Introducción
Es una instalación
empleada en la generación de
energía eléctrica a
partir de la energía liberada en forma de calor, normalmente mediante la combustión de combustibles fósiles como petróleo, gas natural o
carbón.
Funcionamiento
Tipos
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, a pesar de que estén siendo
criticadas debido a su elevado impacto medioambiental.
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 energía eléctrica.
Normalmente durante el proceso de partida de estas centrales
solo funciona la turbina de gas; a este modo de operación se lo llama ciclo
abierto. Si bien la mayoría de las centrales de este tipo pueden
intercambiar el combustible (entre gas y diesel) incluso en funcionamiento.
Como la diferencia de temperatura que se produce entre la
combustión y los gases de escape es más alta que en el caso de una turbina de
gas o una de vapor, se consiguen rendimientos muy superiores, del orden del
55%.
Este tipo de centrales generaron el 32% de las necesidades
españolas de energía eléctrica en 2008.
GICC
·
Torre de refrigeración: son
estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas muy altas. El
uso principal de grandes torres de refrigeración industriales es el de rebajar
la temperatura del agua de refrigeración utilizada en plantas de energía,
refinerías de petróleo, plantas petroquímicas, plantas de procesamiento de gas
natural y otras instalaciones industriales.
Con
relación al mecanismo utilizado para la transferencia de
calor los principales tipos son:
·
Torres de
refrigeración húmedas funcionan por el principio
de evaporación, (ver refrigerador
inundado)
·
Torres de
refrigeración secas funcionan por transmisión del
calor a través de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire
ambiente.
·
Bomba
hidráulica: es una máquina generadora
que transforma la energía (generalmente energía mecánica) con la que es accionada en energía hidráulica del fluido incompresible que mueve. El fluido incompresible puede ser líquido o
una mezcla de líquidos y sólidos.
·
Línea de transmisión: La red de transporte de energía eléctrica es la parte del eléctrico constituida por los
elementos necesarios para llevar hasta los puntos de consumo y a través de
grandes distancias la energía eléctrica generada en las centrales eléctricas. Para
ello, los niveles de energía eléctrica producidos deben ser transformados,
elevándose su nivel de tensión.
·
Transformador:
un dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo
la potencia.
·
Generador
eléctrico: es todo dispositivo
capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrica entre dos de sus puntos (llamados polos, terminales o bornes) transformando la energía mecánica en eléctrica. Esta transformación se consigue por la acción de un campo magnético sobre
los conductores eléctricos dispuestos sobre una armadura (denominada también estator). Si se produce mecánicamente un movimiento relativo entre los
conductores y el campo, se generará una fuerza electromotriz (F.E.M.). Este sistema está basado en la ley de Faraday.
·
Turbina de
vapor: es una turbo máquina motora,
que transforma la energía de
un flujo de vapor en energía mecánica a
través de un intercambio de cantidad de movimiento entre el fluido de trabajo (entiéndase el vapor) y el rodete, órgano principal de la turbina, que cuenta con palas
o álabes los
cuales tienen una forma particular para poder realizar el intercambio
energético.
·
Bomba de
condensación: es una máquina térmica que permite transferir energía mediante calor de un ambiente a otro, según se requiera. Para lograr
esta acción es necesario un aporte de trabajo acorde a la segunda ley de la
termodinámica, según la cual el calor
se dirige de manera espontánea de un foco caliente a otro frío, y no al revés,
hasta que sus temperaturas se igualen.
·
Condensador: es un cambiador de calor latente que convierte el vapor de su estado gaseoso a su
estado líquido, también conocido como fase de transición. El propósito es
condensar la salida (o extractor) de vapor de la turbina de vapor para
así obtener máxima eficiencia e igualmente obtener el vapor condensado en forma
de agua pura de regreso a la caldera. Condensando el vapor del extractor de la turbina de vapor, la presión
del extractor es reducida arriba de la presión atmosférica hasta debajo de la presión atmosférica, incrementando la caída de presión del vapor entre la
entrada y la salida de la turbina de vapor. Esta
reducción de la presión en el extractor de la turbina de vapor, genera más
calor por unidad de masa de vapor entregado a la turbina de vapor, por
conversión de poder mecánico.
·
Desgasificador: en una caldera se
refiere al tanque desaireador de alimentación de esta. Este tanque tiene 3
funciones principales en una caldera:
1.
Extraer el oxígeno disuelto:
no está de más hacer un análisis del daño que provoca instalaciones que
trabajan con el vital elemento (agua).
2.
Calentar el agua de alimentación: el
agua de alimentación es calentada, para que al entrar a la caldera no sea
necesaria tanta energía para llegar a una temperatura de utilización
3.
Almacenar agua de alimentación: la
palabra lo indica, el desaireador es un tanque que está a continuación del
tanque cisterna.
·
Calentador:
es un dispositivo termodinámico que
utiliza energía para
elevar la temperatura del agua. Entre los
usos domésticos y comerciales del agua caliente están la limpieza, las duchas,
para cocinar o la calefacción.
A nivel industrial los usos son muy variados tanto para el agua caliente como
para el vapor de agua.
·
Supercalentador:
es un dispositivo que se encuentra en un motor a vapor que calienta el vapor generado por la caldera
nuevamente, incrementando su energía térmica y haciendo decrecer la posibilidad
de condensación dentro del motor. Los supercalentadores incrementan la
eficiencia del motor de vapor y han sido ampliamente adoptados actualmente.
·
Ventilador:
es una máquina de fluido concebida para producir una corriente de aire.
·
Economizador: Es un dispositivo mecánico de transferencia de calor que calienta un fluido hasta su punto de ebullición, sin pasar de él. Hacen uso de la entalpía en
fluidos que no están lo suficientemente calientes como para ser usados en una
caldera, recuperando la potencia que de otra forma se perdería, y mejorando el rendimiento del ciclo de vapor.
·
Precipitador
electroestático: Son dispositivos que
se utilizan para atrapar partículas mediante su ionización, atrayéndolas por
una carga electrostática inducida.
Se emplean para reducir la contaminación atmosférica producida por humos y otros desechos industriales
gaseosos, especialmente en las fábricas que funcionan con combustibles fósiles.
·
Chimenea
de emisiones: Un sistema usado para evacuar gases calientes .Como norma general son completamente
verticales para asegurar que los gases calientes puedan fluir sin problemas,
moviéndose por convección térmica
(diferencia de densidades).
Estos varían de acuerdo al equipo utilizado, los más
utilizados son los siguientes:
·
Para paredes, pisos y cubierta o
techo de los tanques, se emplean los aceros A283 grado C y D y A285 grado C.
·
Acero al carbón
·
Acero inoxidable
·
Teflón en los compresores de
aire
·
Aleaciones de acero
·
Aleaciones de latón
·
Vidrio
·
Hule
·
Plásticos
·
Concreto
·
Ladrillo Refractario
Otros
datos
Tiempo de instalación: de 6 meses a 1
año.
Fuente de energía: no renovable y no
demasiado cara.
Costos: 150 millones de dólares.
Capacidad de generación:
-
Gas
natural: 9,7 KW-h/ m3.
-
Carbón:
2,4 KW- h/ Kg
-
Fuel-oil.
2,9 KW- h/
Kg
Eficiencia de la conversión: 40%
Ventajas
y desventajas
Ventajas:
·
Corto tiempo de construcción
·
No dependen del clima
·
Costos de inversión menores que en las
hidroeléctricas lo que favorece su construcción y entrada en funcionamiento.
·
Facilidad de transporte del
combustible orgánico desde el lugar de su extracción hasta la central térmica.
·
Progreso técnico lo que permitió
diseñar grandes unidades generadoras (grandes módulos) con mejores rendimientos
que las unidades pequeñas o medianas.
·
Las
cenizas producidas durante la combustión puede usarse en la construcción.
Desventajas:
·
Como resultado del procesamiento del
carbón, fue-oil y gas, éstas centrales son importantes fuentes emisoras de
agentes contaminantes, calor, ruido y
vibraciones.
·
La peor desventaja es el terrible
impacto ambiental que produce, ya que emite gases que provocan tanto el efecto invernadero como la lluvia ácida.
·
En el caso del petróleo es
preocupante su vertido al mar cuando se transporta, ya que crea las famosas
mareas negras.
·
El agua usada para la refrigeración que
da contaminada.
·
En los procesos de limpieza de la
central se producen muchos residuos.
·
Uso de combustibles fósiles no
renovables.
LLUVIA ÁCIDA
La lluvia ácida se
forma cuando la humedad en el aire se combina con los óxidos de nitrógeno y el dióxido de azufre emitidos por fábricas, centrales
eléctricas y vehículos que queman carbón o productos derivados del petróleo.
En interacción con el vapor de agua, estos gases forman ácido sulfúrico y ácidos nítricos. Finalmente, estas sustancias químicas caen a
la tierra acompañando a las precipitaciones, constituyendo la lluvia
ácida.
Los contaminantes atmosféricos
primarios que dan origen a la lluvia ácida pueden recorrer grandes distancias,
siendo trasladados por los vientos cientos o miles de kilómetros antes de
precipitar. Cuando la precipitación se produce, puede provocar importantes
deterioros en el ambiente.
La lluvia normalmente presenta
un pH de aproximadamente 5.65 (ligeramente
ácido), debido a la presencia del CO2 atmosférico, que forma ácido carbónico, H2CO3. Se considera
lluvia ácida si presenta un pH de menos de 5 y puede alcanzar el pH del vinagre (pH 3). Estos valores de pH se
alcanzan por la presencia de ácidos como el ácido sulfúrico, H2SO4, y el ácido nítrico, HNO3. Estos ácidos se forman a
partir del dióxido de azufre, SO2, y el
monóxido de nitrógeno que se convierten en ácidos.
Formación de la lluvia acida.
·
El SO2 se
oxida a SO3 (interviniendo en la reacción radicales hidroxilo y
oxígeno) y este SO3 puede quedar disuelto en las gotas de
lluvia.
S + O2 → SO2
En la fase gaseosa el
dióxido de azufre se oxida por reacción con el radical hidroxilo por una
reacción intermolecular.
SO2 + OH· → HOSO2· seguida
por HOSO2· + O2 →
HO2· + SO 3
En presencia del agua atmosférica o sobre superficies húmedas, el trióxido
de azufre (SO3) se convierte rápidamente en ácido sulfúrico (H2SO4).
SO3 (g) + H2O (l) → H2SO4(l)
·
El NO se forma por reacción entre el
oxígeno y el nitrógeno a alta temperatura.
O2 + N2 → 2NO
Este NO se oxida con el oxígeno atmosférico,
O2 + 2NO → 2NO2,
Y reacciona con el agua dando ácido nítrico (HNO3), que se disuelve en el agua.
3NO2 + H2O → 2HNO3 +
NO
Efectos de la lluvia acida
La acidificación de las aguas de lagos, ríos y mares
dificulta el desarrollo de vida acuática en estas aguas, lo que aumenta en gran
medida la mortalidad de peces. Igualmente, afecta directamente a la vegetación,
por lo que produce daños importantes en las zonas forestales, y acaba con los microorganismos
fijadores de N.
La lluvia ácida por su
carácter corrosivo, corroe las construcciones y las infraestructuras. Puede
disolver, por ejemplo, el carbonato de calcio, CaCO3, y
afectar de esta forma a los monumentos y edificaciones construidas con mármol o caliza.
Un efecto indirecto muy
importante es que los protones, H+,
procedentes de la lluvia ácida arrastran ciertos iones del suelo. Por ejemplo, cationes de hierro, calcio, aluminio, plomo o
zinc. Como consecuencia, se produce un empobrecimiento en ciertos nutrientes
esenciales y el denominado estrés en las plantas, que las hace
más vulnerables a las plagas.
Los nitratos y sulfatos, sumados a los
cationes lixiviados de los suelos, contribuyen a la eutrofización de ríos y lagos, embalses y regiones
costeras, lo que deteriora sus condiciones ambientales naturales y afecta
negativamente a su aprovechamiento.
EFECTO INVERNADERO
Se
denomina efecto invernadero al
fenómeno por el cual determinados gases,
que son componentes de la atmósfera terrestre, retienen parte de la
energía que la superficie planetaria emite por haber sido calentada por la radiación
estelar. Afecta a todos los cuerpos planetarios
rocosos dotados de
atmósfera. Este fenómeno evita que la energía recibida constantemente vuelva
inmediatamente al espacio, produciendo a escala planetaria un efecto similar al
observado en un invernadero.
En el sistema solar,
los planetas que presentan efecto invernadero son Venus,
la Tierra y Marte.
El efecto invernadero se está
viendo acentuado en la Tierra por la emisión de ciertos gases, como
el dióxido de carbono y el metano, debido a la
actividad humana.
No obstante lo que se señala
aquí, el aire forma en la troposfera una mezcla de gases bastante homogénea a
una temperatura y presión determinadas, hasta el punto de que su comportamiento
es el equivalente al que tendría si estuviera compuesto por un solo gas.
Impacto ambiental
Los efectos ambientales de una central térmica provienen del
proceso de combustión, así como de las emisiones de polvo y gases
contaminantes. En general los efectos ambientales -por ejemplo, emisiones
contaminantes, ocupación de espacio por la central y volumen de residuos -
aumentan en el orden siguiente: gas, fuel oil ligero, fuel
oil pesado y combustión de carbón.
impacto en los humanos porque puede generar cancer a las personas que viven tanto en el radio de influencia directo como indirecto.
impacto en los humanos porque puede generar cancer a las personas que viven tanto en el radio de influencia directo como indirecto.
Subvenciones
Del estado:
El Gobierno eliminará
en 2015 las subvenciones a las centrales térmicas por el uso de carbón nacional
y las ayudas a su producción.
De la Junta de Andalucía:
La Agencia Andaluza de la
Energía subvenciona las centrales de generación térmica de barrio cuando emplean fuentes renovables,
como la biomasa, la solar térmica etc. También pueden ser subvencionables las redes hidráulicas de
distribución de
la energía térmica.
Se valora especialmente en estos
proyectos, la eficiencia energética de los equipos, la fracción renovable (en el caso de que lleven aporte
auxiliar convencional), la producción de frío además de calor, así como los elementos innovadores, el impacto y
el efecto de
sensibilización social del proyecto.
Los pasos a seguir para
beneficiarse de estas ayudas son los siguientes:
1.
Elegida
la instalación, se presenta la solicitud de subvención a través de la
aplicación online. Una vez identificado
el beneficiario, seleccionar el tipo de instalación, mediante unos
sencillos pasos se puede tramitar la subvención.
2.
Recibir
la Resolución de concesión. Comprobar en ella, el importe de la subvención
concedida y los plazos de ejecución y justificación.
3.
Ejecutar
las inversiones subvencionadas dentro del plazo establecido en la Resolución.
4.
Justificar la inversión realizada (y pagada) dentro del plazo
establecido. Inmediatamente después (dos meses como máximo) se recibirá el importe
concedido.
Las empresas pueden realizar dichas
mejoras energéticas mediante la contratación de empresas de servicios energéticos. Estas
empresas acometerán las inversiones a realizar, cobrándose del ahorro generado
por las mismas. Además, estas empresas pueden recibir subvenciones que
repercutirían directamente en las empresas beneficiarias de la mejora.
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