Definición de central eléctrica
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.
2. Tipos de centrales eléctricas
1. ¿Qué es una central hidroeléctrica?
Una central hidroeléctrica es una instalación que permite
aprovechar las masas de agua en movimiento que circulan por los ríos
para transformarlas en energía eléctrica, utilizando turbinas
acopladas a los alternadores.
Según la potencia instalada, las centrales hidroeléctricas pueden
ser:
- Centrales hidráulicas de gran potencia: más de 10MW de potencia eléctrica.
- Minicentrales hidráulicas: entre 1MW y 10MW.
- Microcentrales hidroeléctricas: menos de 1MW de potencia.
3. Tipos de centrales hidroeléctricas
Hay muchos tipos de centrales hidroeléctricas, ya que las
características del terreno donde se sitúa la central condicionan
en gran parte su diseño.
Se podría hacer una clasificación en tres modelos básicos:
- Centrales de agua fluyente. En este caso no existe embalse, el terreno no tiene mucho desnivel y es necesario que el caudal del río sea lo suficientemente constante como para asegurar una potencia determinada durante todo el año. Durante la temporada de precipitaciones abundantes, desarrollan su máxima potencia y dejan pasar agua excedente. En cambio, durante la época seca, la potencia disminuye en función del caudal, llegando a ser casi nulo en algunos ríos en verano.
- Centrales de embalses. Mediante la construcción de una o más presas que forman lagos artificiales donde se almacena un volumen considerable de agua por encima de las turbinas.
El embalse permite graduar la cantidad de agua que pasa por las
turbinas. Con el embalse puede producirse energía eléctrica durante
todo el año aunque el río se seque completamente durante algunos
meses, cosa que sería imposible con una central de agua fluyente.
Estas centrales exigen, generalmente, una inversión de capital más
grande que la de agua fluyente. Dentro de estos tipos existen dos
variantes de centrales:
- Centrales a pie de presa: en un tramo de río con un desnivel apreciable se construye una presa de una altura determinada. La sala de turbinas está situada después de la presa.
- C
entrales
por derivación de las aguas: las aguas del río son
desviadas mediante una pequeña presa y son conducidas mediante un
canal con una pérdida de desnivel tan pequeña como sea posible,
hasta un pequeño depósito llamado cámara de carga o de
presión. De esta sala arranca una tubería forzada que va
a parar a la sala de turbinas. Posteriormente, el agua es devuelta
río abajo, mediante un canal de descarga. Se consiguen desniveles
más grandes que en las centrales a pie de presa.
- Centrales de bombeo o reversibles. Son un tipo especial de centrales que hacen posible un uso más racional de los recursos hidráulicos.
Disponen de dos embalses situados a diferente nivel.
Cuando la demanda diaria de energía eléctrica es máxima, estas
centrales trabajan como una central hidroeléctrica convencional: el
agua cae desde el embalse superior haciendo girar las turbinas y
después queda almacenada en el embalse inferior.
Durante las horas del día de menor demanda, el agua es
bombeada al embalse superior para que vuelva a hacer el
ciclo productivo.
4. Funcionamiento de una central hidroeléctrica
La presa, situada en el curso de un río, acumula
artificialmente un volumen de agua para formar un embalse. Eso
permite que el agua adquiera una energía
potencial que después se transformará en
electricidad.
Para esto, la presa se sitúa aguas arriba, con una válvula
que permite controlar la entrada de agua a la galería de presión;
previa a una tubería forzada que conduce el agua hasta la turbina de
la sala de máquinas de la central.
El agua a presión de la tubería forzada va transformando
su energía potencial en cinética (es
decir, va perdiendo fuerza y adquiere velocidad). Al llegar a la sala
de máquinas el agua actúa sobre los álabes de la turbina
hidráulica, transformando su energía cinética en energía mecánica
de rotación.
El eje de la turbina está unido al del generador
eléctrico, que al girar convierte la energía
rotatoria en corriente alterna de media tensión.
El agua, una vez ha cedido su energía, es restituida al río aguas
abajo de la central a través de un canal de desagüe.
1. ¿Qué es una 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.
2. Componentes principales de una central térmica convencional
- C
aldera.
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.
3. 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.
Centrales nucleares
2. ¿Qué es una central nuclear? 
Una central nuclear es una instalación industrial construida para
generar electricidad a partir de la energía nuclear.
Las centrales nucleares forman parte de la familia de las
centrales termoeléctricas, lo que implica que utilizan el
calor para generar la energía eléctrica. Este calor proviene de la
fisión
de materiales como el uranio y el plutonio.
3. Funcionamiento de una central nuclear
El funcionamiento de una central nuclear se basa en el
aprovechamiento del calor para mover una turbina por la
acción del vapor de agua, la cual está conectada a un
generador
eléctrico. Para conseguir el vapor de agua se utiliza
como combustible el uranio o el plutonio.
El proceso se puede simplificar en cinco fases:
- Debido a la fisión del uranio que se lleva a cabo en el reactor nuclear, se libera una gran cantidad de energía que calienta el agua hasta evaporarla.
- Este vapor se transporta al conjunto turbina–generador mediante un circuito de vapor.
- Una vez ahí, las aspas de la turbina giran por la acción del vapor y mueven el generador que trasforma la energía mecánica en electricidad.
- Una vez el vapor de agua ha pasado por la turbina, se envía a un condensador donde se enfría y se vuelve líquido.
- Y nuevamente se transporta el agua para volver a conseguir vapor, cerrando así el circuito del agua.
Los residuos generados por la fisión del uranio son almacenados
dentro de la propia central, en unas piscinas de hormigón especiales
para materiales radioactivos.
Transformación
Es
una propiedad que manifiestan los cuerpos cuando se producen cambios
en ellos. Estos cambios son consecuencia de la transformación de una
forma de energía en otra. En la vida diaria, la energía está
continuamente transformándose; así una lámpara pasa la energía
eléctrica a lumínica; una pila convierte la energía química en
eléctrica; o el motor del coche transforma energía química en
mecánica.
1. Generación. La energía eléctrica se obtiene en
las centrales
de generación, las cuales están
determinadas por la fuente de energía que se utiliza para mover el
motor. A su vez, estas fuentes de energías pueden ser renovables o
no. En el grupo de las renovables se encuentran las centrales
hidráulicas (hacen uso de la fuerza mecánica del
agua), eólicas (viento), solares (sol) y de biomasa (quema de
compuestos orgánicos de la naturaleza como combustible). Cada una de
estas fuentes indicadas se pueden regenerar de manera natural
o artificial.
Frente a éstas últimas, se encuentran las centrales que utilizan
fuentes de energía que no son renovables. Es decir, aquellas que
tienen un uso ilimitado en el planeta y cuya velocidad de consumo es
mayor que la de su regeneración. En esta segunda formación se
agrupan las centrales térmicas (se produce electricidad a partir de
recursos limitados como el carbón, el petróleo, gas natural y otros
combustibles fósiles) y las nucleares
(a través de fisión y fusión nuclear).
2.
Transmisión. Una vez que se ha generado la energía
eléctrica por alguna de las técnicas precedentes, se procede a dar
paso a la fase de transmisión. Para ello, se envía la energía a
las subestaciones ubicadas en las centrales generadoras por medio de
líneas de transmisión, las cuales pueden estar elevadas (si se
encuentran en torres de sustentación) o subterráneas. Estas líneas
de alta tensión trasmiten grandes cantidades de energía y se
despliegan a lo largo de distancias considerables.
3.
Distribución. El último paso antes de obtener la
electricidad en los hogares es el que corresponde a la distribución.
Este sistema de suministro eléctrico tiene como función abastecer
de energía desde la subestación de distribución hasta los usuarios
finales.
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