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Este documento aborda la generación de energía eléctrica a partir de fuentes sustentables o renovables, como la energía solar, eólica, hidráulica, mareomotriz, geotérmica y undimotriz. Además, se explican los conceptos de energías contaminantes y no contaminantes, así como los motores de corriente continua y alterna. También se detallan los transformadores monofásicos y trifásicos, las instalaciones eléctricas industriales y las normas oficiales mexicanas que regulan este ámbito. Finalmente, se describen los elementos eléctricos de control industrial, como los relevadores y los interruptores automáticos. Este documento proporciona una visión general de los aspectos técnicos y normativos relacionados con la generación de energía eléctrica sostenible, lo que lo convierte en una fuente de información valiosa para estudiantes, profesionales y entusiastas del sector energético.
Tipo: Esquemas y mapas conceptuales
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2.1Generación sustentable de energía eléctrica1.- ¿Qué son las energías sustentables? La energía sustentable (o renovable) es aquella que, a diferencia de la tradicional (de alto costo, contaminante y agotable), se puede obtener de fuentes naturales prácticamente infinitas como el sol, el aire, la lluvia y el agua cuyo movimiento da fuerza a los ríos y oleaje a los mares y océanos. De acuerdo con los especialistas, esta energía se puede dividir en dos grandes grupos: la no contaminante o limpia y la contaminante. Entre las primeras, podemos mencionar:-La energía solar.-La energía eólica, que se obtiene a partir de la fuerza de las corrientes del viento.-La energía hidráulica, que se obtiene con el almacenaje de la energía contenida en las corrientes de ríos y presas.-La energía mareomotriz, que se obtiene al almacenar la energía contenida en mares y océanos.-La energía geotérmica, que se logra aprovechando el calor de la Tierra.-Y la undimotriz, que se logra aprovechando la fuerza con que se generan las olas. Por su parte, el segundo grupo, las energías contaminantes (que son las realmente renovables), se obtienen a partir de la materia orgánica (o biomasa), y se pueden utilizar directamente como combustible (madera u otra materia vegetal sólida), ya sea convertido en bioetanol o en biogás, mediante diversos procesos de fermentación orgánica o biodiésel, a través de reacciones de transesterificación y de los residuos urbanos. Cabe señalar que estas energías (las contaminantes) tienen el mismo problema que la energía producida por los combustibles fósiles: en la combustión emiten dióxido de carbono, gas de efecto invernadero, y a menudo son más contaminantes puesto que la combustión no es tan limpia, emitiendo hollines y otras partículas sólidas. Sin embargo, se encuadran dentro del grupo de las energías renovables porque el dióxido de carbono emitido, puede ser utilizado, en un segundo momento o generación, a manera de materia orgánica. 2 .2 motores de corriente directa y alterna. Motores eléctricos o continuos CC Los motores eléctricos de corriente continua, también conocidos como corriente directa, motor DC o motor CC, se inventaron antes que la corriente alterna, sin embargo actualmente se usan con menos frecuencia. Este tipo de motor convierte la energía eléctrica en mecánica por medio de un movimiento rotatorio, dicho movimiento es generado como consecuencia del campo magnético. Por otro lado, debido a su velocidad variable, los motores eléctricos de corriente continua se pueden utilizar tanto para aplicaciones de baja y alta potencia. Sin embargo, debido a su alto costo y la necesidad de piezas de repuesto, normalmente sólo se utilizan para alimentar dispositivos que requieren una entrada de potencia variable. Motores de corriente alterna CA Estos son alimentados por corrientes alternas, que funcionan por medio de alimentación eléctrica. Este motor convierte la energía eléctrica en fuerzas de giro por medio de la acción mutua de los campos magnéticos. De acuerdo a su estructura, tienen un diseño más simple que funcionan a velocidades fijas, siendo ideales para operaciones de bajas velocidades. Asimismo, son utilizadas en la mayoría de los
equipos industriales, por ello, en caso de que tu aplicación exija el máximo rendimiento, los motores de corriente alterna serán una buena elección. 2.3 Transformadores monofásico y trifásico Transformador monofásico El transformador es un dispositivo que permite modificar potencia eléctrica de corriente alterna con un determinado valor de tensión y corriente en otra potencia de casi el mismo valor, pero, generalmente con distintos valores de tensión y corriente. Es una máquina estática de bajas pérdidas y tiene un uso muy extendido en los sistemas eléctricos de transmisión y distribución de energía eléctrica Cuando se requiere transportar energía eléctrica, desde los centros de generación (Centrales eléctricas) a los centros de consumo, se eleva la tensión (desde unos 15 kV hasta 132, 220 o 500 kV) y se efectúa la transmisión mediante líneas aéreas o subterráneas con menor corriente, ya que la potencia en ambos lados del trasformador es prácticamente igual, lo cual reduce las pérdidas de transmisión (R I2 ). En la etapa de distribución se reduce la tensión a los valores normales (380/220 V), mediante los transformadores adecuados. Básicamente está formado por un núcleo compuesto de láminas de hierro y dos bobinados, a los cuales denominaremos primario y secundario. El bobinado primario con “N1” espiras es aquel por el cual ingresa la energía y el secundario con “N2” espiras es aquel por el cual se suministra dicha energía. Transformador trifásico Los transformadores trifásicos es un sistema que consta de generadores, líneas de transmisión y cargas trifásicas. Estos sistemas de potencia en corriente alternan tienen una mayor ventaja sobre los sistemas que producen la corriente directa (dc) estos transformadores trifásicos en (ac) pueden cambiar los voltajes en los transformadores para poder reducir las pérdidas de transmisión de una manera estudia en el campo eléctrico de corriente alterna. Los sistemas de potencia trifásica tienen dos grandes ventajas sobre los sistemas de potencia de corriente alterna. a) Se puede obtener más potencia por kilogramo de metal de una maquina trifásica. b) Toda potencia que se suministra en el transformador trifásico es constante en cada momento lo cual no oscila como los transformadores monofásicos. Los sistemas eléctricos de corriente alternan, casi siempre son sistemas trifásicos, tanto para la producción como para el transporte y la distribución de la energía eléctrica. Es por lo cual, el estudio de los transformadores trifásicos es de mucha importancia, en el mundo de las maquinas eléctricas. Un transformador trifásico es una máquina eléctrica que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico trifásico, manteniendo una relación entre sus fases la cual depende del tipo de conexión de este circuito. 2.4 instalaciones eléctricas industriales Las instalaciones eléctricas industriales son un conjunto de equipos que forman los circuitos eléctricos que se necesitan para la transformación, el control y la distribución de la energía eléctrica en las industrias.
2.6.2 Solenoides Un solenoide es cualquier dispositivo físico capaz de crear un campo magnético sumamente uniforme e intenso en su interior, y muy débil en el exterior. Un ejemplo teórico es el de una bobina de hilo conductor aislado y enrollado helicoidalmente, de longitud indeterminada. En ese caso ideal el campo magnético sería uniforme en su interior y, como consecuencia, afuera sería nulo. En la práctica, una aproximación real aun solenoide es un alambre aislado, de longitud finita, enrollado en forma de hélice (bobina) o un número de espirales con un paso acorde a las necesidades, por el que circula una corriente eléctrica. Cuando esto sucede, se genera un campo magnético dentro de la bobina tanto más uniforme cuanto más larga sea la bobina. La ventaja del solenoide radica en esa uniformidad que a veces se requiere en algunos experimentos de física. Pero también tiene inconvenientes: es más engorroso que las Bobinas de Tesla y no puede producir un campo magnético elevado sin un equipo costoso y un sistema de refrigeración. 2.6.3 Interruptores Automáticos La utilización de este término puede variar en distintas regiones para referirse a interruptores automáticos accionados por sobrecargas de un circuito o para interruptores automáticos accionados por pérdidas de energía fuera del circuito. Para este último caso véase Interruptor diferencial. Un disyuntor, interruptor automático (España), automático (Chile), break ero pastilla (México, Ecuador y Panamá) otaco (Colombia), es un aparato capaz de interrumpir o abrir un circuito eléctrico cuando la intensidad de la corriente eléctrica que por él circula excede de un determinado valor, o en el que se ha producido un cortocircuito, con el objetivo de evitar daños a los equipos eléctricos. A diferencia de los fusibles, que deben ser reemplazados tras un único uso, el disyuntor puede ser rearmado una vez localizado y reparado el problema que haya causado su disparo o desactivación automática. Los disyuntores se fabrican de diferentes tamaños y características, lo cual hace quesean ampliamente utilizados en viviendas, industrias y comercios