Electricidad residencial(2)

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Electricidad residencial(2)

  1. 1. INTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR “MARIA NATALIA VACA” TRABAJO DE ELECTRICIDAD TEMA:RESUMEN DE ELECTRICIDAD DE QUINTO Y SEXTO CURSO NOMBRE: JUANA ELIZABETH SANCHEZ MACHADO CURSO: SEXTO FISICO MATEMATICO PROFESOR: ING. DIEGO LOPEZ
  2. 2. ELECTRICIDAD RESIDENCIAL (110 – 220V)Control industrial  NORMAS Una de las normas para el control industrial es tener una buena manipulación de los elementos.F = AmperajeV voltio.- es una cantidad de carga eléctrica que viene de un conductor.A amperio Ohmio forma parte de la resistencia.La resistencia _es el elemento protector de cualquier sistema. ELEMENTOS PROTECTORESBrekers.-actua como resistencia se utiliza en instalaciones de calefones y calderos.
  3. 3. Derivación de tipo I.- se usa para hacer abovinados de transformadores en talleresmecánicos.Derivación tipo II-. Su uso es exclusivo de transformadores se aplica en soldaduras. EMPALMESEs importante saber que todo tipo de amarre corresponde para cada sitio de nuestrainstalación.EMPELME-. Sujetasión fija o variable la conductancia eléctrica.Veamos los principales empalmes que hayWestern cortoEs aquel que se utiliza en instalaciones domiciliarias las montícolas sirven comoresistencias que cuando viene 120v y da allí la vuelta disminuye la energía.Se utiliza para instalaciones domiciliarias como:Toma corrientes sistemas luminosos, acometida eléctrica y sistemas de protección.Wester largoSe utiliza para unir conectores se utiliza en todo tipo de instalaciones al igual que elwester corto.Cola de rata
  4. 4. También es conocido como cola de cochino es muy útil para cables pequeños o paraamarrar cables de diferentes calibres es el más común y se obtiene realizando unadoble trenza con ambos cables.Da seguridad como resistencia este amarre cuando hay una sobrecarga de voltaje ydeja circular hasta cierto punto.Amarre de TeléfonoSirve para hacer instalaciones en red.DúplexAl igual que el wester corto actúa como una resistencia y se utiliza en calefones ycalderos.Derivación tipo doble ILa derivación tipo doble uno sirve para hacer a bobinados de transformador y entalleres mecánicos.Tiene un corte en el medio para hacer una descarga eléctrica.
  5. 5. Derivación tipo doble IIEs para a bobinados de transformador y sirve para las soldaduras..- EMPALME EN PROLONGACIÓNEs de constitución firme y sencilla de empalmar, se hace preferentemente en lasinstalaciones visibles o de superficie.EMPALME EN “T” O EN DERIVACIÓNEs de gran utilidad cuando se desea derivar energía eléctrica en alimentacionesadicionales, las vueltas deben sujetarse fuertemente sobre el conductor recto.El empalme de Seguridad es utilizado cuando se desea obtener mayor ajustemecánico.Empalme de Seguridad:
  6. 6. EMPALME TRENZADOEste tipo de empalme permite salvar la dificultad que se presenten en los sitios depoco espacio por ejemplo en las cajas de paso, donde concurren varios conductores.AISLAR EMPALMES: Se procederá a encintar fuertemente el empalme con cintaaislante, cubriendo cada vuelta a la mitad de la anterior. TIPOS DE CORRIENTECorriente continuaRectificador de corriente alterna en continua, con puente de Gratz. Se emplea cuandola tensión de salida tiene un valor distinto de la tensión de entrada.
  7. 7. Se denomina corriente continua (CC en español, en inglés DC, de DirectCurrent) alflujo de cargas eléctricas que no cambia de sentido con el tiempo. La corrienteeléctrica a través de un material se establece entre dos puntos de distinto potencial.Cuando hay corriente continua, los terminales de mayor y menor potencial no seintercambian entre sí. Es errónea la identificación de la corriente continua con lacorriente constante (ninguna lo es, ni siquiera la suministrada por una batería). Escontinua toda corriente cuyo sentido de circulación es siempre el mismo,independientemente de su valor absoluto.Su descubrimiento se remonta a la invención de la primera pila voltaica por parte delconde y científico italiano Alessandro Volta. No fue hasta los trabajos de Edison sobrela generación de electricidad, en las postrimerías del siglo XIX, cuando la corrientecontinua comenzó a emplearse para la transmisión de la energía eléctrica. Ya en elsiglo XX este uso decayó en favor de la corriente alterna, que presenta menorespérdidas en la transmisión a largas distancias, si bien se conserva en la conexión deredes eléctricas de diferentes frecuencias y en la transmisión a través de cablessubmarinos.Desde 2008 se está extendiendo el uso de generadores de corriente continua a partirde células fotoeléctricas que permiten aprovechar la energía solar.Cuando es necesario disponer de corriente continua para el funcionamiento deaparatos electrónicos, se puede transformar la corriente alterna de la red de suministroeléctrico mediante un proceso, denominado rectificación, que se realiza con unosdispositivos llamados rectificadores, basados en el empleo de diodos semiconductoreso tiristores (antiguamente, también de tubos de vacío).21Corriente alternaOnda senoidal.Voltaje de las fases de un sistema trifásico. Entre cada una de las fases hay undesfase de 120º.
  8. 8. Esquema de conexión.Conexión en triángulo y en estrella.Se denomina corriente alterna (simbolizada CA en español y AC en inglés, deAlternatingCurrent) a la corriente eléctrica en la que la magnitud y dirección varíancíclicamente. La forma de onda de la corriente alterna más comúnmente utilizada es lade una onda sinoidal.22 En el uso coloquial, "corriente alterna" se refiere a la forma enla cual la electricidad llega a los hogares y a las empresas.El sistema usado hoy en día fue ideado fundamentalmente por Nikola Tesla, y ladistribución de la corriente alterna fue comercializada por George Westinghouse. Otrosque contribuyeron al desarrollo y mejora de este sistema fueron LucienGaulard, JohnGibbs y Oliver Shallenger entre los años 1881 y 1889. La corriente alterna superó laslimitaciones que aparecían al emplear la corriente continua (CC), la cual constituye unsistema ineficiente para la distribución de energía a gran escala debido a problemasen la transmisión de potencia.La razón del amplio uso de la corriente alterna, que minimiza los problemas detrasmisión de potencia, viene determinada por su facilidad de transformación, cualidadde la que carece la corriente continua. La energía eléctrica trasmitida viene dada por elproducto de la tensión, la intensidad y el tiempo. Dado que la sección de losconductores de las líneas de transporte de energía eléctrica depende de la intensidad,se puede, mediante un transformador, modificar el voltaje hasta altos valores (altatensión), disminuyendo en igual proporción la intensidad de corriente. Esto permite quelos conductores sean de menor sección y, por tanto, de menor costo; además,minimiza las pérdidas por efecto Joule, que dependen del cuadrado de la intensidad.Una vez en el punto de consumo o en sus cercanías, el voltaje puede ser de nuevoreducido para permitir su uso industrial o doméstico de forma cómoda y segura.Las frecuencias empleadas en las redes de distribución son 50 y 60 Hz. El valordepende del país.
  9. 9. Corriente trifásicaSe denomina corriente trifásica al conjunto de tres corrientes alternas de igualfrecuencia, amplitud y valor eficaz que presentan una diferencia de fase entre ellas de120°, y están dadas en un orden determinado. Cada una de las corrientes que formanel sistema se designa con el nombre de fase.La generación trifásica de energía eléctrica es más común que la monofásica yproporciona un uso más eficiente de los conductores. La utilización de electricidad enforma trifásica es mayoritaria para transportar y distribuir energía eléctrica y para suutilización industrial, incluyendo el accionamiento de motores. Las corrientes trifásicasse generan mediante alternadores dotados de tres bobinas o grupos de bobinas,arrolladas en un sistema de tres electroimanes equidistantes angularmente entre sí.Los conductores de los tres electroimanes pueden conectarse en estrella o entriángulo. En la disposición en estrella cada bobina se conecta a una fase en unextremo y a un conductor común en el otro, denominado neutro. Si el sistema estáequilibrado, la suma de las corrientes de línea es nula, con lo que el transporte puedeser efectuado usando solamente tres cables. En la disposición en triángulo o deltacada bobina se conecta entre dos hilos de fase, de forma que un extremo de cadabobina está conectado con otro extremo de otra bobina.El sistema trifásico presenta una serie de ventajas, tales como la economía de suslíneas de transporte de energía (hilos más finos que en una línea monofásicaequivalente) y de los transformadores utilizados, así como su elevado rendimiento delos receptores, especialmente motores, a los que la línea trifásica alimenta conpotencia constante y no pulsada, como en el caso de la línea monofásica.Tesla fue el inventor que descubrió el principio del campo magnético rotatorio en 1882,el cual es la base de la maquinaria de corriente alterna. Él inventó el sistema demotores y generadores de corriente alterna polifásica que da energía al planeta.23Corriente monofásicaSe denomina corriente monofásica a la que se obtiene de tomar una fase de lacorriente trifásica y un cable neutro. En España y demás países que utilizan valoressimilares para la generación y trasmisión de energía eléctrica, este tipo de corrientefacilita una tensión de 220/230 voltios, lo que la hace apropiada para que puedanfuncionar adecuadamente la mayoría de electrodomésticos y luminarias que hay en lasviviendas.Desde el centro de transformación más cercano hasta las viviendas se disponencuatro hilos: un neutro (N) y tres fases (R, S y T). Si la tensión entre dos fasescualesquiera (tensión de línea) es de 380 voltios, entre una fase y el neutro es de 220voltios. En cada vivienda entra el neutro y una de las fases, conectándose variasviviendas a cada una de las fases y al neutro; esto se llama corriente monofásica. Sien una vivienda hay instalados aparatos de potencia eléctrica alta (aire acondicionado,motores, etc., o si es un taller o una empresa industrial) habitualmente se lessuministra directamente corriente trifásica que ofrece una tensión de 380 voltios.
  10. 10. SIMBOLOGIA ELECTRICA CIRCUITOS ELECTRICOSEs una malla conectada con un circuito lógico de potencia.
  11. 11. CIRCUITO EN SERIECircuito con un timbre en serie con dos ampolletas en paraleloCircuito con una ampolleta en paralelo con dos en seriePUNTO DE CONEXIÓN .- es aquella parte donde se realiza un empalme este circuito es para residencias. CIRCUITO EN PARALELOCada red eléctrica que vaya en forma horizontal se denomina serie paralela.
  12. 12. Cuando la línea de corriente tiene un flujo de corriente horizontal y continuo. Cuandouna línea o red cambia de sentido se la denomina en paralelo.Circuito con dos pilas en paralelo LEYES ELÉCTRICASLey de OhmLey de kirchoff LEY DE OHMla Ley de Ohm afirma que la corriente que circula por un conductor eléctrico esdirectamente proporcional a la tensión e inversamente proporcional a la resistenciasiempre y cuando su temperatura se mantenga constante.La ecuación matemática que describe esta relación es:Donde, I es la corriente que pasa a través del objeto en amperios, V es la diferencia depotencial de las terminales del objeto en voltios, y R es resistencia en ohmios (Ω).Específicamente, la ley de Ohm dice que la R en esta relación es constante,independientemente de la corriente.[1]
  13. 13. Esta ley tiene el nombre del físico alemán George Ohm, que en un tratado publicadoen 1827, halló valores de tensión y corriente que pasaba a través de unos circuitoseléctricos simples que contenían una gran cantidad de cables. Él presentó unaecuación un poco más compleja que la mencionada anteriormente para explicar susresultados experimentales. La ecuación de arriba es la forma moderna de la ley deOhm. LA LEY DE OHMPara poder comprender la ley de ohm es esencial que tengamos en claro la definiciónde corriente eléctrica la cual podemos señalar como el paso de electrones que setransmiten a través de un conductor en un tiempo determinado.Ahora, para saber o determinar el paso de corriente a través de un conductor enfunción a la oposición o resistencia que los materiales imponen sobre los electronesocupamos esta ley llamada ley de ohm, la cual dice que La corriente eléctrica esdirectamente proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la resistenciaeléctrica.la ley de Ohm que fue llamada así en honor a su descubridor, el físico alemán GeorgeOhm se expresarse mediante la fórmula I = V/R, siendo I la intensidad de corriente enamperios, V la fuerza electromotriz en voltios y R la resistencia en ohmios. La ley deOhm se aplica a todos los circuitos eléctricos, tanto a los de corriente continua (CC)como a los de corriente alterna (CA),Ahora También es importante saber lo que es un circuito en serie.un circuito serie es en el que la corriente eléctrica solo tiene un solo camino para llegaral punto de partida, sin importar los elementos intermedios. la corriente eléctrica es lamisma en todos los puntos del circuito.A Continuación se puede ver un bosquejo de un Circuito en serie:CIRCUITO EN SERIE:e Ii es la corriente en la resistencia Ri , V el voltaje de la fuente. Aquí observamos queen general:I = I = I =... IV= V + V + V +....+VR= R + R + R+....+RDonde:I= La corriente de la fuenteV= voltaje de la fuenteR= es la resistencia total
  14. 14. R= es la resistencia iV= de la resistencia RCuando se tienen N resistencias conectadas en serie la resistencia total del circuito esigual a la suma de todas las resistencias. Esto es:RT= R1 + R2 + R3 +...+ RNEjemplo de cómo calcular la ResistenciaSe tiene una fuente de voltaje de 24 voltios corriente directa (24 V DC) conectada a losterminales de una resistencia. Mediante un amperímetro conectado en serie en elcircuito se mide la corriente y se obtiene una lectura de 2 Amperios. ¿Cuál es laresistencia que existe en el circuito?Aplicando la ley de Ohm tenemos que: T / I = Rentonces reemplazamos:24 / 2 = 12 R (ohmios)Ejemplo de Resistencias en SerieTenemos una batería de 24V DC a cuyos terminales se conectan en Serie: unaresistencia R1 de 100 R, una resistencia R2 de 100 R, y una tercera resistencia R3 de40 R. ¿Cuál es la resistencia Total o equivalente que se le presenta a la batería?Tenemos que RT= R1 + R2 + R3, por lo que reemplazando los valores tenemos:RT= 100+100+40 = 240 REsto quiere decir que la resistencia Total o equivalente que la batería "ve" en susterminales es de 240 R.Tipos de circuitos eléctricosCircuito en serie
  15. 15. Circuito en paraleloCircuito con un timbre en serie con dos ampolletas en paraleloCircuito con una ampolleta en paralelo con dos en serieCircuito con dos pilas en paralelo
  16. 16. LEYES DE KIRCHOFFLas dos primeras leyes establecidas por Gustav R. Kirchhoff (1824-1887) sonindispensables para los cálculos de circuitos, estas leyes son:1. La suma de las corrientes que entran, en un nudo o punto de unión de un circuito esigual a la suma de las corrientes que salen de ese nudo. Si asignamos el signo más(+) a las corrientes que entran en la unión, y el signo menos (-) a las que salen de ella,entonces la ley establece que la suma algebraica de las corrientes en un punto deunión es cero: (suma algebraica de I) Σ I = 0 (en la unión)2. Para todo conjunto de conductores que forman un circuito cerrado, se verifica que lasuma de las caídas de tensión en las resistencias que constituyen la malla, es igual ala suma de las f.e.ms. intercaladas. Considerando un aumento de potencial comopositivo (+) y una caída de potencial como negativo (-), la suma algebraica de lasdiferencias de potenciales (tensiones, voltajes) en una malla cerrada es cero: (suma algebraica de E) Σ E - Σ I*R = 0 (suma algebraica de lascaídas I*R, en la malla cerrada)Como consecuencia de esto en la práctica para aplicar esta ley, supondremos unadirección arbitraria para la corriente en cada rama. Así, en principio, el extremo de laresistencia, por donde penetra la corriente, es positivo con respecto al otro extremo. Sila solución para la corriente que se resuelva, hace que queden invertidas laspolaridades, es porque la supuesta dirección de la corriente en esa rama, es laopuesta.Por ejemplo:Fig. 12
  17. 17. Las flechas representan la dirección del flujo de la corriente en el nudo. I 1 entra a launión, considerando que I2 e I3 salen. Si I1 fuera 20 A e I3 fuera 5 A, I2 tendría 15 A,según la ley de voltaje de I1=I2 + I3. La ley de Kirchoff para los voltajes es, la suma devoltajes alrededor de un circuito cerrado es igual a cero. Esto también puedeexpresarse como la suma de voltajes de un circuito cerrado es igual a la suma devoltajes de las fuentes de tensión:Fig. 13En la figura anterior, la suma de las caídas de voltaje en R1, R2 y R3 deben ser igual a10V o sea, 10V =V1+ V2+ V3. Aquí un ejemplo:Fig. 14Las corrientes de I2 e I3 y la resistencia desconocida R3 centran todos los cálculos,usando la teoría básica de la corriente continua. La dirección del flujo de la corrienteestá indicada por las flechas. El voltaje en el lado izquierdo (la resistencia R1 de 10 Ω), está saliendo del terminal superior de la resistencia. La d. d. p. en esta resistencia R1 es de I1 * R o sea, 5 voltios. Esto está en oposición de los 15 voltios de la batería. Por la ley de kirchoff del voltaje, la d. d. p. por la resistencia R2 de 10 Ω es así 15-5 o sea, 10 voltios. Usando la ley Ohm, la corriente a través de la resistencia R2 10 Ω es entonces (V/R) 1 amperio. Usando la ley de Kirchoff de la corriente y ahora conociendo el I1 e I3, el I2 se encuentra como I3=I1+I2 por consiguiente el amperaje de I2= 0.5A.
  18. 18. De nuevo, usando la ley de Kirchoff del voltaje, la d. d. p. para R3 puede calcularse como, 20 = I2*R3 +10. El voltaje por R3 (el I2*R3) es entonces 10 voltios. El valor de R3 es (V/I) o 10/0.5 o 20Ω.Los Divisores de corrienteLa corriente que entra a un nodo sale dividida en dos partes, la corriente a través deuna rama sale como se muestra debajo: para I1 yFig. 14 para I2Los Divisores de tensión.Fig. 15Puede calcularse el voltaje en R1 usando la ecuación:Puede calcularse el voltaje en R2 usando la ecuación:
  19. 19. Si no le ha quedado claro lo descrito sobre los divisores de tensión se recomiendaeste enlace, para una mejor comprensión del tema. ESQUEMAS ELÉCTRICOS (mallas)Es la unión del circuito en serie con el circuito en paralelo.110v 11~ 7~ 8~RT=7+8RT=15~I=V/RI=11/15I=0.733 A 11~ 15~RT=R1+R2RT=11+15RT=26~I=110v/11~I=10AI2=110v/7~I2=aI3=110v/8~I3=13.75A
  20. 20. CENTRALES HIDROELECTRICASEn una central hidroeléctrica se utiliza energía hidráulica para la generación deenergía eléctrica. Son el resultado actual de la evolución de los antiguos molinos queaprovechaban la corriente de los ríos para mover una rueda.En general, estas centrales aprovechan la energía potencial que posee la masa deagua de un cauce natural en virtud de un desnivel, también conocido como saltogeodésico. El agua en su caída entre dos niveles del cauce se hace pasar por unaturbina hidráulica la cual transmite la energía a un generador donde se transforma enenergía eléctrica.La función de una central hidroeléctrica es utilizar la energía potencial del aguaalmacenada y convertirla, primero en energía mecánica y luego en eléctrica.El esquema general de una central hidroeléctrica puede ser: Esquema CentralHidroeléctrica
  21. 21. Un sistema de captación de agua provoca un desnivel que origina una cierta energíapotencial acumulada. El paso del agua por la turbina desarrolla en la misma unmovimiento giratorio que acciona el alternador y produce la corriente eléctrica.Las ventajas de las centrales hidroeléctricas son evidentes: a. No requieren combustible, sino que usan una forma renovable de energía, constantemente repuesta por la naturaleza de manera gratuita. b. Es limpia, pues no contamina ni el aire ni el agua. c. A menudo puede combinarse con otros beneficios, como riego, protección contra las inundaciones, suministro de agua, caminos, navegación y aún ornamentación del terreno y turismo. d. Los costos de mantenimiento y explotación son bajos. e. Las obras de ingenieria necesarias para aprovechar la energía hidraúlica tienen una duración considerable. f. La turbina hidraúlica es una máquina sencilla, eficiente y segura, que puede ponerse en marcha y detenerse con rapidez y requiere poca vigilancia siendo sus costes de mantenimiento, por lo general, reducidos.Contra estas ventajas deben señalarse ciertas desventajas: a. Los costos de capital por kilovatio instalado son con frecuencia muy altos. b. El emplazamiento, determinado por características naturales, puede estar lejos del centro o centros de consumo y exigir la construcción de un sistema de transmisión de electricidad, lo que significa un aumento de la inversión y en los costos de mantenimiento y pérdida de energía. c. La construcción lleva, por lo común, largo tiempo en comparación con la de las centrales termoeléctricas. d. La disponibilidad de energía puede fluctuar de estación en estación y de año en año. Tipo de Centrales Hidroeléctricas Central Hidroeléctrica de Pasada Una central de pasada es aquella en que no existe una acumulación apreciable de agua "corriente arriba" de las turbinas. En una central de este tipo las turbinas deben aceptar el caudal disponible del río "como viene", con sus variaciones de estación en estación, o si ello es imposible el agua sobrante se pierde por rebosamiento.
  22. 22. En ocasiones un embalse relativamente pequeño bastará para impedir esapérdida por rebosamiento.El esquema de una central de este tipo puede ser el siguiente: PLANTA CORTEEn la misma se aprovecha un estrechamiento del río, y la obra del edificiode la central (casa de máquinas) puede formar parte de la misma presa.El desnivel entre "aguas arriba" y "aguas abajo", es reducido, y si bien seforma un remanso de agua a causa del azud, no es demasiado grande.Este tipo de central, requiere un caudal suficientemente constante paraasegurar a lo largo del año una potencia determinada.
  23. 23. Central Hidroeléctrica con Embalse de ReservaEn este tipo de proyecto se embalsa un volumen considerable de líquido"aguas arriba" de las turbinas mediante la construcción de una o más presasque forman lagos artificiales.El embalse permite graduar la cantidad de agua que pasa por las turbinas. Delvolumen embalsado depende la cantidad que puede hacerse pasar por lasturbinas.Con embalse de reserva puede producirse energía eléctrica durante todo elaño aunque el río se seque por completo durante algunos meses , cosa quesería imposible en un proyecto de pasada.Las centrales con almacenamiento de reserva exigen por lo general unainversión de capital mayor que las de pasada, pero en la mayoría de los casospermiten usar toda la energía posible y producir kilovatios-hora más baratos.Pueden existir dos variantes de estas centrales hidroeléctricas: a. La de casa de máquina al pie de la presa: En las figuras siguientes observamos en PLANTA y CORTE el esquema de una central de este tipo: PLANTA CORTE
  24. 24. La casa de máquinas suele estar al pie de la presa, como ilustra el dibujo, en estos tipos de central, el desnivel obtenido es de caracter mediano.b. Aprovechamiento por derivación del agua: En las figuras siguientes tenemos un esquema en PLANTA y CORTE de una central de este tipo: PLANTA
  25. 25. En el lugar apropiado por la topografía del terreno, se ubica la obra de toma de agua, y el líquido se lleva por medio de canales, o tuberias de presión, hasta las proximidades de la casa de máquinas. Allí se instala la chimenea de equilibrio, a partir de la cual la conducción tiene un declive más pronunciado, para ingresar finalmente a la casa de máquinas. La chimenea de equilibrio es un simple conducto vertical que asegura al cerrar las válvulas de la central, que la energía cinética que tiene el agua en la conducción, se libere en ese elemento como un aumento de nivel y se transforme en energía potencial. Los desniveles en este tipo de central suelen ser mayores comparados con los que se encuentran en los tipos anteriores de centrales.Centrales Hidroeléctricas de Bombeo:
  26. 26. Esquema central Hidroeléctrica de bombeoLas centrales de bombeo son un tipo especial de centrales hidroeléctricas queposibilitan un empleo más racional de los recursos hidraúlicos de un país.Disponen de dos embalses situados a diferente nivel. Cuando la demanda deenergía eléctrica alcanza su máximo nivel a lo largo del día, las centrales debombeo funcionan como una central convencional generando energía.Al caer el agua, almacenada en el embalse superior, hace girar el rodete de laturbina asociada a un alternador.Después el agua queda almacenada en el embalse inferior. Durante las horasdel día en la que la demanda de energía es menor el agua es bombeada alembalse superior para que pueda hace rel ciclo productivo nuevamente.Para ello la central dispone de grupos de motores-bomba o, alternativamente,sus turbinas son reversibles de manera que puedan funcionar como bombas ylos alternadores como motores.Situada en el curso alto delAragón, casi en su cabecera,la Central de Ip es la másimportante de las obrasrealizadas para la regulacióny aprovechamientohidroeléctrico de las aguasde este río, procedentes delos deshielos de las cumbrespirenaicas.Consta, en síntesis, de unembalse superior —utilizandoel ibón de Ip— capaz deregular las aportacionesnaturales de la pequeñacuenca propia, la del vecinoibón de Iserías y otros deposible captación, y derecibir, a la vez, la aportaciónpor bombeo que seproduzca. Un embalseinferior sobre el Aragónpermite tanto la recepción delagua turbinada y sualmacenamiento hasta lahora aconsejable de bombeocomo la regulación de partede las aportaciones naturalesdel río
  27. 27.  Principales componentes de una Central Hidroeléctrica La Presa El primer elemento que encontramos en una central hidroeléctrica es la presa o azud, que se encarga de atajar el río y remansar las aguas. Con estas construcciones se logra un determinado nivel del agua antes de la contención, y otro nivel diferente después de la misma. Ese desnivel se aprovecha para producir energía. Las presas pueden clasificarse por el material empleado en su construcción en: - Presa de tierra - Presa de hormigón Las presas de hormigón son las más utilizadas y se puede a su vez clasificar en:
  28. 28. De gravedad:Como se muestra en la figuratienen un peso adecuado paracontrarrestar el momento devuelco que produce el aguaDe bóveda:Necesita menos materiales quelas de gravedad y se suelenutilizar en gargantas estrechas.En estas la presión provocadapor el agua se transmiteintegramente a las laderas por elefecto del arco.
  29. 29. Los AliviaderosLos aliviaderos son elementos vitales de la presa que tienen como misiónliberar parte del agua detenida sin que esta pase por la sala de máquinas.Se encuentran en la pared principal de la presa y pueden ser de fondo o desuperficie.La misisón de los aliviaderos es la de liberar, si es preciso, grandes cantidadesde agua o atender necesidades de riego.Para evitar que el agua pueda producir desperfectos al caer desde gran altura,los aliviaderos se diseñan para que la mayoría del líquido se pierda en unacuenca que se encuentra a pie de presa, llamada de amortiguación.Para conseguir que el agua salga por los aliviaderos existen grandescompuertas, de acero que se pueden abrir o cerrar a voluntad, según lademanda de la situación.Tomas de aguaLas tomas de agua sonconstrucciones adecuadasque permiten recoger ellíquido para lleverlo hastalas máquinas por mediosde canales o tuberias.Las tomas de agua de lasque parten variosconductos hacia lastuberias, se hallan en lapared anterior de la presaque entra en contacto conel agua embalsada. Estastomas además de unascompuertas para regular lacantidad de agua que llegaa las turbinas, poseenunas rejillas metálicas queimpiden que elementosextraños como troncos,ramas, etc. puedan llegara los álabes y producirdesperfectos.
  30. 30. El canal de derivación seutiliza para conducir aguadesde la presa hasta lasturbinas de la central.Generalmente esnecesario hacer la entradaa las turbinas conconducción forzada siendopor ello preciso que existauna cámara de presióndonde termina el canal ycomienza la turbina.Es bastante normal evitarel canal y aplicardirectamente las tuberiasforzadas a las tomas deagua de las presas.Debido a las variacionesde carga del alternador o acondiciones imprevistas seutilizan las chimeneas deequilibrio que evitan lassobrepresiones en lastuberias forzadas y álabesde las turbinas. A estassobrepresiones se lesdenomina "golpe deariete".Cuando la carga de trabajode la turbina disminuyebruscamente se produceuna sobrepresión positiva,ya que el reguladorautomático de la turbinacierra la admisión de agua.La chimenea de equilibrioconsiste en un pozovertical situado lo máscerca posible de lasturbinas. Cuando existeuna sobrepresión de aguaesta encuentra menosresistencia para penetraral pozo que a la cámara depresión de las turbinashaciendo que suba el nivel
  31. 31. de la chimenea deequilibrio. En el caso dedepresión ocurrirá locontrario y el nivel bajará.Con esto se consigueevitar el golpe de ariete.Actúa de este modo lachimenea de equilibriocomo un muelle hidraúlicoo un condensadoreléctrico, es decir,absorbiendo y devolviendoenergía.Las estructuras forzadas ode presión, suelen ser deacero con refuerzosregulares a lo largo de sulongitud o de cemntoarmado, reforzado conespiras de hierro quedeben estar ancladas alterreno mediante soleraadecuadas.Casa de máquinasEs la construcción en donde se ubican las máquinas (turbinas,alternadores, etc.) y los elementos de regulación y comando.En la figura siguiente tenemos el corte esquemático de una central de caudalelevado y baja caida. La presa comprende en su misma estructura a la casa demáquinas.Se observa en la figura que la disposición es compacta, y que la entrada deagua a la trubina se hace por medio de una cámara construida en la mismapresa. Las compuertas de entrada y salida se emplean para poder dejar sinagua la zona de las máquinas en caso de reparación o desmontajes.
  32. 32. 1. Embalse 2. Presa de contención 3. Entrada de agua a las máquinas (toma), con reja 4. Conducto de entrada del agua 5. Compuertas planas de entrada, en posición "izadas". 6. Turbina hidraúlica 7. Alternador 8. Directrices para regulación de la entrada de agua a turbina 9. Puente de grua de la sal de máquinas. 10. Salida de agua (tubo de aspiración 11. Compuertas planas de salida, en posición "izadas" 12. Puente grúa para maniobrar compuertas salida. 13. Puente grúa para maniobrar compuertas de entrada.En la figura siguiente mostramos el croquis de una central de baja caida y altocaudal, como la anterior, pero con grupos generadores denominados "a bulbo",que están totalmente sumergidos en funcionamiento.
  33. 33. 14. Embalse 15. Conducto de entrada de agua 16. Compuert as de entrada "izadas" 17. Conjunto de bulbo con la turbina y el alternador 18. Puente grúa de las sala de máquina 19. Mecanism o de izaje de las compuert as de salida 20. Compuert a de salida "izada" 21. Conducto de salidaEn la figura que sigue se muestra el corte esquemático de una central decaudal mediano y salto también mediano, con la sala de máquinas al pie de lapresa.El agua ingresa por la toma practicada en el mismo dique, y es llevada hastalas turbinas por medio de conductos metálicos embutidos en el dique.
  34. 34. 22. Embalse 23. Toma de agua 24. Conducto metálico embutido en la presa 25. Compuert as de entrada en posición de izada 26. Válvulas de entrada de agua a turbinas 27. Turbina 28. Alternador 29. Puente grúa de la central 30. Compuert a de salidas "izada" 31. Puente grúa para izada de la compuerta de salida 32. Conducto de salidaEn la figura siguiente tenemos el esquema de una central de alta presión y bajocaudal. Este tipo de sala de máquinas se construye alejadas de la presa.El agua llega por medio de una tuberia a presión desde la toma, por lo regularalejada de la central, y en el trayecto suele haber una chimenea de equilibrio.La alta presión del agua que se presenta en estos casos obliga a colocarválvulas para la regulación y cierre , capaces de soportar el golpe de ariete.
  35. 35. 33. Conducto forzado desde la chimenea de equilibrio 34. Válvula de regulación y cierre 35. Puente grúa de sala de válvulas 36. Turbina 37. Alternador 38. Puente grúa de la sala de máquinas 39. Compuerta s de salida, en posición "izadas" 40. Puente grúa para las compuertas de salida 41. Conducto de salida (tubo de aspiración)Turbinas HidráulicasHay tres tipos principales de turbinas hidráulicas:La rueda PaltónLa turbina FrancisLa de hélice o turbina KaplanEl tipo más conveniente dependerá en cada caso del salto de agua y de lapotencia de la turbina.En términos generales:La rueda Paltón conviene para saltos grandes.La turbina Francis para saltos medianos.
  36. 36. La turbina de hélice o turbina Kaplan para saltos pequeños. Rueda PELTON: En la figura se muestra un croquis de la turbina en conjunto para poder apreciar la distribución de los componentes fundamentales. Un chorro de agua convenientemente dirigido y regulado, incide sobre las cucharas del rodete que se encuentran uniformemente distribuidas en la periferia de la rueda. Debido a la forma de la cuchara, el agua se desvia sin choque, cediendo toda su energía cinética, para caer finalmente en la parte inferior y salir de la máquina. La regulación se logra por medio de una aguja colocada dentro de la tubera. Este tipo de turbina se emplea para saltos grandes y presiones elevadas. 1. Rodete 2. Cuchara 3. Aguja 4. Tobera 5. Conducto de entrada 6. Mecanismo de regulación 7. Cámara de salida Turbina Pelotón y alternadorRodete y cuchara de una turbina Penton
  37. 37. Para saltos medianos se emplean las turbinas Francis, que son de reacción. En el dibujo podemos apreciar la forma general de un rodete y el importante hecho de que el agua entre en una dirección y salga en otra a 90º, situación que no se presenta en las ruedas Pelton. Las palas o álabes de la rueda Francis son alabeadas. Un hecho también significativo es que estas turbinas en vez de toberas, tienen una corona distribuidora del agua. Esta corona rodea por completo al rodete. Para lograr que el agua entre radialmente al rodete desde la corona distribuidora existe una cámara espiral o caracol que se encarga de la adecuada dosificación en cada punto de entrada del agua. El rodete tiene los álabes de forma adecuada como para producir los efectos deseados sin remolinos ni pérdidas adicionales de carácter hidrodinámico. Turbina KAPLAN: En los casos en que el agua sólo circule en dirección axial por los elementos del rodete, tendremos las turbinas de hélice o Kaplan. Las turbinas Kaplan tienen álabes móviles para adecuarse al estado de la carga. Esta turbinas aseguran un buen rendimiento aún con bajas velocidades de rotación. La figura muestra un croquis de turbina a hélice o Kaplan. Desarrollo de la energía hidroeléctrica
  38. 38. La primera central hidroeléctrica se construyó en 1880 en Northumberland, GranBretaña. El renacimiento de la energía hidráulica se produjo por el desarrollo delgenerador eléctrico, seguido del perfeccionamiento de la turbina hidráulica y debido alaumento de la demanda de electricidad a principios del siglo XX. En 1920 las centraleshidroeléctricas generaban ya una parte importante de la producción total deelectricidad.La tecnología de las principales instalaciones se ha mantenido igual durante el sigloXX. Las centrales dependen de un gran embalse de agua contenido por una presa. Elcaudal de agua se controla y se puede mantener casi constante. El agua se transportapor unos conductos o tuberías forzadas, controlados con válvulas y turbinas paraadecuar el flujo de agua con respecto a la demanda de electricidad. El agua que entraen la turbina sale por los canales de descarga. Los generadores están situados justoencima de las turbinas y conectados con árboles verticales. El diseño de las turbinasdepende del caudal de agua; las turbinas Francis se utilizan para caudales grandes ysaltos medios y bajos, y las turbinas Pelton para grandes saltos y pequeños caudales.Además de las centrales situadas en presas de contención, que dependen delembalse de grandes cantidades de agua, existen algunas centrales que se basan en lacaída natural del agua, cuando el caudal es uniforme. Estas instalaciones se llaman deagua fluente. Una de ellas es la de las Cataratas del Niágara, situada en la fronteraentre Estados Unidos y Canadá.A principios de la década de los noventa, las primeras potencias productoras dehidroelectricidad eran Canadá y Estados Unidos. Canadá obtiene un 60% de suelectricidad de centrales hidráulicas. En todo el mundo, la hidroelectricidad representaaproximadamente la cuarta parte de la producción total de electricidad, y suimportancia sigue en aumento. Los países en los que constituye fuente de electricidadmás importante son Noruega (99%), Zaire (97%) y Brasil (96%). La central de Itaipú,en el río Paraná, está situada entre Brasil y Paraguay; se inauguró en 1982 y tiene lamayor capacidad generadora del mundo.Presa de Itaipú En esta fotografía aérea puede observarse la presa de Itaipú, proyectoconjunto de Brasil y Paraguay sobre las aguas del río Paraná, y su centralhidroeléctrica, la mayor del mundo, de la que se obtienen importantes recursosenergéticos para ambos países y el conjunto regional. Con una altura de 196 m, y 8km. de largo, cuenta con 14 vertederos que actúan como cataratas artificiales. Comoreferencia, la presa Grand Coulee, en Estados Unidos, genera unos 6.500 Mw y esuna de las más grandes. En algunos países se han instalado centrales pequeñas, con
  39. 39. capacidad para generar entre un kilovatio y un megavatio. En muchas regiones deChina, por ejemplo, estas pequeñas presas son la principal fuente de electricidad.Otras naciones en vías de desarrollo están utilizando este sistema con buenosresultados. CENTRAL TERMOELÉCTRICAUna central termoeléctrica o central térmica es una instalación empleada para lageneración de energía eléctrica a partir de la energía liberada en forma de calor,normalmente mediante la combustión de combustibles fósiles como petróleo, gasnatural o carbón. Este calor es empleado por un ciclo termodinámico convencionalpara mover un alternador y producir energía eléctrica. Es contaminante pues liberadióxido de carbono.[1]Por otro lado, también existen centrales termoeléctricas que emplean fisión nuclear deluranio para producir electricidad. Este tipo de instalación recibe el nombre de centralnuclear y, como no libera dióxido de carbono, no favorece el cambio climático, pero dalugar a peligrosos residuos radioactivos que han de ser guardados durante miles deaños. Se denominan centrales termoeléctricas clásicas o convencionales aquellascentrales que producen energía eléctrica a partir de la combustión de carbón, fueloil ogas en una caldera diseñada al efecto. El apelativo de "clásicas" o "convencionales"sirve para diferenciarlas de otros tipos de centrales termoeléctricas (nucleares ysolares, por ejemplo), las cuales generan electricidad a partir de un ciclotermodinámico, pero mediante fuentes energéticas distintas de los combustibles fósilesempleados en la producción de energía eléctrica desde hace décadas y, sobre todo,con tecnologías diferentes y mucho mas recientes que las de las centralestermoeléctricas clásicas.Independientemente de cuál sea el combustible fósil que utilicen (fuel-oil, carbón ogas), el esquema de funcionamiento de todas las centrales termoeléctricas clásicas esprácticamente el mismo. Las únicas diferencias consisten en el distinto tratamientoprevio que sufre el combustible antes de ser inyectado en la caldera y en el diseño delos quemadores de la misma, que varían según sea el tipo de combustible empleado.Una central termoeléctrica clásica posee, dentro del propio recinto de la planta,sistemas de almacenamiento del combustible que utiliza (parque de carbón, depósitosde fuel-oil) para asegurar que se dispone permenentemente de una adecuadacantidad de éste. Si se trata de una central termoeléctrica de carbón (hulla, antracita,lignito,...) es previamente triturado en molinos pulverizadores hasta quedar convertidoen un polvo muy fino para facilitar su combustión. De los molinos es enviado a lacaldera de la central mediante chorro de aire precalentado.Si es una central termoeléctrica de fuel-oil, éste es precalentado para que fluidifique,siendo inyectado posteriormente en quemadores adecuados a este tipo decombustible.Si es una central termoeléctrica de gas los quemadores están asimismo concebidosespecialmente para quemar dicho combustible.Hay, por último, centrales termoeléctricas clásicas cuyo diseño les permite quemar
  40. 40. indistintamente combustibles fósiles diferentes (carbón o gas, carbón o fuel-oil, etc.).Reciben el nombre de centrales termoeléctricas mixtas.Una vez en la caldera, los quemadores provocan la combustión del carbón, fuel-oil ogas, generando energía calorífica. Esta convierte a su vez, en vapor a alta temperaturael agua que circula por una extensa red formada por miles de tubos que tapizan lasparedes de la caldera. Este vapor entre a gran presión en la turbina de la central, lacual consta de tres cuerpos -de alta, media y baja presión, respectivamente- unidospor un mismo eje.En el primer cuerpo (alta presión) hay centenares de álabes o paletas de pequeñotamaño. El cuerpo a media presión posee asimismo centenares de álabes pero demayor tamaño que los anteriores. El de baja presión, por último, tiene álabes aún másgrandes que los precedentes. El objetivo de esta triple disposición es aprovechar almáximo la fuerza del vapor, ya que este va perdiendo presión progresivamente, por locual los álabes de la turbina se hacen de mayor tamaño cuando se pasa de un cuerpoa otro de la misma., Hay que advertir, por otro lado, que este vapor, antes de entrar enla turbina, ha de ser cuidadosamente deshumidificado. En caso contrario, laspequeñísimas gotas de agua en suspensión que transportaría serían lanzadas agranvelocidad contra los álabes, actuando como si fueran proyectiles y erosionandolas paletas hasta dejarlas inservibles.El vapor de agua a presión, por lo tanto, hace girar los álabes de la turbina generandoenergía mecánica. A su vez, el eje que une a los tres cuerpos de la turbina (de alta,media y baja presión) hace girar al mismo tiempo a un alternador unido a ella,produciendo así energía eléctrica. Esta es vertida a la red de transporte a alta tensiónmediante la acción de un transformador.Por su parte, el vapor -debilitada ya su presión- es enviado a unos condensadores. Allíes enfriado y convertido de nuevo en agua. Esta es conducida otra vez a los tubos quetapizan las paredes de la caldera, con lo cual el ciclo productivo puede volver ainiciarse. Esquema de Funcionamientode una Central Termoeléctrica Clásica
  41. 41. 1. Cinta transportadora2. Tolva3. Molino4. Caldera5. Cenizas6. Sobrecalenmtador7. Recalentador8. Economizador9. Calentador de aire10. Precipitador11. Chimenea12. Turbina de alta presión13. Turbina de media presión14. Turbina de baja presión15. Condensador16. Calentadores17. Torre de refrigeración18. Transformadores19. Generador20. Línea de transporte de energía eléctrica
  42. 42. El funcionamiento de una central termoeléctrica de carbón, como la representada en lafigura, es la siguiente: el combustible está almacenado en los parques adyacentes dela central, desde donde, mediante cintas transportadoras (1), es conducido al molino(3) para ser triturado. Una vez pulverizado, se inyecta, mezclado con aire caliente apresión, en la caldero< (4) para su combustión.Dentro de la caldera se produce el vapor que acciona los álabes de los cuerpos de lasturbinas de alta presión (12), media presión (13) y baja presión (14), haciendo girar elrotor de la turbina que se mueve solidariamente con el rotor del generador (19), dondese produce energía eléctrica, la cual es transportada mediante líneas de transporta aalta 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 atmósferamediante torres de refrigeración (17), o descargando dicho calor directamente al mar oal río.
  43. 43. Para minimizar los efector de la combustión de carbón sobre el medio ambiente, lacentral 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 central. Nuevas TecnologíasSe es´tan llevando a cabo investigaciones para obtener un mejoraprovechamiento del carbón, como son la gasificación del carbón "in situ" o laaplicación de máquinas hidraúlicas de arranque de mineral y de avance contínuo, quepermiten la explotación de yacimientos de poco espesor o de yacimientos en los que elmineral se encuentra demasiado disperso o mezclado.El primero de los sistemas mencionados consiste en inyectar oxígeno en elyacimiento, de modo que se provoca la combustión del carbón y se produce un gasaprovechable para la producción de energía eléctrica mediantes centrales instaladasen bocamina.El segundo, en lanzar potentes chorros de agua contra las vetas del mineral, lo que dalugar a barros de carbón, los cuales son evacuados fuera de la mina por medios detuberías.Otras nuevas tecnologías que están siendo objeto de investigación pretenden mejorarel rendimiento de las centrales termoeléctricas de carbón, actualmente situado entre el30 y el 40%. Destaca entre ellas la combustión del carbón en lecho fluidificado, que -según determinadas estimaciones- permitiría obtener rendimientos de hasta el 50%,disminuyendo al mism otiempo la emisión de anhidrido sulfuroso. Consiste en quemarcarbón en un lecho de partículas inertes (de caliza, por ejemplo), a través del cual sehace pasar una corriente de aire. Esta soporta el peso de las partículas y las mantieneen suspensión, de modo que da la impresión de que se trata de un líquido enebullición.Otras investigaciones, por último, intentan facilitar la sustitución del fuel-oil en lascentrales termoeléctricas para contribuir a reducir la dependencia respecto delpetróleo. Cabe citar en este sentido proyectos que pretenden conseguir una adecuadacombustión de mezclas de carbón y fuel (coal-oil mixture: COM) o de carbón y agua(CAM) en las centrales termoeléctricas equipadas para consumir fuel-oil. Centrales Termoeléctricas y Medio AmbientePara evitar que el funcionamiento de las centrales termoeléctricas clásicas puedadañar el entorno natural, estas plantas llevan incorporados una serie de sistemasy elementos que afectan a la estructura de las instalaciones, como es el caso de lastorres de refrigeración.La incidencia de este tipo de centrales sobre el medio ambiente se produce por laemisión de residuos a la atmósfera (procedentes de la combustión del combustible) ypor vía térmica, (calentamiento de las aguas de los ríos por utilización de estas aguaspara la refrigeración en circuito abierto).Por lo que se refiere al primero de los aspectos citados, esa clase de contaminaciónambiental es prácticamente despreciable en el caso de las centrales termoeléctricasde gas y escasa en el caso de las de fuel-oil, pero exige, sin embargo, la adopción deimportantes medidas en las de carbón.La combustión del carbón, en efecto, provoca la emisión al medio ambiente departículas y ácidos de azufre. Para impedir que estas emisiones puedan perjudicar alentorno de la planta, dichas centrales poseen chimeneas de gran altura -se están
  44. 44. construyendo chimeneas de más de 300 metros- que dispersan dichas partículas en laatmósfera, minimizando su influencia. Además, poseen filtros electrostáticos oprecipitadores que retienen buena parte de las partículas volátiles en el interior de lacentral. Por lo que se refiere a las centrales de fuel-oil, su emisión de partículas sólidases muy inferior, y puede ser considerada insignificante. Sólo cabe tener en cuente laemisión de hollines ácidos -neutralizados mediante la adición de neutralizantes de laacidez- y la de óxidos de azufre -minimizada por medio de diversos sistemas depurificación-.En cuanto a la contaminación térmica, ésta escombatida especialmente a través de lainstalación de torres de refrigeración. Comose señalaba anteriormente, el agua que utilizala central, tras ser convertida en vapor yempleada para hacer girar la turbina, esenfriada en unos condensadores para volverposteriormente a los conductos de la caldera.Para efectuar la operación de refrigeración, seemplean las aguas de algún río próximo o delmar, a las cuales se transmite el calorincorporado por el agua de la central quepasa por los condensadores. Si el caudal delrío es pequeño, y a fin de vitar lacontaminación térmica, las centralestermoeléctricas utilizan sistemas derefrigeración en circuito cerrado mediantetorres de refrigeración.En este sistema, el agua caliente queproviene de los condensadores entra en latorre de refrigeración a una altura Central termoeléctrica de carbón dedeterminada. Se produce en la torre un tiro Puentes de García Rodrígueznatural ascendente de aire frío de maneracontinúa. El agua, al entrar en la torre, caepor su propio peso y se encuentra en su caídacon una serie de rejillas dispuestas de modoque la pulverizan y la conviertenen una lluvia muy fina. Las gotas de agua, al encontrar en su caída la corriente de airefrío que asciende por la torre, pierden su calor. Por último, el agua así enfriada vuelvea los condensadores por medio de un circuito cerrado y se continua el procesoproductivo sin daño alguno para el ambiente.Cabe mencionar, por último, que diversos países -entre ellos España- estándesarrollando proyectos de investigación que permiten aprovechar las partículasretenidas en los precipitadores y los efluentes térmicos de estas centrales de manerapositiva. Así, se estudia la posibilidad de emplear cenizas volantes, producidas por lacombustión del carbón, como material de construcción o para la recuperación delaluminio en forma de alúmina. Y se utilizan los efluentes térmicos de estas plantaspara convertir en zonas cultivables extensiones de terrenos que antes no lo eran, opara la cría de determinadas especies marinas, cuya reproducción se ve favorecidagracias al aumento de la temperatura de las aguas en las que se desarrollanENERGIA BIOTERMICA
  45. 45. La energía geotérmica es aquella energía que puede ser obtenida por el hombremediante el aprovechamiento del calor del interior de la Tierra. El calor del interior dela Tierra se debe a varios factores, entre los que caben destacar el gradientegeotérmico, el calor radiogénico, etc. Geotérmico viene del griego geo, "Tierra", ythermos, "calor"; literalmente "calor de la Tierra".Se obtiene energía geotérmica por extracción del calor interno de la Tierra. En áreasde aguas termales muy calientes a poca profundidad, se perfora por fracturasnaturales de las rocas basales o dentro de rocas sedimentarios. El agua caliente o elvapor pueden fluir naturalmente, por bombeo o por impulsos de flujos de agua y devapor (flashing). REGULACION DE TIPOS DE CONDUCTORESCables de coneccionEl cable de conección representa el componente indispensable para el transporte de laEnergía eléctrica entre los diferentes bloques que integran un sistema FV. Resulta
  46. 46. inevitable que parte de esta energía se pierda en forma de calor, ya que la resistenciaeléctrica de un conductor nunca es nula. El material más indicado para la fabricaciónde un cable conductor representa un compromiso entre un bajo valor de resistividad yel costo del mismo. El cobre ofrece hoy día la mejor solución. La información contenidaen este capítulo está dada para este tipo de material.La resistencia eléctrica de un material conductor está dada por la expresión:R = (. L ) / A (1)donde (rho) representa el valor de resistividad lineal (.m), L es el largo delconductor(m), y A es el área de la sección del mismo (m2). El valor de depende de dosvariables: el material conductor y la temperatura de trabajo que éste alcanza. Laexpresión (1) indica que para un dado material conductor y temperatura (constante),si el valor del área A permanece constante, el valor de la resistencia aumenta con sulongitud. De igual manera puede deducirse que si y L permanecen fijos, laresistenciadel conductor se reduce si el área de su sección aumenta. La mayoría de los cablesutilizados en instalaciones eléctricas tienen una sección circular. Cuando el área delconductor aumenta, también lo hace su diámetro. Por lo tanto, para una dada longitud,un aumento en el diámetro significa una menor caída de voltaje en el cable (menorespérdidas de energía), pero un mayor costo (más volumen por unidad de longitud).La dependencia entre el diámetro y el área del conductor permite establecer unmétodode clasificación para los cables. A determinados diámetros se les asigna un número enuna escala arbitraria, al que se conoce como el calibre del conductor. Esta escala se laconoce como el AWG (American Wire Gauge, calibre americano para conductores),y es utilizada dentro y fuera de los EEUU.El rango de calibres para nuestra aplicación comienza con el calibre 4/0 (4 ceros), alque corresponde el mayor diámetro. El número de ceros disminuye hasta alcanzar elvalor 1/0. A partir de este valor el calibre del cable está asociado a un valor numéricocreciente (2, 4, 6, etc). Es importante recordar que para estos calibres el diámetro delconductor se reduce cuando el valor numérico asignado aumenta. Para nuestraaplicación el máximo valor numérico que se utiliza es el 16, ya que la resistenciaMATERIALCONDUCTOROPTIMONORMA AWGRESISTENCIADE UNCONDUCTORLOS CABLES DE CONECCIONeléctrica por unidad de longitud resulta excesiva para calibres superiores a este valor.Los calibres 4/0 y 3/0 son raramente usados, pues son difíciles de instalar, tienen unelevado peso por unidad de longitud y un costo muy elevado.La Figura 8.1 muestra, en forma comparativa, los diámetros de varios de los calibresAWG. Las características eléctricas y mecánicas de los mismos están resumidas en laTabla 8.7, al final de este capítulo. El diámetro en mm especificado para cada calibrecorresponde al del conductor sin aislación alguna. Los valores resistivos, ohms porcada 100m, corresponden al valor de ese calibre a una temperatura de 25°C.DIAMETROSRELATIVOSLa norma define, para cada calibre, el valor de la corriente máxima, en amperes, quees permitido por el código eléctrico de los EEUU (ampacity, en inglés). Este valor nodebe ser sobrepasado, por razones de seguridad (excesiva disipación de calor).Los cables usados en instalaciones eléctricas tienen, salvo raras excepciones, unacubertura exterior que provee aislación eléctrica y resistencia mecánica al conductor.
  47. 47. El material usado en la cubertura exterior es muy importante, pues determina el usodel mismo. Distintos tipos de cuberturas permiten enterrar el cable bajo tierra, usarloen lugares con alta humedad y/o temperatura, o volverlos resistentes a ciertassubstancias químicas o a la radiación ultravioleta. Para identificar las distintasaplicaciones se usan letras, las que representan la abreviación de palabras en inglés.Estas letras se imprimen a intervalos especificados por las normas, a lo largo de lacubierta exterior.AMPERAJEMAXIMOCONDUCTORSOLIDO YMULTIALAMBREExisten dos tipos de conductores: el de un solo alambre (wire, en inglés) y elmultialambre (cable, en inglés). Los calibres de mayor diámetro no pueden tener unsolo conductor pues su rigidez los haría poco prácticos. Es por ello que los cables concalibres entre el 8 y el 4/0 son fabricados usando varios alambres de menor diámetro,los que son retorcidos suavemente para que conserven una estructura unificada. LaFigura 8.2 muestra estos dos tipos. Dos cables de un calibre, conectados en paralelo,es otro recurso práctico para incrementar el área efectiva de conducción.Conductor Sólido y MultialambreLOS CABLES DE CONECCIONPara uso interno, como es el caso dentro de las casas, se usa el tipo NM (Non-Metalic,cubertura no metálica). Este tipo de cable tiene una cubertura de plástico que envuelvea dos o tres conductores. Cuando hay tres cables bajo la misma cubertura, dos deellostienen aislación, mientras que el tercero es un alambre desnudo.En los EEUU el cable de tres conductores tipo NM se lo conoce, popularmente,como cable ROMEX. Como estos cables son comúnmente usados en circuitos deCA, uno de los cables tiene aislación de color nego, el otro blanca. Estos dos coloresconforman con la norma estadounidense para el cable vivo y el neutral,respectivamente(Apéndice I). El cable desnudo se lo usa como conección de tierra. Una variación deeste cable es el tipo NMC, el que es diseñado con una cubertura que resiste lahumedad.El tipo NM necesita de un ambiente de baja humedad. La Figura 8.3 muestra laestructura física de un cable NM con tres conductores.TIPOSNM Y NMCCable Tipo NM o NMCEl cable muestra marcas adicionales impresas en la cubertura plástica.En particular, el número 14 corresponde al calibre AWG de cada uno de losconductores,y la marca 2 G significa que dos de los conductores tienen aislación, mientras que eltercero es un alambre desnudo para conección a tierra (Ground, en inglés). Otraleyendaque suele ser impresa en la cubierta es el valor del voltaje máximo de trabajo.Para uso exterior se ofrecen dos tipos: el USE (Underground Service Entrance,serviciode entrada bajo tierra) y el UF (Underground Feeder, alimentador bajo tierra). Elcódigo eléctrico americano exige que un cable UF, de ser enterrado, tenga fusibles deprotección en el lugar donde se injecta la potencia eléctrica. Ambos tipos de cablepueden ser enterrados, evitándose el uso de postes de sujeción. Estos cables puedenadquirirse como cable de un solo conductor o en una estructura similar a la usada porel tipo NM, donde se agrupan dos o más conductores dentro de la cubierta exterior,
  48. 48. dependiendo del calibre. La Figura 8.4 muestra un cable del tipo USE con un soloconductor.MARCASADICIONALESCable Tipo USECables del tipo THW (Temperature-Humidity-Weather, temperatura, humedad, clima)sirven para uso a alta temperatura (expuestos al sol) o en lugares con alto nivel dehumedad ambiente. El tipo TH es similar, pero no es aconsejable en lugares con altahumedad ambiente. Algunas versiones tienen el recubrimiento aislante resistente a laradiación ultravioleta, retardando el deterioro de la cubertura aislante. Puedenutilizarseen aplicaciones exteriores, pero no pueden ser enterrados directamente en el suelocomo los tipos USE o UF.LOS CABLES DE CONECCIONRESISTENCIAYTEMPERATURAPERDIDAS DEPOTENCIAHemos visto que el valor de la resistividad () depende de la temperatura de trabajodel conductor. El valor de la resistencia eléctrica de un cable conductor a unatemperatura superior a los 25°C está dada por la expresión:Rt = R25 x (1 + .T)donde Rt es la resistencia a la temperatura t,es un coeficiente de proporcionalidadcuyo valor, para el cobre, es 0,00043 1/°C, y T es la cantidad de grados que latemperatura de trabajo del conductor supera los 25°C. Esta fórmula nos dice que porcada 10°C que sube la temperatura sobre la ambiente, el valor de la resistencia seincrementa en un 4,3 %. El amperaje máximo especificado para un determinadocalibredisminuye con la temperatura, como lo muestra la Tabla 8.5. El nuevo valor seobtiene multiplicando el valor para 25°C por el coeficiente dado en la Tabla 8.5.Coeficiente de Reducción del Amperaje MáximoTEMPER. TIPO DE CABLE TEMPER. TIPO DE CABLEGrados C UF USE,THW Grados C UF USE,THWTW TW26 - 30 0,93 0,93 41 - 45 0,66 0,7631 - 35 0,84 0,87 46 - 50 0,54 0,6936 - 40 0,76 0,81 51 - 55 0,38 0,62Un circuito activo (corriente circulando) sufre una pérdida de potencia en los cablesque interconectan el sistema. Para un determinado valor de la corriente de carga, estapérdida es proporcional a la caída de voltaje en los mismos (Apéndice I). Como severá más adelante, durante el proceso de diseño del sistema se estima la pérdidaporcentual de potencia que éste sufrirá. Esto equivale a estimar el mismo valorporcentual para la caída de voltaje. Usando este concepto, los Srs. John Davey yWindy Dankoff dedujeron una fórmula que permite calcular un llamado “Indice deCaída de Voltaje” (ICV) que puede ser utilizado para determinar el calibre adecuadodel cable a usarse. El artículo original fué publicado en la revista Home Power (#14,págs 32 y 33). Con la autorización de sus autores, daremos la descripción del métodode cálculo. El valor del ICV está dado por la expresión:AxDICV = —————————— x 3,281%CV x Vnom.Donde A es el número de amperes en el circuito, D es la distancia (en una soladirección)entre los dos puntos a conectarse, %CV es el porcentaje de caída de voltaje y Vnom
  49. 49. es el valor nominal del voltaje del sistema.El factor 3,281 debe ser usado si la distancia se mide en metros. Si la distancia es enpies (ft) no debe ser considerado.La tabla 8.6 relaciona los valores del ICV con los calibres de los cables.Tabla 8.6- Relación entre el ICV y el AWGCalibre AWG ICV Calibre AWG ICV4/0 99 6 123/0 78 8 82/0 62 10 51/0 49 12 32 31 14 24 20 16 1Veamos un ejemplo, donde los valores son los siguientes: A = 5A; D = 12 m, %CV =2% y Vnom = 12V. El valor del coeficiente ICV resultará ser:ICV = (5 x 12 x 3,281) / (2 x 12) =196,86 / 24 = 8,20Vemos que el valor más cercano en la tabla es 8, el que corresponde a un calibreAWG8. La Tabla 8.7 muestra que el valor numérico del calibre se incrementa (cablede menor diámetro) cuando el ICV disminuye. Si en lugar de 12V el sistema fuere de24V, el ICV se reduciría a la mitad, pudiéndose usar un AWG10 con holgura. Cuandoel valor del ICV tiene un valor intermedio entre dos dados en la Tabla, siempre elijael calibre de mayor diámetro.El coeficiente ICV no contempla ninguna corrección por aumento de temperatura enel conductor. Sus valores corresponden a una temperatura de trabajo de 25°C. Engeneral, esto no constituye un problema, pues la elección del calibre es losuficientemente amplia como para compensar por esta omisión.Si desea verificar la selección, puede calcular la potencia disipada en el cable a mayortemperatura, siguiendo los pasos dados en el Apéndice I.EJEMPLOVERIFICACIONTABLA 8.7- Cables de Cobre a 25 CCalibre Resistencia Amperaje Máximo (A)* DimensionesAWG W/100 m TIPO DE CABLE Diám. AreaUF USE,THW NM mm cm2No TW,THWN4/0 0,01669 211 248 13,412 1,41293/0 0,02106 178 216 11,921 1,11612/0 0,02660 157 189 10,608 0,88391/0 0,03346 135 162 9,462 0,70322 0,05314 103 124 7,419 0,43224 0,08497 76 92 5,874 0,27106 0,1345 59 70 4,710 0,17428 0,2101 43 54 3,268 0,083910 0,3339 32 32 30 2,580 0,052312 0,5314 22 22 20 2,047 0,032914 0,8432 16 16 15 1,621 0,0206La potencia eléctrica es la relación de paso de energía de un flujo por unidad detiempo; es decir, la cantidad de energía entregada o absorbida por un elemento en untiempo determinado (p = dW / dt). La unidad en el Sistema Internacional de Unidadeses el vatio o watt, que es lo mismo.Cuando una corriente eléctrica fluye en un circuito, puede transferir energía al hacerun trabajo mecánico o termodinámico. Los dispositivos convierten la energía eléctrica
  50. 50. de muchas maneras útiles, como calor, luz (lámpara incandescente), movimiento(motor eléctrico), sonido (altavoz) o procesos químicos. La electricidad se puedeproducir mecánicamente o químicamente por la generación de energía eléctrica, otambién por la transformación de la luz en las células fotoeléctricas. Por último, sepuede almacenar químicamente en baterías. TRANSFORMADORESSe denomina transformador o trafo (abreviatura), a un dispositivo eléctrico que permiteaumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna,manteniendo la frecuencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso de untransformador ideal (esto es, sin pérdidas), es igual a la que se obtiene a la salida. Lasmáquinas reales presentan un pequeño porcentaje de pérdidas, dependiendo de sudiseño, tamaño, etc.El transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de uncierto nivel de tensión, en energía alterna de otro nivel de tensión, por medio de laacción de un campo magnético. Está constituido por dos o más bobinas de materialconductor, aisladas entre sí eléctricamente por lo general enrolladas alrededor de unmismo núcleo de material ferromagnético. La única conexión entre las bobinas laconstituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo.Los transformadores son dispositivos basados en el fenómeno de la inducciónelectromagnética y están constituidos, en su forma más simple, por dos bobinasdevanadas sobre un núcleo cerrado de hierro dulce o hierro silicio. Las bobinas odevanados se denominan primario y secundario según correspondan a la entrada osalida del sistema en cuestión, respectivamente. También existen transformadores conmás devanados; en este caso, puede existir un devanado "terciario", de menor tensiónque el secundario.La relación de transformación nos indica el aumento ó decremento que sufre el valorde la tensión de salida con respecto a la tensión de entrada, esto quiere decir, porcada volt de entrada cuántos volts hay en la salida del transformador.La relación entre la fuerza electromotriz inductora (Ep), la aplicada al devanadoprimario y la fuerza electromotriz inducida (Es), la obtenida en el secundario, esdirectamente proporcional al número de espiras de los devanados primario (Np) ysecundario (Ns) .La razón de la transformación (m) de la tensión entre el bobinado primario y elbobinado secundario depende de los números de vueltas que tenga cada uno. Si elnúmero de vueltas del secundario es el triple del primario, en el secundario habrá eltriple de tensión.
  51. 51. Donde: (Vp) es la tensión en el devanado primario ó tensión de entrada, (Vs) es latensión en el devanado secundario ó tensión de salida, (Ip) es la corriente en eldevanado primario ó corriente de entrada, e (Is) es la corriente en el devanadosecundario ó corriente de salida.Esta particularidad se utiliza en la red de transporte de energía eléctrica: al poderefectuar el transporte a altas tensiones y pequeñas intensidades, se disminuyen laspérdidas por el efecto Joule y se minimiza el costo de los conductores.Así, si el número de espiras (vueltas) del secundario es 100 veces mayor que el delprimario, al aplicar una tensión alterna de 230 voltios en el primario, se obtienen23.000 voltios en el secundario (una relación 100 veces superior, como lo es larelación de espiras). A la relación entre el número de vueltas o espiras del primario ylas del secundario se le llama relación de vueltas del transformador o relación detransformación.Ahora bien, como la potencia eléctrica aplicada en el primario, en caso de untransformador ideal, debe ser igual a la obtenida en el secundario, el producto de lafuerza electromotriz por la intensidad (potencia) debe ser constante, con lo que en elcaso del ejemplo, si la intensidad circulante por el primario es de 10 amperios, la del
  52. 52. secundario será de solo 0,1 amperios (una centésima parte).Transformador de núcleo laminado mostrando el borde de las laminaciones en la partesuperior de la unidad.Primeros pasos: los experimentos con bobinas de inducciónEl fenómeno de inducción electromagnética en el que se basa el funcionamiento deltransformador fue descubierto por Michael Faraday en 1831, se basafundamentalmente en que cualquier variación de flujo magnético que atraviesa uncircuito cerrado genera una corriente inducida, y en que la corriente inducida sólopermanece mientras se produce el cambio de flujo magnético.La primera "bobina de inducción" para ver el uso de ancho fueron inventadas por elRev. Nicholas Callan College de Maynooth, Irlanda en 1836, uno de los primerosinvestigadores en darse cuenta de que cuantas más espiras hay en el secundario, enrelación con el bobinado primario, más grande es el aumento de la FEM.Los científicos e investigadores basaron sus esfuerzos en evolucionar las bobinas deinducción para obtener mayores tensiones en las baterías. En lugar de corrientealterna (CA), su acción se basó en un vibrante "do&break" mecanismo queregularmente interrumpido el flujo de la corriente directa (DC) de las pilas.Entre la década de 1830 y la década de 1870, los esfuerzos para construir mejoresbobinas de inducción, en su mayoría por ensayo y error, reveló lentamente losprincipios básicos de los transformadores. Un diseño práctico y eficaz no aparecióhasta la década de 1880, pero dentro de un decenio, el transformador sería un papeldecisivo en la “Guerra de Corrientes”, y en que los sistemas de distribución decorriente alterna triunfo sobre sus homólogos de corriente continua, una posicióndominante que mantienen desde entonces.
  53. 53. En 1876, el ingeniero ruso Pavel Yablochkov inventó un sistema de iluminaciónbasado en un conjunto de bobinas de inducción en el que el bobinado primario seconectaba a una fuente de corriente alterna y los devanados secundarios podíanconectarse a varias “velas eléctricas” (lámparas de arco), de su propio diseño. Lasbobinas utilizadas en el sistema se comportaban como transformadores primitivos. Lapatente alegó que el sistema podría, “proporcionar suministro por separado a variospuntos de iluminación con diferentes intensidades luminosas procedentes de una solafuente de energía eléctrica”.En 1878, los ingenieros de la empresa Ganz en Hungría asignaron parte de susrecursos de ingeniería para la fabricación de aparatos de iluminación eléctrica paraAustria y Hungría.En 1883, realizaron más de cincuenta instalaciones para dicho fin. Ofrecián un sistemaque constaba de dos lámparas incandescentes y de arco, generadores y otrosaccesorios.En 1882, Lucien Gaulard y John Dixon Gibbs expusieron por primera vez undispositivo con un núcleo de hierro llamado "generador secundario" en Londres, luegovendió la idea de la compañía Westinghouse de Estados Unidos.También fue expuesto en Turín, Italia en 1884, donde fue adaptado para el sistema dealumbrado eléctrico.El nacimiento del primer transformadorEntre 1884 y 1885, los ingenieros húngaros Zipernowsky, Bláthy y Deri de la compañíaGanz crearon en Budapest el modelo “ZBD” de transformador de corriente alterna,basado en un diseño de Gaulard y Gibbs (Gaulard y Gibbs sólo diseñaron un modelode núcleo abierto). Descubrieron la fórmula matemática de los transformadores:Donde: (Vs) es la tensión en el secundario y (Ns) es el número de espiras en elsecundario, (Vp) y (Np) se corresponden al primario.Su solicitud de patente hizo el primer uso de la palabra "transformador", una palabraque había sido acuñada por Bláthy Ottó.En 1885, George Westinghouse compro las patentes del ZBD y las de Gaulard yGibbs. Él le encomendó a William Stanley la construcción de un transformador de tipoZBD para uso comercial.Este diseño se utilizó por primera vez comercialmente en 1886.
  54. 54. Otra información de interésTransformador de tres fases.El primer sistema comercial de corriente alterna con fines de distribución de la energíaeléctrica que usaba transformadores se puso en operación en 1886 en GreatBarington, Massachussets, en los Estados Unidos de América. En ese mismo año, laelectricidad se transmitió a 2.000 voltios en corriente alterna a una distancia de 30kilómetros, en una línea construida en Cerchi, Italia. A partir de esta pequeñaaplicación inicial, la industria eléctrica en el mundo, ha recorrido en tal forma, que en laactualidad es factor de desarrollo de los pueblos, formando parte importante en estaindustria el transformador. El aparato que aquí se describe es una aplicación, entretantas, derivada de la inicial bobina de Ruhmkorff o carrete de Ruhmkorff, queconsistía en dos bobinas concéntricas. A una bobina, llamada primario, se le aplicabauna corriente continua proveniente de una batería, conmutada por medio de un ruptormovido por el magnetismo generado en un núcleo de hierro central por la propiaenergía de la batería. El campo magnético así creado variaba al compás de lasinterrupciones, y en el otro bobinado, llamado secundario y con muchas más espiras,se inducía una corriente de escaso valor pero con una fuerza eléctrica capaz de saltarentre las puntas de un chispómetro conectado a sus extremos.También da origen a las antiguas bobinas de ignición del automóvil Ford T, que poseíauna por cada bujía, comandadas por un distribuidor que mandaba la corriente a travésde cada una de las bobinas en la secuencia correcta.TIPOS DE TRANSFORMADORESSegún sus aplicaciones
  55. 55. Transformador elevador/reductor de tensiónUn transformador con PCB, como refrigerante en plena calle.Son empleados por empresas transportadoras eléctricas en las subestaciones de lared de transporte de energía eléctrica, con el fin de disminuir las pérdidas por efectoJoule. Debido a la resistencia de los conductores, conviene transportar la energíaeléctrica a tensiones elevadas, lo que origina la necesidad de reducir nuevamentedichas tensiones para adaptarlas a las de utilización.Transformadores elevadoresEste tipo de transformadores nos permiten, como su nombre lo dice elevar la tensiónde salida con respecto a la tensión de entrada. Esto quiere decir que la relación detransformación de estos transformadores es menor a uno.Transformadores variablesTambién llamados "Variacs", toman una línea de tensión fija (en la entrada) y proveende tensión de salida variable ajustable, dentro de dos valores.Transformador de aislamientoProporciona aislamiento galvánico entre el primario y el secundario, de manera queconsigue una alimentación o señal "flotante". Suele tener una relación 1:1. Se utilizaprincipalmente como medida de protección, en equipos que trabajan directamente conla tensión de red. También para acoplar señales procedentes de sensores lejanos, enresistencias inesianas, en equipos de electromedicina y allí donde se necesitantensiones flotantes entre sí.Transformador de alimentaciónPueden tener una o varias bobinas secundarias y proporcionan las tensionesnecesarias para el funcionamiento del equipo. A veces incorpora un fusible que cortasu circuito primario cuando el transformador alcanza una temperatura excesiva,evitando que éste se queme, con la emisión de humos y gases que conlleva el riesgode incendio. Estos fusibles no suelen ser reemplazables, de modo que hay quesustituir todo el transformador.
  56. 56. Transformador trifásico. Conexión estrella-triángulo.Transformador Flyback moderno.Transformador diferencial de variación lineal (LVDT).
  57. 57. Transformador trifásicoTienen tres bobinados en su primario y tres en su secundario. Pueden adoptar formade estrella (Y) (con hilo de neutro o no) o delta -triángulo- (Δ) y las combinacionesentre ellas: Δ-Δ, Δ-Y, Y-Δ y Y-Y. Hay que tener en cuenta que aún con relaciones 1:1,al pasar de Δ a Y o viceversa, las tensiones de fase varían.Transformador de pulsosEs un tipo especial de transformador con respuesta muy rápida (baja autoinducción)destinado a funcionar en régimen de pulsos y además de muy versátil utilidad encuanto al control de tensión 220 V.Transformador de línea o FlybackArtículo principal: Transformador FlybackEs un caso particular de transformador de pulsos. Se emplea en los televisores conTRC (CRT) para generar la alta tensión y la corriente para las bobinas de deflexiónhorizontal. Suelen ser pequeños y económicos. Además suele proporcionar otrastensiones para el tubo (foco, filamento, etc.). Además de poseer una respuesta enfrecuencia más alta que muchos transformadores, tiene la característica de mantenerdiferentes niveles de potencia de salida debido a sus diferentes arreglos entre susbobinados secundarios.Transformador diferencial de variación linealArtículo principal: Transformador diferencial de variación linealEl transformador diferencial de variación lineal (LVDT según sus siglas en inglés)es un tipo de transformador eléctrico utilizado para medir desplazamientos lineales. Eltransformador posee tres bobinas dispuestas extremo con extremo alrededor de untubo. La bobina central es el devanado primario y las externas son los secundarios. Uncentro ferromagnético de forma cilíndrica, sujeto al objeto cuya posición desea sermedida, se desliza con respecto al eje del tubo.Los LVDT son usados para la realimentación de posición en servomecanismos y parala medición automática en herramientas y muchos otros usos industriales y científicos.Transformador con diodo divididoEs un tipo de transformador de línea que incorpora el diodo rectificador paraproporcionar la tensión continua de MAT directamente al tubo. Se llama diodo divididoporque está formado por varios diodos más pequeños repartidos por el bobinado yconectados en serie, de modo que cada diodo sólo tiene que soportar una tensióninversa relativamente baja. La salida del transformador va directamente al ánodo deltubo, sin diodo ni triplicador.Transformador de impedanciaEste tipo de transformador se emplea para adaptar antenas y líneas de transmisión(tarjetas de red, teléfonos, etc.) y era imprescindible en los amplificadores de válvulaspara adaptar la alta impedancia de los tubos a la baja de los altavoces.
  58. 58. Si se coloca en el secundario una impedancia de valor Z, y llamamos n a Ns/Np, comoIs=-Ip/n y Es=Ep.n, la impedancia vista desde el primario será Ep/Ip = -Es/n²Is = Z/n².Así, hemos conseguido transformar una impedancia de valor Z en otra de Z/n².Colocando el transformador al revés, lo que hacemos es elevar la impedancia en unfactor n².Estabilizador de tensiónEs un tipo especial de transformador en el que el núcleo se satura cuando la tensiónen el primario excede su valor nominal. Entonces, las variaciones de tensión en elsecundario quedan limitadas. Tenía una labor de protección de los equipos frente afluctuaciones de la red. Este tipo de transformador ha caído en desuso con eldesarrollo de los reguladores de tensión electrónicos, debido a su volumen, peso,precio y baja eficiencia energética.Transformador híbrido o bobina híbridaEs un transformador que funciona como una híbrida. De aplicación en los teléfonos,tarjetas de red, etc.BalunEs muy utilizado como balun para transformar líneas equilibradas en no equilibradas yviceversa. La línea se equilibra conectando a masa la toma intermedia del secundariodel transformador.Transformador electrónicoEstá compuesto por un circuito electrónico que eleva la frecuencia de la corrienteeléctrica que alimenta al transformador, de esta manera es posible reducirdrásticamente su tamaño. También pueden formar parte de circuitos más complejosque mantienen la tensión de salida en un valor prefijado sin importar la variación en laentrada, llamados fuente conmutada.Transformador de frecuencia variableSon pequeños transformadores de núcleo de hierro, que funcionan en la banda deaudiofrecuencias. Se utilizan a menudo como dispositivos de acoplamiento en circuitoselectrónicos para comunicaciones, medidas y control.Transformadores de medidaEntre los transformadores con fines especiales, los más importantes son lostransformadores de medida para instalar instrumentos, contadores y relés protectoresen circuitos de alta tensión o de elevada corriente. Los transformadores de medidaaíslan los circuitos de medida o de relés, permitiendo una mayor normalización en laconstrucción de contadores, instrumentos y relés.POTENCIA EN CORRIENTE CONTINUACuando se trata de corriente continua (CC) la potencia eléctrica desarrollada en uncierto instante por un dispositivo de dos terminales, es el producto de la diferencia de
  59. 59. potencial entre dichos terminales y la intensidad de corriente que pasa a través deldispositivo. Por esta razón la potencia es proporcional a la corriente y a la tensión.Esto es,(1)donde I es el valor instantáneo de la corriente y V es el valor instantáneo del voltaje. SiI se expresa en amperios y V en voltios, P estará expresada en watts (vatios). Igualdefinición se aplica cuando se consideran valores promedio para I, V y P.Cuando el dispositivo es una resistencia de valor R o se puede calcular la resistenciaequivalente del dispositivo, la potencia también puede calcularse como , recordando que a mayor luz, menor voltaje. POTENCIA EN CORRIENTE ALTERNACuando se trata de corriente alterna (AC) sinusoidal, el promedio de potencia eléctricadesarrollada por un dispositivo de dos terminales es una función de los valoreseficaces o valores cuadráticos medios, de la diferencia de potencial entre losterminales y de la intensidad de corriente que pasa a través del dispositivo.En el caso de un circuito de carácter inductivo (caso más común) al que se aplica unatensión sinusoidal con velocidad angular y valor de pico resulta:Esto provocará una corriente retrasada un ángulo respecto de la tensiónaplicada:La potencia instantánea vendrá dada como el producto de las expresiones anteriores:Mediante trigonometría, la anterior expresión puede transformarse en la siguiente:Y sustituyendo los valores del pico por los eficaces:
  60. 60. Se obtiene así para la potencia un valor constante, y otro variable con eltiempo, . Al primer valor se le denomina potencia activa y alsegundo potencia fluctuante. RED ELÉCTRICASe denomina red eléctrica al conjunto de medios formado por generadores eléctricos,transformadores, líneas de transmisión y líneas de distribución utilizados para llevar laenergía eléctrica a los elementos de consumo de los usuarios.Con este fin se usan diferentes tensiones para limitar la caída de tensión en las líneas.Usualmente las más altas tensiones se usan en distancias más largas y mayorespotencias. Para utilizar la energía eléctrica las tensiones se reducen a medida que seacerca a las instalaciones del usuario. Para ello se usan los transformadoreseléctricos.Figura 1: Diagrama esquematizado del Sistema de suministro eléctricoRed de transporte de energía eléctrica

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