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Centrales eléctricas ¿QUÉ ES UNA CENTRAL ELÉCTRICA?
Una central eléctrica es una instalación capaz de
convertir la energía mecánica, obtenida mediante
otras fuentes de energía primaria, en energía
eléctrica.
CLASIFICACIÓN DE CENTRALES
ELÉCTRICAS:
● Hidroeléctricas: Una central hidroeléctrica es
una instalación donde se transforma la energía
potencial (asociada a la altura) y cinética (asociada
al movimiento) en energía eléctrica
● Térmicas: Se puede decir que una central térmica
es una instalación que produce energía eléctrica a partir de la combustión de carbón,
fuel-oil o gas en una caldera.
CENTRAL HIDROELÉCTRICA
Funcionamiento:
Por medio de una presa se acumula cierta
cantidad de agua formando un embalse. Con el fin
de generar un salto cuya energía puede
transformarse en electricidad, se sitúan aguas
arriba de la presa una toma de admisión
protegidas por una rejilla metálica.
Esta toma de admisión tiene una cámara de
compuertas que controla la admisión del agua a
una tubería forzada que tiene por fin llevar el
agua desde las tomas hasta las máquinas de la central. El agua en la tubería forzada
transforma su energía potencial en cinética, es decir, adquiere velocidad.
Al llegar a las máquinas, actúa sobre los álabes del rodete de la turbina, haciéndolo girar y
perdiendo energía. El rodete de la turbina está unido por un eje al rotor del alternador que,
al girar con los polos excitados por una corriente continua, induce una corriente alterna en
las bobinas del estator del alternador. Solidario con el eje de la turbina y el alternador, gira
un generador de corriente continua llamado excitatriz, que es el que excita los polos del
rotor del alternador. El agua, una vez que ha cedido su energía, es restituida al río, aguas
debajo de la central.
Las ventajas de las centrales hidroeléctricas:
No requieren combustible, sino que usan una forma renovable de energía.
A menudo puede combinarse con otros beneficios, como riego, protección contra las
inundaciones, suministro de agua, caminos, etc.
Las obras de ingeniería, necesarias para aprovechar la energía hidráulica tienen una
duración buena.
La turbina hidráulica es una máquina sencilla, eficiente y segura, que puede ponerse en
marcha y detenerse con rapidez y requiere poca vigilancia.
Las desventajas de las centrales hidroeléctricas:
Los costos de capital por kilovatio son muy altos.
El emplazamiento, es lo que significa un aumento de la inversión y en los precios de
mantenimiento y pérdida de energía.
La construcción lleva largo tiempo.
La disponibilidad de energía puede fluctuar de estación en estación y de año en año.
CENTRAL TÉRMICA
Funcionamiento:
El funcionamiento de todas las centrales
térmicas, o termoeléctricas, es semejante.
El combustible se almacena en parques o
depósitos adyacentes, desde donde se
suministra a la central, pasando a la
caldera, en la que se provoca la
combustión. Esta, se emplea para calentar
el agua, que se encuentra en la caldera, y
producir el vapor. Este con una alta
presión, hace girar los álabes de la turbina,
cuyo eje rotor gira solidariamente con el de un generador que produce la energía eléctrica;
esta energía se transporta mediante líneas de alta tensión a los centros de consumo. Por su
parte, el vapor es enfriado en un condensador y convertido otra vez en agua, que vuelve a
los tubos de la caldera, comenzando de nuevo el ciclo.
El agua en circulación que refrigera el condensador expulsa el calor extraído a la atmósfera
a través de las torres de refrigeración, grandes estructuras que identifican estas centrales;
parte del calor extraído pasa a un río próximo, lago o al mar.
Las torres de refrigeración son enormes cilindros contraídos a media altura (hiperboloides),
que emiten constantemente, vapor de agua (que se forma durante el ciclo) no contaminante,
a la atmósfera. Para minimizar los efectos contaminantes de la combustión sobre el
entorno, la central dispone de una chimenea de gran altura (llegan a los 300 m) y de unos
precipitadores que retienen las cenizas y otros volátiles de la combustión. Las cenizas se
recuperan para su aprovechamiento en procesos de metalurgia y en el campo de la
construcción, donde se mezclan con el cemento.
Ventajas de la central térmica:
Son las centrales más baratas de construir (teniendo en cuenta el precio
por megavatio instalado), especialmente las de carbón, debido a la simplicidad
(comparativamente hablando) de construcción y la energía generada de forma masiva.
Las centrales de ciclo combinado de gas natural son mucho más baratas (alcanzan el
50%) que una termoeléctrica convencional, aumentando la energía térmica generada (y
por tanto, las ganancias) con la misma cantidad de combustible, y rebajando las
emisiones citadas más arriba en un 20%, quedando así en 0,35 kg de CO2, por kWh
producido.
La energía térmica se puede aprovechar en un motor térmico;
La combustión libera CO2 y otras emisiones contaminantes.
La tecnología actual en energía nuclear da lugar a residuos radiactivos que deben ser
controlados. Además deben tenerse en cuenta la utilización de terreno de las plantas
generadoras de energía
Desventajas de la central térmica:
El uso de combustibles calientes genera emisiones de gases de efecto invernadero y
de lluvia ácida a la atmósfera, junto a partículas volantes que pueden
contener metales pesados.
Al ser los combustibles fósiles una fuente de energía finita, su uso está limitado a la
duración de las reservas y/o su rentabilidad económica.
Sus emisiones térmicas y de vapor pueden alterar el microclima local.
Afectan negativamente a los ecosistemas fluviales debido a los vertidos de agua
caliente en éstos.
La obtención de energía térmica implica un impacto ambiental. La combustión libera
CO2 y otras emisiones contaminantes. y los riesgos de contaminación por accidentes
en el uso de los materiales implicados, como los derrames de petróleo o de productos
petroquímicos derivados.
El nivel de radiación fluctúa de una zona a otra y de una estación del año a otra, en
nuestra zona varía un 20% de verano a invierno.
Se debe complementar este método de convertir energía con otros.
Clasificación de las centrales térmicas:
CENTRAL TÉRMICA DE COMBUSTIBLES FÓSILES
Funcionamiento:
En una central térmica alimentada con
combustibles fósiles (carbones, derivados
líquidos del petróleo o gas natural), el proceso
de combustión (reacción química de ciertos
componentes con el oxígeno del aire) se realiza
en la caldera, donde la energía interna de las
materias primas se libera generando calor.
La mayor parte de las centrales eléctricas
utiliza el calor para producir vapor de agua a
alta temperatura y presión; éste hace girar una turbina de vapor que, a su vez, mueve el
generador eléctrico (alternador).
En resumen, la energía interna de los combustibles se libera en forma de calor para
producir un movimiento de turbinas que generan corriente eléctrica.
Cuando son combustibles gaseosos (y en algunos casos también con los líquidos), los gases
de combustión accionan directamente las turbinas (turbina de gas).
La tendencia hoy es la generación asociada de turbinas de gas y de vapor (producido a
partir de los gases calientes de escape), con lo que se alcanzan rendimientos de producción
eléctrica más elevados que con los ciclos convencionales.
Un último sistema, aplicado en instalaciones de baja potencia, es el empleo de motores
diésel para mover directamente el generador eléctrico
Ventajas de las centrales térmicas de combustibles fósiles:
Son fáciles de extraer (sólo si es una extracción a cielo abierto, sí es una extracción en
galería es muy costosa)
Su gran disponibilidad, dependiendo del país.
Son baratas, en comparación con otras fuentes de energía.
Desventajas de las centrales térmicas de combustibles fósiles:
Su uso produce la emisión de gases que resultan tóxicos para la vida.
Se produce un agotamiento de las reservas a corto o mediano plazo.
Al ser utilizados contaminan más que otros productos que podrían haberse utilizado
en su lugar.
Los combustibles fósiles no se regeneran fácilmente
CENTRAL TÉRMICA NUCLEAR
Funcionamiento:
Las centrales nucleares constan
principalmente de cuatro partes:
El reactor nuclear, donde se produce la
reacción nuclear.
El generador de vapor de agua.
La turbina, que mueve un generador
eléctrico para producir electricidad con la
expansión del vapor.
El condensador, un intercambiador de
calor que enfría el vapor transformándolo nuevamente en líquido.
El reactor nuclear es el encargado de realizar la fisión de los átomos del combustible
nuclear, como uranio, generando como residuo el plutonio, liberando una gran cantidad de
energía calorífica por unidad de masa de combustible.
El generador de vapor es un intercambiador de calor que transmite calor del circuito
primario, por el que circula el agua que se calienta en el reactor, al circuito secundario,
transformando el agua en vapor de agua que posteriormente se expande en las turbinas,
produciendo el movimiento de éstas que a la vez hacen girar los generadores, produciendo
la energía eléctrica. Mediante un transformador se aumenta la tensión eléctrica a la de la
red de transporte de energía eléctrica.
Después de la expansión en la turbina el vapor es condensado en el condensador, donde
cede calor al agua fría refrigerante, que en las centrales PWR procede de las torres de
refrigeración. Una vez condensado, vuelve al reactor nuclear para empezar el proceso de
nuevo.
Las centrales nucleares siempre están cercanas a un suministro de agua fría, como un río,
un lago o el mar, para el circuito de refrigeración, ya sea utilizando torres de refrigeración
o no.
Ventajas de una central nuclear:
Estas centrales producen mucha energía eléctrica
No contaminan directamente a la atmósfera
No dependen de los combustibles fósiles
Desventajas de una central eléctrica:
Estas centrales producen residuos tóxicos y radiactivos que pueden causar enfermedades
Daña al medio ambiente debido a las partículas radioactivas de los residuos
El almacenamiento de residuos radioactivos es un gran problema
CENTRAL TÉRMICA SOLAR
Funcionamiento:
Una central termosolar está formada por un
campo de espejos direccionales de grandes
dimensiones que reflejan la luz del Sol y
concentran los rayos reflejados en una caldera
situada en una torre de gran altura.
En la caldera, la aportación calorífica de la
radiación solar es absorbida por un fluido
térmico que es conducido hacia un generador de
vapor, en el cual transfiere su calor a un segundo fluido (generalmente agua) para
convertirlo en vapor.Este vapor se conduce a una turbina para transformar su energía en
energía mecánica que se transformará en electricidad en el alternador.
El vapor se lleva a un condensador donde vuelve a su estado líquido para poder repetir un
nuevo ciclo de producción de vapor.La producción en una central solar depende de las horas
de insolación. Por eso, para aumentar su producción se acostumbra a disponer de sistemas
de aislamiento térmico intercalados en el circuito de calentamiento.
Ventajas de las centrales solares:
Reemplazar a otras fuentes de energía como combustibles fósiles o nucleares.
Energía autónoma que proviene de una fuente gratuita e inagotable.
Energía limpia y segura
Absolutamente inofensiva para el medio ambiente.
Desventajas de las centrales solares.
Técnica insuficiente.
Altos costes de instalación
Insuficiente financiación para la investigación.
Los bajos precios del petróleo influyen en el hecho de que ésta energía no tenga más
importancia de la que tiene.
CENTRAL SOLAR FOTOVOLTAICA
Funcionamiento:
La luz del sol (que está compuesta por
fotones) incide en las células fotovoltaicas de
la placa, creándose de esta forma un campo
de electricidad entre las capas. Así se genera
un circuito eléctrico. Cuanto más intensa sea
la luz, mayor será el flujo de electricidad.
Además, no es necesario que haya luz
directa, ya que en días nublados también
funciona.
Las células fotoeléctricas transforman la energía solar en electricidad en forma de corriente
continua, y ésta suele transformarse a corriente alterna para poder utilizar los equipos
electrónicos que solemos tener en nuestras casas.
El dispositivo que se encarga de esta transformación se denomina inversor. El inversor
transforma la corriente continua en corriente alterna con las mismas características que la
de la Red eléctrica a la que va a verterse, controlando la uniformidad y calidad de la señal.
Esta corriente alterna generada finalmente pasa por un contador (que la cuantifica) y de
allí es inyectada a la Red general.
Ventajas de la central solar fotovoltaica.
No consume combustible, pues obtiene su energía del Sol, lo cual significa que,
económicamente, en el largo plazo estos sistemas son más viables y estables.
El generar energía térmica sin que exista un proceso de combustión, desde el punto de
vista medioambiental, es un procedimiento muy favorable por ser limpio y no producir
contaminación.
Los sistemas fotovoltaicos no producen ningún sonido molesto cuando operan debido a
que no poseen partes y movimientos mecánicos por lo que no ocasionan ningún tipo de
contaminación sonora.
El mantenimiento de los sistemas fotovoltaicos es sencillo y tiene costos muy bajos.La
instalación de los sistemas fotovoltaicos individuales es simple, rápida y sólo requiere
de herramientas y equipos de medición básicos.
Desventajas de la central solar fotovoltaica.
Las cantidades de potencia y energía que se pueden obtener de un sistema fotovoltaico
están limitadas por la capacidad de generación y almacenamiento de los equipos
instalados, especialmente de los módulos y la batería respectivamente, y por la
disponibilidad del recurso solar.
El tiempo de instalación de una planta eléctrica de combustible es menor que el de un
sistema fotovoltaico.
Los sistemas fotovoltaicos no producen humo; sin embargo, durante el proceso de carga
las baterías liberan al ambiente hidrógeno en cantidades moderadas.
El derrame de la solución de ácido sulfúrico de las baterías representa un peligro para
la piel de las personas y para el suelo
CENTRAL EÓLICA
Funcionamiento:
Para producir electricidad con una central
eólica es necesario que el viento sople a una
velocidad de entre 3 y 25m/s.
El viento hace girar las palas al incidir sobre
ellas, convirtiendo así la energía cinética del
viento en energía mecánica que se transmite
al rotor. Esta energía se transmite mediante
un eje de baja velocidad a la caja del
multiplicador, de donde sale a una velocidad
50 veces mayor. Es entonces cuando se puede transmitir al eje del generador eléctrico para
producir energía eléctrica.
En un aerogenerador se crea electricidad estática al producirse el roce del viento sobre él.
Esta electricidad estática se descarga a través de una presa en el suelo que tienen todos los
aerogeneradores. Esta presa en el suelo se instala porque, debido a la altura de la torre, se
crea una diferencia de potencial entre el suelo y el aerogenerador.
Ventajas de la central eólica.
Es renovable y abundante
No utiliza combustión, por lo tanto es una energía económica
Aprovecha las zonas áridas, o no cultivables por su topografía
No daña el suelo y sus fines agrícolas o ganaderos
Garantiza autonomía por más de 80 horas, sin conexión a redes de suministro
Ahorra gasto de combustible en centrales térmicas y/o hidroeléctricas
Desventajas de la central eólica.
Es discontinua, su intensidad y dirección cambian repentinamente
Depende de fuentes tradicionales para su funcionamiento
Las centrales térmicas de respaldo aumentan el consumo energético
Requiere cables de alta tensión cuatro veces más gruesos para evacuar la producción
La fluctuación en la intensidad del viento produce apagones y daños
No es almacenable
Presenta serios inconvenientes de carácter técnico en su producción
CENTRAL MAREOMOTRIZ.
Funcionamiento:
El funcionamiento es sencillo, cuando se
eleva la marea se abren las compuertas
de del dique la cual ingresa en el
embalse. Después cuando llega a su nivel
máximo el embalse, se cierran las
compuertas.
Después cuando la marea desciende por debajo del nivel del embalse alcanzando su
amplitud máxima entre este y el mar se abren las compuertas dejando pasar el agua por las
turbinas a través de los estrechos conductos.
Las ventajas de la central mareomotriz.
Energía renovable: es un tipo de energía limpia y no contaminante pues no emite gases a
la atmósfera, evitando por ello el efecto invernadero.
Bajo coste de la materia prima: las mareas que generan la energía se obtienen de forma
gratuita.
Energía inagotable: es una energía inagotable que se obtiene gracias a las mareas que
ocurren en el mar, océanos, etc.
Energía silenciosa: en la obtención de energía mareomotriz no se llevan a cabo
operaciones en las que existan ruidos, es una forma de obtención muy silenciosa.
Desventajas de la central mareomotriz.
Alto coste: es necesario una gran inversión inicial para la construcción de las
instalaciones.
Gran impacto visual: la construcción de un dique en un estuario modifica el paisaje y
todas las especiales animales que allí habitan.
Localización puntual: se trata de un tipo de generación de energía que sólo puede ser
viable en algunas zonas concretas del mundo.
CENTRALES ELÉCTRICAS EN EL ECUADOR
Nombre Tipo Ubicación Imagen
Paute
Central
Hidroeléctrica
Cañar-Azuay
Pisayambo-
Pucara
Central
Hidroeléctrica Tungurahua
San Fransisco Central
Hidroeléctrica
Carchi
(Tulcán)
Agoyan Central
Hidroeléctrica Tungurahua
