Fuentes de ahorro de energía

Presentación Unidad 1

Equipo 4

Integrantes:

*Martin Eduardo Barraza Ortiz*Jorge Alfonso Bernal Zapata

*Alan Chávez Medina

Plantas Termoeléctricas

Gas

de

Carboeléctricas

Geotermoelectricas

Nucleoeléctrica

Impacto ambiental

Plantas en México

La primera Planta termoeléctrica nace en Nueva York en (1882) construida con la primera estación generadora, inventada por Edison.

El principio de funcionamiento de una planta térmica se basa en el intercambio de energía calórica en energía mecánica y luego en energía eléctrica.

En el proceso termoeléctrico existe una clasificación de tipos de generación, según la tecnología utilizada para hacer girar los generadores eléctricos:• Vapor• Turbogas• Combustión Interna• Ciclo Combinado

Otra clasificación de las centrales termoeléctricas corresponde al combustible primario para la producción de vapor: • Vapor (combustóleo, gas natural y diesel) • Carboeléctricas (carbón) • Dual (combustóleo y carbón o combustóleo y gas) • Geotermoeléctrica (vapor extraído del subsuelo) • Nucleoeléctrica (uranio enriquecido)

Las plantas termoeléctricas de gas se clasifican en tres:

•Vapor

•Turbogas o turbina

•Ciclo combinado

Plantas termoeléctricas de vapor

Descripción del proceso de las centrales termoeléctricas tipo vaporUna central termoeléctrica de tipo vapor es una instalación industrial en la que la energía química del combustible se transforma en energía calorífica para producir vapor, éste se conduce a la turbina, donde su energía cinética se convierte en energía mecánica, la que se transmite al generador para producir energía eléctrica. El uso de gas en las centrales térmicas, además de reducir el impacto ambiental, mejora la eficiencia energética. Menores costos de la energía empleada en el proceso de fabricación y menores emisiones de CO2 y otros contaminantes a la atmósfera. La eficiencia de éstas no supera el 35% .

Secuencia de transformaciones de energía en una termoeléctrica de vapor

Planta de turbinas o turbogas

Descripción del proceso de plantas de turbogasLa generación de energía eléctrica en las unidades de turbogas, se realiza directamente la energía cinética resultante de la expansión de aire comprimido y los gases de combustión. La turbina está unida al generador de rotor, dando lugar a la producción de energía eléctrica. Los gases de la combustión, se descargan directamente a la atmósfera después de trabajar en la turbina.

Esquema de una planta de turbogas

Plantas de ciclo combinado

Descripción del proceso en instalaciones de ciclo combinadoPlantas de ciclo combinado constará de dos tipos diferentes de unidades generadoras: turbogas y vapor. Una vez que la generación de energía eléctrica de ciclo se termina en las unidades turbogas, la alta temperatura de gases de escape se utiliza para calentar agua para producir vapor, que se utiliza para generar energía eléctrica adicional.Esta combinación de dos tipos de generación nos permiten aprovechar al máximo los combustibles utilizados, mejorando así la eficiencia térmica en todos los tipos de generación termoeléctrica.

Una de las ventajas de este tipo de plantas es la posibilidad de construirlas en dos etapas. La primera etapa, turbogas, puede ser terminada en un corto período de tiempo y la planta inicia operaciones de inmediato y posteriormente, la construcción de la unidad de vapor puede ser terminado, y completar así el ciclo combinado.

Esquema de una planta de ciclo combinado

Descripción del proceso de carboeléctricasEn cuanto a su concepción básica, carboeléctricas son básicamente las mismas que las plantas termoeléctricas de vapor, el único cambio importante es que son alimentadas por carbón, y las cenizas residuales requieren maniobras especiales y amplios espacios para el manejo y confinamiento.

Funcionamiento de una carboeléctricaEl funcionamiento de una planta termoeléctrica de carbón, como la representada en la figura, es la siguiente: el combustible está almacenado en los parques adyacentes de la planta, desde donde, mediante cintas transportadoras (1), es conducido al molino (3) para ser triturado. Una vez pulverizado, se inyecta, mezclado con aire caliente a presión,en la caldera (4) para su combustión. Dentro de la caldera se produce el vapor que acciona los álabes de los cuerpos de las turbinas de alta presión (12), media presión (13) y baja presión (14), haciendo girar el rotor de la turbina que se mueve solidariamente con el rotor del generador (19),donde se produce energía eléctrica, la cual es transportada mediante líneas de transporta a alta tensión (20) a los centros de consumo.

Después de accionar las turbinas, el vapor pasa a la fase líquida en el condensador (15).El agua obtenida por la condensación del vapor se somete a diversas etapas decalentamiento (16) y se inyecta de nuevo en la caldera en las condiciones de presión ytemperatura más adecuadas para obtener el máximo rendimiento del ciclo.El sistema de agua de circulación que refrigera el condensador puede operarse encircuito cerrado, trasladando el calor extraído del condensador a la atmósfera mediantetorres de refrigeración (17), o descargando dicho calor directamente al mar o al río.Para minimizar los efector de la combustión de carbón sobre el medio ambiente, laplanta posee una chimenea (11) de gran altura -las hay de más de 300 metros-, quedispersa los contaminantes en las capas altas de la atmósfera, y precipitadores (10) que retienen buena parte de los mismos en el interior de la propia planta.

Planta carboeléctrica

Plantas geotermoelectricasMéxico tiene un gran historial en el uso de la energía geotérmica, con el fin de generar electricidad, que se inicia en los años 50 cuando la primera planta eléctrica geotérmica se instaló en el continente americano. La capacidad de energía eléctrica geotérmica  es de 964.50 megawatts (MW), la generación de 3.03% de los 177.795 GWh producidos al 30 de septiembre de 2008. El campo geotérmico de Cerro Prieto, es el segundo más grande del mundo, produce 46,37% de la electricidad distribuida en Baja California, este sistema es, aparte de la Dirección Nacional del Sistema Eléctrico.

La energía geotérmicaLa energía geotérmica utiliza el agua y la salud; por lo que se reunieron en ciertos lugares subterráneos conocidos como capas geotérmicas. La energía geotérmica, como su nombre lo dice, es la salud de la energía procedente de la esencia misma del planeta, desplazando hacia arriba en el propio magma que fluye a través de las fisuras existentes en las rocas sólidas y semisólidas en el interior de la Tierra, alcanzando cerca de los niveles de la superficie, donde existen condiciones geológicas favorables para su recolección.  

Diagrama de la energía geotérmica

Descripción del proceso de una planta geotérmicaPor medio de pozos específicamente perforados, las aguas subterráneas, que poseen una gran cantidad de energía térmica almacenada, se extraen a la superficie transformándose en vapor, que se utiliza para generar energía eléctrica. Este tipo de planta opera con los mismos principios que los de una termoeléctrica como vapor, con excepción de la producción de vapor, que en este caso se extrae del subsuelo. El vapor de agua obtenido de la mezcla se envía a un separador; el secado de vapor va a la turbina de energía cinética que se transforma en energía mecánica y esta a su vez, en electricidad en el generador.

Esquema de una planta geotérmica

Plantas nucleoeléctrica

La única central nucleoeléctrica del paísDispone de 370 hectáreas localizadas sobre la costa del Golfo de México, en el km 42.5 de la carretera federal Cd. Cardel-Nautla, municipio de Alto Lucero; a 60 km al noreste de la ciudad de Xalapa, a 70 km del puerto de Veracruz y a 290 km al noreste del Distrito Federal.La central consta de dos unidades, cada una con capacidad de 682.44 megavatios, equipadas con reactores del tipo agua hirviente y contenciones de ciclo directo. El sistema nuclear de suministro de vapor fue adquirido a General Electric y el Turbogenerador a Mitsubishi Heavy Industries.

Fisión del uranioEl uranio puede ser manipulado, es posible bombardear el núcleo de un átomo con neutrones, lo cual altera su estructura y puede dividirlo en dos núcleos pequeños. La división del núcleo emite radiación, genera energía térmica y libera dos o tres neutrones, es el proceso llamado fisión.Los neutrones producidos por la fisión, impactan otros núcleos del mismo isótopo generando una reacción en cadena, lo cual libera grandes cantidades de energía. El control de la reacción en cadena se realiza utilizando otros elementos como boro y cadmio para capturar los neutrones libres.

La energía nuclear utiliza la energía en forma de calor obtenida por la reacción en cadena de la fisión, para generar electricidad.

Reactores NuclearesUn reactor nuclear es un enorme recipiente dentro del cual se está efectuando una reacción de fisión en cadena de manera controlada. Está colocado en el centro de un gran edificio de gruesas paredes de concreto, que protegen al personal que lo opera y al público en general de la radiactividad que produce. Básicamente un reactor consta de tres elementos esenciales: combustible, moderador y refrigerante.En las centrales nucleares el calor se obtiene a partir de la fisión del uranio, no se genera combustión, por analogía con las centrales convencionales se le denomina combustible nuclear. Como combustible se utiliza Uranio, como moderador y refrigerante agua.

Impacto ambiental de las plantas termoeléctricas.

Los impactos negativos pueden ocurrir durante la construcción, así como la operación de las plantas termoeléctricas. Los impactos de la construcción son causados, principalmente, por las siguientes actividades de la preparación del sitio: desbroce, excavación, movimiento de tierras, drenaje, dragado o embalse de los ríos y otras extensiones de agua, establecimiento de las áreas de colocación, de préstamo y de relleno. Se emplea un gran número de trabajadores en la construcción de las centrales energéticas, y esto puede causar impactos socioculturales importantes en las comunidades locales.

Las plantas termoeléctricas son consideradas fuentes importantes de emisiones atmosféricas y pueden afectar la calidad del aire en el área local o regional. La combustión que ocurre en los proyectos termoeléctricos emite dióxido de sulfuro (S02), óxidos de nitrógeno (NOX), monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (C02) y partículas (que pueden contener metales menores). Las cantidades de cada uno dependerán del tipo y el tamaño de la instalación y del tipo y calidad del combustible, y la manera en que se queme.

México y sus principales plantasMéxico tiene un gran historial en el uso de la energía geotérmica, con el fin de generar electricidad, que se inicia en los años 50 cuando la primera planta eléctrica geotérmica se instaló en el continente americano. La capacidad de energía eléctrica geotérmica  es de 964.50 megawatts (MW), la generación de 3.03% de los 177.795 GWh producidos al 30 de septiembre de 2008. El campo geotérmico de Cerro Prieto, es el segundo más grande del mundo, produce 46,37% de la electricidad distribuida en Baja California, este sistema es, aparte de la Dirección Nacional del Sistema Eléctrico. La única central nucleoeléctrica del país dispone de 370 hectáreas localizadas sobre la costa del Golfo de México, en el km 42.5 de la carretera federal Cd. Cardel-Nautla, municipio de Alto Lucero; a 60 km al noreste de la ciudad de Xalapa, a 70 km del puerto de Veracruz y a 290 km al noreste del Distrito Federal.La central consta de dos unidades, cada una con capacidad de 682.44 megavatios, equipadas con reactores del tipo agua hirviente y contenciones de ciclo directo. El sistema nuclear de suministro de vapor fue adquirido a General Electric y el Turbogenerador a Mitsubishi Heavy Industries. En nuestro país, para generar aproximadamente el 72% de la energía eléctrica se utilizan combustibles fósiles (combustóleo, gas natural y carbón), siendo preponderantes el combustóleo y el gas natural.

Nombre de la central y ubicación CombustibleCapacidad efectiva instalada (MW)

P. Elías Calles (Petacalco, Guerrero)

Carbón 2100

A. López Mateos (Tuxpan, Veracruz)

Combustóleo 2100

F. Pérez Ríos (Tula, Hidalgo)

Combustóleo 1500

Carbón II (Nava, Coahuila) Carbón 1400J. López Portillo (Río Escondido)(Nava, Coahuila)

Carbón 1200

M. Álvarez Moreno-Manzanillo I (Manzanillo, Colima)

Combustóleo 1200

Valle de México(Acolman, México)

Gas natural 999.3

Salamanca(Salamanca, Guanajuato)

Combustóleo 866

Altamira(Altamira, Tamaulipas)

Combustóleo 800

Manzanillo II (Manzanillo, Colima)

Combustóleo 700

Principales centrales termoeléctricas en México