Centrals Tèrmiques: Funcionament, Components i Generació Elèctrica

Centrals Tèrmiques: Generació d'Energia

Les centrals tèrmiques generen energia elèctrica a partir de l'energia tèrmica produïda per la combustió de carbó, fuel o gas natural.

Transformacions Energètiques

El procés de transformació energètica segueix la seqüència: Energia Química → Energia Tèrmica → Energia Cinètica (del vapor) → Energia Cinètica de Rotació (de la turbina) → Energia Elèctrica (per a utilització).

Components Clau d'una Central Tèrmica

• Magatzem de combustible: Espai per emmagatzemar el carbó, fuel o gas natural.
• Caldera: S'encarrega de vaporitzar l'aigua. Les calderes de radiació són les més comunes, on l'energia calorífica es transmet principalment per radiació.
  • Reescalfadors: Eliminen les petites gotes d'aigua que acompanyen el vapor, millorant-ne la qualitat.
  • Preescalfadors: Aprofiten la calor residual dels gasos de combustió per escalfar prèviament l'aigua d'alimentació de la caldera, el combustible i l'aire de combustió, augmentant l'eficiència.
• Turbines: Màquines que transformen l'energia cinètica del vapor d'aigua en energia cinètica rotatòria, impulsant l'alternador.
• Condensador: Refreda i condensa el vapor provinent de les turbines, convertint-lo de nou en aigua líquida per repetir el cicle.
• Torre de Refrigeració: Refreda l'aigua que s'utilitza per refrigerar el condensador.
  • Circuits oberts: Capten aigua d'un riu o mar, la utilitzen per refrigerar i la retornen al medi natural, procurant que la temperatura de retorn sigui el més semblant possible a l'original per minimitzar l'impacte ambiental.
  • Circuits tancats: L'aigua de refrigeració es refreda a la torre i es recircula per ser reutilitzada, reduint el consum d'aigua.
• Xemeneia: Genera una depressió dins de la caldera per facilitar la circulació dels gasos de combustió.
  • Tiratge natural: La circulació dels gasos és provocada per la pròpia xemeneia, a causa de la diferència de densitat entre els gasos calents i l'aire exterior.
  • Tiratge forçat: S'utilitzen impulsors mecànics (ventiladors) per ajudar a la circulació dels gasos, especialment en grans instal·lacions.
• Equip Elèctric Principal: Comprèn l'alternador, els transformadors i el parc de distribució.
• Sales de Tractament de l'Aigua d'Alimentació: On l'aigua es purifica abans d'entrar a la caldera per evitar incrustacions i corrosió.

Les centrals dissenyades per utilitzar diferents combustibles, com ara carbó i gas natural, s'anomenen centrals termoelèctriques mixtes.

Funcionament Detallat d'una Central Tèrmica

El procés comença al recinte d'emmagatzematge, des d'on el carbó és transportat per una cinta fins a una tremuja. Aquesta alimenta un molí triturador que el converteix en una pols molt fina, facilitant-ne la combustió. Després de la barreja amb aire, es produeix la combustió, i la calor despresa escalfa l'aigua dels tubs de la caldera, generant vapor a alta pressió i temperatura.

Aquest vapor s'introdueix successivament a les turbines d'alta, mitjana i baixa pressió. El vapor s'expandeix en els diferents cossos de la turbina, cedint la seva energia cinètica al rotor de la turbina, que al seu torn arrossega el rotor de l'alternador. És en l'alternador on es produeix l'energia elèctrica, que, a través dels transformadors i el parc de distribució, arriba als centres consumidors.

A la sortida de les turbines, el vapor passa al condensador, on es refreda i es condensa, tornant a l'estat líquid. L'aigua condensada se sotmet a diferents etapes de preescalfament i s'introdueix de nou a la caldera a través de l'economitzador, amb les condicions de pressió i temperatura adequades per obtenir el màxim rendiment del cicle termodinàmic.