INTRODUCCION

¿POR QUÉ GESTIONAR LA ENERGÍA?

Ing. Alejandro Rodríguez Madrid

GESTIÓN ENERGÉTICA

GESTION ENERGETICA

LOGROS DE LA SESIÓN

LOGRO

Al finalizar LA UNIDAD 1, estarás preparado para:Resolver problemas básicos de electricidad, considerando los conceptos y las leyes fundamentales de la electricidad, a la vez de plantear y resolver problemas prácticos que se presentan en los sectores productivos

TEMARIO

Corriente y tensión eléctrica, resistividad, conductividad, las leyes básicas de la electricidad.SESIONES: 1 y 2

GESTION ENERGETICA

TEMARIO

1. Introducción a la gestión energética2. Conceptos:

• Corriente y tensión eléctrica, resistividad, conductividad, las leyes básicas de la electricidad.

3. Leyes fundamentales4. Concepto importante5. Reflexiona un momento6. No olvides que7. Preguntas8. Solucionario9. Conclusiones

GESTION ENERGETICA

LA GESTION DE LA ENERGÍA

GESTION ENERGETICA

Preguntas de Entrada:

• ¿Que es la energía?• ¿Qué es un recurso energético?• ¿Qué implica gestionar la energía?• ¿Qué entendemos por energía eléctrica?

CIVILIZACION HUMANA Y CONSUMO ENERGÉTICON.Y. USA, 11 septiembre 2001

MECÁNICA PARA INGENIEROS

Gestionando la energíaTEMA::

1. Conceptos

Recursos energéticos

Fuente: OECD/IEA(2011). Manual de Estadísticas Energéticas

GESTION ENERGETICA

Electricidad

Gas Natural

GLP

Gasolinas

Kero+Diesel

Residuales

Carbón

MateriaPrima

Importada

Hidroeléctricas

Termoeléctricas

Refinería de Crudo

Plantas de GasMateriaPrima

Nacional

D2 R6 / R500

Carbón

GN

LGN

Cadena de Suministro Energético

Ley 28832 Planifica Transmisión

Ley 28832 Planifica Transmisión

¿Libertad del Mercado?

¿Existe Control de la Reserva?¿Existe Control de la Reserva?

GESTION ENERGETICA

1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 (Abril*)

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

GLP GLP GLP GLP GLP GLP GLP GLP GLP GLP GLP GLP GLP GLP GLP GLP

GASOLINASGASOLINASGASOLINASGASOLINASGASOLINASGASOLINASGASOLINASGASOLINASGASOLINASGASOLINASGASOLINASGASOLINASGASOLINASGASOLINASGASOLINASGASOLINAS

KEROSENEKEROSENEKEROSENEKEROSENEKEROSENEKEROSENEKEROSENEKEROSENE

KEROSENEKEROSENEKEROSENEKEROSENEKEROSENEKEROSENEKEROSENEKEROSENE

TURBO

TURBO TURBO TURBO TURBO TURBO TURBOTURBO

TURBO TURBO TURBO TURBO TURBOTURBO TURBO TURBO

DIESEL DIESELDIESEL DIESEL DIESEL DIESEL DIESEL

DIESEL

DIESELDIESEL DIESEL

DIESEL DIESELDIESEL DIESEL DIESEL

RESIDUALESRESIDUALES

RESIDUALESRESIDUALESRESIDUALESRESIDUALESRESIDUALESRESIDUALESRESIDUALES

RESIDUALESRESIDUALESRESIDUALES

RESIDUALESRESIDUALES

RESIDUALESRESIDUALES

GAS NATURALGAS NATURALGAS NATURAL GAS NATURALGAS NATURALGAS NATURALGAS NATURALGAS NATURAL

GAS NATURALGAS NATURALGAS NATURALGAS NATURALGAS NATURAL

GLP GASOLINAS KEROSENE TURBO DIESEL RESIDUALES GAS NATURAL

27%

10.3%

32.7%

6%

4.8%

EVOLUCIÓN DEL CONSUMO DE COMBUSTIBLES EN EL PERÚPERIODO 1996 - 2011

GESTION ENERGETICA

DOMOTICA

GESTION ENERGETICA

TRANSPORTE

GESTION ENERGETICA

PRODUCCION

GESTION ENERGETICA

TRANSFORMACION

GESTION ENERGETICA

SEGURIDAD

GESTION ENERGETICA

Los incas ¿gestionaban sus recursos energéticos?

GESTION ENERGETICA

1. CONCEPTO

Se debe gestionar la energía:

- En la casa- En la empresa- En el país- En el planeta

GESTION ENERGETICA

SISTEMA DE GESTION ENERGETICA¿Por qué es importante un SGE ?

Clave para ahorro de energía en las organizacionesControla y reduce el consumo de energía.Un SGE permite:

- Reducir costes: Competitividad- Reducir las emisiones de carbono

Organizaciones verde y sostenible ambientalmente.- Reducir el riesgo: A menos consumo

menor precio y menor escasez. Puede hacer inviable la empresa. Controlando la energía se hace predecible.

UNIDAD I

FUNDAMENTOS BÁSICOS DE ELECTRICIDAD

Ing. Alejandro Rodríguez Madrid

GESTIÓN ENERGÉTICA

El Átomo

N

N+ +

-

-Electrón

Protón

NeutrónNúcleo

Orbita

Cuerpo Cargado Positivamente

N

N+ +

-

Cuerpo Cargado Negativamente

N

N+ +

-

-

-

Materiales eléctricos conductores

- - ------- --

Conductor eléctrico

Flujo de electrones

Materiales eléctricos aislantes

- -

-

-

-

-

-

--

Material aislante

Electrones

Materiales eléctricos semiconductores

- - - -

-

-

-

--

Material semiconductor

Electrones

----

Flujo de electrones

Fuerza entre cargas eléctrica“Repulsión”

++

Fuerza entre cargas eléctrica“Repulsión”

- -

Fuerza entre cargas eléctrica“Atracción”

- +

Tensión eléctrica

Separación de cargas contrarias

- +

Tensión eléctrica

• Símbolo: U• Unidad: Voltio (V)

• Ejemplos:1000 V = 1 kV1 mV = 0,001 V1µV = 0,000001 V220 V = 0,22 kV

¿Cómo obtener tensión eléctrica?

• Frotamiento de dos cuerpos• Acción Térmica• Acción Química• Magnetismo• Movimiento• Otros

Tipos de tensión eléctrica

Tensión continua DC

UDC

t

Tipos de tensión eléctrica

Tensión alterna AC

Tensión

(causa)

Corriente

(efecto)

Corriente eléctrica

Movimiento de electrones => Corriente eléctrica

- -------- +Conductor

Intensidad de corriente• Símbolo: I• Unidad: Amperio (A)• Ejemplos:

– 1000 A = 1 kA

– 1 mA = 0,001 A– 1µA = 0,000001 A

Efectos de la corriente

• Luminoso• Calorífico• Químico• Magnético• Fisiológico• Otros

Resistencia eléctrica

Oposición que ejerce una material al paso de la corriente.

- - - -

-

-

-

--

Conductor

Electrones

----

Flujo de electrones

Resistencia eléctrica

• Símbolo: R• Unidad: Ohmio (Ω)

• Ejemplos:1000 Ω = 1 kΩ1 mΩ = 0,001 Ω1MΩ = 1 000 000 Ω

ResistividadResistencia Específica

Símbolo: φUnidad: Ω mm2 / m

Resistencia de los conductores

R = φ ( L / A )»Resistencia R (Ω)»Resistividad φ (Ω

mm2 / m)»Longitud L (m)»Sección A (mm2)

Conductancia

La conductancia es la inversa de la resistencia

Conductancia G (S)S = Siemens

G = 1/R

Efecto de la temperatura

T

RCTP T R

REPRESENTACION ESUQEMATICA

Efecto de la temperatura

T

RCTN T R

REPRESENTACION ESUQEMATICA

LEY DE OHM

Ley de Ohm“La intensidad de la corriente eléctrica que circula por

un conductor es directamente proporcional a la tensión aplicada entre sus extremos e inversamente

proporcional a la resistencia que ofrece entre los extremos”

U

R

I

I vs. U (R constante)

U (V)

I (A)

R constante

Ley de Ohm

U

I R

R U

I

+

_

Circuito eléctrico

Fuente

Interruptor

Carga

Conductores

Circuito eléctrico abierto

U+

_R

Intensidad nula

Circuito eléctrico cerrado“circuito normal”

U+

_R

I

Intensidad adecuada

Circuito eléctrico cerrado“cortocircuito”

U+

_R

I

Intensidad de corriente muy alta

Conexiones en serie

Corriente en la conexión serie

U

R1

R2

R3

+_

I1

I2

I3I

Corriente en la conexión serie

I = I1 = I2 = I3

En la conexión en serie circula la misma corriente en todo el circuito

Tensiones en la conexión serie

R1

R2

R3

U3

U1

U2U

+_

Tensiones en la conexión serie

U = U1 + U2 + U3

La tensión total es igual a la suma de las diferentes tensiones en serie

Segunda ley de Kirchhoff

“En una malla (circuito cerrado) la tensión que entrega la fuente es igual a la suma de las

caídas de tensión de cada una de las cargas”

U = U1 + U2 + U3 ……… + Un

Resistencia equivalente

Req = R1 + R2 + R3 ….. + Rn

En un montaje en serie la resistencia total es igual a la suma de las resistencias parciales

Conexiones en paralelo

Tensiones en la conexión paralelo

+

R1 U1 R2 U2 R3 U3U _

Tensiones en la conexión paralelo

U = U1 = U2 = U3 ... = Un

Corriente en la conexión paralelo

R1 R2 R3

I1 I2 I3

I

U+_

Corriente en la conexión paralelo

I = I1 + I2 + I3

Primera Ley de Kirchhoff

“La suma de las corrientes que entran en nudo es igual a la suma de las corrientes que salen

de él”

I = I1 + I2 + I3 …. + In

Resistencia equivalente

1/Req = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 ….. + 1/Rn

La resistencia equivalente de la conexión en paralelo es menor que

cualquiera de sus componentes.

Ejemplo:Calcular las tensiones y corrientes de cada resistencia

50 V

4Ω

1Ω

2Ω

3Ω

Ejercicio 1:Calcular las tensiones y corrientes de cada resistencia

50 V

4Ω

1Ω

2Ω

3Ω

I1I

I2

I3

I4

50 V

4Ω

1Ω

2Ω

3Ω

I1I

I2

I3

I4

50 V 1Ω

2Ω

12/7 Ω

I1I

I2

I2

50 V 0,79 Ω

I

I = 50 /(0,79) = 63,29 A

I1 = 50 A

I2 = 13,29 A

Ejercicio 1:Calcular las tensiones y corrientes de cada resistencia

440 V

125Ω 200Ω

500Ω

190Ω 200Ω125Ω

100Ω500Ω

360 V

280 Ω

100 Ω 20 Ω

80 Ω 90 Ω

40 Ω

240 Ω 120Ω 40Ω

V2 V3V1

A2

60Ω160Ω

A1

Ejercicio 2:Calcular las tensiones y corrientes de cada resistencia

Equivalencia de conexión estrella-triangulo

RA RB

RC

R1 R3

R2

RA = R1R2 + R2R3 + R3R1

R3

RB = R1R2 + R2R3 + R3R1

R1

RC = R1R2 + R2R3 + R3R1

R2

R1 = (Ra x Rc) (Ra + Rb + Rc)

R2 = (Rb x Ra) (Ra + Rb + Rc)

R3 = (Rb x Rc) (Ra + Rb + Rc)

Ejemplo

Realice algún cambio -Y y halle la resultante total del circuito

R = 1

10 V

R

R

RR

R

R

R

R

+

-

10 V

R

R

RR

R

R

R

R

+

-10 V

R

R

R

R 1

R

R

R1

+-

R1

10 V

R2

RR

R+-

R1

R2

10 V

R2

R R4

+-

R3

R2

R3

R1= RR/3R= R/3R2= R1 +R

R3=(2R1R + R2)/RR4=(2R1R + R2)/R1

10 V

R2

R R4

+-

R3

R2

R3

10 V

R5

R6

+-

R5

10 V R7

+

-

Influencia de la temperatura en la resistencia

R = Ro (1 + T)

R= Resistencia a la temp. TRo= resistencia a 0 °Ca = Coeficiente de temperaturaT = Temperatura

¿Cuál es la diferencia de potencial entre dos punto de un conductor distantes 100 m

r = 1,72 x 10-8 -m I = 200 AA=10-4 m2

Ejercicio 3

Ejercicio 4

• Un hilo de 100 m y 2 mm de diam. Tiene una resistividad de 4,8 x10-8 -m.

a) ¿Cuál es la resistencia del hilob) Un segundo hilo del mismo material tiene el mismo

peso que el de 100 m de longitud pero su diámetro es el doble. ¿Cuál es su resistencia?

Ejercicio 5

Con una resistencia construido de Nicrom se hicieron las siguientes mediciones:

Construir una gráfica que represente V en función de amperios.

¿Obedece el nicrom a la ley de ohm?¿Cuál es la resistencia del hilo

expresada en ?

i vO,5 2,18

1,0 4,36

2,0 8,72

4,0 17,44

Ejercicio 6

Con una resistencia construido de thyritase hicieron las siguientes mediciones:

Construir una gráfica que represente V en función de amperios.

¿Obedece el thyrita la ley de ohm?¿Cuál es la resistencia del hilo

expresada en ?

i vO,5 4,76

1,0 5,81

2,0 7,05

4,0 8,56

Ejercicio 7

Una linea de transporte de energía eléctrica que utiliza hilo de cobre N° 4, tiene una resistencia de 0,248 por cada 300 m y transporta una corriente de 30 A. Si el potencial en un punto de la línea es de 250 V. ¿Cuál es el potencial en un punto situado 5 Km mas adelante en el sentido de la corriente?

Ejercicio 8

• Un tostador que utiliza un elemento de calefacción de nicrom funciona a 120 V. cuando se encuentra conectado a 0 °C transporta una corriente inicial de 1,5 A. Unos segundos después la corriente alcanza el valor estacionario de 1,33 A. ¿Cuál es la temperatura final del elemento?

• El valor medio del coef. de temp. Del nicrom en el intervalo considerado es 0,00045 °C-1

Ejercicio 9

¿Cual es la resistencia de un hilo de nicrom a 0°C cuya resistencia es 100 a 12 °C?

¿Cuál es la resistencia de una barra de carbón a 30 °C cuya resistencia a 0 °C es 0,015 ?

Ejercicio 10Hallar la resistencia total y la caída de tensión en las resistencias

indicadas con rojo del siguiente circuitoR = 1Ω

10 V

R

R

RR

R

R

R

R

+

-

I5

I4

I3

I1 I2

i1= 70/22

i2= 290/22

GESTION ENERGETICA

REFLEXIONA UN MOMENTO

¿Te imaginas como sería nuestra vida sin energía

eléctrica?

GESTION ENERGETICA

GESTION ENERGETICA

No olvides que…

La energía no se crea ni se

destruye…. pero se puede

agotar.

GESTION ENERGETICA

Ejercicios

• Lea atentamente la pregunta propuesta y seleccione una alternativa de VERDADERO O FALSO, según sea el caso.

GESTION ENERGETICA

Ejercicios1. Se puede hablar de gestión energética sin

considerar la eficiencia energética

2. Si la energía no es costosa, no tiene sentido ser eficientes

3. A mayor temperatura mayor resistencia en las resistencias CTP

4. La resistividad no depende de la geometría del material

5. En resistencias en paralelo la caída de tensión total es la suma de las caídas de tensión en cada resistencia

GESTION ENERGETICA

Solución

1. Falso

2. Falso

3. Verdadero

4. Verdadero.

5. Falso

GESTION ENERGETICA

Conclusiones

Un sistema de gestión energética

involucra el la gestión ambiental, ahorro de costes y control de riesgos.

Bajo una tensión la intensidad de corriente es

inversamente proporcional a la resistencia del

material

La condición natural de una

resistencia es que aumente su valor cuanto aumenta su temperatura

GESTION ENERGETICA

Preguntas…

GESTION ENERGETICA

gracias…