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APUNTE:

ELECTRICIDAD-1

GENERALIDADES DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA

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Confeccionado por:

Ximena Nuñez

Derechos ReservadosTitular del Derecho: INACAP

N° de inscripción en el Registro de Propiedad Intelectual # ____.____ de fecha ___-___-______.© INACAP 2002.

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INDICE

La Electricidad………………………………………………………………... Pág. 04Generación Hidroeléctrica…………………………………………………… Pág. 04Generación Termoeléctrica…………………………………………………. Pág. 05Generación Fotoeléctrica……………………………………………………. Pág. 05Generación Cólica……………………………………………………………. Pág. 06Generación Electroquímica……………………………………………….. Pág. 07Generación Electrógena…………………………………………………….. Pág. 07Generación Termonuclear…………………………………………………... Pág. 08Generación Geotérmica…………………………………………………….. Pág. 08Sistema Eléctrico en Chile…………………………………………………... Pág. 09Sistema Eléctrico de Potencia………………………………………………. Pág. 11Generación……………………………………………………………………. Pág. 11Transmisión………………………………………………………………….... Pág. 12Distribución………………………………………………………………….... Pág. 12Etapas d un Sistema Eléctrico de Potencia……………………………….. Pág. 12

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electricidad tiene diversas aplicaciones. Con ella podemos producir calor, luz,movimiento, reacciones químicas, etc. La electricidad es una forma de energía capazde producir los fenómenos ya mencionados.La energía eléctrica se obtiene a partir de otras fuentes de energía, llamadas fuentesprimarias de energía. Esto significa que la energía eléctrica se obtiene portransformación sucesiva de estas fuentes primarias de energía en otras formas deenergía ( potencial, cinética, mecánica) hasta obtener la energía eléctrica. Lasdiferentes formas de generarla son:

Generación HidroeléctricaSe obtiene a partir de la fuerza de la caída del agua. Es una de las principales formasde generación de grandes cantidades de energía eléctrica. Es una forma máseconómica que otras que dependen de combustibles fósiles como el petróleo. Paraobtenerla, se debe almacenar grandes cantidades de agua en una represa, para darlepaso posteriormente a través de una turbina cuyo eje está conectado a un generador.Un generador es una máquina que a partir del movimiento rotatorio en su eje, produceenergía eléctrica en sus terminales. El principio de funcionamiento del generador sebasa en la inducción electromagnética, tema que será estudiado en otra unidad.

Fotografía de una Central Hidroeléctrica

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Esquema de la generación hidroeléctrica

Generación TermoelectricaSe obtiene a partir del calor producido principalmente por la combustión del petróleo,gas ó carbón. El calor producido se utiliza para calentar agua cuyo vapor a presión mueve unaturbina que tiene su eje acoplado a un generador. La termoeléctrica es también una delas principales formas de generación de grandes cantidades de energía.

Generación FotoelectricaAquí la energía de la luz se convierte en electricidad mediante paneles de celdasfotovoltaicas. Evidentemente, la fuente de luz es el sol.

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Parque de generación fotoeléctrica

La cantidad de energía eléctrica generada por los paneles es muy pequeñacomparándola con otras y depende de las condiciones climáticas, por lo que hasta hoyno es utilizable en cualquier aplicación. Se le puede encontrar donde hay pequeñosconsumos como pueblos pequeños, faros, receptores satelitales, calculadoras, relojes,sistemas repetidores de radio frecuencia, antenas de telefonía celular, etc.

Generación EolicaÉsta se está popularizando cada vez más en sitios donde el transporte de energía esdifícil y costoso. La generación eólica utiliza la fuerza del viento para mover una héliceque, a través de un sistema de engranajes, mueve un generador. Su utilización estárestringida a lugares donde hay viento fuerte y constante.

Parque de generación eólica

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Generación ElectroquimicaEl ejemplo más cotidiano de la energía electroquímica es el caso de las pilas. Estasson convertidores de energía el los que se genera una tensión eléctrica porprocedimientos químicos. Las pilas se clasifican en pilas primarias y pilas secundarias ( acumuladores obaterías). Las pilas primarias son por ejemplo pilas de zinc y dióxido de manganeso y losprocesos electroquímicos que se desarrollan en ellas son irreversibles.Las pilas secundarias son por ejemplo las baterías de plomo o de níquel, y en ellas esposible invertir el sentido de los procesos electroquímicos. Esto se consiguesuministrando energía eléctrica. Por lo tanto las baterías pueden almacenar energíaquímica y transformarla en energía eléctrica al momento de suministrarla. La tecnología de los acumuladores va evolucionado constantemente, con el fin dereducir su tamaño y peso al tiempo de aumentar su capacidad. Ya existen en elmercado automóviles eléctricos que usan como fuente de energía a las baterías, perosin duda, serán más comerciales los automóviles híbridos que usan un motorconvencional a gasolina y uno eléctrico alimentado por baterías, pues su autonomía esmuy superior.

Generación ElectrógenaÉsta se produce a partir del movimiento producido por un motor a combustión internade petróleo, gasolina ó gas.

La generación electrógenala podemos encontrarcomúnmente como energíade respaldo en hospitales,centrales telefónicas ybancos. También, la energía

electrógena es muy útil en zonas donde es difícil el transporte y se puede generar enforma portátil.

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Generación TermonuclearÉsta es similar a la termoeléctrica, con la diferencia que el calor se obtiene de la fisiónnuclear. De esta manera se puede generar grandes cantidades de energía eléctrica deuna forma muy eficiente, pero tiene el costo de producir desperdicios radiactivos muydifíciles de manipular y de degradar.

Central termonuclear

Generación GeotermicaSe obtiene del calor de las placas subterráneas de la tierra. Aquí también el calorproduce vapor a presión que posteriormente mueve una turbina que a su vez mueve ungenerador.

Central geotérmica

Actualmente se están realizando estudios de otras fuentes de energía alternativascomo la de las mareas, entre otras.

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Sistema Eléctrico en ChileEn nuestro país dada la condición geográfica presente, el sector eléctrico se hadesarrollado a través de cuatro sistemas eléctricos independientes (ordenados de nortea sur), los que tienen la denominación y la cobertura indicada a continuación:

Sistema Eléctrico deAysen

XI Región

Sistema Eléctrico deMagallanesXII Región

Sistema Interconectadodel Norte Grande (SING)

I y II Región

Sistema InterconectadoCentral (SIC)III a X Región

Sistema Interconectado Norte Grande ( SING)Cubre el 24% del territorio Chileno y da servicio al 6% de la población nacional. Suaporte de potencia al global nacional es del orden de un 18,3%.

Sistema Interconectado central (SIC)Interconecta aproximadamente el 80,9% de la potencia total existente en el País. Cubreel 43% del territorio (desde Taltal a Chiloé), y da servicio a cerca del 93% de lapoblación nacional.

Sistema Eléctrico de Aysen (SEA)Consta de cinco subsistemas aislados, los que producen el 0,2% de la potenciaeléctrica total instalada en el País.

Sistema Eléctrico de Magallanes (SEM)Consta de tres subsistemas que no están conectados entre sí. Su potencia totalinstalada alcanza al 0,6% de la potencia eléctrica total en el País.

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El orden anterior de los sistemas eléctricos (de norte a sur), se consolidó a comienzosde la década de los 80, junto con el proceso de privatización de las compañíaseléctricas. Ésta distribución está pensada, básicamente, para responder a losrequerimientos de nuestra estructura económica. El sistema del norte (SING), porejemplo, se gestó para satisfacer la demanda energética de las empresas mineras,mientras que el SIC, para abastecer a la Región Metropolitana, V y VIII Región,básicamente.

El SING, que entró en operaciones en 1987, se extiende entre la ciudad de Arica por elnorte, y la localidad de Coloso por el sur. Por razones obvias, más del 98% de laenergía que allí se produce es generada por centrales térmicas. El resto corresponde apequeñas centrales hidroeléctricas.

El SIC, cubre el área comprendida entre Taltal por el norte, y la localidad de Quellón enChiloé por el sur.

La XI Región es abastecida por minicentrales hidroeléctricas y termoeléctricas. En laXII Región, en tanto, se concentra una potencia instalada en centrales termoeléctricas,casi todas provistas de turbinas y motores a gas natural. Presta servicio a las ciudadesde Punta Arenas, Puerto Natales y Puerto Porvenir.

Las principales empresas generadoras de los sistemas eléctricos de nuestro país son:

Sistema interconectado del norte grande (SING)EDELNOR 431 MWTOCOPILLA 629 MWCELTA 141 MWNORGENER 274 MWENDESA 24 MWOTROS 35 MWTotal capacidad instalada en el SING 1.534 MW

Sistema interconectado central (SIC)GENER 764 MWEMPRESA ELECTRICA SANTIAGO 379 MWCOLBÚN 1.039 MWENDESA 2.,416 MWGUACOLDA 304 MWPANGUE 450 MWPEHUENCHE 623 MWSAN ISIDRO 370 MWARAUCO GENERACION 121 MWOtras Generadores en SIC 317 MWTotal capacidad instalada en el SIC 6.783 MW

Sistema de AysénEDELAYSÉN 17 MW

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Total capacidad instalada SistemaAysén 17 MW

Sistema de MagallanesEDELMAG 52 MWTotal capacidad instalada Sistema deMagallanes 52 MW

Sistema Eléctrico De Potencia

Se denomina sistema eléctrico de potencia al conjunto de etapas que permiten lageneración, transmisión y distribución de la energía eléctrica hasta los centros deconsumo.

GeneraciónPara generar la energía eléctrica, tal como hemos visto, existen diferentes tecnologíasaplicables a éste proceso. Una de éstas es la generación hidroeléctrica, para la cualexisten dos tipos de centrales: las de pasada y las de embalse.Las centrales de pasada, aprovechan el caudal natural de los ríos para mover susturbinas y no tienen ninguna posibilidad de almacenar agua. Todo lo que pasa por ellasse convierte en energía eléctrica.Las centrales de embalse, por el contrario, acumulan el agua de un río, y aprovechan laenergía potencial de esta, que cae de gran altura, para mover las turbinas. De ahí quetengan la alternativa de regular el flujo que les va llegando.Otra tecnología de generación son las centrales termoeléctricas, las que se dividen entres grupos, dependiendo del combustible que utilizan: carbón, petróleo o gas natural.Entre este tipo de centrales las más nuevas son las de ciclo combinado. Se denominanasí a las centrales térmicas que funcionan sobre la base de una tecnología llamada deciclo combinado de vapor y gas.Las centrales de ciclo combinado tienen dos turbinas: una de vapor, que en vez dequemar carbón quema gas. De este proceso inicial sale un gas muy caliente que, envez de ser enviado a la atmósfera, se vuelve a ocupar y se transforma en energíaeléctrica mediante una segunda turbina. Si bien la energía que reciben los consumidores posee siempre iguales características(independientemente que sea generada en forma térmica o hidráulica), desde el puntode vista de la generación es importante de que tipo de central es generada.Se procura que el sistema opere de la forma más económica posible y así por ejemplo,en años lluviosos se prioriza la generación a través de las centrales hidroeléctricasreservando la energía de las centrales térmicas para años secos.Una vez generada la electricidad pasa a un patio en donde se encuentrantransformadores elevadores de tensión los cuales suben el voltaje desde un nivel típicode generación de 13,8kV a 110 KV, 220 KV ó 500 kV para ser transmitida.

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TransmisiónLa transmisión de la energía eléctrica se realiza en alta tensión ( 110 KV, 220 KV o 500KV) a través de líneas de transmisión soportadas por las torres de alta tensión que sepueden ver repartidas a lo largo del país. Este conjunto constituye la segunda etapa delsistema eléctrico, que implica el transporte de la energía.En la transmisión es inevitable que se pierda energía a raíz de la resistencia de losconductores. Las pérdidas pueden llegar hasta 7%, dependiendo de la intensidad deluso de la línea.El objetivo principal de realizar una gran elevación de tensión, es reducir las perdidasen las líneas de transmisión debido al efecto Joule.

DistribuciónLa energía eléctrica conducida por las líneas de transmisión, llega a las subestacionesde poder, en donde se disminuye el nivel de tensión, por ejemplo, de 110kV a 23kV ó12kV. Con este nivel de tensión, la energía eléctrica es llevada por alimentadores dedistribución, hacia los centros de consumos, al interior de la ciudad ó zona deconcesión de la empresa distribuidora.Dependiendo del tipo de consumidor (principalmente industrial), la energía en 12kV uotros niveles, es entregada directamente a transformadores particulares. En cambio,para consumidores del tipo residencial y parte del sector comercial, los alimentadoresde la distribuidora se conectan a los transformadores de distribución, los cualesdisminuyen el voltaje de niveles de distribución de media tensión (12kV ó 23kV porejemplo) a niveles de voltaje de baja tensión (380V – 220V).Como la energía eléctrica no puede ser almacenada, por el sistema se transmite lacantidad exacta de energía que está siendo demandada en cada instante. En todomomento tiene que haber un justo equilibrio entre lo que se está generando y lo que seestá consumiendo mas lo que se ha perdido en el proceso.

Etapas De Un Sistema Eléctrico De Potencia ( SEP)

GENERACION TRANSMISION DISTRIBUCION CONSUMO

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esquema Simplificado De La Generación, Transmisión y Distribución De LaEnergía Eléctrica

13,2kV

500kV220kV154kV110kV

LÍNEAS DE TRANSMISIÓNDE ALTA TENSIÓN

SUBESTACIÓNDE DISTRIBUCIÓN

13,2kV

PATIO DETRANSFORMADORES

GENERADORES

PLANTA DE GENERACIÓN

CONSUMOINDUSTRIAL

TRANSPORTEURBANO

CONSUMORESIDENCIAL

380 / 220V (BAJA TENSIÓN)

TRANSFORMADOR DEDISTRIBUCIÓN