Centrales eléctricas
Una
central eléctrica es una instalación capaz de convertir la energía mecánica en energía eléctrica.
Las principales fuentes de
energía son el agua, el gas, el uranio, el viento y la energía solar.
Estas fuentes de energía primaria para mover los álabes de una turbina,
que a su vez está conectada en un generador eléctrico.
Hay que tener en cuenta que hay
instalaciones de generación donde no se realiza la transformación de energía
mecánica en electricidad como, por ejemplo:
- Los parques fotovoltaicos, donde la electricidad se obtiene de la transformación directa de la radiación solar.
- Las pilas de combustible o baterías, donde la electricidad se obtiene directamente a partir de la energía química.
Tipos de centrales eléctricas
Una buena forma de clasificar las
centrales eléctricas es haciéndolo en función de la fuente de energía
primaria que utilizan para
producir la energía mecánica necesaria para generar electricidad:
·
Centrales hidroeléctricas: el agua de una corriente
natural o artificial, por el efecto de un desnivel, actúa sobre las palas de
una turbina hidráulica.
·
Centrales térmicas convencionales: el combustible fósil (carbón,
fueloil o gas) es quemado en una caldera para generar energía calorífica
que se aprovecha para generar vapor de agua. Este vapor (a alta presión)
acciona las palas de una turbina de vapor, transformando la energía calorífica
en energía mecánica.
·
Centrales térmicas de ciclo
combinado: combina
dos ciclos termodinámicos. En el
primero se produce la combustión de gas natural en una turbina de gas, y
en el segundo, se aprovecha el calor residual de los gases para generar vapor y
expandirlo en una turbina de vapor.
·
Centrales nucleares: la fisión de los átomos de uranio
libera una gran cantidad de energía que se utiliza para obtener vapor de agua
que, a su vez, se utiliza en un grupo
turbina-alternador para producir
electricidad.
·
Centrales eólicas: la energía
cinética del viento se transforma directamente en energía mecánica
rotatoria mediante un aerogenerador.
·
Centrales termoeléctricas solares: la
energía del Sol calienta un fluido que transforma en vapor otro segundo fluido,
que acciona la turbina-alternador que consigue el movimiento rotatorio y así,
generar electricidad.
·
Centrales de biomasa o de
residuos sólidos urbanos (RSU): utilizan el mismo esquema de
generación eléctrica que una central térmica convencional. La única diferencia
es el combustible utilizado en la caldera, que proviene de nuestros residuos.
Central Térmica Convencional
En las
centrales térmicas convencionales (o termoeléctricas convencionales) se produce electricidad a partir de combustibles fósiles como
carbón, fueloil o gas natural, mediante un ciclo
termodinámico de agua-vapor.
El término ‘convencionales’ sirve para
diferenciarlas de otras centrales térmicas, como las nucleares o las de ciclo
combinado.
Componentes principales
·
Caldera. En
este espacio el agua se transforma en vapor,
cambiando su estado. Esta acción se produce gracias a la combustión del
gas natural (o cualquier otro
combustible fósil que pueda utilizar la central), con la que se generan gases a
muy alta temperatura que al entrar en contacto con el agua líquida la
convierten en vapor.
El agua
que se transforma en vapor circula por unas cañerías llamadas serpentines, donde se produce el
intercambio de calor entre los gases de la combustión y el agua.
Turbina de vapor. Máquina
que recoge el vapor de agua y que, gracias a un complejo sistema de presiones y temperaturas, consigue que se mueva el eje que la atraviesa.
Esta turbina normalmente tiene varios cuerpos, de alta, media y baja presión, para aprovechar al máximo el vapor
de agua.
El
eje que atraviesa los diferentes cuerpos está conectado con el generador.
·
Generador. Máquina que recoge la energía
mecánica generada en el eje que atraviesa la turbina y la transforma en
eléctrica mediante inducción electromagnética.
Las centrales eléctricas transforman la energía mecánica del eje en una corriente
eléctrica trifásica y alterna.
Funcionamiento de una central térmica convencional
El funcionamiento de las centrales termoeléctricas convencionales es el mismo independientemente del combustible que se utilice.Sin embargo, sí hay diferencias en el tratamiento previo que se hace al combustible y del diseño de los quemadores de las calderas de las centrales.
·
Centrales
de carbón. Donde
el combustible debe ser triturado
previamente.
·
Centrales
de fueloil.
Donde el combustible se calienta
para una utilización más fácil.
·
Centrales de gas natural. Que no precisa
almacenaje, llegando así directamente por gaseoductos.
·
Centrales
mixtas. Que
pueden utilizar diferentes combustibles, siendo necesarios los tratamientos
previos anteriormente citados.
Una vez el combustible está en la caldera, se quema. Esto provoca que se
produzca energía
calorífica que se utilizará para calentar agua y así transformarla en vapor a una presión muy
elevada.
A
partir de este vapor se hace girar una
turbina y un alternador para que este produzca electricidad.
La
electricidad generada pasa por un transformador para aumentar su tensión y así
transportarla reduciendo las pérdidas por Efecto
Joule.
El
vapor que sale de la turbina se envía a un elemento llamado condensador para convertirlo en
agua y así retornarlo a la caldera para empezar un nuevo ciclo de producción de vapor.
Impactos medioambientales de las centrales térmicas convencionales
La
incidencia de este tipo de centrales sobre el medio ambiente se produce de dos
maneras básicas:
·
Emisión de residuos a la atmósfera
Este
tipo de residuos provienen de la combustión
de los combustibles fósiles que utilizan las centrales térmicas convencionales
para funcionar y producir electricidad. Esta combustión genera partículas que
van a parar a la atmósfera, pudiendo perjudicar el entorno del planeta.
Por eso, las centrales térmicas
convencionales disponen de chimeneas de
gran altura que dispersan estas partículas y reducen, localmente, su
influencia negativa en el aire.
Además, las centrales termoeléctricas
disponen de filtros de partículas que retienen una gran parte de estas,
evitando que salgan al exterior.
·
Transferencia térmica
Algunas centrales térmicas (las
denominadas de ciclo abierto) pueden provocar el calentamiento de las aguas del
río o del mar.
Este tipo de impactos en el medio se
solucionan con la utilización de sistemas de refrigeración, cuya tarea
principal es enfriar el agua a temperaturas parecidas a las normales para el
medio ambiente y así evitar su calentamiento.
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