Central Eléctrica: ¿Qué son? (& los tipos de centrales eléctricas)
¿Qué es una central eléctrica?
Una central eléctrica (también conocida como central de energía o estación generadora de energía), es un lugar industrial utilizado para la generación y distribución de electricidad a gran escala. Muchas centrales contienen uno o más generadores, una máquina rotativa que convierte la energía mecánica en electricidad trifásica (también conocidos como alternador). El movimiento relativo entre un campo magnético y un conductor eléctrico crea una corriente eléctrica.
Estas suelen estar ubicadas en zonas suburbanas o a varios kilómetros de las ciudades o centros de carga, debido a sus requisitos como la necesidad de grandes extensiones de tierra y agua, junto con varias restricciones operativas como la disposición de residuos, etc.
Por esta razón, una estación generadora de energía no solo debe preocuparse por la generación eficiente de energía, sino también por la transmisión de esta. Por eso, las centrales eléctricas suelen ir acompañadas de subestaciones de transformación. Estas subestaciones aumentan el voltaje de transmisión de la energía, lo que permite transmitirla de manera más eficiente a largas distancias.
La fuente de energía utilizada para girar el eje del generador varía ampliamente y depende principalmente del tipo de combustible utilizado. La elección del combustible dicta cómo se denomina la central eléctrica, y así es como se clasifican los diferentes tipos de centrales.
Tipos de Centrales Eléctricas
Los diferentes tipos de centrales eléctricas se clasifican según el tipo de combustible utilizado. Para la generación de energía a gran escala, las térmicas, nucleares e hidroeléctricas son las más eficientes. Una estación generadora de energía puede clasificarse en general en los tres tipos mencionados anteriormente. Veamos estos tipos de centrales en detalle.
Central Térmica
Una central térmica o central térmica alimentada con carbón es, hasta ahora, el método más convencional para generar electricidad con una eficiencia razonablemente alta. Utiliza el carbón como combustible principal para hervir el agua disponible y convertirla en vapor supercalentado para impulsar la turbina de vapor.
La turbina de vapor se acopla mecánicamente al rotor de un alternador, cuya rotación resulta en la generación de electricidad. Generalmente en India, se utiliza carbón bituminoso o carbón marrón como combustible de la caldera, que tiene un contenido volátil que oscila entre el 8% y el 33% y un contenido de cenizas del 5% al 16%. Para mejorar la eficiencia térmica de la planta, el carbón se utiliza en la caldera en su forma pulverizada.
En una central térmica alimentada con carbón, se obtiene vapor a muy alta presión dentro de la caldera mediante la quema del carbón pulverizado. Este vapor se supercalienta en el súper calentador a una temperatura extremadamente alta. Este vapor supercalentado se permite entrar en la turbina, ya que las palas de la turbina se hacen girar por la presión del vapor.
La turbina está acoplada mecánicamente al alternador de tal manera que su rotor girará con la rotación de las palas de la turbina. Después de entrar en la turbina, la presión del vapor disminuye repentinamente, lo que lleva a un aumento correspondiente en el volumen del vapor.
Después de haber transferido energía a los rotores de la turbina, el vapor se hace pasar fuera de las palas de la turbina hacia el condensador de vapor de la turbina. En el condensador, se circula agua fría a temperatura ambiente con la ayuda de una bomba, lo que lleva a la condensación del vapor húmedo de baja presión.
Luego, este agua condensada se suministra a un calentador de agua de baja presión, donde el vapor de baja presión aumenta la temperatura de este agua de alimentación, y se vuelve a calentar a alta presión. Esto describe la metodología básica de funcionamiento de una central térmica.
Ventajas de las Centrales Térmicas
El combustible utilizado, es decir, el carbón, es bastante barato.
El costo inicial es menor en comparación con otras estaciones generadoras.
Requiere menos espacio en comparación con las centrales hidroeléctricas.
Desventajas de las Centrales Térmicas
Contamina la atmósfera debido a la producción de humo y gases.
El costo de operación de la planta es mayor que el de una planta hidroeléctrica.
Central Nuclear
Las centrales nucleares son similares a las centrales térmicas en muchos aspectos. Sin embargo, la excepción aquí es que se utilizan elementos radiactivos como el uranio y el torio como combustible principal en lugar del carbón. Además, en una central nuclear, el horno y la caldera son reemplazados por el reactor nuclear y los tubos intercambiadores de calor.
Para el proceso de generación de energía nuclear, los combustibles radiactivos se someten a una reacción de fisión dentro de los reactores nucleares. La reacción de fisión se propaga como una reacción en cadena controlada y va acompañada de una cantidad sin precedentes de energía producida, que se manifiesta en forma de calor.
Este calor se transfiere al agua presente en los tubos intercambiadores de calor. Como resultado, se produce vapor supercalentado a una temperatura muy alta. Una vez completado el proceso de formación de vapor, el resto del proceso es exactamente similar a una central térmica, ya que este vapor impulsará las palas de la turbina para generar electricidad.
Central Hidroeléctrica
En las centrales hidroeléctricas, se utiliza la energía del agua en caída para impulsar la turbina, que a su vez hace girar el generador para producir electricidad. La lluvia que cae sobre la superficie de la Tierra tiene energía potencial en relación con los océanos hacia los cuales fluye. Esta energía se convierte en trabajo de eje cuando el agua cae a través de una distancia vertical apreciable. La potencia hidráulica, por lo tanto, es una energía renovable naturalmente disponible dada por la ecuación:
P = gρ QH
Donde, g = aceleración debida a la gravedad = 9.81 m/s²
ρ = densidad del agua = 1000 kg/m³
H = altura de caída del agua.
Esta potencia se utiliza para hacer girar el eje del alternador, para convertirla en energía eléctrica equivalente.
Un punto importante a tener en cuenta es que las centrales hidroeléctricas tienen una capacidad mucho menor en comparación con sus contrapartes térmicas o nucleares.
Por esta razón, las centrales hidroeléctricas se utilizan generalmente en programación con las centrales térmicas, para servir la carga durante las horas pico. De alguna manera, ayudan a las centrales térmicas o nucleares a entregar energía de manera eficiente durante los períodos de horas pico.
Ventajas de las Centrales Hidroeléctricas
No requiere combustible, se utiliza agua para la generación de energía eléctrica.
Es una generación de energía limpia y ordenada.
La construcción es simple, se requiere menos mantenimiento.
También ayuda en la irrigación y el control de inundaciones.
Desventajas de las Centrales Hidroeléctricas
Involucra un alto costo inicial debido a la construcción de la presa.
La disponibilidad de agua depende de las condiciones climáticas.
Requiere un alto costo de transmisión, ya que la planta está ubicada en zonas montañosas.
Tipos de Generación de Energía
Como se mencionó anteriormente, dependiendo del tipo de combustible utilizado, las estaciones generadoras de energía así como los tipos de generación de energía se clasifican. Por lo tanto, las 3 principales clasificaciones para la producción de energía a gran escala son:
Generación de energía térmica
Generación de energía nuclear
Generación de energía hidroeléctrica
Aparte de estos principales tipos de generación de energía, también podemos recurrir a técnicas de generación a pequeña escala para satisfacer las demandas discretas. Estos a menudo se denominan métodos
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