PRODUCCIÓN DE LA ELECTRICIDAD.
Con el objetivo de elaborar un proyecto
representativo a la producción de energía hemos realizado una información
complementada que nos sirve como medio de introducción para llevar a cabo el
proyecto correctamente.
ÍNDICE
1. Generadores; 2. Central eléctrica; 3. Centrales Hidroeléctricas; 4. Centrales Térmicas; 5. Centrales Nucleares; 6. Centrales Solares; 7. Centrales Eólicas; 8. Centrales Geotérmicas; 9. Central Mareo motriz.
1. Generadores; 2. Central eléctrica; 3. Centrales Hidroeléctricas; 4. Centrales Térmicas; 5. Centrales Nucleares; 6. Centrales Solares; 7. Centrales Eólicas; 8. Centrales Geotérmicas; 9. Central Mareo motriz.
Generadores
La energía eléctrica se produce en los
aparatos llamados generadores o alternadores.
Un generador consta, en su forma más
simple de:
◦Una espira que gira impulsada por algún
medio externo.
◦Un campo magnético uniforme, creado por
un imán, en el seno del cual gira la espira anterior.
A medida que la espira gira, el flujo
magnético a través de ella cambia con el tiempo, induciéndose una fuerza
electromotriz, y si existe un circuito externo, circulará una corriente
eléctrica.
Para que un generador funcione, hace
falta una fuente externa de energía (hidráulica, térmica, nuclear, etc.) que
haga que la bobina gire con una frecuencia deseada.
Central
eléctrica
Una central eléctrica es una instalación
capaz de convertir la energía mecánica, obtenida mediante otras fuentes de
energía primaria, en energía eléctrica.
Podemos considerar que el esquema de una
central eléctrica es:
En general, la energía mecánica procede
de la transformación de la energía potencial del agua almacenada en un embalse;
de la energía térmica suministrada al agua mediante la combustión del carbón,
gas natural, o fuel, o a través de la energía de fisión del uranio.
Para realizar la conversión de energía
mecánica en eléctrica, se emplean unos generadores, más complicados que los que
acabamos de ver en la pregunta anterior, que constan de dos piezas
fundamentales:
◦El estator: Armadura
metálica, que permanece en reposo, cubierta en su interior por unos hilos de
cobre, que forman diversos circuitos.
◦El rotor: Está
en el interior del estator y gira accionado por la turbina. Está formado en su
parte interior por un eje, y en su parte más externa por unos circuitos, que se
transforman en electro imanes cuando se les aplica una pequeña cantidad de
corriente.
Cuando el rotor gira a gran velocidad,
debido a la energía mecánica aplicada en las turbinas, se produce unas
corrientes en los hilos de cobre del interior del estator. Estas corrientes
proporcionan al generador la denominada fuerza electromotriz, capaz de producir
energía eléctrica a cualquier sistema conectado a él.
Como hemos visto la turbina es la
encargada de mover el rotor del generador y producir la corriente eléctrica. La
turbina a su vez es accionada por la energía mecánica del vapor de agua a
presión o por un chorro de agua.
Todas las centrales eléctricas constan de
un sistema de "turbina-generador" cuyo funcionamiento básico es, en
todas ellas, muy parecido, variando de unas a otras la forma en que se acciona
la turbina, o sea, dicho de otro modo en que fuente de energía primaria se
utiliza, para convertir la energía contenida en ella en energía eléctrica.
Centrales
Hidroeléctricas
Fueron las primeras centrales eléctricas
que se construyeron.
Una central hidroeléctrica es aquella en la que la energía potencial del agua almacenada en un embalse se transforma en la energía cinética necesaria para mover el rotor de un generador, y posteriormente transformarse en energía eléctrica.
Por ese motivo, se llaman también centrales hidráulicas.
Una central hidroeléctrica es aquella en la que la energía potencial del agua almacenada en un embalse se transforma en la energía cinética necesaria para mover el rotor de un generador, y posteriormente transformarse en energía eléctrica.
Por ese motivo, se llaman también centrales hidráulicas.
Las centrales hidroeléctricas se
construyen en los cauces de los ríos, creando un embalse para retener el agua.
Para ello se construye un muro grueso de piedra, hormigón u otros materiales,
apoyado generalmente en alguna montaña.
La
masa de agua embalsada se conduce a través de una tubería hacia los álabes de
una turbina que suele estar a pie de presa, la cual está conectada al
generador. Así, el agua transforma su energía potencial en energía cinética,
que hace mover los álabes de la turbina.
Centrales
Térmicas
Una central térmica para producción de
energía eléctrica, es una instalación en donde la energía mecánica que se
necesita para mover el rotor del generador y por tanto para obtener la energía
eléctrica, se obtiene a partir del vapor formado al hervir el agua en una
caldera.
El vapor generado tiene una gran presión,
y se hace llegar a las turbinas para que su expansión sea capaz de mover los
álabes de las mismas.
Las denominadas termoeléctricas clásicas
son de: carbón, de fuel o gas natural. En dichas centrales la energía de la
combustión del carbón, fuel o gas natural se emplea para hacer la
transformación del agua en vapor.
Una central térmica clásica se compone de
una caldera y de una turbina que mueve al generador eléctrico. La caldera es el
elemento fundamental y en ella se produce la combustión del carbón, fuel o gas.
Centrales
Nucleares
Una central nuclear es una central
térmica. La diferencia fundamental entre las centrales térmicas nucleares y las
térmicas clásicas reside en la fuente energética utilizada. En las primeras, el
uranio y en las segundas, la energía de los combustibles fósiles.
Una
central nuclear es, por tanto, una central térmica en la que actúa como caldera
un reactor nuclear. La energía térmica se origina por las
reacciones de fisión en el combustible nuclear formado por un compuesto de
uranio.
El combustible nuclear se encuentra en el interior de una vasija herméticamente cerrada. El calor generado en el combustible del reactor y transmitido después a un refrigerante se emplea para producir vapor de agua, que va hacia la turbina, transformándose su energía en energía eléctrica en el alternador.
La fisión nuclear es un proceso por el
cual los núcleos de ciertos elementos químicos pesados se fisionan (se rompen)
en dos fragmentos por el impacto de una partícula (neutrón), liberando una gran
cantidad de energía con la que se obtiene, en la central nuclear, vapor de
agua.
Las reacciones nucleares de fisión fueron
descubiertas por O. Hahn y F. Strassman en 1938. Sólo dos isótopos del uranio y
uno del plutonio cumplen las condiciones necesarias para ser utilizados en las
reacciones de fisión: el uranio-233, el uranio-235 y el plutonio-239. De ellos,
sólo el segundo se encuentra en la naturaleza y en muy pequeñas cantidades, el
0'7% del uranio natural. Los otros dos se obtienen artificialmente.
Centrales
Solares
Una central solar es aquella instalación
en la que se aprovecha la radiación solar para producir energía eléctrica.
Este proceso puede realizarse mediante
dos vías:
Fotovoltaica: Hacen incidir las
radiaciones solares sobre una superficie de un cristal semiconductor, llamada
célula solar, y producir en forma directa una corriente eléctrica por efecto
fotovoltaico.
Este tipo de centrales se están
instalando en países donde el transporte de energía eléctrica se debería de
realizar desde mucha distancia, y hasta ahora su empleo es básicamente para
iluminación, y algunas aplicaciones domésticas.
Foto térmica: En las centrales solares que emplean el proceso foto térmico, el calor de la radiación solar calienta un fluido y produce vapor que se dirige hacia la turbina produciendo luego energía eléctrica.
Existen
diversos tipos de centrales solares de tipo térmico, pero las más comunes son
las de tipo torre, con un número grande de heliostatos. Para una central tipo
de solo 10 Me, la superficie ocupada por los heliostatos es de unas 20 Ha.
Centrales
Eólicas
Una central eólica es una instalación en
donde la energía cinética del viento se puede transformar en energía mecánica
de rotación. Para ello se instala una torre en cuya parte superior existe un
rotor con múltiples palas, orientadas en la dirección del viento. Las palas o
hélices giran alrededor de un eje horizontal que actúa sobre un generador de
electricidad, Aerogeneradores.
A pesar de que aproximadamente un 1% de la energía solar que recibe la Tierra se transforma en movimiento atmosférico, esta energía no se distribuye uniformemente, lo que limita su aprovechamiento.
Existen además limitaciones tecnológicas para alcanzar potencias superiores a un megavatio, lo cual hace que su utilidad esté muy restringida.
Una central eólica no es más que un conjunto de aerogeneradores.
Una central geotérmica no es nada más que
una central térmica en la que la caldera ha sido reemplazada por el reservorio
geotérmico y en la que la energía es suministrada por el calor de la Tierra, en
vez del petróleo u otro combustible.
Una central geotérmica son unas
instalaciones que aprovecha la energía geotérmica para producir energía
eléctrica.
Central
Mareomotriz
La energía mareomotriz es la energía
asociada a las mareas provocadas por la atracción gravitatoria del Sol y
principalmente de la Luna.
Las mareas se aprecian como una variación
del nivel del mar, que ocurre cada 12h 30 minutos y puede suponer una
diferencia del nivel desde unos 2 metros hasta unos 15 metros, según la
diferencia de la topografía costera.
La técnica utilizada consiste en encauzar
el agua de la marea en una cuenca y, en su camino, accionar las turbinas de una
central eléctrica. Cuando las aguas se retiran, también generan electricidad,
usando un generador de turbina reversible.
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