generación– Es aquí donde se realiza la transferencia de energía

potencial, térmica, química, eólica (del viento),nuclear, etc. en energía mecánica y esta en energíaeléctrica. Utilizando gigantescos generadores.

• Transmisión– Toda la electricidad generada se debe transportar hacia los centros

poblados, que por lo general se encuentran bastante alejados, uno delotro. Para realizar esta labor de forma eficiente se eleva el voltaje, pormedio de transformadores, a valores entre 115 KV y 230 KV y se utilizangrandes torres metálicas para sujetar los cables que la transportan,cruzar montañas, ríos y lagos.



• Sub-Transmisión– Una vez que nos aproximamos a los centros

poblados, es necesario reducir el voltaje a valoresmenores (38 KV), por medio de transformadoresreductores. Para facilitar así, la entrega de energíaa su paso y hacer mas sencillo transportar laelectricidad hacia los grandes centros industrialesy residenciales de las grandes ciudades (al poderutilizar estructuras metálicas de menoresdimensiones).



• Distribución

– Finalmente y para poder llegar a cada uno de loshogares, centros comerciales e industrias, sevuelve a reducir el voltaje a valores de 13.2 KV,8.320 KV, 4.160 KV y menores, por medio detransformadores reductores. De esta forma esmucho mas sencillo, económico y seguro,transportar la energía eléctrica a cada rincón delpueblo, urbanización o ciudad.


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.



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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