ACTIVIDAD CENTRAL UNIDAD 1Conceptos básicos de electricidad

Nombre de la actividad: Proyecto energías alternativas.

ObjetivoIdentificar diferentes fuentes de energía alternativa y las condiciones para su implementación en instalaciones domiciliarias.SituaciónEl propietario de una vivienda necesita que usted le ayude a identificar las fuentes de energía eléctrica que puede utilizar para aumentar su sostenibilidad.Los equipos se conectan a 110V y las aplicaciones que se desean alimentar con estas fuentes de energía alternativa son: Sistema de Iluminación: Iluminar la granja de noche consume un total de

1000 W Sistema de calefacción: Se cuenta con 4 planchas de calentamiento por

resistencias, cada una de 12 conectadas en paralelo. Otros elementos de la casa: Se ha conocido que consumen una corriente

de 10A cuando están todos encendidos.Consulte información sobre generación solar, eólica y biogás y prepare un informe aproximado para mostrarle diferentes opciones al propietario de la vivienda, teniendo en cuenta la inversión en equipos, dimensiones de los generadores y modo de operación Temas asociados

Fundamentos de Electricidad- Energía: tipos, transformación, energía alternativa, sistema eléctrico, tipos

de corriente.- Circuitos eléctricos: Resistencias, resistencias equivalentes, topología de

circuitos, medidas eléctricas, leyes fundamentales de circuitos

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Entregas

Usted debe entregar el documento con la identificación de diferentes opciones de energía alternativa, teniendo en cuenta la inversión en equipos, dimensiones de los generadores y modo de operación.

Una vez finalizado, comprima el archivo en formato zip o rar, dando clic derecho al archivo, Enviar a, Carpeta comprimida. Luego envíelo a su facilitador a través del medio utilizado para tal fin en el curso.

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DOCUMENTO GUÍAProyecto energías alternativas

Consulte la información en la red relacionada para Energías Alternativas y diligencie los siguientes puntos

a. Identifique las fuentes de energía alternativa que se podrían encontrar en la finca, equipos necesarios para implementación y capacidad de generación.

Fuente Equipos necesarios para la

implementación

Capacidad de generación aproximada

Energía solar

Panales solares, inversor, controlador

Panales solares de 2kw puede generar de 2500 a 3000 kWh en el año de electricidad

Energía eólica

Aerogenerador, baterías, regulador, carga de protección

Un aerogenerador de 138 metros de altura y 126 de diámetro entre aspas que puede obtener 6 megavatios al año, aunque hay más pequeños que producen 1.5 Megavatios

Energía biogás

Pozos de captación de biogás, red de conductos de colección y transporte, motores a gas, generadores de energía eléctrica

Esta depende mucho de los equipos necesario para su implementación, su capacidad esta alrededor de 4 GWh a 7 GWh

b. Con base en la información del planteamiento, haga un cálculo del consumo de los sistemas de la finca que se desean alimentar.

Sistema Consumo (W)

Iluminación 1000Calefacción 4033.32Otros 1100

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c. Basado en la información diligenciada en los puntos a y b, complete el informe solicitado.

Sistema Consumo (W)

Fuente recomenda

da

Ventajas Desventajas

Iluminación 1000 eólica Energía que se renueva, Inagotable, No contaminante, Reduce el uso de combustibles fósiles, Reduce las importaciones energéticas, Genera riqueza y empleo local, Contribuye al desarrollo sostenible

Es la incapacidad del ser humano de controlar el viento, como es una energía impredecible no se puede usar como única fuente, la energía generada es inmediatamente consumida de lo contrario se pierde

Calefacción 4033.32 solar Reducción de emisión de contaminantes, fácil montaje, se puede utilizar en todo el territorio, necesita poco mantenimiento

Su experiencia comercial es limitada, es más costosa que la biogás, depende radicalmente de la radiación solar lo que provoca cierta variación en la generación

Otros 1100 eolica Energía que se renueva,

Es la incapacidad del ser humano de

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Inagotable, No contaminante, Reduce el uso de combustibles fósiles, Reduce las importaciones energéticas, Genera riqueza y empleo local, Contribuye al desarrollo sostenible

controlar el viento, como es una energía impredecible no se puede usar como única fuente, la energía generada es inmediatamente consumida de lo contrario se pierde

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Esquema aproximado de la implementaciónIlustre con un gráfico como sería la instalación de la fuente (o fuentes) de energía alternativa recomendada en la finca.

Energía eólicaLa energía eólica es la energía obtenida del viento. Es uno de los recursos energéticos más antiguos explotados por el ser humano y es a día de hoy la energía más madura y eficiente de todas las energías renovables. El término “eólico” proviene del latín “aeolicus”, perteneciente o relativo a Eolo, Dios de los vientos en la mitología griega.La energía eólica consiste en convertir la energía que produce el movimiento de las palas de un aerogenerador impulsadas por el viento en energía eléctrica.

La energía eólica es una fuente de energía renovable, no contamina, es inagotable y reduce el uso de combustibles fósiles, origen de las emisiones de efecto invernadero que causan el calentamiento global. Además, la energía eólica es una energía autóctona, disponible en la práctica totalidad del planeta, lo que contribuye a reducir las importaciones energéticas y a crear riqueza y empleo de forma local.Por todo ello, la producción de electricidad mediante energía eólica y su uso de forma eficiente contribuyen al desarrollo sostenible.De todas estas ventajas, es importante destacar que la energía eólica no emite sustancias tóxicas ni contaminantes del aire, que pueden ser muy perjudiciales para el medio ambiente y el ser humano. Las sustancias tóxicas pueden acidificar los ecosistemas terrestres y acuáticos, y corroer edificios. Los contaminantes de aire pueden desencadenar enfermedades del corazón, cáncer y enfermedades respiratorias como el asma.

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La energía eólica no genera residuos ni contaminación del agua, un factor importantísimo teniendo en cuenta la escasez de agua. A diferencia de los combustibles fósiles y las centrales nucleares, la energía eólica tiene una de las huellas de consumo de agua más bajas, lo que la convierte en clave para la preservación de los recursos hídricos.CUÁNTA ELECTRICIDAD SE CREA A PARTIR DEL VIENTO EN TODO EL MUNDO?La energía eólica suministra actualmente más del 3% del consumo mundial de electricidad y se espera que para 2020 se supere el 5%. A más largo plazo (2040), la Agencia Internacional de la Energía prevé que la energía del viento pueda cubrir el 9% de la demanda eléctrica mundial y más del 20% en Europa.La energía eólica representa aproximadamente el 80% de la electricidad que produce el grupo ACCIONA anualmente. En 2014, la compañía produjo a partir del viento un total de 17.482 gigavatios hora (GWh), equivalente al consumo de cerca de cinco millones de personas. Por ámbitos geográficos, el 60% de la producción eólica estuvo destinada al mercado español, con 10.378 GWh, mientras que el 40% correspondió a otros países: EE.UU (2.278 GWh), México (2.174 GWh), Australia (932 GWh), Canadá (516 GWh), Portugal (417 GWh), Italia (239 GWh) e India (226 GWh),como principales mercados. ¿QUÉ PAÍSES SON LÍDERES EN LA IMPLANTACIÓN DE ENERGÍA EÓLICA A NIVEL MUNDIAL?La potencia eólica instalada en el mundo al cierre de 2015 superó los 400.000 MW instalados, según estimaciones provisionales de la consultora Navigant_BTM, que prevé que crecerá más del 40% hasta 2019, cuando sobrepasará los 600.000 MW.España ha sido uno de los países pioneros y líderes en el aprovechamiento del viento para producir electricidad. Treinta años después de instalarse el primer aerogenerador en el país, España consiguió ser el primer país del mundo en el que la energía eólica fuese la principal fuente de generación eléctrica durante un año entero (en 2013, con el 20,9% de la producción total), lo que le sitúa también como un país muy avanzado en las soluciones tecnológicas que permiten su integración en red.

Aunque la implantación eólica se ha ralentizado en los últimos años, España sigue siendo, con unos 23.000 MW instalados al cierre de 2015, el segundo país europeo por potencia eólica operativa después de Alemania ( 43.723 MW), y el quinto del mundo, tras China (138.060 MW), EE.UU. (71.000 MW) e India (25.219 MW), según las estimaciones de la citada consultora. Un sistema de energía eólica puede costar, dependiendo del sitio de 30,000 a 35,000 dólares ya instalado, tomando en cuenta su tamaño, su aplicación, y los

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acuerdos tomados de servicio con el vendedor (La Asociación Americana de Energía Eólica, American Wind Energy Association, indica que un sistema para uso doméstico de unos 10 kW cuesta aproximadamente 32,000 dólares, lo cual es mucho más barato que la opción de considerar un sistema fotovoltaico, que para la misma capacidad costaría unos 80,000 dólares). Por regla general, la estimación en costo de un sistema eólico es de unos 1,000 a 3,000 dólares por kilowatt. La energía eólica tiene una mejor relación costo / beneficio entre más grande sea el tamaño del rotor. Aunque las turbinas pequeñas tengan un costo inicial menor, son proporcionalmente más caras. El costo de un sistema eólico residencial que tiene una torre de 80 pies (24.3 m) de alto, baterías y un inversor, típicamente está en el rango de los 13,000 a los 40,000 dólares para turbinas de entre los 3 y los 10 kW. Aunque los sistemas de energía involucran una inversión inicial significativamente alta, pueden ser competitivos con fuentes convencionales de energía, cuando se toman en cuenta factores como el tiempo de vida útil o la reducción en los costos evitados con la compañía eléctrica. El período de retorno de la inversión, es decir el tiempo en que los ahorros se vuelven iguales al costo del sistema tomando en cuenta el costo del dinero en el tiempo, depende de la elección del sistema, el recurso eólico en el sitio, los costos de la electricidad en su área y como se utiliza el sistema de energía eólica

Energía biogásEl biogás representa una fuente de energía, cuyo componente principal es el metano. Se genera a través de la descomposición microbiológica de la materia orgánica es un proceso natural que tiene lugar en todos los ámbitos donde se descompone materia orgánica, también llamada biomasa, en un entorno húmedo y anóxico a través de la actividad bacteriológica. La energía contenida en la materia orgánica procede originariamente de la luz solar que es transformada en energía bioquímica por medio de la fotosíntesis. Por lo tanto el aprovechamiento de biogás es en realidad un aprovechamiento indirecto de la energía solar. Básicamente se podrá utilizar todo tipo de materias orgánicas o biológicas para la generación de biogás, siempre y cuando éstas pudieren ser reducidas por microorganismos. A continuación se detallan los volúmenes de biogás generados con diferentes tipos de residuos orgánicos.

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El biogás se produce por procesos naturales o se puede generar controladamente en los llamados digestores, que tienen como detonante común la circunstancia de que el proceso se desarrollará bajo condicionesFoto aérea vertedero.Técnicamente controladas. Como producto final de este proceso se obtiene un fango de fácil deshidratación y el ya citado biogás que se compone de metano en una composición de alrededor del 60%, dióxido de carbono 35%, así como del nitrógeno, hidrógeno y hidrógeno de azufre. La captación del biogás procedente de plantas de compostaje y vertederos evita olores y además protege la atmósfera del metano. Para la atmósfera, en caso de igual concentración, tiene el metano unCarácter 30 veces más nocivo que el dióxido de carbono, que causa el llamado efecto invernadero. Mientras que el biogás que se genera en las plantas de compostaje representa un producto no deseado y de baja cuantía, que es aspirado y tratado mediante biofiltros junto con los otros gases, es la captación de los gases de vertederos ecológicamente necesario y energéticamente muy interesante. El volumen de biogás generado determina la vía de aprovechamiento a elegir. En caso de volúmenes bajos optamos por utilizarlo como carburante en una caldera para la obtención de energía térmica. No obstante la más eficaz vía de aprovechamiento de biogás es la cogeneración, que permite la generación de energía eléctrica y al mismo tiempo la de energía térmica.En un depósito de tipo anaerobio se evidencia, la existencia del biogás por la aparición de unos olores más o menos desagradables. Su olor es debido a la presencia, generalmente en contenido ínfimos, de SH2, mercaptanos y algún compuesto fuertemente aromático.Una planta de biogás transforma los sustratos biodegradables en energía eléctrica y térmica. Los equipos principales de una planta son los siguientes:Sistema de homogeneización y alimentación de sustratos de entrada digestores.Sistema de desulfurización.Unidad de cogeneración.La alimentación y homogenización de los sustratos de entrada varía según las características propias de los mismos (bombeo, sinfines, etc.). Los digestores son unos depósitos cilíndricos (de hormigón o acero) provistos de equipos de agitación y calefacción que aseguran unas condiciones óptimas del proceso de

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la biometanización. El biogas generado se acumula en un gasómetro (el cual puede instalarse directamente en la parte superior de los digestores o como unidad separada). Una vez eliminado el ácido sulfhídrico (H2S) mediante un sistema de desulfuración y condensado, el biogás se conduce a una unidad de cogeneración en donde es transformado en electricidad y calor. La electricidad generada puede venderse a red o ser autoconsumida, el calor cubre la propia demanda de la planta y el excedente puede utilizarse para calefacciones o sistemas industriales externos.Además de biogás, en la planta se genera un digestato. Dicho digestato es el material orgánico metabolizado rico en nutrientes inorgánicos, por tanto muy idóneo para su aplicación como enmienda orgánica.

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La energía SolarLa Energía Solar es aquella energía que se obtiene mediante la captura de la luz y el calor que emite el sol.

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Esa energía que emana del sol, los seres humanos la podemos convertir en energía útil, es decir, ya sea para calentar algo o bien para producir electricidad, entre las aplicaciones más comunes y relevantes que se realizan con ella.Según diferentes estudios, cada año, el sol produce 4 mil veces más energía de la que los seres humanos somos capaces de consumir, por lo cual su potencial es realmente ilimitado y una de las energías renovables más desarrolladas y empleadas en casi todo el mundo.La intensidad de la mencionada energía disponible en un punto determinado del planeta tierra dependerá del día del año, la hora y la latitud, aunque también incidirá en la cantidad de energía que pueda recogerse, la orientación que disponga el dispositivo receptor.La energía renovable solar principalmente es usada para calentar cosas como ser la comida o el agua, a ésta se la conoce como energía solar térmica y el otro de los usos es para la generación de electricidad, la cual se conoce popularmente como energía solar fotovoltaica.En tanto, los aparatos que más se emplean a instancias de la energía solar térmica son las estufas solares y los calentadores de agua, en cambio, para producir electricidad lo que se emplean son las células solares, que vienen a ser el alma de los paneles solares y que son las que en definitivas tienen la misión de transformarla en energía eléctrica.

Si bien los mencionados son los usos más recurrentes que observa, la energía solar no se limita a esto únicamente sino que hay muchísimos otros usos tales como: potabilización del agua, secado, estufas solares, refrigeración, destilación y evaporación.Como se desprende de lo comentado los usos de este tipo de energía son varios y muy importantes y además las nuevas tecnologías siguen investigando y cada día se descubre una nueva forma de aprovecharla. Asimismo, es una de las energías renovables en la cual más inversiones se están haciendo; son magníficas las decenas de granjas solares que se construyen en el mundo con el propósito de transformar dicha energía en electricidad.Por otro lado, al tratarse de una energía verde al emplearla se está ayudando a combatir el peligroso calentamiento global que lamentablemente vive nuestro planeta por estos tiempos.Este es uno de los recursos ilimitados que poseemos para generar tanto calor como electricidad, por lo que en  te explicamos de manera sencilla cómo funciona la Energía solar.Nuestro planeta recibe todo el tiempo muchísima cantidad de esta energía limpia que proviene del sol, por lo que y si aprendemos a aprovecharla, podríamos satisfacer las demandas cuidando el equilibrio con nuestro medio ambiente.Pero para todo esto primero debemos capturar la luz solar, por ello el hombre observó el proceso de  de las plantas y desarrolló de manera artificial células

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que captan los  que impactan sobre su superficie y allí son absorbidos por materiales semiconductores como. Los fotones “golpean” a los liberándolos de los átomos a los que pertenecían.Así los electrones comienzan a circular por el material, produciéndose la electricidad. Los paneles repletos de estas células o celdas se denominan paneles están a su vez conectados a una batería que almacena la electricidad generada y es esta carga la que se utiliza. Tal y como se produce, la energía no puede ser utilizada, ya que debe ser transformada y estabilizada a un voltaje estandarizado (para ello se usan los acumuladores).Pero esta es solo una de las maneras de capturar la energía solar, ya que la misma también es calórica, por lo que el hombre también desarrolló formas para aprovechar esta energía (colectores calóricos, hornos solares, paneles termoeléctricos).Actualmente, lo único que queda por hacer en materia de energía solar es volver más eficientes los métodos de captura y almacenamiento para aprovechar mejor este recurso.Costo promedio de un watt instalado con energía solar se ha reducido en casi un 25% en sólo los últimos dos años. Como ejemplo de largo plazo, en 1953 un watt con energía solar podía costar 1,785 dólares, (si, en este año ya se comenzaba a usar la energía solar) y hoy en día el watt puede costar alrededor de sólo 1 dólar.Ben Moody, presidente de Pan American Finance, dijo en una entrevista a Forbes, que la producción de energía solar se está volviendo competitiva contra otras fuentes lo que reactivará las inversiones y dará el impulso definitivo a la energía solar para convertirse en la principal fuente de energía mundial.“La energía solar fotovoltaica tiene un precio competitivo, tanto para instalaciones pequeñas ubicadas en los techos y azoteas, así como para las más grandes, tales como plantas de energía a gran escala. Además, las plantas de energía solar fotovoltaica son, en comparación con otras tecnologías renovables, más rápidas y fáciles de instalar. Como resultado, los proyectos de energía solar fotovoltaica pueden presentar menor complejidad para su financiamiento comparadas con otras tecnologías renovables”.Por otro lado, recuerdo que Gustavo Tomé, director de Solartec, comentó en alguna publicación que desde el 2010 los costos se han reducido del 70% o al 80%. Conociendo bien el mercado le queda claro que la gente se quedó con una idea anticuada de la energía solar.Lo mejor que puedes hacer es acudir a diferentes proveedores y pedir cotizaciones, nunca te quedes con la primera opinión, conforme vayas preguntando irás conociendo más sobre el tema e irás adquiriendo confianza y

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conocimientos. Recuerda que desde un principio no tienes que instalar un sistema de energía solar completo. Puedes empezar con un pequeño sistema e irlo aumentando poco a poco.

ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS Unidad 1. Conceptos básicos de electricidad

Una vez finalizadas las dos actividades complementarias de esta unidad, comprima el archivo en formato zip o rar, dando clic derecho al archivo, Enviar a, Carpeta comprimida. Luego envíelas a su facilitador a través del medio utilizado para tal fin en el curso.

1. Actividad de consulta

Consulte y elabore un documento donde presente el estado actual de las instalaciones eléctricas residenciales en Colombia. Para orientar el análisis, encontrará una lista de aspectos que debe relacionar.

Aspectos a analizarCultura energética En Colombia comienza a levantarse una nueva

generación de‘edificios inteligentes’. Ya no se trata simplemente de sistemasTecnológicos que ayuden en la seguridad y en administración de accesos, puertas y luces, sino que además sean amigables con el planeta, auto sostenibles y con un foco claro: proteger el medio ambiente y reducir drásticamente el consumo de energía. Consejos que pueden resultar útiles para emprender una culturización sobre el uso de energía en el hogar.Reemplace los bombillos convencionales por bombillos ahorradores. Reemplazar un bombillo de100W (vatios), por uno de 20 W, reducirá el consumo en una quinta parte aproximadamente.Seleccione la potencia del bombillo ahorrador de acuerdo con la cantidad de iluminación que el espacio requiera. Apague los bombillos mientras no los utilice.Desconecte apague electrodomésticos: televisores, equipos de sonido, radios, ventiladores, cargadores de celular, equipos enrutadores de internet, entre otros, cuando no los vaya a utilizar.No coloque alimentos calientes en la nevera, espere a que su temperatura este a nivel ambiente y entonces sí

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colóquelos en la nevera. Abra la puerta de la nevera la menor cantidad de veces que le sea posible. Revise el estado de los

Instalaciones en viviendas nuevas

el primero de mayo del 2005 entro a regir en Colombia el reglamento técnico de instalaciones eléctricas – RETIE, reglamento técnico de Instalaciones Eléctricas - RETIE cuyo objeto es establecer las medidas que garanticen la seguridad de las personas, la vida animal y vegetal, y la preservación del medio ambiente, previniendo, minimizando o eliminando los riesgos de origen eléctrico

Remodelación de instalaciones existentes

El RETIE se aplica a toda instalación eléctrica nueva, ampliación y remodelación de la misma que se realice en losprocesos de generación, -transmisión, transformación, distribución y Utilización de la energía eléctrica, así como algunos productos de mayor utilización en las instalaciones eléctricas. Es la sustitución de los elementos contenidos en la instalación, si se presenta en más del 80% esta se debe sustituir toda según la RETIE.

Personal calificadoLas instalaciones eléctricas requieren ser realizadas por personal técnico calificado que pueda responder respecto a la calidad y seguridad del trabajo realizado debe hacerlouna persona acreditada por SEC. Superintendencia de electricidad y Combustibles. quien certifica las licencias apersonas competentes para realizar el tipo de instalación.

2. Actividad propuesta

Haga un recorrido en su casa y reconozca los circuitos que aparecen en la tabla. Después de hacer una inspección, diligencie la siguiente información.

Reconocimiento de circuitosLugar de implementación

Circuito Elementos instalados Estado actual Recomendacion

esIluminación 9 lámparas bueno polaridad

Alimentación de electrodomésticos

12 tomacorriente

Polo a tierra

Estufas 0 0 0

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eléctricas y calentadores

Refrigerador 1 bueno ninguna

Otros 0 0 0

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