¿Qué es una central termoeléctrica?

Una central termoeléctrica es una instalación, donde se obtiene el movimiento de un generador mediante la vaporización, debido a las altas temperaturas que alcanzan sus calderas. El vapor que se genera posee una gran presión, y se aprovecha para poder mover los alabes de las turbinas. Una central termoeléctrica clásica posee como elemento principal una caldera y una turbina, elementos con los cuales podemos generar electricidad, lo explicaremos más detallado a continuación. Las principales diferencias entre las centrales termoeléctricas, es el tipo de quemador ya que depende del tipo de combustible a quemar y por lo mismo el tipo de combustible se identifica mediante el proceso que tuvo que pasar para llegar a los quemadores. Los combustibles que nos referimos son los del tipo “combustibles fósiles” ya sea carbón, petróleo o gas.

Clasificación

Las termoeléctricas se clasifican en tres grupos fundamentales, las nucleares, las a biomasa y las convencionales que son las que más se utilizan actualmente debido a su bajo costo, pero producen un gran impacto medioambiental. Al caso que nos referiremos son las centrales convencionales las cuales pueden ser de ciclo abierto o ciclo cerrado. La de ciclo abierto extrae el agua directamente del curso del agua, sea mar, ríos etc. Luego del proceso es liberada directamente a su fluente pero con una excesiva temperatura. Si la central es de ciclo cerrado es un poco menos perjudicial puesto que el agua que fue utilizada es enfriada antes de desecharse o reutilizarse mediante torres de enfriamiento que son refrigeradas por el agua. Tipo de centrales convencionales: a).- Centrales termoeléctricas de ciclo convencional Se llaman centrales clásicas o de ciclo convencional a aquellas centrales térmicas que emplean la combustión del carbón, petróleo (aceite) o gas natural, para generar la energía eléctrica. Son consideradas las centrales más económicas y rentables, por lo que su utilización está muy extendida en el mundo económicamente avanzado y en el mundo en vías de desarrollo.

b).- Centrales termoeléctricas de ciclo combinado En la actualidad se están construyendo numerosas centrales termoeléctricas de las denominadas de ciclo combinado, que son un tipo de central que 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. Cada una de estas turbinas está acoplada a su correspondiente alternador para generar la electricidad como en una central termoeléctrica clásica.

Procesos previos a la combustión

Como bien lo mencionamos antes, una de las diferencias principales que posee una planta termoeléctrica de otra es el proceso que se le realiza al combustible antes que ingrese a los inyectores.

1. Si nos referimos a una planta termoeléctrica de carbón, el material es previamente triturado en molinos pulverizadores, el objetivo de este proceso es generar un polvo muy fino para facilitar la combustión. De los molinos es enviado a la caldera central mediante un chorro de aire precalentado.

2. Si la central es a petróleo, este es precalentado para generar un aumento en su fluidez para posteriormente ser inyectado en los quemadores especiales para este tipo de combustible.

3. Si la central es a gas, la única diferencia son sus quemadores son más específicos.

4. Además, contamos con centrales termoeléctricas mixtas, las cuales pueden quemar indistintamente cualquier tipo de combustible.

De estos tres tipos de combustiones la que contamina menos es el gas natural, contamina un 27% menos que las que emplean diésel, y un 40% menos que las plantas de carbón.

Proceso de combustión:

● Una vez que el combustible entra en los quemadores, se genera una importante

cantidad de energía calorífica. Este calor eleva la temperatura del agua que

circula por la extensa red de cañerías llevándola a su estado gaseoso generando

altas presiones.

● El vapor presurizado entra a la turbina central, la cual en su interior posee tres

unidades de presión, alta, media y baja, unidos por el mismo eje.

● Alta Presión: El primer cuerpo posee muchos álabes de un tamaño menor

● Media Presión: Segundo cuerpo y posee muchos álabes pero esta es de tamaño

mayor.

● Baja presión: Posee alabes aún más grandes que los de mediana presión.

El objetivo de que se trabaje con tres presiones es aprovechar al máximo la fuerza del vapor, ya que este va aumentando su carga al pasar de un cuerpo a otro.

Otro proceso importantísimo en esta etapa es la deshumidificación (quitar la humedad al aire) ya que si ingresa una partícula de agua por muy pequeña que sea, la velocidad la afectara pudiendo provocar una erosión importante en las paletas de los álabes, pudiendo incluso dejarlos inservibles.

El vapor de agua, hace girar los álabes generando una energía mecánica. A su vez, el eje que une los tres cuerpos de la turbina hace girar al mismo tiempo un alternador produciendo así energía eléctrica.

● Esquema de funcionamiento de una planta termoeléctrica básica

Ventajas y desventajas:

Su única ventaja es que son más económicas de implementar que otras formas de generar electricidad, y su tiempo de implementación es la que menos tiempo lleva ponerla en marcha, de 6 meses a 1 año aproximadamente en comparación a los 2 años promedio de una hidroeléctrica y a los 5-10 años de una planta nuclear.

Sus desventajas son muchas, de la cuales la mayoría son respecto al medioambiente, a continuación se generará una lista con ellas:

Funcionan a base de combustibles fósiles los cuales tienen reservas finitas, lo que la somete a la disponibilidad del recurso o la rentabilidad económica.

Su eficiencia de conversión no es muy elevada, ronda el 40% en comparación al 80% de una hidroeléctrica, sin embargo se han hecho una serie de mejoras que aumentan un poco su rendimiento.

Las termoeléctricas a carbón como mencionamos anteriormente son las más contaminantes, ya que de dicha combustión se generan grandes cantidades de CO2 y de SOx (monóxido de azufre, dióxido de azufre y trióxido de azufre) estos últimos varían según la calidad del carbón.

Su mayor rendimiento se da utilizando gas natural, genera 9.7 KWh / m3 de combustible aproximadamente, por sobre un 2.57 KWh / m3 de agua en una central hidroeléctrica, consideremos que 1m3 de gas tiene un costo más elevado que 1m3 de agua.

Sus desechos térmicos pueden llegar a alterar el micro clima de la localidad en que se ubique la planta.

En el caso de no refrigerarse el agua utilizada en el proceso antes de ser evacuada esto eleva las temperaturas de ríos, lagos o el mar alterando considerablemente el ecosistema acuático.

Los gases emitidos a la atmósfera producto de la combustión contribuyen a la formación del efecto invernadero o calentamiento global y también produce la lluvia ácida. Pensemos que el CO2 es el más importante de los gases que producen el efecto invernadero, ocupando el 55% de responsabilidad.