TIPOS DE CENTRALES ELÉCTRICAS, PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA EN GRANDES CANTIDADES

En esta entrada tratamos las diferentes formas que existen de producir energía eléctrica en grandes cantidades, pasamos a exponerlas.

Torres de alta tensión para transportar la electricidad generada

Por medios magnéticos

Uno de los efectos más familiares y más usados de la corriente eléctrica es la facultad que tiene de producir una fuerza invisible y poderosa que llamamos electromagnetismo. Esta fuerza magnética es la que hace posible el funcionamiento de motores, generadores, transformadores, instrumentos de medidas eléctricas, equipos de comunicación, etc.

Generador eléctrico

Es bueno entonces destacar lo importante que es la electricidad producida mediante el magnetismo , pues esta forma de energía posee características muy especiales que la hacen primero, la electricidad comercial mas barata y segundo, la electricidad que prácticamente da origen a la electrónica. La electricidad por magnetismo se produce cuando un conductor, por ejemplo de cobre o una bobina, ( alambre de cobre aislado y enrollado con muchas vueltas sobre un molde cilíndrico ) se mueve dentro de la fuerza magnética de un imán. En ambos casos el campo magnético del imán impulsa los electrones libres del conductor de cobre.

Esta es la corriente que llega a través de los postes y extensas líneas de transmisión a nuestras casas para alimentar los aparatos eléctricos y que en muchos países se genera a una tensión de 120V y 60Hz ( Hertzios ó ciclos por segundo / CPS ). Puede decirse entonces que esta corriente alterna se interrumpe 60 veces por segundo para que pueda cambiar de sentido y este fenómeno es tan rápido que prácticamente en una bombilla o lámpara eléctrica no se nota. La corriente alterna con todas sus características la estudiaremos más extensamente en una próxima publicación. La corriente alterna se produce a gran escala por intermedio de grandes generadores que se encuentran en las llamadas centrales eléctricas.

Las centrales eléctricas

Central eléctrica

Una central eléctrica es esencialmente una instalación que emplea una fuente de energía primaria para hacer girar las paletas o álabes de una turbina mediante agua, vapor o gas; éstas a su vez, hacen girar una gran bobina en el interior de un campo magnético, generando así electricidad. Éste es el principio básico de funcionamiento de la mayoría de las centrales eléctricas que hay en todo el mundo: transforman energía mecánica en energía eléctrica. No ocurre así en las instalaciones de tipo fotovoltaico ( llamadas centrales solares ), que transforman la energía lumínica de la radiación solar en energía eléctrica. Los principales tipos de centrales eléctricas son: las hidroeléctricas, las termoeléctricas, las nucleares, las solares y los parques eólicos formados por muchos aerogeneradores. La utilización de éstos últimos está en auge.



Las centrales hidroeléctricas

Las centrales hidroeléctricas tienen por finalidad aprovechar, mediante un desnivel, la energía potencial contenida en la masa de agua que transportan los ríos para convertirla en energía eléctrica utilizando turbinas acopladas a un generador eléctrico.

Su funcionamiento es el siguiente: por la acción de una presa ubicada en el lecho de un río, se acumula cierta cantidad de agua formando un embalse, con el fin de generar una gran caída, cuya energía potencial pueda transformarse en energía eléctrica.

Central Hidroeléctrica

El agua es transportada por tuberías, transformando su energía potencial en cinética, es decir, adquiere velocidad. Al llegar a las máquinas actúa sobre las paletas ( álabes ) de la turbina, haciéndola girar, ella se encuentra ubicada sobre el eje del rotor del generador ( alternador ), que al girar con los polos excitados por una corriente continua, induce una corriente alterna en las bobinas del estator del alternador. En los terminales del estator aparece una corriente eléctrica alterna de media tensión la cual pasa a un transformador para que pueda ser transportada a los centros de distribución y consumo.

Normalmente una central dispone de más de un grupo turbina-alternador. todo el conjunto de turbinas suele estar alojado en una sala de máquinas o en el edificio de la central.

El agua una vez que ha cedido su energía es devuelta al río.

Las centrales termoeléctricas

Se denominan centrales termoeléctricas aquellas que producen energía eléctrica a partir de la combustión de carbón, fuel-oil o gas en una caldera diseñada para este efecto.

Vamos a tratar de explicar el funcionamiento de una central térmica y es el siguiente: el carbón triturado es enviado a la caldera y los quemadores provocan la combustión del carbón, fuel-oil o gas generando energía calórica. ésta convierte en vapor el agua que circula por una extensa red formada por miles de tubos alrededor de la caldera.

Central Térmica

Dentro de las instalaciones de la planta existen sistemas de almacenamiento del combustible 8 parque de carbón y depósitos de fuel-oil ) para asegurar permanentemente una buena cantidad de éstos. Si es carbón, éste es previamente triturado hasta que pueden convertirlo en un polvo fino para facilitar su combustión.

Para no afectar el entorno natural, estas plantas llevan incorporadas una serie de sistemas y elementos tales como chimeneas de gran altura para la dispersión de partículas en la atmósfera, filtros electrostáticos o precipitadores para retener las partículas en el interior de la central, lo que conlleva a millonarias inversiones para evitar la contaminación del medio ambiente.

El vapor entra a gran presión en la turbina y hace girar las paletas (hélices), que unidas al eje del generador lo hacen girar produciendo así energía eléctrica que luego se transporta mediante la ayuda de un transformador.

Ya debilitada la presión del vapor, es enviado a unos condensadores, allí es enfriado y convertido de nuevo en agua, para volver a iniciar el ciclo.


Las centrales nucleares

Una central nuclear es una central termoeléctrica, es decir, una instalación que aprovecha una fuente de calor para convertir en vapor a alta temperatura un líquido que circula por un conjunto de conductos, dicho vapor acciona un grupo turbina-generador, produciendo así energía eléctrica. En la central nuclear la fuente de calor se consigue mediante la fisión de núcleos de uranio. La fisión nuclear es una reacción por la cual ciertos núcleos de elementos químicos pesados se dividen en dos fragmentos por el impacto de un neutrón, emitiendo a su vez varios neutrones y liberando en el proceso una gran cantidad de energía que se manifiesta en forma de calor.

Central nuclear

La reacción nuclear por fisión fue descubierta por O. Hahn y F. Scrassman en 1938 cuando detectaron la presencia de elementos de pequeña masa en una muestra de uranio puro irradfiado por neutrones. Los neutrones que resultan emitidos en la reacción por fisión pueden provocar, a su vez, y en determinadas circunstancias, nuevas fisiones de otros núcleos. Se dice entonces que se está producciendo una reacción nuclear en cadena. Por tanto, los reactores nucleares son máquinas que permiten iniciar, mantener y controlar una reacción en cadena de fisión nuclear.

Las centrales nucleares incorporan el más sofisticado equipo de seguridad, hasta el punto de que en ellas se invierte más de 1/3 del capital total de la planta. Igualmente, el medio ambiente que rodea la instalación es objeto constante de trabajos de vigilancia radiológica.

El combustible de una central nuclear se encuentra en el núcleo del reactor.

Para extraer el calor del núcleo y transportarlo al grupo turbina-alternador, el reactor se vale de un fluido refrigerante que transporta el calor generado en el núcleo hasta el conjunto turbina-alternador. Los refrigerantes más utilizados son el agua ligera, el H2 pesado, el sodio, el litio y el potasio, entre los líquidos; y el nitrógeno, el helio, el hidrógeno, entre los gaseosos.

Centrales solares

Son diversos los sistemas de aprovechamiento solar que existen en la actualidad y que tratan de utilizar la gran cantidad de energía que emite constantemente el sol, la que llega a nuestro planeta en forma de radiación. El sol viene a ser efectivamente una especie de gigantesco reactor nuclear de fusión. La energía solar llega ala superficie de la tierra por dos vías diferentes incidiendo en los objetos iluminados por el sol (radiación directa), o como reflejo de la radiación solar absorbida por el aire y el polvo (radiación difusa). Solo es aprovechable la primera de manera eficaz y en forma masiva.

Central solar

Entre las ventajas que ofrece la energía solar se suele citar su carácter gratuito y el ser inagotable a escala humana. En la actualidad, la energía solar esta siendo aprovechada mediante dos vías: la térmica y la fotovoltáica. La primera transforma la energía solar en calorífica. La segunda convierte directamente la energía solar en energía eléctrica gracias al efecto fotovoltaico; estos son los aprovechados para la producción de la energía eléctrica y se llaman centrales termoeléctricas de receptor central.

Constan de una amplia superficie de heliostátos, es decir, grandes espejos sostenidos por soportes que reflejan la radiación solar y la concentran en un punto receptor instalado en una torre. Los espejos poseen mecanismos electrónicos que reciben órdenes que hacen que se muevan de modo que en todo momento estén en posición de recibir con mayor intensidad la radiación solar y concentrarla eficazmente en el receptor central instalado en la torre.

Una de las mayores centrales termoeléctricas solares tipo torre es la de Barstow, en California (E.E.U.U.) que posee 10 megavatios eléctricos de potencia. Consta de 1818 espejos de 39,3 metros cuadrados de superficie cada uno y el receptor alojado en una torre de 77 metros de altura.

Otra forma de producir energía eléctrica en menor escala es utilizando la fuerza del viento, por medio de lo que se denomina una central eólica. Al igual que ocurre con otras muchas de las llamadas nuevas energías o energías alternativas, la eólica es una fuente de energía. La energía eólica es producida por el movimiento del aire y ha sido empleada desde hace muchos siglos, por ejemplo, en el transporte marítimo.

La energía eólica puede ser utilizada con cierta eficacia en zonas determinadas donde las características del viento cumplen una serie de condiciones tales como continuidad, estabilidad, etc.

Parque generador electricidad eólico

Las máquinas que son movidas por la energía eólica para producir energía eléctrica reciben el nombre de aerogeneradores o turbinas eólicas.

Escrito por Archie Tecnology

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