Generación, Transporte y Distribución de la Energía

Centrales Eléctricas

Son un conjunto de instalaciones destinadas a producir energía eléctrica a partir de otra forma de energía. Según la fuente de energía utilizada, las centrales eléctricas se clasifican en:

• Hidroeléctricas
• Térmicas
• Nucleares
• Solares
• Eólicas
• Geotérmicas

Consta fundamentalmente de un grupo turbogenerador, formado por una turbina alimentada por el fluido energético, acoplada al alternador, y de las instalaciones auxiliares, con los aparatos de maniobra, regulación y medida, y la estación transformadora de energía. Las centrales generan una corriente alterna de 50 Hz en Europa y de 60 Hz en América.

Tipos de Centrales Eléctricas

Central Hidroeléctrica

Transforma la energía mecánica de un salto de agua en energía eléctrica. Están formadas por una presa que almacena el agua, las tuberías forzadas, las turbinas, los grupos turboalternadores, el generador, los transformadores y las líneas de transporte de la energía eléctrica.

El agua retenida en la presa se deriva por el canal de alimentación hasta la cámara de agua, desde donde baja por la conducción forzada hasta la central. Allí hace girar las turbinas que accionan los alternadores. El caudal de agua que pasa por la turbina se regula mediante compuertas, válvulas, etc. El agua, cuando ya ha pasado por las turbinas, vuelve al curso del río.

La potencia de una central hidroeléctrica puede expresarse en función del caudal disponible y de la diferencia de altura:

Durante el transporte del agua se producen pérdidas, por lo que a la hora de realizar el cálculo de la potencia útil se tiene que hacer: Pu= 9,8xCxhxmicra

• 9,8 Factor de corrección para obtener la potencia en vatios.
• C es el caudal en litros por segundo.
• H la diferencia de altura en metros.
• Micra el rendimiento estimado

Las turbinas son máquinas rotativas que transforman la energía potencial y cinética de un fluido en energía mecánica. Los principales tipos de turbina son: la Pelton, la Francis y la Kaplan.

• La turbina Pelton pertenece al grupo de turbinas denominadas de acción porque el agua llega por uno, dos, tres o cuatro inyectores regulables, permite modificar la potencia eléctrica producida en función de la demanda de energía.

  Los inyectores suministran el agua, que entra por el conducto forzado, al rodete de la turbina, y los deflectores desvían rápidamente la dirección de los chorros de agua cuando se ha de parar inmediatamente la turbina a causa de alguna anomalía.

• La turbina Francis es un tipo de turbina que está totalmente sumergida en el agua de impulsión. Se utiliza en centrales con una altura que oscila entre 15 y 400 m, y con caudales medianos. Están formadas por estos elementos:
  • El distribuidor, que dirige el agua sobre el rodete y permite regular el caudal y la dirección.
  • El rodete que tiene unas paletas aerodinámicas que permiten transformar la fuerza del agua en energía mecánica.
  • El difusor que es la tubería que gradúa la salida del agua.
  • El descargador que es una tubería auxiliar con una válvula cerrada en paralelo a la turbina que sólo se acciona en caso de detención rápida.
• La turbina Kaplan tiene la constitución de la turbina Francis, excepto en el rodete, que está constituido por una hélice de palas de paso variable, es decir, palas que pueden orientarse.

Las Centrales de Bombeo

Las centrales de bombeo o de acumulación tienen dos embalses, uno superior y otro inferior. El superior puede ser alimentado por un río o mediante el bombeo del agua del embalse inferior.

Tienen una turbina reversible que, en el momento de producir una cantidad de energía excesiva, el alternador funciona como un motor eléctrico y la turbina como una bomba que devuelve el agua al embalse superior.

Central Térmica

Transforma la energía calorífica de un combustible en energía eléctrica. La combustión de estos productos en el interior de una caldera produce vapores a alta presión, que hace girar el eje de una turbina alternador que genera la electricidad. Al salir de la turbina, el vapor pasa por un condensador, que lo enfría y lo convierte en agua.

La instalación de condensación puede estar formada por un intercambiador de calor de tubos, en el que, por el circuito primario, entra el vapor que va cediendo el calor, a través del circuito secundario, al agua del mar o de un río.

El inconveniente es que, al final del proceso, el agua de refrigeración adquiere una temperatura más elevada que la temperatura inicial y, por eso, no puede volver al río o al mar. Por esta razón, se utilizan las torres de refrigeración.

El vapor que proviene de la turbina entra por la parte superior y sale mediante una gran cantidad de pulverizadores. La corriente de aire provocada por unos grandes ventiladores condensa el vapor y el agua se acumula en el recipiente inferior de la torre. El agua se mezcla con agua nueva y, finalmente, vuelve al embalse. El 90 % del agua se aprovecha para la producción de vapor.

Central Nuclear

Está formada por un reactor nuclear que calienta el fluido que hace funcionar las turbinas. En estas centrales no hay alimentación continua de combustible, ni inyección de aire, ni sistema de evacuación de gases de combustión ni cenizas. Necesitan un sistema de tratamiento de residuos que salen del reactor una vez se ha terminado el combustible.

Tienen como fuente la energía desprendida en la fisión, principalmente de uranio, de un reactor nuclear. Los elementos que componen un reactor son: el combustible nuclear, el moderador y el refrigerante.

• Las BWR utilizan uranio enriquecido como combustible, agua hirviendo como moderador y refrigerante.
• Las BHWR y las PHWR utilizan uranio natural como combustible, deuterio hirviendo o a presión como moderador y refrigerante.