CAPTULO I:

CENTRALES ELCTRICAS

- CONCEPTOS

- TIPO DE CENTRALES

- FORMAS DE SUMINISTRO

Presentado por:

Dra. Jessica Guevara

PRODUCCIN DE LA ENERGA

DEFINICIN

Una central elctrica es una instalacin capaz de convertir la energa mecnica en energa elctrica.

Las centrales elctricas son las instalaciones productoras de energa elctrica. Son instalaciones dnde hay un conjunto de maquinas motrices y aparatos que se utilizan para generar energa elctrica.

Las principales fuentes de energa son el agua, el gas, el uranio, el viento y la energa solar. Estas fuentes de energa primaria para mover los labes de una turbina, que a su vez est conectada en un generador elctrico.

Las centrales reciben el nombre genrico de la energa primaria utilizada: centrales trmicas de carbn, centrales nucleares, centrales hidrulicas o hidroelctricas, centrales elicas, centrales geotrmicas, etc.

Hay que tener en cuenta que hay instalaciones de generacin donde no se realiza la transformacin de energa mecnica en electricidad como, por ejemplo:

Los parques fotovoltaicos, donde la electricidad se obtiene de la transformacin directa de la radiacin solar.

Las pilas de combustible o bateras, donde la electricidad se obtiene directamente a partir de la energa qumica.

Conceptos Bsicos

Carga instantnea

Demanda

Demanda mxima

Carga conectada

Curva de duracin de la carga

Factores:

de carga

de demanda

de utilizacin

de reserva

de instalacin

de utilizacin medio

Factor de carga

Es la razn entre la demanda promedio de un

conjunto de cargas, en un perodo dado, y la

demanda mxima en ese mismo perodo.

factor de carga = P m / P mx

Potencia Media = E / Dt

factor de carga: = E / P mx Dt

Curva de carga anual

Tipos de centrales elctricas (1)

Una buena forma de clasificar las centrales elctricas es hacindolo en

funcin de la fuente de energa primaria que utilizan para producir la energa

mecnica necesaria para generar electricidad:

Centrales hidroelctricas: el agua de una corriente natural o artificial, por el

efecto de un desnivel, acta sobre las palas de una turbina hidrulica.

Centrales trmicas convencionales: el combustible fsil (carbn, fueloil o gas)

es quemado en una caldera para generar energa calorfica que se

aprovecha para generar vapor de agua. Este vapor (a alta presin) acciona

las palas de una turbina de vapor, transformando la energa calorfica en

energa mecnica.

Centrales trmicas de ciclo combinado: combina dos ciclos termodinmicos.

En el primero se produce la combustin de gas natural en una turbina de

gas, y en el segundo, se aprovecha el calor residual de los gases para

generar vapor y expandirlo en una turbina de vapor.

Tipos de centrales elctricas (2)

Centrales nucleares: la fisin de los tomos de uranio libera una gran cantidad

de energa que se utiliza para obtener vapor de agua que, a su vez, se utiliza

en un grupo turbina-alternador para producir electricidad.

Centrales elicas: la energa cintica del viento se transforma directamente en

energa mecnica rotatoria mediante un aerogenerador.

Centrales termoelctricas solares: la energa del Sol calienta un fluido que

transforma en vapor otro segundo fluido, que acciona la turbina-alternador que

consigue el movimiento rotatorio y as, generar electricidad.

Centrales de biomasa o de residuos slidos urbanos (RSU): utilizan el mismo

esquema de generacin elctrica que una central trmica convencional. La nica

diferencia es el combustible utilizado en la caldera, que proviene de nuestros

residuos.

CLASIFICACIN DE LAS CENTRALES

ELCTRICAS (1)

Segn el servicio que dan en el consumo global de la red, las centrales se

clasifican en:

Centrales de base o centrales principales: Son las que estn destinadas a

suministrar energa elctrica de manera continua. Estas son de gran potencia

y utilizan generalmente como maquinas motrices las turbinas de vapor,

turbinas de gas y turbinas hidrulicas.

Centrales de punta: Proyectadas para cubrir demandas de energa en las

horas punta. En dichas horas punta, se ponen en marcha y trabajan en

paralelo con la central principal.

Centrales de reserva: Tienen por objetivo reemplazar las centrales de base

en caso de avera o reparacin (MANTENIMIENTO). No deben confundirse

con las centrales de puntas, ya que el funcionamiento de las centrales de

puntas es peridico (es decir, todos los das a ciertas horas ) mientras que el

de las centrales de reserva es intermitente.

CLASIFICACIN DE LAS CENTRALES

ELCTRICAS (2)

Centrales de Socorro: Tienen igual cometido que las centrales de reserva

citadas anteriormente, pero la instalacin del conjunto de aparatos y

maquinas que constituyen la central de reserva, es fija, mientras que las

centrales de socorro son mviles y pueden desplazarse al lugar donde sean

necesarios sus servicios. Estas centrales son de pequea potencia y

generalmente accionadas por motores Diesel, se instalan en vagones de

ferrocarril, o en barcos especialmente diseados y acondicionados para esa

misin.

Centrales de bombeo. Son las que en las horas bajas utilizan la energa

sobrante para bombear agua a un embalse superior y en las horas punta se

aprovechan para dar energa a la red.

Curva de carga segn tipo de central (1)

Curva de carga segn tipo de central (2)

Planificacin y explotacin de la

generacin

TIPOS DE CENTRALES

GENERADORAS

CENTRALES TERMOELCTRICAS

Bajo costo inicial

Hay economa de espacio y de cimentaciones

Posibilidades de obtener unidades de gran potencia

CENTRALES HIDRULICAS

Inversin inicial alta

Los costos de generacin constante y dependientes de los cargos fijos de inversin inicial.

Su creacin implica la construccin de una lnea de transmisin de alto voltaje.

Costos de inversin

Tecnologa

Costo Inversin

[MUS$/MW]

Hidrulica Pasada 1.800

Hidrulica Embalse 2.000

Carbn 2.600

Carbn 2.600

GNL Ciclo Combinado 1.200

GNL Ciclo Abierto 720

Petrleo Diesel 600

Petrleo Diesel 600

Petrleo Diesel 600

Tecnologa

Costo Inversin

[MUS$/MW]

Biomasa 1.500

Biomasa 1.500

Desechos Forestales 1.500

Desechos Forestales 1.500

Tecnologa

Costo Inversin

[MUS$/MW]

Nuclear 6.000

Elica 2.000

Solar Fotovoltaica 5.000

Solar Termosolar 4.500

Geotrmica 3.500

Factores de planta y vida til (I)

Tecnologa

Factor de presencia

en punta

Factor de

PlantaConsumo

Especfico Unidad

Vida Util

[Aos]

Hidrulica Pasada 0,50 0,500 40,00

Hidrulica Embalse 0,75 0,650 40,00

Carbn 0,90 0,850 0,350 Ton/MWh 20,00

Carbn 0,90 0,850 0,415 Ton/MWh 20,00

GNL Ciclo Combinado 0,90 0,850 6,909 MMbtu/MWh 20,00

GNL Ciclo Abierto 0,90 0,850 0,276 dam3/MWh 20,00

Petrleo Diesel 0,90 0,850 0,189 m3/MWh 20,00

Petrleo Diesel 0,90 0,850 0,225 Ton/MWh 20,00

Petrleo Diesel 0,90 0,850 0,510 m3/MWh 20,00

Factores de planta y vida til (II)

Tecnologa

Factor de presencia

en punta

Factor de

PlantaConsumo

Especfico Unidad

Vida Util

[Aos]

Biomasa 0,90 0,850 1,000 20,00

Biomasa 0,90 0,850 1,000 20,00

Desechos Forestales 0,90 0,850 1,000 20,00

Desechos Forestales 0,90 0,850 1,000 20,00

Tecnologa

Factor de presencia

en punta

Factor de

PlantaConsumo

Especfico Unidad

Vida Util

[Aos]

Nuclear 0,90 0,700 50,00

Elica 0,25 0,400 20,00

Solar Fotovoltaica 0,33 0,300 20,00

Solar Termosolar 0,33 0,400 20,00

Geotrmica 0,90 0,900 20,00

Tiempos de puesta en operacin

Tipo Arranque en Fro

Absorcin de

carga a partir

de arranque en

fro Termoelctrica 1.5-5 hrs 10-30 min Termoelctrica con turbina

de gas 2-6 min 30 seg - 1 min

Hidroelctricas 20 seg - 3 min 10 seg - 3 min

ASPECTOS A CONSIDERAR EN LA

PLANEACIN DE PROYECTOS DE C.E.

Econmica en la produccin de la energa

Recursos energticos disponibles

Caractersticas particulares de la interconexin elctrica (lnea de transmisin de alto voltaje)

Disponibilidad de operacin en funcin del programa de mantenimiento

Aspectos ambientales

Termoelctricas: Contaminacin del aire

Hidroelctricas: Conservacin de la cuenca. Poblaciones cercanas.

Etapas de planificacin de un sistema

elctrico (I)

Estudio para pronostica la carga elctrica en un periodo futuro de cinco a treinta aos, basado en la informacin ms fidedigna.

Evaluacin de los recursos energticos disponibles en el futuro para la generacin de electricidad y de las tendencias previsibles en los aspectos tcnico y econmico.

Evaluacin de las caractersticas econmicas y tcnicas de las unidades generadoras existentes y de las centrales que se consideran interesantes para la ampliacin del sistema. Estas caractersticas son en particular los gastos de instalacin, de combustible, de explotacin y mantenimiento, el rendimiento, el tiempo de construccin, etc.

Etapas de planificacin de un sistema

elctrico (II)

Determinacin de las caractersticas tcnicas y econmicas de las centrales disponibles para la ampliacin.

Determinacin de los parmetros econmicos y tcnicos que influyen en las decisiones, por ejemplo el tipo de descuento, el nivel de fiabilidad que haya de tener el sistema generados, etc.

Eleccin de un procedimiento para determinar la estrategia optima de ampliacin en cuenta los factores restrictivos existentes.

Examen cualitativo de los resultados para juzgar la viabilidad de la solucin propuesta.

Consideraciones segn el tipo de

central

Termoelctrica

1) Facilidad de acceso

2) Facilidad de manejo de combustible y evacuacin de

productos de la combustin

3) Suministro de agua

4) Estabilidad de las fundaciones

5) Facilidad de ampliacin costo de los bienes races

6) Limitaciones causadas por los alrededores

Consideraciones segn el tipo de

central

Hidrulicas

1) Concesiones y servidumbre de agua

2) Suficiente caudal de agua, altura de salto

3) Estabilidad de las fundaciones

4) Fcil acceso

5) Posibilidad de levantar lneas de transmisin

6) Facilidad para ampliaciones