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Las Centrales Térmicas Eléctricas o Termoeléctricas son aquellas que tranforman la energía Quimica contenida en un combustible en energía eléctrica.
El combustible se quema y produce calor, que calienta agua y la pasa a vapor en alta presión.
Este vapor golpea una turbina que hace girar un generador eléctrico (alternador) y produce electricidad.
Este proceso es el que se sigue en las centrales térmicas.
Dependiendo del combustible que se use para calentar el agua tenemos varios tipos diferentes de Centrales Térmicas.
Tipos de Centrales Térmicas
Tipos de Centrales Térmicas
- Centrales Térmicas de Carbon: El combustible utilizado para calentar el agua es carbón.
- Centrales Térmicas de Fuel : Se quema fuel para conseguir el calor.
- Centrales Térmicas de Ciclo Combinado : Utiliza gas natural, gasóleo o incluso carbón preparado como combustible para alimentar una turbina de gas.
Luego los gases de escape de la turbina de gas todavía tienen una elevada temperatura, se utilizan para producir vapor que mueve una segunda turbina, esta vez de vapor de agua.
- Centrales de Biomasa : Se quema biomasa (residuos vegetales sobre todo)
- Centrales de Residuos Sólidos Urbanos : Se queman los residuos solidos urbanos o RSU en la caldera para producir calor.
- Centrales Nucleares : El calor para calentar el agua se consigue por la reaccion de fision de átomos de uranio.
- Centrales Solares Térrmicas : El calor de los rayos solares se recogen en paneles solares para luego calentar el agua.
Por último tenemos las Centrales Fotovoltaicas que los rayos solares inciden sobre paneles de silicio que convierten este calor directamente en electricidad.
Estas no son las estudiadas aqui.
Fases para la Produccion de Electricidad en las Centrales Térmicas
Detrás del esquema viene la explicación de cada fase del procese de producción de electricidad en la central térmica.
1. El combustible se quema en una caldera cuyo interior se llama cámara de combustión y el calor generado se transmite a un agua pura (agua destilada) que entra por el serpentin (sistema de tuberias en el interior de la caldera).
En la caldera para que se produzca la combustión hay que meter aire . El oxígeno de este aire es el que produce la combustión junto con el combustible, recuerda, sin oxígeno no hay combustión.
2. Este agua según va subiendo por el serpentin y va cogiendo calor de la caldera y se va transformando en vapor de agua con alta presión en la parte de arriba del serpentin.
3. El vapor pasa por un sistema de conducción y se libera golpeando los álabes (palas) de una turbina de vapor (la turbina es como un ventilador, las aspas son los álabes), provocando su movimiento a gran velocidad, es decir, generamos energía mecánica rotatoria.
4. La turbina está acoplada a un generador mediante un eje que, finalmente, produce la energía eléctrica por rotación.
Los generadores en las centrales eléctricas son alternadores = generador de corriente alterna.
5. En esta etapa final, el vapor que sale de la turbina una vez golpeado los álabes, se enfría, se condensa y regresa al estado líquido.
La instalación o el componente que produce la condensación se llama condensador. Este agua líquida pura forma parte de un circuito cerrado y volverá otra vez a la caldera, pero antes de volver la caldera aprovecharemos el calor residual que todavia tiene el agua al condensarla.
Esto hace que se ahorre energía para volver a convertirla en vapor, ya que llega con una cierta temperatura, no llega fria.
Se gasta menos energía para pasar agua a 100ºC si partimos de un agua a 20ºCque si esta a 0ºC.
El condensador mejora por tanto el rendimiento de nuestra central.
El ciclo de este agua pura es un ciclo cerrado y siempre es el mismo agua.
6. Para refrigerar el vapor del agua pura y convertirlo en agua líquida en el condensador se emplea agua de un río o del mar, la cual debe refrigerarse en torres de refrigeración.
En el esquema vemos la entrada de agua fria procedente del rio y que enfría el vapor condensando, el agua pura del ciclo.
Este agua de refrigeración del vapor a la salida será caliente porque ha cogido el calor del vapor enfriado (condensado).
No confundir el vapor del agua que mueve la turbina con el agua que refrigera el vapor en el condensador.
Son dos elementos distintos del proceso.
El agua de refrigeración no mueve las turbinas y no es agua pura, de hecho se una vez utilizada se devuelve al río.
El agua del ciclo cerrado es agua pura y eso hace que no tengamos averias por por los componentes solidos del agua en el interior de las tuberias.
La corriente eléctrica se genera a unos 20.000 voltios de tensión y se pasa a los transformadores para elevar la tensión hasta unos 400.000 voltios, para su traslado hasta los puntos de consumo.
Puedes saber más sobre esto aqui: Como se Distribuye la Energía Electrica.
Ahora vamos a ver otro esquema en el que podemos ver una central con mejor rendimiento.
Para entenderlo empieza por la caldera y sigue las flechas de circulación del agua.
La turbina se divide en 3 turbinas diferentes.
La primera se llama de alta presión (A.P) y es la primera que golpea el vapor de la caldera, la segunda es de Media Presion y la última recoge el vapor en Baja Presión (poca fuerza de golpeo del vapor).
Al golpear 3 veces el vapor se aprovecha mucho más la fuerza que este trae de la caldera que si solo golpease una vez.
Cuando se golpea una vez este vapor todavia lleva fuerza de presión que aprovechamos en la segunda turbina, y asi hasta la tercera.
Vemos tambien que el agua líquida que sale de la caldera se la hace pasar por la chimenea de combustion para calentarla mas antes de meterla en al caldera de nuevo. Este componente se llama economizador.
Tambien vemos como el aire de la caldera se calienta antes de meterlo en la caldera para la combustión, esto produce una mejora en la combustión y por tanto en el rendimiento de la central.
En la torre de refrigeración el aire entra por la parte de abajo y el agua procedente del río cae en forma de lluvia por medio de una rejillas situadas en el medio de altura de la torre.
El aire frio enfría (refrigera) el agua procedente del condensador al caer en forma de lluvia hacia la piscina del fondo y se envia de nuevo al condensador para condensar el agua pura del ciclo cerrado.
Estas torres son muy anchas y suelen situarse en sitios que hay mucho aire y cerca del rio o mar para coger el agua.
Aqui vemos una central térmica Nuclear:
Si la central térmica es de carbón, éste se almacena a medida que llega de la mina y se traslada por medio de una cinta transportadora hasta la tolva, de donde se pasa a un molino en el que se tritura hasta quedar convertido en polvo fino que arde más fácilmente.
A continuación se mezcla con aire precalentado y se introduce en la caldera.
Si el combustible empleado es fuel, éste se almacena en depósitos a medida que llega de la refinería y tras ser calentado, se conduce desde ellos a la caldera.
Si la central térmica es de gas, éste pasa de los tanques de almacenamiento a la caldera experimentando también un calentamiento previo.
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