programa grado asociado introducción a la...

Prof.

Ing. Egberto Hernández Falcón

Programa Grado Asociado

Introducción a la Electromecánica Industrial

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Energía

Programa Grado Asociado


Que es Energía…

La energía es un concepto utilizado en el campo de lasciencias naturales en general; es una propiedad que lepermite a cualquier objeto físico realizar algún trabajo.Todas las transformaciones que puede percibir elhombre de la naturaleza son producto de algún tipo deenergía, ésta última es la fuente de todo movimiento.Se manifiesta con cambios físicos y químicos, como porejemplo el derretimiento de un hielo (físico) o elproceso digestivo del hombre (químico). La energía esun concepto abstracto, es decir, no se refiere a unobjeto físico, es una herramienta matemática paraasignar el estado de un sistema físico.


Que es Energía (cont.)…

• En física, los diversos tipos de movimientos se lesatribuyen a un tipo de energía, como la energíapotencial, cinética, electromagnética, entre otras.Éstas están en potencia de transformación a otrotipo de energía.

• La famosa frase de Newton “ la energía no se creani se destruye, sólo se transforma”


Diferentes tipos de Energía

• Energía potencial

• Energía eléctrica

• Energía térmica

• Energía química

• Energía solar

• Energía eólica (delviento)

• Energía mareomotriz

• Energía geotérmica

• Energía biomasa

• Energía biocombustibles

• Energía nuclear de fisión

• Energía nuclear defusión

• Energía Hidráulica


Que es la Electricidad…

El término electricidad deriva del Griego "electrón", quesignifica "ámbar" (el filósofo Griego Tales de Mileto, se diócuenta de que al frotar una varilla de ámbar con lana opiel, se creaba una atracción hacia otros cuerpos en lavecindad, e incluso se producían chispas). Este término seaplica a toda la variedad de fenómenos resultantes de lapresencia y flujo de una corriente eléctrica. Ahora si, paraexplicar adecuadamente la mayoría de los fenómenosasociados además se debe incluir al magnetismo, lo quelleva al estudio del electromagnetismo; de esta manerapodemos entender los campos magnéticos, los rayos quetanto destacan en las tormentas, y toda la gama deaplicaciones industriales que conocemos en la actualidad.


Que es la Electricidad (cont.)…

• El ser humano conoce dos formas de electricidad:

– Electricidad estática – es aquella que se presentaen estado de reposo, es producida por fricción.

• Ejemplo; La fricción entre la peinilla y el cabello creaacumulación de electrones(-). Si se acerca la peinilla aun material liviano se experimenta el fenómeno de laatracción.


Que es la Electricidad (cont.)…

La segunda formas de electricidad:

Electricidad dinámica – es aquella que se producemediante el empleo de generadores o baterías y estasiempre en movimiento. La electricidad dinámica es laforma de electricidad mas usada por el hombre.

La electricidad es conocida, únicamente, por susefectos y manifestaciones.

Ejemplo; Por el paso de los electrones a través del alambrepueden producir calor, luz y magnetismo; a través delorganismo humano produce una reacción fisiológica.


Leyes de la Electricidad

Lo que se conocía concierta certeza eran lascaracterísticas de lascargas.

Si tenemos dos cargasiguales, ya sea positivaso negativas, estas serepelen. (Repulsión)

Si tenemos dos cargasdistintas, es decir unapositiva y otra negativa,estas se atraen.(Atracción)

+ +

+

- -

-


Seguridad Eléctrica

• La seguridad eléctrica consiste en la reducción del riesgo de los efectos nocivos que puedan darse por la aplicación de una determinada técnica que involucre la utilización de equipo medico.

• Diferencia de potencial.

• Corriente eléctrica.

• Circuito eléctrico.

• Macro shock.

• Micro shock.


Seguridad Eléctrica (cont.)

En 1893 DÀrsonval , hizo circular una corriente de (1 amperios) a una frecuencia de unos 800 KHz, a través de dos sujetos tomados por los brazos; esta corriente hacia brillar una lámpara de 100W, colocada en serie con los mismos.



• 0.001A Umbral de percepción.

• 0.01A Reflejo condicionado de retiro.

• 0.05A Parálisis respiratoria y dolor.

• >0.1A Fibrilación ventricular.

• >1A Contracción sostenida del miocardio.

Efectos Fisiológicos



Los riesgos eléctricos pueden causar quemaduras, choques eléctricos y electrocución (muerte).

Presuma que todos los cables aéreos están energizados (vivos) a voltajes fatales. Nunca presuma que se puede tocar un cable de manera segura aún si está fuera de servicio o parece que está aislado.

Nunca toque una línea de energía eléctrica que se haya caído. Llame a la compañía de servicio eléctrico para reportar líneas eléctricas caídas.

Manténgase al menos 10 pies (3 metros) alejado de cables aéreos durante limpiezas y otras actividades. Si está trabajando a alturas o manejando objetos largos, antes de comenzar a trabajar evalúe el área para detectar la presencia de cables aéreos.

Occupational Safety & Health Administration (OSHA)



Si un cable aéreo cae sobre su vehículo cuando esté guiando, manténgase dentro del vehículo y continúe guiando, alejándose del cable. Si el motor de su vehículo se detiene, no salga del vehículo. Adviértale a las personas que no toquen el vehículo o el cable. Llame, o pídale a alguien que llame, a la compañía local de servicio eléctrico y a servicios de emergencia.

Nunca opere equipos eléctricos mientras esté parado sobre agua.

Nunca repare cables o equipo eléctrico a menos que esté cualificado y autorizado.




Antes de energizar el equipo eléctrico que se ha mojado, haga que un electricista cualificado lo inspeccione.

Si está trabajando en áreas húmedas, inspeccione los cables y equipo eléctrico para asegurarse que están en buenas condiciones y sin defectos, y use un interruptor de circuito con pérdida a tierra (GFCI, por sus siglas en inglés).

Siempre tenga cuidado cuando esté trabajando cerca de electricidad.




• El factor de corriente de corazón permite calcular las corrientes (Ih) para recorridos de diferentes del de mano izquierda a los dos pies, que representan el mismo peligro de fibrilación ventricular que corresponden a la corriente de referencia (Iref) entre mano izquierda y los dos pies, indicado a continuación:

Factor de Corriente de Corazón (F)




Iref - es la corriente de la mano izquierda a los dos pies.

Ih - es la corriente que pasa por el cuerpo para los trayectos indicados en la tabla A

F - es el factor de corriente de corazón indicado en la tabla A.

Nota: el factor de corriente de corazón, se considera como una estimación aproximada de los peligros

que corresponden a los diferentes trayectos de la corriente, bajo el punto de vista de la fibrilación

ventricular.



Para los diferentes trayectos de la corriente, el factor de corriente de corazón tiene el valor indicado en la tabla A.



Producción de Electricidad

• La electricidad es algo que no se puede ver, pero si se conoce por sus efectos y manifestaciones.

• Se pueden emplear diferentes métodos para producir electricidad, estos son:

• Método Químico

• Método Piezoeléctrico

• Método Fotoeléctrico

• Método Térmico

• Método Mecánico

• entre otros…



• Método Químico

• Donde la energía eléctrica generada por laAutoridad de Energía Eléctrica (AEE) no esaccesible, se emplea el uso de pilas y baterías. Este es un método químico para laproducción de energía eléctrica de CorrienteDirecta (DC). Las baterías son útiles enaquellos sitios donde no puede emplearse lacorriente alterna.



• Método Piezoeléctrico

• Se produce mediante el uso de cristalesreproductores y micrófonos que operanpor presión o vibración de algunosmateriales especiales como es el cristalde cuarzo, la turmalina, el titanato debario y la sal de Rochelle.



Método Fotoeléctrico La luz, al incidir sobre ciertos materiales, hace

que estos puedan emitir electrones o quepermita el paso de la electricidad confacilidad. El “ojo eléctrico” celdafotoconductiva permite a los electronesmoverse a través de una porción de seleniocuando este material es impactado por losrayos del sol.



Método Térmico Con la utilización de un artefacto llamado pirómetro,

termopar o termocupla, que consta de dos varillas oplacas de metal diferentes unidas fuertemente poruno de sus extremos. Una varilla de hierro y otra decobre forman un pirómetro muy sencillo de construir.El pirómetro se utiliza para medir altas temperaturasde calor. Al aplicarse calor a la unión se produce unmovimiento de electrones fluyendo desde el hierrohacia el exterior, a través de la carga y de regreso altermopar por extremo de cobre.



Método MecánicoConsiste en accionar una maquina generatriz

mediante un motor eléctrico, motor degasolina, caída de agua o presión de vapor. Eluso de la presión de vapor en centralestermoeléctricas es el método mas utilizadopara generar enormes cantidades de energíapara abastecer grandes ciudades alrededordel mundo.


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. Desdeentonces, hasta la inauguración de la Central Carite 1 en1915, toda la electricidad disponible en Puerto Rico eraproducida y distribuida por las compañías privadasestablecidas en los centros urbanos más importantes dela Isla. Ese mismo año estrenó el alumbrado público ennuestra ciudad capital con la instalación de ocho focos y600 lámparas incandescentes en ocasión de una visita reala la Isla. La Sociedad Anónima de la Luz Eléctrica continuóofreciendo este servicio 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 el1946 se inició la construcción de la torre de Monacillos.Estas facilidades originalmente se utilizaron como oficinasde los operadores del sistema y contaba con unasubestación de 30,000 kilovatios. Paulatinamente, estasinstalaciones se convierten en el cerebro de nuestrosistema eléctrico. Desde aquí y a través de un sofisticadosistema computadorizado, se monitorea y se controlatanto la producción como la distribución de la energíaeléctrica en toda 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 Rico

El 30 de mayo de 1979, mediante la Leynúmero 57, la Autoridad de las FuentesFluviales cambió su nombre por el de laAutoridad de Energía Eléctrica. El cambio sedebió a las nuevas circunstancias, en lascuales, ya las fuentes fluviales noconstituyen la principal fuente energéticapara suplir la electricidad de Puerto Rico.



Central Termoelectrica Costa Sur – Guayanilla 990MW


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.



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



• 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.



– 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 las centraleshasta el usuario se realiza a través de dosgrandes redes de líneas eléctricas: la detransmisión y la de distribución. Las conexionesse llevan a cabo en las estaciones osubestaciones eléctricas.

• Uno de los grandes problemas de la electricidades que no puede almacenarse, sino que debe sertransmitida y utilizada en el momento mismoque se genera.



• 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



• 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.


Trabajo para Entregar el Lunes 28 de mayo de 2012

• Que es Energía?

• Cual es la famosa frase de Newton?

• Mencione cinco (5) tipos de Energía.

• Cuales son las dos tipos de electricidad?

• Que es Repulsión?

• Que es Atracción?

• Mencione cinco métodos para producir electricidad.

• Cuales son los once (11) componentes de una Central Térmica.

• Explique como llega la electricidad a nuestros hogares.

Éxito,.

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