20 May
Conceptos Fundamentales en Energías Renovables
Energía Solar de Concentración (CSP)
Sales Fundidas
Son fluidos caloportadores que almacenan calor a altas temperaturas. Se utilizan en centrales termosolares de concentración tipo torre (CSP). Permiten generar electricidad incluso cuando no hay sol.
Ventajas del Sistema CSP sobre Otros Tipos
Puede generar electricidad aún sin radiación solar directa gracias al almacenamiento térmico. Alcanza mayores temperaturas y eficiencia que la energía solar fotovoltaica.
Diferencias entre Centrales Solares de Concentración Tipo Torre y de Cilindro Parabólico
La torre central concentra en un punto con heliostatos y alcanza hasta 1000 °C. El cilindro parabólico concentra en línea. La torre suele usar sales fundidas y el cilindro aceites térmicos como fluido.
Funcionamiento de una Central CSP Tipo Cilindro
Utiliza espejos parabólicos que concentran la radiación solar en un tubo receptor. Este tubo contiene un fluido térmico que se calienta, generando vapor que mueve una turbina para producir electricidad.
Disco Parabólico en CSP
Concentra la radiación solar en un único punto focal donde se ubica un receptor. El calor concentrado acciona un motor Stirling o produce vapor para generar electricidad.
Energía Eólica
Razones para Colocar Parques Eólicos en el Mar
- En el mar los vientos son más fuertes y constantes que en tierra firme.
- Se reduce la turbulencia y se alarga la vida útil de los aerogeneradores.
- Permiten construir grandes parques sin uso de suelo urbano.
Valor del Límite de Betz
59.3%, indica la máxima fracción de energía del viento que puede ser convertida en electricidad por un aerogenerador ideal.
Regulación de Potencia por Pitch Control
Modifica el ángulo de las palas del rotor para reducir la captación del viento y mantener constante la potencia a altas velocidades.
Biomasa
Diferencias entre Centrales de Biomasa de Combustión y Gasificación
La combustión quema completamente la biomasa para generar calor. La gasificación convierte la biomasa en gas de síntesis. Los productos, eficiencia y aplicaciones tecnológicas son diferentes en ambos casos.
Energía Hidroeléctrica
Curva de Carga Diaria en una Central Hidroeléctrica
Permite dimensionar correctamente la potencia instalada. Ayuda a ajustar el caudal disponible a la demanda energética de cada hora del día.
Función del Canal de Derivación en una Minicentral Hidroeléctrica
Conduce el agua desde la bocatoma hasta la cámara de carga, evitando arrastre de sedimentos y permitiendo un flujo constante y regulado hacia la turbina.
Diferencias entre Hidroeléctricas de Base y de Punta
Base: operan continuamente, cubren demanda promedio. Punta: operan en horas pico, se encienden según demanda.
Energía Solar Fotovoltaica (FV)
Tipo de Radiación Solar que se Debe Medir para Energía
Se mide la radiación solar global. El instrumento es el piranómetro, que mide la radiación incidente mediante un sensor que genera una señal eléctrica proporcional.
Identificar un Módulo Fotovoltaico de Mala Calidad
Un módulo malo presenta caída prematura de corriente y menor potencia máxima. En la curva I-V, se nota una menor área bajo la curva y puntos de potencia desplazados.
¿Cómo Afecta la Altitud en la Medición de la Radiación?
A mayor altitud hay menos atmósfera que atraviesa la radiación, lo que permite captar mayor radiación solar global por metro cuadrado.
¿En Qué Campus se Deben Instalar los Módulos con Mayor Inclinación?
En La Paz, debido a su latitud y mayor altitud, se necesita mayor inclinación para optimizar el ángulo de incidencia solar.
Diferencias entre Termosifón y Flujo Forzado
El termosifón funciona por convección natural y no requiere bomba; el de flujo forzado usa bomba y permite mayor control del circuito térmico.
Funcionamiento con Techos Este-Oeste
Los paneles se colocan orientados al este y oeste. Se reduce el rendimiento pico, pero se extiende la generación durante más horas del día.
¿Qué es Golpe de Ariete?
Es un aumento súbito de presión por cierre rápido de válvulas. Se evita con chimeneas de equilibrio o válvulas de alivio en el circuito hidráulico.
Efecto Fotovoltaico
Es el fenómeno por el cual un material semiconductor genera electricidad al ser iluminado. Los fotones excitan electrones que atraviesan la unión PN y generan corriente.
Componentes de la Radiación Solar
- Directa: (sol sin nubes)
- Difusa: (radiación dispersada por la atmósfera)
- Reflejada: (desde superficies del entorno)
Altura Solar
Es el ángulo entre el sol y el horizonte. Se usa para calcular la longitud de sombra proyectada y evitar sombreado entre módulos fotovoltaicos.
Controlador de Carga en Sistema Off-Grid
Regula la carga y descarga de la batería, evita sobrecargas, sobredescargas y mejora la vida útil de la batería aislando al panel y la carga cuando es necesario.
Fracción Solar
Es el porcentaje de energía solar usada frente a la demanda total. Sirve para dimensionar el sistema FV en una minired para minimizar uso de generadores diésel.
¿Por Qué se Conectan los Módulos en Serie en un Sistema On-Grid?
Para aumentar el voltaje del sistema y reducir las pérdidas en cables, facilitando la conexión con inversores de red y su eficiencia.
Razones para Sistemas Híbridos Solar-Diésel en Oriente
Alta demanda energética durante la noche o días nublados. Mayor confiabilidad del suministro y menor uso de diésel con paneles solares.
Colector de Tubo al Vacío con Tubo de Calor (Heat Pipe)
El tubo contiene un fluido que se evapora al calentarse, sube y transfiere calor a un intercambiador. Luego condensa y baja por acción capilar o gravedad.
Verdadero o Falso
- Las turbinas eólicas de eje vertical más eficientes: Falso
- El cizallamiento del viento es la diferencia en la velocidad del viento: Falso
- Central termosolar de concentración tipo torre: Verdadero
- El gas de síntesis producido en una central de gasificación: Falso
- Centrales de gasificación convierten cualquier tipo: Falso
- Instalaciones geotérmicas de baja temperatura extraen: Verdadero
- Los pellets son elaborados con productos de madera: Verdadero
- Función que permite determinar la distribución de la velocidad: Verdadero
- Tubos de vidrio tipo Heat Pipe: Verdadero
- Bomba de calor usada en un sistema geotérmico de baja temperatura: Verdadero
- El penstock se encarga de conducir agua desde cámara: Falso
- El intercambiador de calor mantiene separadas: Verdadero
- Fluido del circuito secundario debe tener: Verdadero
- “Metanización” ocurre en hidroeléctricas embalse: Falso
- Turbina Michel Banki es apta para baja altura: Verdadero
- El caudal ecológico es agua: Verdadero
- Hemisferio sur la declinación es positiva: Verdadero
- Concentración puntual de radiación permite mayores temperaturas: Verdadero
- Aumento de temperatura en un panel fotovoltaico: Falso
- Productividad específica (kWh/kW): Verdadero
- Incorporación de seguimiento: Verdadero
- Diodos de bloqueo evitan que la batería: Verdadero
- Para cargar batería de 12 V: Verdadero
- Aumento de temperatura reduce: Verdadero
- Controlador de carga protege: Verdadero
- En central CSP tipo torre, las sales: Verdadero
- Pirheliómetro permite medir: Falso
- Generación de energía en central CSP: Falso
- Una turbina Michel–Banki es una turbina de reacción: Falso
Preguntas y Respuestas
- ¿Cuál es el objeto de sobrecalentar el vapor en una central?
- Aumentar la potencia de la turbina.
- La rosa de los vientos permite mostrar la información:
- Ambos.
- Límite de Betz (59.3%):
- La potencia máxima extraíble del viento.
- Si delante de un aerogenerador de diámetro D, hay un obstáculo:
- 20 veces H.
- La tecnología de gasificación donde el agente:
- De lecho fluidizado.
- La separación entre aerogeneradores:
- Ambos.
- Un combustible producto de la biomasa:
- El biodiesel.
- ¿Qué tipo de turbinas se utilizan?
- Turbinas de vapor.
- ¿Qué temperatura alcanza el agua?
- 60 – 80 ºC.
- ¿Qué es la reinyección?
- El proceso de inyectar agua fría al yacimiento para mantener la presión.
- El componente que recibe radiación solar:
- Intercambiador.
- La conductividad térmica [W/(m·°C)]:
- Alta.
- ¿Cuál no es característica de un sistema termosolar?
- Requiere bomba de circulación.
- ¿Cuál es el ángulo de inclinación?
- 22°.
- ¿Por qué el vidrio?
- Permitir el paso de mayor radiación solar.
- ¿Qué infraestructura eleva el nivel del agua?
- Azud.
- ¿Cuál es la función principal de la casa?
- Generar electricidad.
- ¿Cuál es la potencia del módulo Trina Solar?
- 310 Wp.
- Los colectores de canal parabólico:
- Heliostatos.
- ¿Cómo se conoce el estado de carga?
- Tensión en las terminales.
- ¿Qué tipo de iluminación es más adecuada?
- Lámparas LED.
- Energía máxima de panel 50 Wp:
- 275 Wh/d.
- Qué tipo de carga tiene la capa N:
- Carga negativa.
- ¿Qué opción NO mejora?
- Aumentar horas del generador.
- ¿Qué es el albedo?
- Radiación reflejada en objetos y tierra.
- La modernización de una:
- Cambio de tecnología de equipos electromecánicos.
- Componente termosolar que transfiere:
- Intercambiador.
- Depósito que evita variaciones:
- Chimenea de equilibrio.
- La rosa de los vientos muestra:
- Ambos.
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