Existen numerosas formas de producir energía dependiendo del tipo de combustible que utilicemos y el lugar o el método que se emplee para ello. Las centrales térmicas convencionales también son llamadas termoeléctricas y emplean combustibles fósiles para poder generar energía eléctrica. Muchas personas no saben bien qué es una central térmica.
Por ello, vamos a dedicar este artículo a contarte qué es una central térmica, cuáles son sus características y cómo generan la energía eléctrica.
Qué es una central térmica
Las centrales térmicas convencionales, también conocidas como termoeléctricas convencionales, utilizan combustibles fósiles (gas natural, carbón o fuel oil) para generar electricidad a través de un ciclo de vapor de agua térmica. El término «convencional» se utiliza para distinguirlas de otras centrales térmicas, como las centrales de ciclo combinado o nucleares. Las centrales térmicas tradicionales están compuestas por múltiples elementos que pueden convertir los combustibles fósiles en electricidad. Sus principales componentes son:
- Caldera: Espacio que convierte el agua en vapor mediante la combustión del combustible. En este proceso, la energía química se convierte en energía térmica.
- Serpentines: tubería por la que circula el agua y se convierte en vapor. Entre ellos, el intercambio de calor se produce entre el gas de combustión y el agua.
- Turbina de vapor: Máquina que recoge vapor de agua, debido a un complejo sistema de presión y temperatura, el eje que lo atraviesa se mueve. Este tipo de turbina suele tener varios cuerpos, alta presión, media presión y baja presión para aprovechar al máximo el vapor de agua.
- Generador: Máquina que recoge la energía mecánica generada a través del eje de una turbina y la convierte en energía eléctrica mediante inducción electromagnética. La central eléctrica convierte la energía mecánica del eje en corriente alterna trifásica. El generador está conectado a ejes que pasan por diferentes cuerpos.
Funcionamiento de una central térmica
En una central térmica tradicional, el combustible se quema en una caldera para producir energía térmica para calentar agua, que se convierte en vapor a muy alta presión. Este vapor luego hace girar una gran turbina, que convierte la energía térmica en energía mecánica, que luego se convierte en energía eléctrica en un alternador. La electricidad pasa por un transformador que aumenta su voltaje y permite que se transmita, reduciendo así las pérdidas por efecto Joule. El vapor que sale de la turbina se envía al condensador, donde se convierte en agua y se devuelve a la caldera para iniciar un nuevo ciclo de producción de vapor.
Independientemente del combustible que utilice, el funcionamiento de una central térmica tradicional es el mismo. Sin embargo, existen diferencias entre el pretratamiento del combustible y el diseño del quemador de la caldera.
Por lo tanto, si la central eléctrica funciona con carbón, el combustible debe triturarse previamente. En la planta petrolera el combustible se calienta, mientras que en la planta de gas natural el combustible llega directamente a través del gasoducto, por lo que no hay necesidad de pre-almacenamiento. En el caso de un dispositivo mezclador, se aplica un tratamiento correspondiente a cada combustible.
Impactos ambientales
Las centrales térmicas tradicionales afectan el medio ambiente de dos formas principales: descarga de residuos a la atmósfera y mediante transferencia de calor. En el primer caso, la quema de combustibles fósiles producirá partículas que eventualmente ingresan a la atmósfera, lo que puede dañar el medio ambiente terrestre. Por esta razón, este tipo de plantas tienen chimeneas altas que pueden dispersar estas partículas y reducir localmente su impacto negativo en el aire. Además, las centrales térmicas tradicionales también tienen filtros de partículas, que pueden atrapar a la mayoría de ellas y evitar que corran al exterior.
En el caso de la transferencia de calor, las centrales térmicas de ciclo abierto pueden provocar el calentamiento de ríos y océanos. Afortunadamente, este efecto se puede resolver utilizando un sistema de refrigeración para enfriar el agua a una temperatura adecuada para el medio ambiente.
Las centrales térmicas producen una variedad de contaminantes físicos y químicos muy peligrosos, que tienen un impacto negativo en la salud humana. Los efectos adversos sobre el organismo humano se manifiestan a corto, medio y largo plazo, potenciando y desencadenando los efectos de contaminantes preexistentes. El impacto negativo en la salud humana puede incluir una amplia gama de enfermedades, desde patologías leves hasta graves y potencialmente mortales. Estos son los principales contaminantes:
- Contaminantes físicos: Los contaminantes acústicos provocados por el ruido generado por las operaciones pueden provocar cambios en el cuerpo humano, que son secundarios a la interrupción del ritmo biológico sueño-vigilia. Los contaminantes electromagnéticos, es decir, las radiaciones electromagnéticas generadas por la obtención y distribución de la electricidad, producen principalmente cambios en los sistemas nervioso y cardiovascular.
- Contaminantes químicos: CO2, CO, SO2, partículas, ozono troposférico, aumentan el número de enfermedades respiratorias y cardiovasculares, y reducennuestras capacidades de defensa inmunológica, químicos peligrosos (de arsénico, cadmio, cromo, cobalto, plomo, manganeso, mercurio, níquel, fósforo, benceno, formaldehído, naftaleno, tolueno y pireno. Aunque están presentes en cantidades mínimas, son sustancias muy peligrosas porque pueden causar enfermedades graves agudas y crónicas en las personas expuestas. Trastornos reproductivos y aumento del riesgo de cáncer) y sustancias radiactivas
Central de vapor
Las centrales de vapor se caracterizan por el uso de agua u otro líquido, que se encuentra en dos etapas diferentes en el ciclo de trabajo, generalmente en forma de vapor y líquido. En los últimos años también se ha popularizado la tecnología supercrítica, lo que no conduce al llamado cambio de fase, que era la característica de estas instalaciones en el pasado.
Estas centrales térmicas se pueden dividir en varias partes: líneas eléctricas, generadores de vapor, turbinas de vapor y condensadores. Si bien la definición de central térmica es muy estricta, se pueden observar diferentes tipos de ciclos térmicos que cumplen con estos requisitos, especialmente los más comunes son el ciclo Rankine y el ciclo Hirn.
Antes de entrar en la caldera, el agua de alimentación pasa por una etapa de precalentamiento y compresión. De hecho, al entrar en la caldera, hay varios acumuladores de calor, es decir, intercambiadores de calor, en los que el vapor expandido parcial o totalmente precalienta el fluido de trabajo. Esto permite que ingresen temperaturas más altas al generador de vapor, aumentando así la eficiencia de la planta.
Espero que con esta información puedan conocer más sobre qué es una central térmica y sus características.