Funcionamiento de una Central Termoeléctrica y Cogeneración
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Funcionamiento de una Central Termoeléctrica
El proceso de generación de energía eléctrica en una central termoeléctrica comienza con la combustión de un combustible, como carbón, fuelóleo o gas natural.
Preparación del Combustible
Si se utiliza carbón, este es transportado mediante cintas transportadoras a las tolvas, que lo dirigen al molino para ser triturado. El carbón pulverizado arde mejor debido a su mayor superficie de contacto. En el caso del fuelóleo o gas natural, estos se inyectan directamente en la caldera.
Combustión y Generación de Vapor
El combustible, mezclado con aire caliente a presión, entra en el quemador para su combustión. La energía química liberada durante la combustión calienta el agua que circula por las tuberías de la caldera, convirtiéndola en vapor a alta presión.
Accionamiento de las Turbinas
El vapor a alta presión se dirige a la turbina de alta presión, donde se expande y acciona los álabes de la turbina, haciendo girar su eje. Este movimiento convierte la energía térmica en energía mecánica.
El vapor, ahora con menor presión y temperatura, pasa al recalentador de la caldera para aumentar su temperatura y presión antes de ingresar a la turbina de media presión. El proceso de expansión y accionamiento de los álabes se repite en la turbina de media presión, que es más grande que la de alta presión debido a la menor energía del vapor.
Finalmente, el vapor llega a la turbina de baja presión, aún más grande, donde se expande por última vez antes de pasar al condensador.
Generación de Electricidad
El eje de las tres turbinas está conectado al eje de un generador eléctrico (alternador), donde la energía mecánica se convierte en energía eléctrica trifásica con una tensión de 15.000 o 20.000 V.
Transformación y Transporte de Energía
La energía eléctrica pasa por transformadores que elevan su tensión a 100.000 V para minimizar las pérdidas durante su transporte a través de las líneas de alta tensión.
Condensación y Recirculación del Agua
El vapor de baja presión y temperatura que sale de la turbina de baja presión pasa por un condensador, donde se convierte en agua líquida. Esta agua es devuelta a la caldera para reiniciar el ciclo. El proceso de condensación requiere un circuito de refrigeración que puede ser abierto (usando agua de mar o río) o cerrado (con una torre de refrigeración).
Reducción de Emisiones
Los gases residuales de la combustión pasan por precipitadores que retienen las emisiones nocivas antes de ser liberados por la chimenea. La altura de la chimenea favorece la precipitación de las partículas contaminantes.
Cogeneración: Aprovechamiento Combinado de Calor y Electricidad
La cogeneración es una tecnología que permite la producción simultánea de calor y electricidad en el mismo lugar donde se necesitan, logrando una mayor eficiencia energética y un menor impacto ambiental.
Proceso de Cogeneración
El gas natural se quema en una cámara de combustión, generando gases a alta presión y temperatura. Estos gases impulsan una turbina de gas que mueve un generador eléctrico, produciendo energía eléctrica.
Los gases de escape, aún con alta temperatura, se utilizan para generar vapor en una caldera. Este vapor acciona una turbina de vapor que mueve otro generador eléctrico, produciendo más energía eléctrica.
La cogeneración permite alcanzar rendimientos de hasta el 90%, aprovechando al máximo la energía térmica del combustible.
Comparación entre Turbinas de Gas y Vapor
Las turbinas de gas y vapor funcionan de manera similar, la única diferencia es que la primera es impulsada por gases a presión y la segunda por vapor de agua.