Ondas de materia. De Broglie. Principio de incertidumbre. Dualidad onda partícula
Ecuación de Scrhödinger. Armar ecuación. A partir de la dependiente del tiempo encontrar la independiente.
Pozo Cuadrado infinito (Pozo finito)
Estadística de Fermi-Dirac
El átomo de Hidrógeno y números cuánticos. Transiciones ópticas. Reglas de selección.
Escriba su publicación aquí.
Las más fáciles de transportar son los cumbustibles fósiles y el uranio
Aquellas al as que no se les modifica su naturaleza (petróleo -es discutible-). Un motor primario es uno que utiliza una energía primaria: centrales térmicas (diesel) o a gas (turbina de vapor)
Energía útil es aquella que ocupa el último lugar antes de ser entregada al ambiente como energía térmica de baja temperatura no reutilizable.
Completar
Se llama vector de energía la forma en la cual la energía es transferida de un lugar a otro. Si el vector está compuesto por materia, es posible almacenarlo. Se pueden clasificar en sólidos, líquidos, gaseosos, eléctricos, mecánicos, neumáticos, hidráulicos, elásticos, etc. Si bien la energía se puede transferir mediante radiación (tal es como nos llega del sol) no es útil en los términos de esta clasifiación puesto que para los fines prácticos humanos no se transporta energía en forma de radiación: las telecomunicaciones tienen como objeto la transferencia de información y no de energía, y por lo tanto, aunque sean radiación no se las consideran en este apartado. A la energía radiante capturada se la debe almacenar en algún otro vector para su transferencia.
La energía eléctrica es otro vector de energía. El sistema está compuesto por
A. Según el origen de la energía utilizada
B. Segun el tipo de operación de la central
Debido a la necesidad de ofrecer un producto que no tenga variaciones de tensión, corriente, generación de armónicas, que se interrumpa con frecuencia y que si se interrumpe, la duración de la misma no sea excesiva, a su vez que los reclamos sean antendidos, podemos clasificar la calidad del servicio de suministro de energía eléctrica del a siguiente forma:
Como la demanda varía a lo largo del día teniendo dos picos (uno industrial-comercial y otro residencial) la demanda en los picos es cubierta por centrales que sólo operan en dichos momentos mientras uqe la demanda base y media es cubierta por otras centrales que son mas estables baratas y mas difíciles de interrumpir, caso contrario a las centrales que ofrecen servicio en los momentos pico.
El factor de carga es el cociente entre la demanda real de energía y la potencia máxima demandada. Es decir la relación entre lo demandado y lo potencialmente máximo que puede entergarse desde el sistema. El factor de carga se puede analizar diaria, mensual, anualmente.
Reserva caliente o rotante: Debe estar disponible de inmeadiato por una parada sorpresiva. Esta reserva debe estar dimensionada para cubrir a la máquina o central más grande que se tenga en el sistema. Esta demanada se cubre con las reservas disponibles del resto de centrales y máquinas que no operan al 100% sino que se las diseña para trabjaar al 80% en régimen estaciionario y poder así entregar ese 20% de más en caso de emergencia.
Reserva pasiva o fria: De igual magnitud que la anterior se usa para cubrir paradas programadas, pudiendo materializarse con una suma de máqinas disponibles pero inactivas o una sola con potencia suficiente.
En esta página tenemos el siguiente gráfico
Argentina figura en el puesto 95 con 2600 kWh por habitante
| País | Consumo de electricidad per cápita (kWh por habitante) | Año |
|---|---|---|
| Islandia | 50,409 | 2020 |
| Noruega | 22,351 | 2020 |
| Kuwait | 19,3 | 2020 |
| Bahráin | 17,349 | 2020 |
| Qatar | 15,236 | 2020 |
| Finlandia | 14,859 | 2020 |
| Canadá | 13,854 | 2020 |
| Suecia | 13,085 | 2020 |
| Estados Unidos | 11,73 | 2020 |
| Emiratos Árabes Unidos | 11,329 | 2019 |
| Luxemburgo | 10,304 | 2020 |
| Taiwán | 10,058 | 2020 |
| Liechtenstein | 10,057 | 2020 |
| Islas Caimán | 9,88 | 2020 |
| Corea del Sur | 9,793 | 2020 |
| Nueva Caledonia | 9,445 | 2020 |
| Australia | 9,008 | 2020 |
| Arabia Saudí | 8,668 | 2020 |
| Macao | 8,263 | 2020 |
| Trinidad y Tobago | 8,163 | 2020 |
| Groenlandia | 8,123 | 2020 |
| Brunéi | 8,119 | 2020 |
| Nueva Zelanda | 8,02 | 2020 |
| Omán | 7,957 | 2020 |
| Singapur | 7,68 | 2020 |
| Japón | 7,519 | 2020 |
| Austria | 7,292 | 2020 |
| Estonia | 7,158 | 2020 |
| Bélgica | 7,01 | 2020 |
| Suiza | 6,956 | 2020 |
| Alemania | 6,693 | 2020 |
| Francia | 6,644 | 2020 |
| Rusia | 6,418 | 2020 |
| Eslovenia | 6,373 | 2020 |
| Israel | 6,34 | 2020 |
| Países Bajos | 6,296 | 2020 |
| Puerto Rico | 6,108 | 2020 |
| República Checa | 5,825 | 2020 |
| Hong Kong | 5,771 | 2020 |
| Dinamarca | 5,626 | 2020 |
| Islas Malvinas | 5,525 | 2016 |
| Grecia | 5,363 | 2020 |
| Irlanda | 4,961 | 2020 |
| Kazajistán | 4,936 | 2020 |
| Bahamas | 4,898 | 2020 |
| Eslovaquia | 4,897 | 2020 |
| España | 4,788 | 2020 |
| Italia | 4,703 | 2020 |
| Reino Unido | 4,702 | 2020 |
| Bulgaria | 4,642 | 2020 |
| Malta | 4,641 | 2020 |
| Montenegro | 4,604 | 2020 |
| Portugal | 4,556 | 2020 |
| Serbia | 4,251 | 2020 |
| Malasia | 4,193 | 2020 |
| Hungría | 4,029 | 2020 |
| Chile | 4,026 | 2020 |
| China | 3,991 | 2020 |
| Libia | 3,962 | 2020 |
| Polonia | 3,903 | 2020 |
| Lituania | 3,844 | 2020 |
| Croacia | 3,768 | 2020 |
| Sudáfrica | 3,668 | 2020 |
| Letonia | 3,614 | 2020 |
| San Cristóbal y Nieves | 3,593 | 2020 |
| Seychelles | 3,391 | 2020 |
| Barbados | 3,361 | 2020 |
| Bielorrusia | 3,347 | 2020 |
| Uruguay | 3,179 | 2020 |
| Antigua y Barbuda | 3,135 | 2020 |
| Bosnia y Hercegovina | 3,095 | 2020 |
| Ucrania | 3,033 | 2020 |
| Macedonia | 3,02 | 2020 |
| Líbano | 2,872 | 2020 |
| Surinam | 2,871 | 2020 |
| Turquía | 2,818 | 2020 |
| Bután | 2,792 | 2020 |
| Irán | 2,783 | 2020 |
| Turkmenistán | 2,729 | 2020 |
| Tailandia | 2,721 | 2020 |
| Argentina | 2,661 | 2020 |
| Andorra | 2,588 | 2020 |
| Venezuela | 2,512 | 2020 |
| Georgia | 2,509 | 2020 |
| Brasil | 2,405 | 2020 |
| Rumania | 2,33 | 2020 |
| Nauru | 2,281 | 2020 |
| Panamá | 2,236 | 2020 |
| Santa Lucía | 2,061 | 2020 |
| México | 2,011 | 2020 |
| Azerbaiyán | 1,983 | 2020 |
| Mauricio | 1,976 | 2020 |
| Costa Rica | 1,925 | 2020 |
| Mongolia | 1,872 | 2020 |
| Kirguizistán | 1,764 | 2020 |
| Armenia | 1,751 | 2020 |
| Albania | 1,662 | 2020 |
| Granada | 1,637 | 2020 |
| Uzbekistán | 1,605 | 2020 |
| Botsuana | 1,569 | 2020 |
| Jordania | 1,554 | 2020 |
| Egipto | 1,534 | 2020 |
| Paraguay | 1,516 | 2020 |
| República Dominicana | 1,49 | 2020 |
| Namibia | 1,479 | 2020 |
| Cuba | 1,461 | 2020 |
| Tayikistán | 1,461 | 2020 |
| Vietnam | 1,451 | 2020 |
| San Vicente y las Granadinas | 1,44 | 2020 |
| Perú | 1,398 | 2020 |
| Dominica | 1,395 | 2020 |
| Colombia | 1,39 | 2020 |
| Ecuador | 1,342 | 2020 |
| Moldavia | 1,308 | 2020 |
| Túnez | 1,303 | 2020 |
| Argelia | 1,302 | 2020 |
| Suazilandia | 1,296 | 2020 |
| Belice | 1,134 | 2020 |
| Guyana | 1,053 | 2020 |
| Jamaica | 1,014 | 2020 |
| Iraq | 989 | 2020 |
| Gabón | 928 | 2020 |
| El Salvador | 915 | 2020 |
| Fiyi | 908 | 2020 |
| India | 857 | 2020 |
| Indonesia | 799 | 2020 |
| Marruecos | 794 | 2020 |
| Honduras | 782 | 2020 |
| Laos | 735 | 2020 |
| Siria | 730 | 2020 |
| Filipinas | 717 | 2020 |
| Bolivia | 669 | 2020 |
| Zambia | 634 | 2020 |
| Cabo Verde | 630 | 2020 |
| Samoa | 603 | 2020 |
| Guatemala | 589 | 2020 |
| Nicaragua | 579 | 2020 |
| Guinea Ecuatorial | 556 | 2020 |
| Sri Lanka | 554 | 2020 |
| Corea del Norte | 542 | 2020 |
| Zimbabue | 489 | 2020 |
| Tonga | 456 | 2020 |
| Papúa-Nueva Guinea | 446 | 2020 |
| Lesoto | 430 | 2020 |
| Yibuti | 409 | 2020 |
| Pakistán | 395 | 2020 |
| Mozambique | 384 | 2020 |
| Camboya | 346 | 2020 |
| Bangladesh | 330 | 2020 |
| Ghana | 319 | 2020 |
| Santo Tomé y Príncipe | 291 | 2020 |
| Angola | 278 | 2020 |
| Sudán | 266 | 2020 |
| Mauritania | 264 | 2020 |
| Birmania; Myanmar | 264 | 2020 |
| Kiribati | 241 | 2020 |
| Camerún | 231 | 2020 |
| Senegal | 222 | 2020 |
| Vanuatu | 196 | 2020 |
| Congo | 172 | 2020 |
| Nepal | 164 | 2020 |
| Malí | 153 | 2020 |
| Afganistán | 151 | 2020 |
| Kenia | 147 | 2020 |
| Togo | 146 | 2020 |
| Islas Salomón | 140 | 2020 |
| Gambia | 130 | 2020 |
| Yemen | 123 | 2020 |
| Nigeria | 115 | 2020 |
| Tanzania | 97 | 2020 |
| Benín | 89 | 2020 |
| Etiopía | 84 | 2020 |
| Burkina Faso | 74 | 2020 |
| República Democrática del Congo | 73 | 2020 |
| Uganda | 72 | 2020 |
| Malaui | 62 | 2020 |
| Madagascar | 59 | 2020 |
| Eritrea | 58 | 2020 |
| Liberia | 55 | 2020 |
| Níger | 47 | 2020 |
| Comoras | 46 | 2020 |
| Guinea | 44 | 2020 |
| Sierra Leona | 42 | 2020 |
| Ruanda | 41 | 2020 |
| Haití | 37 | 2020 |
| Burundi | 32 | 2020 |
| Somalia | 27 | 2020 |
| República Centroafricana | 27 | 2020 |
| Guinea-Bissau | 19 | 2020 |
| Chad | 12 | 2020 |
| Timor Oriental | 0 | 2020 |
| Sáhara Occidental | 0 | 2020 |
Toda central térmica consta de las siguientes partes
El circuito de trabajo de una central térmica de vapor ronda el 40%. Podemos encontrar centrales que operan con diferentes combustibles primarios tales como:
El costo de quemadores y pulverizadores respresenta el 6-7% del costo total de la central.
Las centrales a gas también pueden quemar fuel-oil para permitir que siguan funcionando ante una interrupción del gasoducto (por imposibilidad de almacenar el gas). El circuito es sencillo y económico:
Para entregar una potencia determinada, cada caldera utiliza - una cantidad de combustible - un volumen de aire de combustión - un volumnen de gases de combustión a extraer - un volumen de agua para alimentar la caldera
Esta regulación se debe hacer en forma automática (a excepción de arranques y paradas)
Si el generador disminuye su carga, por disminución de consumo - la turbina cierra algunas válvulas de vapor para mantener la frecuencia entregada a la red- - por esto, aumenta la presión en la caldera que debe disiminuir el flujo de combustible - en cascada, se activa la válvula de agua de la caldera y la de salida de gases de combustión hasta que la presión en el domo superior de la caldera se restablece en un valor adecuado
Todos estos controles se realizan mediante sensores y actuadores mecánicos, neumáticos y electromecánicos controlados por una computadora.
El aire usado para la combustión se toma de la atmósfera con un ventilador de tiro forzado. Una vez que sale de la caldera, al estar caliente, se lo recircula al precalentador para recuperar algo del calor remanente.
Una vez realizada la combustión, los gases de salida son aspirados hacia una chimenea y a la atmósfera mediante un ventilador de tiro inducido.
Los deshollinadores tienen como objetivo filtrar las cenizas antes de su salida a la atmósfera. Los hay
Los centríguos emplean la rotación de los gases de salida en donde la partículas más contaminadas son dirigidas hacia las paredes y luego colectadas para su desecho. En el caso electrostático, como las partículas contaminadas suelen tener carga negativa se las "aspira" colocando un sistema de condensador cargado y conectado a tierra. Como el segundo es mas caro pero más eficiente (80-90%), se suelen emplear en conjunto para mejorar el rendimiento
Los ventiladores son de tiro forzado cuando envían el aire a la caldera y de tiro inducido cuando lo aspiran camino a la chimenea. Éstos últimos están a efectos de no necesitar chimeneas excesivamente altas y caras para evacuar los gases a auna altura adecuada.
Las centrales de vapor operan bajo un ciclo rankine y su eficiencia se maximiza al hacer lo propio con el área bajo la curva del ciclo, tal como en cualquier ciclo térmico. Algunas de las acciones que llevan a esto son:
Hay tres tipos
Trabajan a menor presión por restricciones propias del funcionamiento (180 kg/cm^2). EL agua es llevada por bombas a la caldera que ingresa a una presión levemente superior a la de adentro (por seguridad). Es circulada hacia el domo superior y colectada hacia el inferior repitiendo el ciclo hasta que se vaporiza (al atravesar finalmente el sobrecalentador) y es usada para alimentar la turbina. A grandes presiones las burbujas de aire están muy comprimidas para que se produzca el ascenso por diferencia de densidad se requerirían calderas muy altas.
En lugar de domos hay caños que elvan el agua hasta la temperatura de vapor según el diseño, y la circulación queda a cargo de las bombas que alimentan la caldera, pudiendo diseñarse geométricamente como mejor convenga. Se usan presiones mas altas y son más económicas. Sin embargo, ante una falla del sistema de alimentación de agua, se producen grandes daños a la instalación al fundirse los caños hervidores por falta de agua.
Es una caldera de circulación natural a la que se le ubican bombas en el domo supperior se le adosa una bomba de circulación para compensar la falta de diferencia de densidad debida al aumento de la presión. Si bien es más caro, compensa el no tener que aumentar la altura de la caldera.
El rendimiento actual de una turbina, ronda el 80%. Los alabes de una turbina pueden ser:
Los fijos provoan un aumento de la velocidad (una disminución de presión y temperatura) mientras que los moviles le hacen perder velocidad y presión por lo que aumenta el volumen, haciendo que la sección de la turbina se vaya agrandando a medida que el vapor circula por ella.
Se escalonan varias etapas de álabes que funcionan a diferentes intervalos de presion y temperatura en donde se reinyecta vapor que se vuelve a calentar para aprovechar al máximo la energía disponible.
Las turbinas de vapor:
Ubicados debajo de las turbinas, captan el vapor y lo condensan para reiniciar el ciclo de generación. Los hay de dos tipos
El vapor se pone en contacto directo con el agua de refrigeración, que transfiere calor con un 100% de eficiencia, sin embargo, el agua ahora está "contaminada" con sales y aire difcil de evacuar antes de reinyectar al ciclo nuevamente. Por esto mismo casi no se usan
Se usan intercambiadores de calor y el vapor condensado en agua es succionado por eyectores o bombas de vacío que lo redirigen al inicio del ciclo. El agua del circuito refrigerante no forma parte del circuito principal.
Se extrae vapor en varias parte del ciclo para recalentarlo y reinyectarlo mejorando así el rendimiento del ciclo. Estas purgas son económicamente viables hasta 8 veces en un mismo ciclo.
Para precalentar agua si se usan condensadores de mezcla ya que ambos fluidos en contacto son de igual calidad (son agua del ciclo de vapor y ninguno contamina de más al otro).
Elimina $O_2$ y $CO_2$ del agua de alimentación mediante una combinación de métodos mecánicos y químicos reduciendo los niveles de O unas 60 veces con métodos mecánicos y hasta 300 si consideramos los químicos.
El agua del circuito puede perderse en purgas, fuga y usos auxiliares, al ingresar agua de reposición se la trata con el evaporador para quitar sales no deseadas evitando incrustaciones y daños en las cañerías de la caldera.
Bomba que alimenta la caldera desde el desgasificador. No puede interrimpir su funcionamiento. Son de varias etapas y siempre se debe tener una auxiliar para emergencias que funciona con motor eléctrico o con vapor de la misma caldera.
La bomba de extracción Lleva agua del condensador (debajo de la turbina) hasta el desgasificador y trabajan a bajas presiones lo que reduce su vida útil. La de alimentación del evaporador llevan agua dura dentro del evaporador. Finalmente las de drenaje de los precalentadores toman el vapor que condensa en el intercambiador para llevarlo nuevamente al circuito principal de trabajo.
Funcionan como toberas con tomas puestas a fines de generar vacíos en las etapas que se requiera una diferencia de presión que obligue o ayude al flujo en cierto sentido y lo impida en el contrario.
Abierto: toma agua de un maro/rio/lago y la devuelve al mismo Cerrado: La bomba de toma agua de la torre de enfriamiento o piletas de refrigeración y las devuelve luego atravesar el consensador (y servir de refrigeración).
Cuando el circuito de agua es cerrado se necesita refrigerar el agua de enfriamiento exponiéndola a una superficie libre o pilet de enfriamiento antes de volver a ingresarla al ciclo. Un diseño mejorado es usar una torre en donde el agua es seccionada y expuesta a un recorrido vertical en contacto con el aire que va enfriándola.
En la forma de un cilindro hiperbólico de mayor sección en la base donde se admite el aire que se acelera por efecto de la disminución de la sección hasta un punto en donde esto se revierte para evitar "salpicar" hacia afuera, ya que el agua es rociada desde la parte superior y recojida en un pozo debajo de la chimenea. Al ser de gran altura la humedad que se ve en su cima no interfiere con el ambiente.
Se incorporan ventiladores en dos ejes en el recorrido de la torre haciendo que puedan ser muy pequeñas y más baratas, aunque incorporan material eléctrico que consume energía y debe ser mantenido (los ventiladores)
Cuando el agua es de mala calidad o no hay suficiente disponible se emplean circuitos cerrados de refrigeración con intercambiadores de calor.
En los circuitos abiertos los tubo del condensador suelen ensuciarse debido a la presencia de bacterias y sales, para lo cual es necesario efectuar un tratamiendo de limpieza con cloro, manteniendo el ph en niveles adecuado. En los sistemas cerrados es mas común la formación de sales de calcio y magnesio por lo que se requiere un tratamiendo químico del agua antes de ingresarla al sistema.
De pocos polos 4 o 2, de tipo liso o cilíndrico. Trabajan a altas velocidades de rotación (1500 a 3000 rpm). Se los denomina comúnmente turboalternadores. La eficiencia eléctrica está cercana al 100% (98%)
Para pequeñas y medianas potencias se lo logra mediante ventiladores devolviendo el aire saliente a la misma sala de máquinas si no es una muy grande, o al exterior si la envergadura lo requiere. Para grandes potencias se usan sistemas de ventilación cerrados más eficientes y también mas costosos y seguros. Otros métodos con refrigración líquida directa interna (aceite o agua) han conseguido obtener más potencia aún a la salida
A mayor potencia mayor tensión, aunque para potencia no muy altas el valor de media tensión normalizado del lugar es de importancia a la hora de elegir una tensión de trabajo. A una mayor tensión hay menos pérdidas pero mayor costo en aislación.
Se suelen unir a los alternadores son de gran potencia refrigerados con aceite, se ubican a la intemperie con un sistema anti-incendios. Pueden ser trifasicos o monofásicos dependiendo de la instalación.
Saltos de mas de 2000m, usan turbinas pelton
Saltos entre 30 y 200m usan turbinas preferentemente Francis
Saltos menores a 30m. Usan turbinas tipo Kaplan a eje vertical u horizontal.
Se acumula agua frente a un dique y se crea un desnivel artificial grande. Se genera también un lago como reservorio para turbinar más cantidad. Suelen ser centrales de punta.
Aprovechan ríos caudalosos y de llanura. Suelen ser de poca altura y de generación base (contínuamente funcionando)
Comparten características de las anteriores.
Contiene el agua y permite crear el desnivel para el salto requerido
Deja pasar el agua que no se turbina (que excede la capacidad de generación)
Suele tener una pendiente menor que el caudal natural del río (para generar un desniel aprovechable) y vincula al dique con la cámara de presión
Alimenta la conducción forzada con un cierto volumen de agua de reserva para amortiguar variaciones de consumo. Puede ayudar para aliviar un aumento de presión en la conducción forzada
En su recorrido se materializa la mayor parte del desnivel aprovechable y alimenta de forma direta a la turbina.
Es la central propiamente dicha, donde está también la trubina, el alternador y los servicios auxiliares (medidores, comandos, computadoras, etc.)
Mediante el canal de desagüe se devuelve al cauce del río el agua turbinada
Conectan al alternador con las lineas de tensión de transporte
Si bien el aprovechamiento teórico contempla la diferencia de alturas geográficas entre el salto y la restitución al río, los diferentes elementos de derivación, desagüe, donde hay escurrimientos y rozamientos que disminuyen la altura utilizable
La potencia teórica del salto se puede calcular como $$P=\rho g \ Q\cdot h$$
Si ajustamos la fórmula para tener en cuenta la altura efectiva o neta, las pérddias por rozamiento la eficiencia de la conversión en el generador (usualmente cercanas al 80%) llegamos a que
$$ \text{capacidad de generación} = 0,002 H' $$
Expresada en $kWh/m^3$. Con esta expresión conociendo el caudal podemos calcualr el volumen que circulará en cierto tiempo y calcular la energía (y la potencia) que puede obtenerse en dicha central
El embalse puede contener diferentes cotas de altura de agua lo que dará como resultado diferentes niveles de energía turbinable, entre un máximo y una cota mínima en la que no puede generarse energía
Representa la capacidad de dar cause a un caudal no turbinable debido, por ejemplo,a una crecida extraordinaria del rio, sin ocasionar daños ni a la central ni al ambiente.
Tiene como función interceptar el cauce de agua para ganar altura y acumular y/o derivar el curso del rio. hay vario teipos, a saber:
Se construyen sobre tierra firme e impermeable a base de apilar materiales diversos cuya resistencia mecánica al empuje del agua se logra por el propio peso de los materiales. La granulometría disminuye dsede las capas exteriores hacia el núcleo y adoptan una forma trapezoildal. La impermeabilidad se consigue con un nucleo de suelo arcilloso muy compactado o pantallas de hormigón impermeabilizado (aguas arriba). En las centrales del chocón y futalefú suelen verse estas configuraciones.
Éstas pueden estar construidas de
Sólo se utiliza hoy en día el hormigón armado por sus prestaciones superiores al resto de los materiales que se nombran
Y pueden adoptar una conifguración del tipo
Su resistencia al empuje del agua se consigue mediante el propio peso del homrigón, que debe estar asentado sobre paredes firmes e impermeables
Cuando se desea construir una presa de gran altura, para abaratar el costo se suele diseñar la pantalla en forma de arco de tal manera que el agua tienda a comprimirlo. Es de mucha importancia la firmeza del empotramiento de dicha estructura en este caso.
Si la distancia entre laderas es grande, se colocan arcos apoyados en columnas intermedias a intervalos acordes a la geometría de la curvatura principal.
Es una solución intermedia entre las de gravedad y las de arcos. Se colocan columnas trapezoidales bastante próximas que hacen posible disminuir el volumen de hormigón necesario para construir la pantalla en relación a si fuera una presa de gravedad.
Deriva el agua del río siguiendo la topografía del mismo pero con una pendiente menor para ganar altura respecto del cauce y acumular una diferencia de altura en el inicio de la cañería forzada. Si la geografía lo requiere se puede excavar en una montaña. Pueden ser del tipo
Próxima a la central, en ella desembocan el canal de derivación y allí nace el conducto de conducción forzada. Tiene un tamaño tal para albergar agua de forma permanente para evitar el ingreso de aire al conducto forzado ante un aumento repentido de la demanda de agua. En la cámara se encuentran
Al interrumpir la demanda de agua en las turbinas, por una salida de funcionamiento de la máquina, la masa de agua que desciende por la cañería forzada no se detiene bruscamente y su velocidad llega a cero. Esta energía cinética se transforma en una onda de choque que recorre el conducto y puede ocasionar graves daños.
Para tener en cuenta esto, se puede sobredimesionar los conductos, algo poco viable económicamente, por lo que se recurren a otros métodos
En centrales no muy grandes se incorpora un recipiente lleno de aire que pueda absorber el trabajo mecánico y transformarlo en calor.
Son válvulas colocadas antes del rodete de la turbina y aguas abajo de la válvula principal. Permiten derivar el flujo excedente de agua hacia el río cuando se necesita interumpir o disminuir el flujo hacia la turbina.
Se construye una chimenea vertical en cercanías de la cámara de presión que permita absorber el agua proveniente de la sobrepresión sin que éstas se descargue sobre el resto de la cañería.
Hay dos tipos básicos
Une la cámara de presión con la turbina. Para saltos pequeños (<15m) es una extensión de la cámara de presión. Para saltos mayores, es una instalación aparte. Los hay de los siguientes tipos.
Son las mas usuales de chapa de acero, por su facilidad de instalación en obra de elementos prefabricados. Pueden ser exteriores o interiores, revestidas en hormigón dependiendo de si se instalan en túneles. Se refuerzan con anillos de fundición en uniones y derivaciones.
Son usadas en saltos pequeños y en conductos interiores empotrados en túneles a la roca.
Alberga el grupo turbina-alternador, las válvulas, equipos de control, etc. Pueden variar mucho en su construcción.
En las centrales de pelo de agua, por lo general la sala de máquinas forma parte del mismo dique, pudiendo no diferenciarse visualmente ambas construcciones. Cuando se usan turbinas tipo bulbo la sala de máquinas prácticamente desaparece.
Dadas las condiciones topográficas, en ocasiones conviene que el conducto forzado, la chimenea de equilibrio y sala de máquinas se hagan bajo tierra. Es necesario cuando la central des de bombeo (por las solicitaciones de presión requeridas) y su costo es elevado.
Permite recuperar energía que de otra forma se perdería debido a la altura respecto al cauce del río del conducto forzado y el resto de las instalaciones. Es un tubo de aspiración hermético de geometría especial (cónico o cilíndirco usualmente) que recibe el agua evacuada de la turbina y la vincula con el canal de desagüe.
Deben instalarse en sectores costeros con mareas altas y donde sea sencillo "cercar" el agua tal como suciede en estuarios, fiordos, bahias angostas, etc. Se aprovechan los ciclos de marea que tienen un período de 12,5 horas.
Se puede turbinar tanto pleamar como bajamar o sólo una de elllas, pudiendo intercalarse estapas de bombeo para ganar altura o para almacenar el agua y turbinarla en caso de necesidad (us como pico).
El costo de la obra es sensiblemente mayor al de una hidroeléctrica debido a que la instalación debe estar siempre sumergida y expuesta al agua salada, mucho más agresiva para la vida útil de los materiales que la dulce.
Además del turbinado en la dirección el flujo según se trate de pleamar o bajamar, se puedem usar las turbinas para bombear el agua cerca del final de cada marea para sobrellenar o sobrevaciar el reservorio y ganar desnivel usando energía del sistema interconectado.
Se pueden usar exclusas para agregar dos reservorios intermedios: uno se llena al final de la pleamar y es turbinado hacia un segundo reservorio de menor altura que luego es turbinado con el final de la bajamar. Estos sistemas sólo son viables allí donde la geografía haga posible esta configuración de alturas.
Como resultado de las condiciones de trabajo en las centrales mareomotrices, tanto geográficas como de obra civil, se han desarrollado turbinas llamas tipo bulbo en donde se encapsula herméticamente a una turbina Kaplan de eje horizontal con el alternador y sus elementos de control y maniobra insertados todos en un conducto de la presa.
Esto hace que no existan grandes equipos sino que la implementación siempre se resuelve con varios equipos más pequeños (10 MW cada uno)
Los alternadores en las hidroeléctricas son de polos salientes, ya que deben tener un número elevado que les permita obtener siempre la frecuencia de salida necesaria (50 hz) para un rango importante de velocidades de giro (70 a 1000 rpm).
La potencia aumentar linealmente con la velocidad de giro y el diámetro del entrehierro y la longitud del estator. Sin embargo, aumentar el tamaño del estator somete al rotor a mayores esfuerzos mecánicos.
Es el cociente entre la velocidad máxima a la que se puede solicitar al rotor y su velocidad nominal.
$$K_e = \frac{N_{\text{max}}}{N_{\text{nom}}} $$
Este factor es diferente entre las distintas variantes de turbinas siendo las Pelton las menos tienen y las Kaplan las que más, estando las Francis en el medio.
El tiempo que tarda en pasar de reposo y velocidad nominal. Se puede calcular como:
$$T_a = \frac{J \cdot N}{9400 \ P_n} $$
En donde
$J=$ Momento de inercia del conjunto $N=$ Velocidad angular $P_n=$ Potencia nominal
Estos tiempos son de
A mayor tensión menor corriente y menor grosor de conductores, sin embargo, se necesita más aislante eléctrico y térmico.
La tensión se ha adoptado a 15 kV en las de polos salientes y de 25-30 kV para la de bulbo.
Podemos analizar dos aspectos salientes en los alternadores, el eléctrico y el mecánico.
El peso está distribuido en todo el conjunto. Existe un cojinete axial. El acoplamiento es rígido en potencias pequeñas y elástico en las grandes.
Todo el conjunto cuelga de un sólo cojinete y existen diferentes variantes para su puesta en práctica.
Son centrales térmicas donde el calor proviene de la fision. En la fision de un Kg U-235, por ejemplo, se libera la energía calórica equivalente a 3300 toneladas de carbón. Un átomo de carbón en la combustión libera 4eV mientras que la fisión de un átomo de U-235 genera 200 MeV.
El isótopo U-235 se fisiona fácilmente con neutrones que tienen velocidades bajas (E<0,1 MeV) con energías similares a las de la materia circundante. Como los neutrones que escapan producto de la fisión salen a altas velocidades, para conseguir una reacción en cadena es necesario reducirles la velocidad. Si se contara con Uranio con grandes proporciones de U-235 no sería necesaria la reducción de velociad para conseguir una reacción en cadena, ya que los neutrones producto de la fisión en estas condiciones ya tienen la velocidad adecuada para provoca otra fisión, y así, sucesivamente.
Otra forma de aumentar las probabilidades de fisión es aumentando la masa del combustible, ya que la masa aumenta con el volumen, con el cubo de la dimensión lineal, muientras que la superficie libre para que los neutrones escapen aumentar con el cuadarado (area). La masa crítica es por lo tanto función recíproca de que tan puro sea el combustible.
Se puede reducir la masa crítica si se redireccionan los neutrones que de otra forma escaparían, dándoles mas chances de provocar una fisión.
Se llama moderación al proceso de reducción de velocidad de los neutrones para provocar la fisión. A los reactores que funcionan en base a los impactos de éste tipo se los llama lentos o térmicos. El elemento moderador no debe absorber los neutrones sino simplemente reducirles la velocidad luego de colisionar contra ellos. Como moderadrones se suele usar - Deuterio (Hidrógeno con un neutrón) presente en elgua pesada. Es un excelente moderador - Hidrógeno, mejor desde el punto de vista de su masa, pero con una sección eficaz mayor, lo que lo vuelve menos efectivo.
Cuando el combustible contiene grandes cantidades de U-238 se lo coloca en forma de reticulado de barras adyacentes separadas por material moderador para incrementar la posibilidad de una fisión y reducir las chances de que los neutrones sean capturados por el U-238.
Si $F_m$, el factor de moderación es >1 el número de neutrones liberados en cada fisión que provocan otra fisión (no los liberados efectivamente) provoca un aumento descontrolado de la temperatura que haría fundir el reactor, por lo que se debe mantener el $F_m \leq 1$.
Para esto se emplean materiales absorbentes de de neutrones como el boro, carbono, cadmio, etc. Estas baras están contaminadas con material radiactivo por lo que deben ser debidamente manipuladas.
Se puede "apagar" el reactor al desacoplar comubustible y caer debajo de la masa crítica en la cual no se producen nuevas fisiones.
Los medidores de neutrones, son parte importante de este proceso, habiéndolos de diferentes tpologías. Para generar una señal eléctrica medible, dado que no tienen carga eléctrica, se usan materiales que al estar en contacto con los neutrones provoquen emisiones radiactivas que puedan luego generar diferencias de potencial y por lo tanto, corrientes medibles.
Además de refrigerar, los fluidos a utilizar (agua, sales fundidas, metales fundidos, gases) deben no absorber demasiados neutrones. Es de vital importancia que este sistema funcione de manera efectiva para evitar sobrepresiones en los tubos y conductos que podrían provocar la fusión del nucleo que al altravesar las instalaciones podría provocar explosiones, que contaminarían con el material radiactivo los alrededores.
Bombarndeando al Uranio natural se lo puede convertir, luego de varias estapas de insestabilidad y decaimiento en Pu-239 que es inestable y fisionable, por lo que es posible construir reactores que utilicen como combustible el Plutonio.
Este fue el proceso para obtener el material de la bomba que se uso en Hiroshima.
Se denomina blindaje a la protección que aisla y envuelve al reactor del resto de instalaciones y seres que pudieran ser afectados por los neutrones y la radiación que éste emite.
En reactores lentos, el moderador también hace de reflector. En un reactor rápido se usan elementos de elevado número másico.
Puede a su vez ser un intercambiador de calor entre el reactor y el ciclo térmico que alimenta a la turbina.
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Si bien como se comentó antes, se puede controlar la reaccion con la masa crítica como parámetro y la reflectividad, en general, se usan barras de control de Boro, Cadmio, Indio u otros elementos que absorben neutrones.
Mide el flujo neutrónico, como una cámara de ionización, por ejemplo.
Se usan en general grandes paredes de hormigón (que también deben refrigerarse) combinadas con material moderador que limiten la velocidad neutrónica y eviten las filtraciones de estos productos fuera del reactor: emisioenes alfa, beta y gamma, rayos-x y neutrones.
Atucha 1
En lugar de utilizar un gran recipiente a presión para el núcleo, éste está formado por haces de tubos más delicados y caros pero menos pesados.
Embalse
Usados en submarinos se parecen a los PWR aunque no tienen intercambiador de calor, el refrigerante-moderador es agua natural y el vapor del ciclo térmico se genera en el núcleo del reactor. Trabaja a menor presión ya que el agua se evapora. En caso de de que aumente la reactividad del núcleo, el agua se evapora súbitamente disminuyedno su efecto moderador y contribuyendo a disminuir la potencia generada.
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El uso de gas como refrigerante permite alcanzar temperaturas más altas y por lo tanto obtener una eficiencia teórica más alta. Sin embargo, los gases suelen ser peores conductores lo que dificulta la etapa térmica del circuito. El uso más eficiente está dado por el Helio, con mejores propiedades térmicas que el aire o el dióxido de carbono, además de no volverse radiactivo ante el bombardeo de neutrones.
El moderador en estos casos es el grafito, que ante el helio a altas temperaturas no reacciona, hecho que si sucede con el aire y otros gases.
Como los anteriores, pero usan Uranio natural y trabajan a menor temperatura.
Son reactores rápidos, sin moderación, donde a partir de elementos fisionales se obtiene más material fisionable que el consumido para la generación de energía
Usan un ciclo Uranio-Plutonio con refrigeración de un metal fundido, como por ejemplo el Sodio. Ésto tiene doble ventaja: por un lado gran eficiencia térmica y por otro, permite usar bombas electromagnéticas (sin partes móviles) para impulsar el refrigerante.
El combustible inicial es uranio enriquecido al 28% o Plutonio proveniente del material de fisión de ractores térmicos de agua.
Se usa Helio como refrigerante, no hay moderación como en los otros reactores refrigerados a gas, y se turbina directamente el Helio, por lo que no se consume agua en el ciclo térmico. En 10 años se puede producir tanto combustible como el consuimido originalmente.
El único problema es que si falla la refrigeración por Helio, el reactor puede ser muy difcil de detener en un tiempo seguro.
Usan sales fundidas como combusitlbe y operan con ciclo Th-232/U-233 sin ser rápidos pero pudiendo reproducir el combustible.
El combustible se circula desde el generador al núcleo en donde la mezcla de sales es estable aún siendo sometida a altas radiaciones y termperaturas.
Un reactor NO es una bomba por su masa crítica, sin embargo existen problemas de seguridad imporatntes.
Uno de los costos más altos de las centrales nucleares está en sus medidas de seguridad.
El Uranio puro aparece en trazas de 1% en los yacimientos. A su vez luego debe separarse el Uranio fisionable del natural a través de distitnos procesos de centrifugado, filtrado u otras tecnologías.
Reactor en atucha 1
La ventaja principal respecto a otros motores de combustión interna es que no necesita convertir un movimiento alternado en uno rotativo, sino que los gases se emplean de forma directa en una turbina que genera el movimiento rotativo.
El aire de la combustión es previamente comprimido, y su flujo dividido en dos: una parte se reinyecta a la cámara de combustión en donde se encuentra el combustible (líquido o gaseoso) mientras que otra parte se reencuentra con los gases a la salida de la cámara de combustión a fines de moderar la temperatura de salida para ser finalmente dirigidos mediante toberas a la turbina para la generación de energía.
La temperatura máxima de trabajo está entre los 540 y 950 C en relación a la que los álabes de la turbina pueden soportar. Aún así, son temperaturas mucho mas altas que en las turbinas a vapor (siendo menor su presión de trabajo).
Se puede mejorar la eficiencia del ciclo si
Para conseguir lo primero, se suele dividir el ciclo en dos o mas saltos: uno de alta presión y otro de baja presión, así, los gases que salen del ciclo de alta presión son recalentados con otra cámara de combustión y reinyectados a una turbina que trabaja a menor presión, maximizando así el volumen de gas turbinado.
Para mejorar la eficiencia de la compresión, y acercarla a un trabajo isotérmico, se emplean varias etapas de compresión sucesivas con enfriamiento intermedios para que el volumen del aire a comprirmir sea el mínimo y se encuentre a la presión adecuada.
Para disminuir la cantidad de combustible se procede al precalentamiento del aire de combustión entre la salida del compresor y el ingreso a la cámara.
Su baja relación de compresión ofrece ventajas y desventajas respecto a una turbina de vapor. Sus menores presiones de trabajo las hacen menos costosas en cuanto a resistencia de mecánica de los los materiales, pero obligan a tener grandes volúmenes, lo que ocasiona que deban ser instalaciones muy grandes si se desea obtener una gran potencia.
El uso de turbina de gas, sobresale para centrales de entre 15 y 120 MW, por su
Para potencias menores a 15 MW se usan turbinas similares a las que tiene los aviones en donde se verifica que tienen
Compitiendo con los motores diesel en este rango de potencias.
Turbinas de vapor y de gas, se complementan en lo que se llaman ciclos combinados.
Se añade a una central con TV una TG que precalienta el agua que alimenta la caldera, permitiendo trabajos a mayor temperatura (lo que obliga a sobredimensionar las prestaciones de la caldera respecto de la central TV simple). El costo es menor que si instaláramos una TG para usarse sólo durante los picos que la TV no pueda cubirar, pero mayor al de aumentar la potencia de la TV, por lo que es una opción interesante para centrales de TV existentes.
Además del calor residual de la TG para calentar el agua de la caldera, los gases de escape aún contienen un gran porcentaje de aire y oxígeno sin quemar que pueden suministrarse en la combustión de una caldera.
Si la TG de gas sale de funcionamiento, el aire de combustión necesario para la TV debe suministrarse por otros medios con solpadores, pero como éste aire no está precalentado la caldera disminuye su potencia.
Se interconectan las purgas de la TV con la salida de gase de la TG funcionando alternadamente unas u otras. Cuando la TG está activa, no se realizan extracciones de la TV, y cuando la TG se detiene, se compensa con las prugas de la TV, funcionando el sistema siempre a su máximo potencial.
Usados como compresores para torpedos durante la segunda guerra mundial, los pistones (no conectados a un sistema biela manivela como en un motor común) se unen a otro pistón coaxial que sobrecomprime el aire de la combustión que luego es direccionado a un pulmón que atenúa las oscilaciones mecánicas para luego impulsar una turbina.
Se construyen para potencias entre 5 y 20 MW
La pérdida de eficiencia más grande en las TG se da en la compresión para refrigerar los gases de salid y evitar así la destrucción de los materiales de la turbina. Si se consiguieran masteriales que resistan mayores temperaturas, ésto se ahorraría y se podría pasar de rendimientos del 30% actual a un 50%
No necesita de una bujía para encender la mezcla aire-combustible. Comprimiendo el aire a presiones elevadas éste logra temperatura tal como para provocar la ignición.
Son motores de mejor funcionamiento y eficiencia que los del ciclo otto, pudiendo consumir combustibles de menor calidad, pero suelen ser mas costosos, lentos, pesados y caros.
El motor Diesel más grande tiene una potencia de 42 MW y el más pequeño fracciones de CV
Los de 4 tiempos son un mejor diseño, pero se vuelven más complejos en la medida que aumenta la potencia. El de 2 tiempos puede mejorarse con accesorios que sólo se jusitifican en grandes instalaciones y que hace a su sencillez (2 tiempos) una ventaje.
Gas natural, metano, petróleo y derivados, destilados de carbón, etc. Los más usados son el Diesel-Oil y el Fuel-Oil.
Una bomba aspira de los tanques diarios impulsa el combustible a traves de ul filtro a la bomba inyectora. Los excesos de combusitble son aspirados por una bomba de retorno y devueltos a los tanques diarios.
Si se alimenta a fuel oil, hay que precalentarlo siendo que es muy poco fluido a temperatura ambiente.
Es importante para toda máquina alternativa. Los lubricantes a base de aceites añaden capacidad detergente. En instalaciones grandes se almacenan en un tanque externo y llevado al interior de los circuito. El retorno es por gravedad o mediante bombas. Los tanques tienen filtros para conservar las propiedades del aceite.
Puede ser con un circuito abierto tomando agua filtrada de un lago, o circuito cerrado con agua tratada. El tanque de compensación más elevado evita la formación de burbujas. El agua es enviada por una bomba a la torre de enfriamiento donde intercambia calor para vovler a inicial el ciclo
El aire es tomado del exterior con el uso de filtros y expulsado por medio de una chimenea que tiene un silenciador adosado. Si el motor tiene b omba de barrido, el aire es aspirado por una bomba de pequeña sobrepresión en los cilindros lo que obliga al aire a salir a la atmósfera de forma total.
Si el motor esta sobrealimentado, se aspira con una bomba. Los motores sobrealimentados (turbo) son de mejor rendimiento y potencia pero elevan el nivel de ruido obligando a la insonorización.
EL arranque es suministrado de forma externa como todo motor alternativo. Pueden ser motores eléctricos, motores a nafta, sistemas neumáticos, etc.
El motor se puede poner en marcha mediante aire comprimido que al expandirse en los cilindros comienza a hacer andar el motor hasta que alcanza una velocidad tal que permita comprimir el aire a la presión adecuada para la ignición.
Actualmente, los motores Diesel de generación son sobrealimentados y con muchos cilindros. Como cada vez quedan menos poblaciones sin conexión a la red, el uso de estos motores se restringe al uso de emergencia en casas, edificios y para aplicaciones navales. En el caso domiciliario compite con la turbinas de gas.
La disponibilidad de energía solar es abundante: Llegan a la atmósfera 15.000 TW, cuando se consume energía a un rtimo de 13 TW.
La energía producida en el Sol se transmite por el espacio en forma de ondas electromagnéticas, que se desplazan a una velocidad c = 300 000 km s. Tardan, por lo tanto, 500 segundos (8 minutos y 20 segundos) en cubrir los 150 millones de kilómetros de distancia que existen entre el Sol y la Tierra. Este tipo de ondas no precisan de un medio material para propagarse. Las ondas electro magnéticas que llegan a la Tierra procedentes del Sol tienen longitudes de onda comprendidas entre unos 250.y 6000 nm, de la cuales la radiación visible corresponde al intervalo comprendido entre 380 y 780 nm. El conjunto de estas radiaciones forman el denominado espectro solar, que es una distribución de la densidad de potencia relativa por unidad de intervalo de longitud de onda) frente a longitud de onda.
Luego de atravesar la atmósfera y teniendo en cuenta el albedo, la tierra cuenta con una energía por unidad de área de 1kW/m^2 con variaciones debidas a nubosidad, latitud, vientos, etc.
La energía solar es considerada energía difusa porque no es estable en el tiempo.
Se calienta un fluido usando la radiación solar para usarlo domésticamente de forma directa, o bien, si se logran temperaturas mas altas para generar energía eléctrica.
Para producir energía se necesitan altas temperaturas por lo que la radiación debe concentrarse lo más posible.
Para todas las aplicaciones de energía solar térmica, el primer paso es convertir la energía de la radiación solar en calor. Tanto desde el punto de vista de los materiales como de la estructura mecánica, el requisito clave es absorber la mayor cantidad posible de luz solar y perder la menor cantidad de energía térmica posible. Se utilizan tres métodos:
El espectro de radiación de cuerpo negro de un líquido caliente está bien separado del de la radiación solar. Por lo tanto, al diseñar un material que tenga una alta capacidad de absorción para longitudes de onda inferiores a 2 μm y una baja emisividad para longitudes de onda más largas, se puede maximizar la absorción de la radiación solar y minimizar la pérdida de radiación. Las superficies selectivas tienden a maximizar esta situación y se utilizan materiales mixtos, con semiconducotes (buena selectividad, pero frágieles mecánicamente) y metales (buena reflectividad y resistencia mecánica).
Un espejo de metal recubierto con una fina capa de absorción es el tipo más popular de superficie selectiva. El espejo puede estar hecho de cualquier metal de alta reflectividad para la radiación infrarroja, como cobre, aluminio, níquel y acero inoxidable. La película de absorción se hace de óxidos metálicos y se los denomina "espejos oscuros".
Los colectores de placa metálica y tubos consisten en una placa de metal ennegrecida a la que se encuentran adosados una serie de tubos dispuestos paralelamente, a través de los cuales circula agua. Todo ello lleva un aislamiento térmico en los costados y en la parte posterior, y va cubierto con una placa de vidrio que actúa como protección delantera. Al recibir la energía solar, la temperatura de la placa se eleva desde la temperatura ambiente temperatura Ta a Tp (temperatura de placa).
Los colectores planos absorben tanto la radiación directa como la difusa, por lo que siguen calentando aire o agua incluso en días nublados. Además, son relativamente baratos, por lo que cada vez está más extendida su utilización.
Casi limitados para uso de agua caliente doméstica, aunque si se usa agua caliente como fluido caloportador y freón para un ciclo térmico se puede conseguir energía en centrales de 30 a 500 KW.
Para sistemas de alta temperatura, por ejemplo, sistemas de energía solar térmica que funcionan a 400–500 C, especialmente con un requisito de estabilidad en el aire, se prefiere un recubrimiento de cermet. Un cermet es un material compuesto, mezcla De materiales cerámicos (cer) y metálicos (met) que pueden tener las propiedades tanto de una cerámica, como resistencia a altas temperaturas y dureza, como de un metal, como la capacidad de sufrir deformación plástica. Por lo tanto, los recubrimientos cermet diseñados correctamente pueden soportar altas temperaturas y son estables en el aire.
Existen variantes de los tubos colectores en cuanto a su composición y la forma en la que se distribuye el fluido para ser utilizado.
La forma más empleada para concentrar energía solar es por medio de reflectores parabólicos o reflectores de tipo Fresnel. Si el absorbente se coloca en el foco sobre el eje de simetría y sus dimensiones coinciden con las de la imagen del Sol cuando éste se encuentra sobre el eje de simetría del eje óptico, entonces puede conseguirse que entre radiación directa, pero sólo si se hace que el eje óptico siga al Sol.
Una propiedad importante de los sistemas concentradores es la relación de concentración de radiación, que viene dada por la relación entre el área del espejo reflector y la del absorbente. Un concentrador parabólico bien diseñado puede llegar a alcanzar una relación de concentración de hasta más de 1000, mientras que un colector cilíndrico parabólico podría alcanzar una relación de concentración de 50, lo que resulta suficiente para conseguir temperaturas capaces de generar vapor para mover turbinas del tipo de las que se emplean en centrales térmicas convencionales. La relación de concentración a emplear dependerá de la temperatura a la que se pretenda llegar en el punto ocupado por el foco.
Para lograr alta potencia en un receptor centralizado, se disponen cientos o miles de helióstatos, espejos montados en un eje bidimensional para rastrear la posición del Sol por una computadora centralizada distribuida en un campo típicamente circular u ovalado. Debido a que se pueden alcanzar temperaturas muy altas (p. ej., 565 ◦C), normalmente se utiliza vapor sobrecalentado o sal fundida como fluido de trabajo. Finalmente, impulsa una turbina de vapor de ciclo Rankine estándar para generar energía eléctrica. La energía se suele desviar a una torre donde se contiene el fluido de trabajo. Ej: Cerro Domador en Chile.
Hasta la fecha, alrededor de dos tercios de la electricidad generada por las centrales termosolares de concentración proviene de sistemas cilindroparabólicos. La estructura del sistema se muestra en la foto debajo. Los espejos parabólicos están montados sobre un eje para seguir al Sol. En la línea focal de los espejos parabólicos hay un colector lineal, típicamente un tubo de vacío de alta temperatura
El tercer tipo de planta de energía solar de concentración es el concentrador de plato paraboloidal con motor Stirling. Según un informe publicado por el Laboratorio Nacional Sandia en febrero de 2008, el sistema de motor Stirling ha demostrado una eficiencia de conversión de energía solar a red de 31.25%, la más alta de todas las conversiones de energía solar a electricidad, registrada en un día de invierno perfectamente claro y frío en Nuevo México.
Descripción del motor Stirling.
Celdas Peltier para aplicaciones limitadas en sitauciones fuera de la red que requieran energía.
Catodo caliente emite en el vacío a un ánodo frío. Poca aplicación. muy caro.