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ANALISIS DE SISTEMAS

ELECTRICOS DE POTENCIA I

EE-353M

curso

Ing. Moisés Ventosilla Zevallos

2

Interconexión de redes eléctricas

Capítulo I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 3

Interconexión de redes eléctricas

Fundamentalmente para compartir recursos

Posponer inversiones

Asociación para mejorar el servicio eléctrico

Factor de integración entre estados bajo los

principios:

Competencia (reglas objetivas, transparentes y no discriminatorias)

Gradualidad (en el desarrollo y requerimeintos del mercado)

Reciprocidad (Derecho de un estado de aceptar una regla común)


Redes interconectadas

0 18 24 0 18 24 15 3

RED A RED B

S

S

S

S

S

S

S

S

S

Línea Interconexión


Redes interconectadas en Sudamerica

336

6300

295

2000

900 2000 600 70

200

100

Capacidad

máxima

(millones de

m3/día)

Ar - Cl San Sebastián (Ar) - Punta Arenas (Cl) (Bandurria) 4 Op.

Ar - Cl Pta. Dungeness (Ar) - Cabo Negro (Cl) (Dungeness) 2,8 Op.

Ar - Cl El Cóndor (Ar) - Posesión (Cl) 2 Op.

Ar - Cl Loma La Lata (Ar) - Concepción (Cl) (Gas Pacífico) 3,5 Op.

Ar - Cl La Mora (Ar) - Santiago (Cl) (Gasandes) 70 Op.

Ar - Cl Cnel. Cornejo (Ar) - Mejillones (Cl) (Gasatacama) 9 Op.

Ar - Cl Gasod. Norte (Ar) - Tocopilla(Cl) (Norandino) 9 Op.

Ar - Bo Ramos (Ar) - Bermejo (Bo) 1,5 Op.

Ar - Bo Campo Durán (Ar) - Madrejones (Bo) 7 Sin op.

Bo - Py Vuelta Grande (Bo) - Asunción (Py) - Est.

Ar - Py Cnel. Cornejo (Ar) - Ciudad del Este (Py) - Est.

Ar - Br Cnel. Cornejo (Ar) - S. Paulo / P. Alegre (Br) - Pyto.

Ar - Br Aldea Brasilera (Ar) - Uruguayana (Br) 15 Op.

Ampliación Uruguayana (Br) - Porto Alegre (Br) Est.

Bo - Br San Miguel (Bo) - Cuiabá (Br) 2,8 Op.

Bo - Br Río Grande (Bo) - S. Paulo (Br) 30 Op.

Ar - Uy Gto. Entrerriano (Ar) - Paysandú (Uy) (Del Litoral) 2,5 Op.

Ar - Uy Gto. Entrerriano (Ar) - Casa Blanca (Uy) 5 Sin op.

Ar - Uy Bs. Aires (Ar) - Montevideo (Uy) (Cruz del Sur) 6 Op.

Uy - Br Colonia (Uy) - Porto Alegre (Br) - Pyto.

Co - Ve Est. Ballena (Co) - Maracaibo (Ve) 4,2 Pyto.

Países Gasoducto Obs.

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Producción de la energía y la demanda de

potencia en el Perú


Producción de la energía por empresas 2009


Evolución de la energía (GW-h) y potencia (MW) 1997-2009


Evolución de la energía y potencia 1997-2009

Evolución de la demanda

En el Gráfico, se presenta la evolución mensual de la

producción de energía y potencia del SEIN en el

período 2001-2013. En el período indicado presentan

un crecimiento anual promedio de 6,9% y 5,9%,

respectivamente.

La demanda máxima en el año 2013 se registro el 11

de diciembre a las 20:15 horas y fue de 5 575,2 MW,

que representa un incremento en 5,4% respecto a la

demanda máxima (DM) del año 2012 (5 290,9 MW).

En los últimos 5 años la DM en el SEIN ha

presentado un crecimiento medio anual de 5,8%.

El 91,6 % de la DM del 2013 fue cubierta por

centrales hidroeléctricas y termoeléctricas que son

abastecidas con gas natural de Camisea.



Cobertura de la máxima demanda del 2013


Proyección de potencia y energía 2013-2022

Tarea: Leer informe disponible en sitio del COES

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FUENTES DE ENERGÍA

CAPITULO I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS


Fuentes de energía

Renovables

Agua almacenada en los reservorios naturales y construidos

El sol

El viento

La biomasa

Las mareas

Las Olas

Geotérmica

Hidrógeno

No renovables

Combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural)

Uranio utilizado en la fisión nuclear

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Centrales de generación

CAPITULO I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS


Centrales eléctricas convencionales

Centrales Hidroeléctricas. Intercambio de energía potencial del agua, en cinética y

luego en el eléctrica por intermedio de los generadores

Las turbinas son la pelton, francis o kaplan

La elección adecuada de la turbina depende del desnivel del agua y el caudal mínimo sostenible

Normalmente se instalan lejos de los centros de carga

Las minicentrales hidroeléctricas apoyan el desarrollo de puebles aislados

VENTAJAS

Bajos costos de operación y mantenimiento

Energía limpia (¿Es limpia realmente?)

Las construcciones tienen larga vida

Las turbinas hidráulicas son muy sencillas

No contamina

Emplea un recurso renovable



Centrales Hidroeléctricas. DESVENTAJAS

Alto costo de instalación a la que hay que agregar la SE y LT

La disponibilidad de energía supeditada a los embalses y es estacional

Su construcción dura varios años

Gran impacto ambiental

Peligro latente por ruptura de presas

Aumenta la humedad relativa en la vecindad de las represas


Centrales hidráulicas – Ciclo hidrológico

Es el aprovechamiento de la energía solar, el calor del sol genera el CICLO HIDROLOGICO


Centrales hidráulicas

Central hidroeléctrica

Tres Gargantas CHINA

• La más grande central

hidroeléctrico del mundo

• Controla el Río Yangtsé

• Superficie del embalse 600 km2

• Nivel normal: 175 m.

• Volumen: 39,3 billones m3.

• Capacidad instalada: 22.500 MW.

(32x700 MW + 2x50 MW)

• Costo: 50,000 millones de $US

• Desplazamiento: + 1Millón de

personas




1- Embalse

2- Presa

3- Galería de conducción

4- Chimenea de equilibrio

5- Tubería reforzada

6- Central

7- Turbinas y generadores

8- Desagües

9- Líneas de transporte de

energía eléctrica

10- Embalse inferior o río


Minicentral Hidroeléctrica



Centrales Termoeléctricas

Intercambio de energía calorífica en mecánica y luego en

eléctrica.

Las centrales son de turbinas de vapor, de gas o ciclo

combinado

La fuente de energía son los productos fósiles como es el

carbón, petróleo o gas natural

VENTAJAS

Facilidad de instalación

Tecnología muy desarrollada

DESVENTAJAS

Alto costo de operación y mantenimiento si utiliza petróleo o carbón

Costo de operación y mantenimiento similares a las centrales hidráulicas si utilizan gas natural.

Las centrales a carbón ocasionan graves problemas ambientales

Combustible No renovable


Carbón, petróleo y gas natural

CARBON

Roca formada por carbono mezclado con otras sustancias. Reservas mas de 200 años.

PETROLEO

Líquido oscuro y viscosos con cientos de compuestos diferentes, en su mayoría hidrocarburos.

Reservas: mas de 100 años.

Derivados: gasolinas, grasa, aceites, medicinas, etc.

GAS NATURAL

Mezcla de hidrocarburos (metano, butano y propano) que puede encontrase junto a un pozo petrolífero o en una bolsa independiente.


Esquema de una central térmica de vapor

Esquema de una central térmica



Esquema central térmica ciclo combinado

Esquema central térmica de ciclo combinado



Centrales eléctricas no convencionales

Centrales Eólicas

Fuente primaria: El viento (Entre 1 y 2% de la energía del sol)

VENTAJAS

Fuente de energía segura y renovable


No emites gases del efecto invernadero

Conversión directa

Son instalaciones móviles y desmontables

Tecnología en desarrollo permanente

DESVENTAJAS

Intermitencia de los vientos

Dispersión geográfica

Impacto visual sobre el ecosistema

Ruido constante (las casas a + de 200m)

Dificultad de almacenamiento (utiliza acumuladores)

Las aves migratorias cambian de ruta o de descanso


Central eólica


Parques eólicos



Centrales Solares

Fuente primaria es el SOL

VENTAJAS


Limpia y renovable

Conversión directa

Tecnología en desarrollo

DESVENTAJAS

Aprovechable a gran escala solo en algunas partes de la tierra

Requiere de grandes superficies para su captación

Impacto sobre el ecosistema

Dificultad de almacenamiento

Difuso y estacional


Centrales solares



Centrales Geotérmicas Corresponde a la energía calorífica contenida en el interior

de la tierra. Hay dos tipos: hidrotérmica y rocas calientes

Hidrotérmica es la energía interna y cinética asociada al vapor de agua que sale directamente a la superficie en zonas volcánicas.

Rocas calientes: Se inyecta agua y se usa el vapor.

VENTAJAS

Limpia

Conversión directa

Prácticamente inagotable

Costos operativos bajos

Baja contaminación

DESVENTAJAS

No aprovechable a gran escala


Peligro de contaminación aguas subterráneas


Ciclo central geotérmica



Centrales Nucleares

Fuente primaria es el Uranio

VENTAJAS

Grandes reservas de uranio

Tecnología desarrollada

Gran productividad

Fuente barata

Aplicaciones médicas

DESVENTAJAS

Alto riesgo de contaminación

Residuos radioactivos peligrosos

Dificultad en desprenderse de los residuos

Alto costo de mantenimiento

Posibilidad de desarrollo con fines no pacíficos


Esquema típico de una central nuclear

Catástrofes históricos

Chernobyl - Ucrania

El 26.04.86 fue la catástrofe.

Potencia nominal 4GW

El reactor 4 fallo

El material radiactivo

liberado fue 500 de veces

mayor al de Hiroshima

Trece países de Europa

central y oeste afectados.

Fukushima – Japón

El 11.03.11 se produjo un

terremoto de escala 9.

Potencia nominal 4.7 GW .

En el terremoto las unidades

1, 2 y 3 estaban operando.

El sistema principal y

alterno de enfriamiento fallo



Energía no convencionales

Energía del hidrógeno

VENTAJAS

Reservas ilimitadas

Gran productividad

DESVENTAJAS


Almacenamiento costoso

Energía de la biomasa

VENTAJAS

Disponible en todo lugar

Uso de despedicios

DESVENTAJAS


Produce CO2

Pequeña escala

Ocasiona alza de precios

54

Ecuaciones fundamentales



FUENTE DE

VOLTAJE CARGA

CONDUCTORES

Va

─

VL

─

ZL

I

Va = IxZL + VL

Na = VaxI*



Va

Vab

Vbc

Vca

c

b

a

Secuencia directa a-b-c

Vab = Va - Vb

Vbc = Vb - Vc

Vca = Vc - Vba

57

Representación de las redes eléctricas


Representación de una red eléctrica

Las redes eléctricas de transporte y distribución de

energía son trifásicos

Las redes de transporte se clasifican en líneas de

transmisión y subtransmisión

Las redes de distribución se clasifican en primaria y

secundarias

La alimentación a los usuarios domésticos pueden

ser monofásicos o trifásicos.

La representación de las redes eléctricas sean

trifásicos o monofásicos es monofásico.

Los esquemas trifásicos tienen su uso

especialmente en la ingeniería de detalle.


20kV

60kV

60

kV

22

0k

V

22

0k

V

10

kV

S

10

kV

S

10kV

60kV

10kV

60kV

Red eléctrica de generación & transmisión

REDES ELECTRICAS

Representación unifilar


20

kV

60kV

20

kV

0.2

2k

V

20

kV

0.2

2k

V

10

kV

60kV

10

kV

0.2

2k

V

10

kV

0.2

2k

V

Red eléctrica de distribución

REDES ELECTRICAS


Detalle de barras

REDES ELECTRICAS

Representación unifilar


Representación trifásica

REDES ELECTRICAS

R S

T

R S T

R S

T

Representación detalle

63

FIN CLASE 1

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