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Respuesta dada por:
3
Muy sintético:
Se aprovecha la energía del agua debido a su altura (energía potencial), al caer desde dicha altura la energía pasa a ser cinética y al impactar en turbinas le entrega la energía a éstas, las cuales mueven al generador que la convierte en energía eléctrica.
correctas que hablan de energía cinética. Es cierto. Pero parte de energía potencial cuando el agua está acumulada en represas. Ejemplo:
h = 50m de altura del agua sobre el eje de las turbinas.
Baja con un caudal de 1000 L/s
La energía disponible es:
E = Ep = mg h
donde m = densidad x volumen = ρ V
Nosotros tenemos el volumen por unidad de tiempo en el caudal:
m / t = ρ V / t = ρ (V/t) = 1 kg/dm³ 1000 dm³/s
= 1000 kg/s
Al introducir el tiempo estamos refiriendo la energía al tiempo, o aquello que ella permite, el trabajo, al tiempo.
El agua al caer entrega un trabajo igual a su variación de energía potencial (que es también variación de energía cinética con signo contrario ya que
ΔE = ΔEp+ΔEc = 0 => ΔEp = -ΔEc)
O sea que entrega ΔEp = m g (h -0) = m g h
(cero es la altura al nivel del eje de la turbina)
Como tenemos ese trabajo por unidad de tiempo tenemos la potencia:
P = m g h / t = ρ (V/t) g h
y en el ejemplo:
P = 1000 kg/s * 9.8m/s² * 50m = 490 kW
La energía dependerá del tiempo de funcionamiento, por ejemplo generando 490kW de este modo en una hora da:
E = 490kW * 3600s = 1764 Megajoules
En la práctica se usa: E = 490 kWh
(la unidad kilowatt-hora)
Por supuesto todo esto es así idealmente, pero hay rendimientos menores a 1 por las pérdidas en los rozamientos de los ejes, y otras formas de pérdida en calor.
La energía que el torrente entrega a la turbina es entonces cinética, pero en general el origen es potencial.
¿Cuándo no lo es? Por ejemplo los molinos en canales: aprovechan la energía cinética del caudal del río/canal, pero probablemente el río viene bajando con lo cual más allá, más lejos, esa energía era potencial también.
Conversión a energía eléctrica: la turbina al girar mueve un generador que básicamente es un rotor bobinado. Puede ser que éste se mueva en un campo magnético entonces en él se induce la electricidad que entrega a la red, o puede ser que se haga pasar una corriente por el rotor y que induzca corriente en el estator (el rotor genera el campo magnético que induce la corriente). Un esque MUY básico que no es el de una central pero sí muestra el principio de esta conversión se puede ver en movimiento en:
http://www.sciencejoywagon.com/physicszo...
La parte que rota (rotor) es la movida por la turbina.
Se aprovecha la energía del agua debido a su altura (energía potencial), al caer desde dicha altura la energía pasa a ser cinética y al impactar en turbinas le entrega la energía a éstas, las cuales mueven al generador que la convierte en energía eléctrica.
correctas que hablan de energía cinética. Es cierto. Pero parte de energía potencial cuando el agua está acumulada en represas. Ejemplo:
h = 50m de altura del agua sobre el eje de las turbinas.
Baja con un caudal de 1000 L/s
La energía disponible es:
E = Ep = mg h
donde m = densidad x volumen = ρ V
Nosotros tenemos el volumen por unidad de tiempo en el caudal:
m / t = ρ V / t = ρ (V/t) = 1 kg/dm³ 1000 dm³/s
= 1000 kg/s
Al introducir el tiempo estamos refiriendo la energía al tiempo, o aquello que ella permite, el trabajo, al tiempo.
El agua al caer entrega un trabajo igual a su variación de energía potencial (que es también variación de energía cinética con signo contrario ya que
ΔE = ΔEp+ΔEc = 0 => ΔEp = -ΔEc)
O sea que entrega ΔEp = m g (h -0) = m g h
(cero es la altura al nivel del eje de la turbina)
Como tenemos ese trabajo por unidad de tiempo tenemos la potencia:
P = m g h / t = ρ (V/t) g h
y en el ejemplo:
P = 1000 kg/s * 9.8m/s² * 50m = 490 kW
La energía dependerá del tiempo de funcionamiento, por ejemplo generando 490kW de este modo en una hora da:
E = 490kW * 3600s = 1764 Megajoules
En la práctica se usa: E = 490 kWh
(la unidad kilowatt-hora)
Por supuesto todo esto es así idealmente, pero hay rendimientos menores a 1 por las pérdidas en los rozamientos de los ejes, y otras formas de pérdida en calor.
La energía que el torrente entrega a la turbina es entonces cinética, pero en general el origen es potencial.
¿Cuándo no lo es? Por ejemplo los molinos en canales: aprovechan la energía cinética del caudal del río/canal, pero probablemente el río viene bajando con lo cual más allá, más lejos, esa energía era potencial también.
Conversión a energía eléctrica: la turbina al girar mueve un generador que básicamente es un rotor bobinado. Puede ser que éste se mueva en un campo magnético entonces en él se induce la electricidad que entrega a la red, o puede ser que se haga pasar una corriente por el rotor y que induzca corriente en el estator (el rotor genera el campo magnético que induce la corriente). Un esque MUY básico que no es el de una central pero sí muestra el principio de esta conversión se puede ver en movimiento en:
http://www.sciencejoywagon.com/physicszo...
La parte que rota (rotor) es la movida por la turbina.
Anónimo:
Gracias ;)
Dnd
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