Planta de energía: ¿Qué son? (y los tipos de centrales eléctricas)

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¿Qué es una planta de energía?

¿Qué es una central eléctrica?

Una planta de energía (también conocida como estación de energía o estación de generación de energía ), es una ubicación industrial que se utiliza para la generación y distribución de energía eléctrica a gran escala. Muchas centrales eléctricas contienen uno o más generadores , una máquina giratoria que convierte la energía mecánica en energía eléctrica trifásica (también se conocen como alternador ). El movimiento relativo entre un campo magnético y un conductor eléctrico crea una corriente eléctrica .

Estos generalmente se ubican en las regiones suburbanas o a varios kilómetros de las ciudades o los centros de carga, debido a sus requisitos como una gran demanda de tierra y agua, junto con varias limitaciones operativas como la eliminación 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 energía. Esta es la razón por la que las centrales eléctricas suelen ir acompañadas de patios de distribución de transformadores . Estos patios de maniobras aumentan el voltaje de transmisión de la energía, lo que permite que se transmita de manera más eficiente a largas distancias.

La fuente de energía utilizada para hacer girar el eje del generador varía mucho y depende principalmente del tipo de combustible utilizado. La elección del combustible dicta lo que llamamos central eléctrica, y así es como se clasifican los distintos tipos de centrales eléctricas.

Tipos de plantas de energía

Tipos de centrales eléctricas

Los diferentes tipos de centrales eléctricas se clasifican según el tipo de combustible utilizado. Para el propósito de la generación de energía a granel, la energía térmica, nuclear e hidroeléctrica son las más eficientes. Una estación generadora de energía puede clasificarse ampliamente en los tres tipos mencionados anteriormente. Echemos un vistazo a este tipo de centrales eléctricas en detalle.

Central de energía térmica

Una central térmica o una central térmica de carbón es, con mucho, el método más convencional de generar energía eléctrica con una eficiencia razonablemente alta. Utiliza carbón como combustible principal para hervir el agua disponible para el vapor sobrecalentado para impulsar la turbina de vapor.

Luego, la turbina de vapor se acopla mecánicamente a un rotor de alternador, cuya rotación da como resultado la generación de energía eléctrica. Generalmente en la India, el carbón bituminoso o el lignito se utilizan como combustible de caldera que tiene un contenido de volátiles que varía del 8 al 33% y el 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 la central térmica de carbón, el vapor se obtiene a muy alta presión dentro de la caldera de vapor quemando el carbón pulverizado. Luego, este vapor se sobrecalienta en el supercalentador a una temperatura extremadamente alta. A continuación, se permite que este vapor sobrecalentado entre en la turbina, ya que las palas de la turbina giran por la presión del vapor.

La turbina está acoplada mecánicamente con el alternador de manera que su rotor rotará con la rotación de las palas de la turbina. Después de entrar en la turbina, la presión del vapor cae repentinamente, lo que lleva al aumento correspondiente en el volumen de vapor.

Después de haber impartido energía a los rotores de la turbina, se hace que el vapor salga de las palas de la turbina al condensador de vapor de la turbina . En el condensador, se hace circular agua fría a temperatura ambiente con la ayuda de una bomba que conduce a la condensación del vapor húmedo a baja presión.

Luego, esta agua condensada se suministra además al calentador de agua de baja presión donde el vapor de baja presión aumenta la temperatura de esta agua de alimentación, se calienta nuevamente a alta presión. Esto describe la metodología de trabajo básica de una central térmica.

Ventajas de las centrales térmicas

  • El combustible utilizado, es decir, el carbón, es bastante más 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 vapores.
  • El costo de funcionamiento de la planta de energía es más que una planta hidroeléctrica.

Estación de energía nuclear

Las centrales nucleares son similares a las centrales térmicas en más de un sentido. Sin embargo, la excepción aquí es que los elementos radiactivos como el uranio y el torio se utilizan como combustible principal en lugar del carbón. También 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 se acompaña de una cantidad sin precedentes de energía producida, que se manifiesta en forma de calor.

Este calor luego se transfiere al agua presente en los tubos del intercambiador de calor. Como resultado, se produce vapor sobrecalentado a muy alta temperatura. Una vez que se completa el proceso de formación de vapor, el proceso restante es exactamente similar a una planta de energía térmica, ya que este vapor impulsará aún más las palas de la turbina para generar electricidad.

Estación de energía hidroeléctrica

En las plantas hidroeléctricas, la energía del agua que cae se utiliza para impulsar la turbina que, a su vez, hace funcionar 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 que fluye. Esta energía se convierte en eje de trabajo donde las cascadas atraviesan una distancia vertical apreciable. La potencia hidráulica es, por tanto, una energía renovable naturalmente disponible dada por la ecuación:
P = gρ QH
Donde, g = aceleración debida a la gravedad = 9,81 m / seg 2
ρ = densidad del agua = 1000 kg / m3
H = altura de caída de agua.
Esta potencia se utiliza para hacer girar el eje del alternador y convertirlo en energía eléctrica equivalente.
Un punto importante a destacar es que las centrales hidroeléctricas tienen una capacidad mucho menor en comparación con su contraparte térmica o nuclear.

Por esta razón, las centrales hidroeléctricas se utilizan generalmente en la programación con centrales térmicas, para atender la carga durante las horas pico. De alguna manera ayudan a la central térmica o nuclear a entregar energía de manera eficiente durante los períodos de horas pico.

Ventajas de la central hidroeléctrica

  • No requiere combustible, el agua se utiliza para la generación de energía eléctrica.
  • Es una generación de energía limpia y ordenada.
  • La construcción es simple, requiere menos mantenimiento.
  • También ayuda en el riego y el control de inundaciones.

Desventajas Central hidroeléctrica

  • Implica un alto costo de capital 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 áreas montañosas.

Tipos de generación de energía

Como se mencionó anteriormente, según el tipo de combustible utilizado, se clasifican las estaciones generadoras de energía , así como los tipos de generación de energía. Por lo tanto, las 3 clasificaciones principales para la producción de energía en una escala razonablemente grande son:

  1. Generación de energía térmica
  2. Generación de energía nuclear
  3. Generación de energía hidroeléctrica

Aparte de estos tipos principales 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 alternativos o energía no convencional de generación de energía y se pueden clasificar como: –

  1. Generación de energía solar. (aprovechando la energía solar disponible)
  2. Generación de energía geotérmica. (Energía disponible en la corteza terrestre)
  3. Generación de energía mareomotriz.
  4. Generación de energía eólica (energía disponible de las turbinas eólicas )

A estas fuentes alternativas de generación se les ha dado la importancia debida en las últimas décadas debido al agotamiento de los combustibles naturales de que disponemos. En los siglos venideros, se podría llegar a una etapa en la que varios países de todo el mundo se quedaran sin toda su reserva de combustibles fósiles.

El único camino a seguir sería entonces a merced de estas fuentes alternativas de energía que podrían desempeñar un papel fundamental en la configuración de los suministros energéticos del futuro. Por esta razón, se les podría llamar legítimamente la energía del futuro.

JORGE CABRERA BERRÍOS Administrator
Ingeniero Electrónico por la UNI, con maestría y doctorado por la University of Electro-Communications (Japón).

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