Tarea 1B:

Tecnologías de Generación en el Sistema Eléctrico Mexicano

Mario A. Ramos

Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey

18 de Agosto 2014

Realice una investigación y reporte brevemente haciendo uso de figuras sobre las siguientes tecnologías de generación:

1- Termoeléctrica: las tecnologías de generación termoeléctrica típicamente funcionan quemando combustibles para calentar un fluido y producir vapor que posteriormente es conducido y utilizado para mover una turbina de vapor conectada a un alternador que finalmente genera energía eléctrica.

2- Carboeléctrica: las plantas de energía que emplean este tipo de tecnología, funcionan quemando carbón pulverizado en una caldera compuesta de tuberías que transportan agua, la cual es convertida en vapor y conducida a una turbina de vapor conectada a un generador eléctrico que aprovecha la energía mecánica para producir electricidad de media tensión. Antes de ser conectada a la red, esta energía es elevada por un transformador de alta tensión. El material residual más pesado de la combustión del carbón es depositado en un vertedero, mientras que las partículas más finas pasan por una serie de procesos (precipitadores y equipos de desulfuración) antes de salir a la atmosfera a través de las chimeneas. El vapor regresa a su estado líquido en el condensador que es enfriado con agua de río o mar que bien puede transferir el calor que adquiere a la atmosfera en torres de enfriamiento (circuito cerrado) o regresarlo a la fuente de origen del agua (circuito abierto).

3- Diésel: Las plantas de generación con diésel utilizan el ciclo térmico Brayton para la producción de energía eléctrica. El principal componente el motor que está conectado directamente a un generador eléctrico con el cual se produce la electricidad.Un filtro de aire limpia el aire que toma el motor con el turbocargador para presurisarlo e inyectarlo a la cámara de combustión donde se mezcla con el combustible (diésel) mejorando la eficiencia. Los gases de combustión mueven una turbina de gas la cual transfiere su energía mecánica al generador produciendo electricidad que tras pasar por un transformador y ser elevada a alta tensión, se transporta a la red de distribución.Otros componentes de las plantas de generación por diésel con los sistemas de enfriamiento del motor, el cual utiliza generalmente agua para disipar el calor; el sistema de lubricación, provee de aceite que previene el desgaste por fricción en el motor y usualmente aprovecha el calor de los gases de combustión para precalentar el aceite; el sistema de arranque, con un tanque de aire comprimido que se utiliza para cuando se enciende en frio el motor; y sistema de control que regula la velocidad del rotor manteniéndola constante a través de la cantidad de combustible que se le inyecta.

4- Geotermoeléctrica: se les llama a las plantas generadoras que aprovechan el calor almacenado en fluidos del subsuelo para impulsar un generador y producir energía eléctrica. En este tipo de tecnologías no hay necesidad de quemar combustibles fósiles. Existen tres tipos principales de plantas geotermoeléctricas según su aprovechamiento del subsuelo:

1. Vapor seco: utiliza vapor de agua a altas temperaturas extraído del subsuelo para accionar las turbinas de vapor que están conectadas a generadores eléctricos. El vapor se reinyecta a los yacimientos subterráneos.

2. Aspersión: se extrae fluido liquido a altas temperaturas del subsuelo y se hace pasar por un contenedor que se encuentra a baja presión, provocando que el la mayor parte del líquido pase a estado gaseoso rápidamente impulsando una turbina de vapor conectada a un generador. El líquido que no se convirtió en vapor se puede pasar a otro contenedor para realizar el cambio de estado y aprovechar más energía.

3.Ciclo binario: se utiliza un segundo fluido de un

punto de ebullición mucho menor que el agua. El fluido geotérmico calienta rápidamente el fluido impulsor en un intercambiador de calor, causando que se genere vapor que impulsa una turbina conectada a un generador. Es el tipo de generación geotermoeléctrica de mayor utilización.

5- Turbogas: tecnología que emplea el aditamento de un compresor de aire al proceso, inyectando aire comprimido junto a los gases resultantes de la combustión para accionar de manera más eficaz una turbina de vapor conectada a un generador eléctrico. Los gases después de su utilización son descargados en la atmosfera. La energía se eleva con un generador de alta tensión antes de ser agregada a la red.

6- Ciclo combinado: estas plantas generadoras utilizan dos ciclos térmicos para generar energía eléctrica: ciclo Rankine para turbinas de vapor de agua y ciclo Brayton para turbinas de gas. La turbina de gas emplea un compresor que inyecta aire a alta presión en la cámara de combustión, produciendo una quema más eficiente del combustible reduciendo el impacto ambiental. Los gases pasan a una turbina de gas que acciona el generador eléctrico y el compresor al mismo tiempo. Los gases a media temperatura pasar a una caldera de recuperación donde convierten agua en vapor que es conducido a una turbina convencional de vapor conectada a otro generador. La energía generada en ambos generadores se eleva en un transformador de alta tensión y es conectado a las líneas de transporte. El vapor es luego enfriado y licuado, utilizando agua en un ciclo cerrado (torres de enfriamiento) o en ciclo abierto (regresando el agua al rio o mar de donde se obtuvo).

7- Nuclear: esta tecnología emplea una reacción nuclear de fision de los nucleos de atomos de uranio para generar vapor e impulsar una turbina conectada a un generador.En el edificio de contención se encuentra un reactor donde se produce la fision nuclear. El calor generado pasa a un fluido, generalmente agua a muy alta presión, que se conduce a los generadores donde con un cambio de presión se convierte en vapor e impulsa la turbina conectada a un generador eléctrico. El vapor se licua en agua en el condensador, enfriado con agua de un rio o del mar que pierde el calor remanente a través de una o varias torres de enfriamiento.La energía producida se eleva en un transformador de alta tensión antes de pasar a la red.El edificio de contención debe ser hermético y blindado, al igual que las instalaciones de combustible, donde se almacena el combustible (uranio) que aún no ha sido utilizado y los desechos producidos por el reactor antes de ser depositados en instalaciones de almacenamiento definitivo fuera de la planta.

8- Eólica: esta tecnología aprovecha el movimiento del viento para generar energía eléctrica. Funciona utilizando una serie de paletas que mueven el eje de un aerogenerador eléctrico. Existen dos tipos de aerogeneradores: los de eje vertical y los de eje horizontal, siendo estos últimos los más utilizados.El en una torre de una altura dada, se coloca un soporte llamado góndola que contiene el generador eléctrico cuyo eje está equipado con una serie de paletas o alabes, cuando el viento las empuja, estas provocan el giro del generador produciendo electricidad que es conducida a la base de la torre por cables conductores. La tensión de esta energía es elevada por transformadores para luego ser transportada a la red de alta tensión. Generalmente se instalan grandes cantidades de generadores en un área común en lo que se conoce como granja o parque eólico, el cual dado el carácter aleatorio del viento utilizado para producir energía, requieren contar con una fuente auxiliar. Por cuestiones de seguridad y eficiencia, se emplean sistemas de control para regular las revoluciones del generador independientemente de la velocidad del viento, así como una conexión a tierra directa para evitar problemas con la estática producida por el rose del viento con las paletas.

9- Hidroeléctrica: las centrales hidroeléctricas utilizan la energía potencial de cuerpos acuíferos (agua de rio contenida a cierta altura) para mover turbinas hidráulicas conectadas a generadores eléctricos.Se construye una presa de contención en el lecho de un rio para acumular agua y permitir que alcance una altura determinada, incrementando su energía potencial. En la parte superior de la presa se coloca una toma de agua con capacidad de control de entrada que conduce el agua por una tubería hasta las turbinas situadas en la base de la presa, el flujo de agua mueve los alabes girando el eje de la turbina conectado a un generador eléctrico. La electricidad se eleva con generadores de alta tensión y se envía a través de la red eléctrica. El agua se reincorpora al rio corriente debajo de la central a través del canal de desagüe.

Bibliografía

UNESA (s.f.). Funcionamiento de centrales eléctricas: Central térmica convencional de carbón. Recuperado el 14 de agosto de 2014 de http://www.unesa.es/sector-electrico/funcionamiento-de-las-centrales-electricas/1351-central-termica

California Energy Commission (s.f.). Types of geothermal power plants. Recuperado el 15 de agosto de 2014 de http://energyalmanac.ca.gov/renewables/geothermal/types.html

CFE.(2012). Generación: turbogas. Recuperado el 15 de agosto de 2014 de http://www.cfe.gob.mx/ConoceCFE/1_AcercadeCFE/CFE_y_la_electricidad_en_Mexico/_layouts/mobile/dispform.aspx?List=4464ce6f-67ad-4144-86f7-0ef65426ecaf&View=fd9ad4cf-fba8-47c7-bc2e-58584c8b4ae0&ID=9

UNESA (s.f.). Funcionamiento de centrales eléctricas: Central de ciclo combinado. Recuperado el 14 de agosto de 2014 de http://www.unesa.es/sector-electrico/funcionamiento-de-las-centrales-

UNESA (s.f.). Funcionamiento de centrales eléctricas: Central nuclear. Recuperado el 14 de agosto de 2014 de http://www.unesa.es/sector-electrico/funcionamiento-de-las-centrales-electricas/1349-central-nuclear

UNESA (s.f.). Funcionamiento de centrales eléctricas: Central eólica. Recuperado el 14 de agosto de 2014 de http://www.unesa.es/sector-electrico/funcionamiento-de-las-centrales-electricas/1344-central-eolica

UNESA (s.f.). Funcionamiento de centrales eléctricas: Central hidroeléctrica. Recuperado el 14 de agosto de 2014 de http://www.unesa.es/sector-electrico/funcionamiento-de-las-centrales-electricas/1347-central-hidroelectrica

(2006). Turbo gas. Recuperado el 14 de agosto de 2014 de http://www.textoscientificos.com/energias/centrales-electricas/turbo-gas

EPEC (s.f.). Funcionamiento de una central termoeléctrica. Recuperado el 14 de agosto de 2014 de http://www.epec.com.ar/generacion_centrales_t_funcionam.html

(s.f.). Diesel electric power plant. Recuperado el 15 de Agosto de 2014 de http://fetweb.ju.edu.jo/staff/me/jyamin/Power%20Plant/Diesel%20Power%20Plant.pdf