Unidad 1. Generalidades de Las Centrales Eléctricas

UNIDAD 1.GENERALIDADES DE CENTRALES ELÉCTRICAS 1.1. Introducción 1.1.1. Origen 1.1.2. Reseña Histórica 1.2. Conceptos básicos 1.2.1. Fuente 1.2.2. Central Eléctrica 1.2.3. Energía Eléctrica 1.2.4. Carga o consumidor 1.2.5. Sistema Electroenergético. 1.3. Desarrollo energético en Nicaragua y el mundo. 1.3.1. Importancia 1.3.2. Futuro 1.3.3. Miscelánea internacional 1.4. Balance Energético 1.4.1. Equivalencias energéticas utilizadas. 1.4.2. Plan de Expansión del Sistema de Generación del SIN 1996 – 2015. XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 1. GENERALIDADES DE CENTRALES ELÉCTRICAS 1.1. Introducción 1.1.1. Origen. Se puede considerar que la industria de la producción de energía eléctrica se inició prácticamente cuando Thomas Alva Edison inicio la operación de la pequeña planta de Pearl Street Station, NY, USA, el 4 de septiembre de 1882. Esta planta producía energía eléctrica para alimentar el alumbrado de 59 clientes dentro de un área aproximada de una milla cuadrada. Al final del primer año de operación, con la adición de otros generadores de corriente directa, el número de clientes a que se proporcionaba servicios llego a ser de 439. En el mismo año de 1882 ocurrieron otros dos eventos importantes para la industria de energía eléctrica, pues un generador accionado por turbina hidráulica, se instaló en Appleton, WISCONSIN, USA y se construye la primera línea de transmisión de energía eléctrica (LTE) en Alemania para operar a 2400 voltios en corriente directa con una longitud de 59 km. .West. Central heliotermia. Fuente neutrónica.El incremento en el uso de lámparas Incandescentes y la operación del motor eléctrico.2. Central solar. Nueva Jersey 1931). Fuente móvil. Sistema que puede emitir de forma permanente energía como calor. incremento de la productividad laboral.. Fuente aleatoria de contaminación. Fuente de energía del gradiente normal. en las mejoras de la estructuras de la producción de energía eléctrica y etc. Central eólica. o partículas. Inventor norteamericano. Las más importantes tareas a resolver por los energéticos y constructores energéticos consisten en incrementar continuamente los volúmenes de producción de energía eléctrica. Fuente zona Fuente estacionaria. Conceptos Básicos 1. Orange. Tipos de fuentes: Fuente de energía.2. 1. Fuente Sitio. hicieron necesario que se expandieran los sistemas eléctricos incipientes.2. en la disminución de los plazos (tiempo) de construcción de nuevos objetivos energéticos y reconstrucción de los viejos. Fuente radioactiva. sin embargo como los sistemas operaban en corriente directa a la tensión de generación tenían fuertes limitaciones. 1877 invento el fonógrafo y el micro teléfono. disminución de los gastos específicos de combustibles. base del funcionamiento de los tubos electrónicos. en la disminución de los capitales de inversión.2. Fuente de radiación. 1864 invento el telégrafo doble. Central Eléctrica Instalación para la producción de energía eléctrica partiendo de otras formas de energía. Estas limitaciones se logran superar cuando en 1885 aparecieron los sistemas de corriente alterna y el primer transformador de tipo comercial. Fuente auxiliar de calor. Central geotérmica. Thomas Alva Edison (Milan. debido a que solo podían transmitir la energía a cortas distancias con respecto a las centrales eléctricas. Central nuclear. etc. Así también descubrió en 1883 la emisión de electrones por un filamento conductor calentado a altas temperaturas en el vacio (efecto Edison3). hecho u ocasión de donde procede algo. luz. Ohio 1847 .1. 1. Central hidroeléctrica. electricidad. Tipos de centrales eléctricas. 1878 invento la lámpara incandescente. no puede haber creación ni destrucción de energía sino simplemente transformación de una forma de energía va acompañado de perdidas. Carga de una maquina o de una red: potencia activa o aparente suministrada o absorbida por dicha maquina o por dicha red. sol. viento.5. Carga eléctrica.2. y energía cinética de una masa en movimiento) se distingue las energías químicas. su exceso o defecto en electrones. Energía eléctrica almacenador en forma química en una pila. 1. Consumidor de energía eléctrica. Por consiguiente. Potencia dada a uno o varios transformadores o maquinas eléctricas. hidrocarburos. Energía renovable. es decir. los mares. Carga de un acumulador: operación durante la cual se hace pasar por el acumulador una corriente de sentido inverso a la que aparato proporcionara. Sistema Electroenergético ¿? Investigar por su propia cuenta . el viento.). Cantidad de electricidad no compensada en un cuerpo. La energía es un concepto básico de la física ya que un sistema aislado tiene una energía total constante. nuclear. etc. Cantidad de energía eléctrica acumulada en un cuerpo.1. dispositivo que gasta energía o utiliza la energía como fuente generar otro tipo de energía. Energía Eléctrica Potencia activa de un organismo. particularmente importantes en la conversión de energía mecánica. etc. hulla blanca. eléctricas..4. cantidad de electricidad que posee un cuerpo.3. Material colocado entre los electrodos para su calentamiento. carga eléctrica debida a la presencia en la porción de espacio considerado de electrones o de iones. Se mide en culombios (C). mareas. energía cuyo consumo no agota las fuentes naturales que la producen (las radiaciones solares. Fuentes de energía.2. etc. uranio. Capacidad para obrar o producir un efecto Facultad que posee un sistema de cuerpos de proporcionar trabajo mecánico o su equivalente. materias primarias y fenómenos naturales utilizados para la producción de energía como carbón. geotérmica. 1. Carga o Consumidor. Carga de espacio o especial. Aparte de la energía mecánica (energía potencial de una masa levantada a una determinada altura de un muelle comprimido.2. térmica y radiante. ENERGÍA RADIANTE ENERGÍA HIDRAULICA EFECTO JOULE (RESISTENCIAS ELÉCTRICAS. PILAS TURBINAS HIDRÁULICA ENERGÍA MACANICA BOMBAS ENERGÍA ELECTRICA ELECTROLISIS FOTOQUIMINCA FOTOSÍNTESIS. ETC) CONVERTIDORES TERMOELÉCTRICOS. HORNOS.CONVERSION DE LAS DIFERENTES FORMAS DE ENERGÍA ENERGÍA NUCLEAR QUIMIO. LUMINOSCENCIA ENERGÍA QUIMICA COMBUSTIÓN FERMENTACIÓN TERMOLISIS ENERGÍA TERMICA EXPLOSIÓN ACUMULADORES. TERMIÓNICO Y MAGNETO HIDRODINÁMICO . 3. La economía de un país se sustenta en gran medida al grado de desarrollo y extensión de sus redes eléctricas que este haya alcanzado Es necesaria la electrificación del área rural.1. . Importancia Sin desarrollo energético el país no puede desarrollarse. En el país existen suficientes ríos con suficientes flujos de agua para cubrir las necesidades de energía eléctrica en comunidades alejadas y aisladas del SIN. IM – Importancia: Energía solicitada a generadores externos. No hay que olvidar que en gran medida la humanidad es dependiente de la energía eléctrica para su subsistencia.3. Estatal Generación Empresas Privadas ENALUF INE Privada ENEL Transmisión Distribución 1. Son los flujos energéticos de las distintas fuentes. desde su producción hasta su consumo final reflejado la influencia de las variables energéticas en el funcionamiento y organización de la economía. Uno de los principales es el del Rio Tumarin. El estado de Nicaragua ya desarrolla proyectos en el área hidroeléctrica. basados en la ecuación siguiente: OR + IM = DT + EX + VS + CI dónde: OR – Origen: Representa la producción nacional neta de la energía primaria o la cantidad de energía secundaria originada en un centro de transformación.4.2. 1. Balance Energético. Futuro Nicaragua posee un gran potencial energético en el área de la geotermia y la hidrología.3. El balance además de fortalecer el sistema de información energética nacional (Empresarial) proporciona una fuente de análisis y de estudios comparativos del sector. Desarrollo energético en Nicaragua y el mundo. Los balances energéticos se efectúan a nivel de energía primaria y secundaria y también en los centros de transformación. 1.1. Estudios realizados por entidades extranjeras han demostrado que solo en geotermia se puede generar fácilmente 2000 MW de energía. suficiente para cubrir las necesidades del país y las de Centroamérica. Comercio público y servicio (CPS). No energéticos.DT – Destino: Representa los flujos entrantes a los centros de transformación en el caso de energía primaria y el consumo total en el caso de energía primaria y el consumo total en el caso de la energía secundaria. Fuel Gas. Gas licuado de petróleo. Agropecuarios (AGR). PT: Petróleo. En el balance energético se consideran las siguientes formas de energía primaria: HE: Hidroenergía RV: Residuos Vegetales GE: Geoenergía. VS . Transporte (TRS). Diesel Oíl. EX – Exportación: Energía que se destina para su venta en el extranjero. . Industrial (IND).Variación de Stock: diferencia entre las existencias de una fuente energética al 31 de diciembre del año i-1 y al 31 de diciembre de la i CI – Cierre: Incluye pérdidas y cierre estadísticos. Formas de energía tal como se obtiene de la naturaleza sin ningún proceso de transformación. Energía Secundaria (ES) Productos o fuentes energéticas obtenidas por la transformación que sufren algunos tipos de EP destinados a los sectores de consumo. Kerosene. Carboneras. Centros de Consumo (CC). Gasolina motor. Centros de Transformación (CT) Instalaciones donde se efectúa la transformación de la EP modificando su forma y/o estructura para dar origen a la energía secundaria (ES). Energía Primaria (EP). Fuel Oíl. Refinerías. Keroturbo. LE: Leña. Formas de ES: Energía Eléctrica. Carbón vegetal (leña). El único origen posible de toda energía ES un centro de transformación CT y el único destino posible un centro de consumo (CC). Sectores económicos a los cuales se destina la energía para sus diferentes usos finales tales como: Residenciales (RSD). Ejemplo: Centrales Eléctricas. Consumo Propio Representa el consumo (fila 20) de las distintas fuentes energéticas que los centros de transformación en su propio proceso productivo o de generación no incluyéndose en la oferta interna neta (fila 22). Equivalencias energéticas utilizadas. La fila 19 totaliza las fuentes energéticas producidas en los centros de transformación. Oferta Interna Neta. transformación y consumo final de energía y 17 columnas donde se detallan las fuentes energéticas utilizadas por cada elemento. inventarios de las diferentes fuentes. Es la cantidad de energía que queda a disposición del sector energético y del consumo final del país (fila 22).Generalidades sobre Balance Energético Nacional (BEN) La matriz del Balance Energético Nacional consta de 31 filas conteniendo: oferta. Es la diferencia de la transformación (producción fila 26) menos consumo propio (fila 27) menos transformación (carga fila 13). Fuentes energéticas Leña Residuos vegetales Petróleo Unidad 10³ TM 10³ TM 10³ Barriles Toneladas equivalentes Petróleo (TEP) 360.00 139.60 .4. La fila 13 totaliza las fuentes energéticas que fueron suministradas a los centros de transformación para obtener Energía Secundaria. Las filas de la 11 a la 18 representa la producción obtenida en los centros de transformación. energía no aprovechada y pérdidas. Oferta Constituye el total de energía disponible para el consumo (fila 1 a 6) e incluyen: proporción primaria por tipo de energía. 1. Se obtiene de sumar la oferta interna bruta y el balance de transformación. Transformación Representa la entrada de las fuentes energéticas primarias y secundarias (fila 8 a 12). Representa la energía que va destinada para el consumo en los diferentes sectores de la economía nacional. Balance de Transformación.1.00 180. comercio exterior (importaciones y exportación). Demanda Final Total. 5 136. Es un plan de mínimo costo en el sentido que minimiza el valor presente de los costos de inversión. Pomares TG 196 5 197 1 195 8 197 6 198 3 199 2 196 7 H: Hidro. Carbón vegetal Gas licuado de petróleo Gasolina motor Kerosene Diesel Oil Fuel Oil Fuel Gas No energéticos GWh 86.4. y fallas o sea la energía demandada y no servida. TG: GT: Turbina a Gas. operación.2 172. El sistema actual (1996) de generación. Geo energía. Geo Térmica. Mercado Eléctrico. Objetivo: El objetivo es determinar todas la obras de generación necesarios para satisfacer las necesidades de potencia y energía eléctricas previstas a un horizonte de 20 años. de una manera económica y confiable. elec.8 ------------------------- 123. Arguello GT J.4 1. TV: Térmica a Vapor. Estrada TG G.4 136.0 10³ TM 10³ Barriles 700. Planta Tipo Año Centro América H C.6 132. Fonseca / Sta.D.2.Hidro. Capacidad (MW) Nomina Efectiva l 50 48 50 46 65 66 100 100 70 40 25 25 14 10 374 335 . Plan de Expansión del Sistema de Generación del SIN 1996 – 2015.8 148.00 96. Bárbara Managua H TV Nicaragua TV P. 00 U$ / Bbl de 42 gls. 35. 2741 MW 2912 635 3099 3309 674 Ener gía. energía demandada y no servida. Se ha usado un costo constante de 60 centavos de dólar por kWh para evaluar el costo de falla.11 %.El estudio de mercado prevé un crecimiento de la demanda máxima de 343 MW en 1996 a 1058 MW en 2015. constantes a lo largo del estudio. 856 4720 903 4979 953 5255 1005 5542 1058 5834 combustibles. Año 1997 Adiciones Turbinas a gas de 34 MW (comprendida) Retiros Unidad Siemens de 15 . Los requerimiento de energía varían de 1891 Gwh en 1996 a 5384 GWh en 2015. para una tasa de crecimiento promedio del 6. 762 4202 Descuento 811 4472 descuento usada para actualizar todos los % anual. 15. GWh 1891 2007 2134 2277 Dema 2432 nda 2581 Max. El plan de expansión de mínimo costo del siguiente programa de adiciones y retiros. El factor de carga es del 63 % a lo largo del periodo de estudio la tabla 1 da los valores de potencia y energía para todo el periodo.40 U$ / Bbl de 42 gls. Tabla 1. siguientes costos. MERCADO ELÉCTRICO DE NICARAGUA (1996-2015) Año 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 Parámetros Tasa de La tasa de costos es del 12 Costo de los Se han usado los periodo de Para el Bunker C Para el Diesel C Costo de la Demanda Max. Programa de adiciones y retiros. MW 343 364 387 413 Año 441 468 491 528 200 562 6 600 200 7 200 8 200 9 201 0 201 1 201 2 201 3 201 4 201 5 Energí a. Este valor da el efecto de la calidad del servicio eléctrico sobre el PIB del país. Gwh 3502 3717 717 3954 Económicos. Tercera unidad Geo térmica Momotombo (20 MW). Recuperación de 15 Mw en planta Geo térmica P. (Millones US $). Total 1.1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 Planta diesel de generación privada de 30 Mw comprometida. Arguello. Planta diesel a base de bunker C de 30MW. Proyecto Hidroeléctrico Valentín (62 MW) Turbina de vapor de Bunker C (100 MW) Turbina de vapor de Bunker C (100 MW) Turbina de vapor de Bunker C (100 Mw) 2014 Turbina a gas (50 Mw). Proyecto de Cogeneración (10Mw) Ingenio Victoria de Julio. Pomares (10 Mw) Planta diesel Privada (35 MW). Primera Unidad Pta. Proyecto Hidroeléctrico Larreynaga (20 MW). Nicaragua (50 MW). 2015 Turbina a gas (25 Mw). Nicaragua (50 MW) Segunda unidad Pta. Primera unidad Geo térmica el Hoyo-Monte Galán (35 MW) Segunda unidad Geo térmica El Hoyo-Monte Galán (35 MW). Plantas Geotérmicas 185 MW. Proyecto de Cogeneración (10 MW) Ingenio Victoria de Julio. Mw planta Managua Turbina a Gas G. Recuperación de 15 MW en planta Geo térmica. Resumen de adiciones Plantas Hidroeléctricas 324 MW. Plantas Termoeléctricas 650 MW. Turbinas a Gas de (35 MW). . Turbina de Gas (50 MW) Proyecto Hidroeléctrico Copalar (150 MW) Unidad diesel (5 MW). Proyecto hidroeléctrico La Sirena (32 MW). Cogeneración (10 Mw). Primera Unidad Geo térmica Sn Jacinto Tizate (25 MW). Segunda unidad Geo térmica San Jacinto – Tizate (25 Mw).159 MW Requerimiento de Capital. Tercera unidad Geo térmica EL Hoyo-Monte Galán (35 MW) Turbina de Gas (50 MW) Proyecto Hidroeléctrico El Carmen (60 MW). Planta diesel(30 MW) cogeneración(10 MW) Turbina a gas (25 Mw). Planta Santa Bárbara. para su venta al sector privado. como una exigencia de parte de entidades extranjeras que recibe el Gobierno de Violeta Barrios de Chamorro. Las plantas de HIDROGESA quedan en mano del estado de Nicaragua como una estrategia económica de la industria eléctrica nicaragüense.Plantas hidroeléctricas 772.A . BIBLIOGRAFÍA  Fundamentos de Sistemas de Energía Eléctrica. Plana Centro América.A – GECSA. Las plantas pertenecientes a GECSA y GEOSA logran venderse al sector privado.  Diccionario Larousse 1996. Generadora Eléctrica Occidental S. Planta Managua.  Elementos de Centrales Eléctrica I. Estas plantas de generación de energía eléctrica fueron agrupadas. Planta Nicaragua.29 Plantas Geotérmicas 372. Planta Chinandega.  Diccionario de Energía.19 Millones de dólares USA.HIDROGESA. Valor acumulado del plan 984. COMPANÍAS DE GENERACIÓN ELÉCTRICA.86 Total 1.A .GEOSA. en tal forma.773. Generadora Hidroeléctrica S. Costo total del plan. .3 Millones de dólares. Planta las Brisas. Generadora Eléctrica Central S. con el fin de mejorar el sistema de generación de energía eléctrica en el país.  Elementos de Centrales Eléctricas II.04 Plantas Termoeléctricas 628. . Tecnología de las Energías.