Ejercicios: Sistema eléctrico, generadores y termoeléctricas

Un sistema eléctrico se compone de varias etapas, desde donde se produce la electricidad hasta donde se consume. Ordena de principio a fin las siguientes etapas: distribución, generación, consumo en los hogares y transmisión en líneas de alta tensión. Explica en una frase qué ocurre en la etapa de generación.

En una central termoeléctrica se quema un combustible para producir electricidad. Indica qué tipo de energía almacena el combustible antes de quemarse y menciona dos combustibles que puedan usarse en este tipo de central.

Un generador eléctrico convierte un tipo de energía en energía eléctrica. Completa la frase: «En un generador de una central hidroeléctrica como la de Guri, la energía __ del agua se transforma en energía _ de la turbina y finalmente en energía ___». Justifica brevemente tu respuesta.

Describe la secuencia de transformaciones de energía en una central termoeléctrica de vapor, desde el combustible hasta la electricidad. Debes mencionar el papel de la caldera, la turbina y el generador, e indicar en qué paso del proceso se pierde la mayor parte de la energía en forma de calor.

Una termoeléctrica recibe, por la combustión del combustible, una energía de $500\ \text{MJ}$ en cierto intervalo de tiempo y entrega $175\ \text{MJ}$ de energía eléctrica en ese mismo intervalo. Calcula su eficiencia como porcentaje y la energía que se disipa al ambiente, indicando qué principio de conservación aplicas.

Una tabla muestra tres centrales que entregan la misma energía eléctrica útil de $300\ \text{MJ}$:

Calcula la eficiencia de cada una y señala cuál aprovecha mejor la energía del combustible. Explica qué significa que una central tenga menor eficiencia.

Una central termoeléctrica tiene una potencia eléctrica de salida de $100\ \text{MW}$ y una eficiencia del $40\,\%$. Calcula la potencia que debe aportar el combustible y la potencia que se pierde como calor. Luego, si el combustible aporta $40\ \text{MJ}$ por cada kilogramo, determina cuántos kilogramos se queman en una hora. Presenta cada paso con sus unidades.

Una termoeléctrica tiene tres etapas con estas eficiencias: la caldera aprovecha el $85\,\%$ de la energía del combustible, la turbina el $45\,\%$ de la energía que recibe del vapor y el generador el $95\,\%$ de la energía mecánica que recibe. Calcula la eficiencia total de la central y la energía eléctrica obtenida si se liberan $1.000\ \text{MJ}$ en la combustión. Argumenta cuál etapa limita más el rendimiento y por qué no es posible alcanzar el $100\,\%$.