ENERGA TERMOELCTRICA Se denomina energa termoelctrica a la forma
de energa que resulta de liberar el agua de un combustible para
mover un alternador y producir energa elctrica. Desde la antigedad,
el hombre ha necesitado generar energa trmica para cubrir sus
necesidades de abrigo, alimentacin, iluminacin, fabricacin de
herramientas, y tambin para resolver todos aquellos problemas que
no puede afrontar con el slo uso de su fuerza fsica, como accionar
medios transparentes, maquinarias , armamento, etc. La energa
termoelctrica puede usar como combustibles productos fsiles como
petrleo, carbn o gas natural (ciclo combinado), tomos de uranio, en
el caso de la energa nuclear, y energa solar para la generacin
solar-termoelctrica. CLASIFICACIN Energa nuclear
La energa nuclear es aquella que resulta del aprovechamiento de
la capacidad que tienen algunos istopos de ciertos elementos
qumicos para experimentar reacciones nucleares y emitir energa en
la transformacin. Una reaccin nuclear consiste en la modificacin de
la composicin del ncleo atmico de un elemento, que muta y pasa a
ser otro elemento como consecuencia del proceso. La energa nuclear
o energa atmica es la energa que se libera espontnea o
artificialmente en las reacciones nucleares. Sin embargo, este
trmino engloba otro significado, el aprovechamiento de dicha energa
para otros fines, tales como la obtencin de energa elctrica, trmica
y mecnica a partir de reacciones atmicas, y su aplicacin, bien sea
con fines pacficos o blicos.[1] As, es comn referirse a la energa
nuclear no solo como el resultado de una reaccin sino como un
concepto ms amplio que incluye los conocimientos y tcnicas que
permiten la utilizacin de esta energa por parte del ser humano.
Existen varias disciplinas y tcnicas que usan de base la energa
nuclear y van desde la generacin de electricidad en las centrales
nucleares hasta las tcnicas de anlisis de datacin arqueolgica
(arqueometra nuclear), la medicina nuclear usada en los hospitales,
etc. Las barras de Uranio enriquecido al 4% con Uranio-235,
(recordamos que el Uranio natural es el U-238, y el que es
fisionable es el U-235, que es un 0.71% del Uranio que se encuentra
en la naturaleza, de ah que solo un pequeo porcentaje del Uranio se
aproveche y se requieran grandes cantidades de este para obtener
una cantidad significativa de U-235. El U-238 no es fisionable, ya
que es un tomo estable, y al romperlo, no habra diferencia de masa,
y no se obtendra energa, cosa que con el U-235 s se obtiene, al ser
inestable.) se introducen en el reactor, y comienza un proceso de
fisin. En el proceso, se desprende energa en forma de calor. Este
calor, calienta unas tuberas de agua, y esta se convierte en vapor,
que pasa por unas turbinas, hacindolas girar. Estas a su vez, giran
un generador elctrico de una determinada potencia, generando as
electricidad, al igual que con una dnamo de bicicleta, solo que
estas turbinas y el generador, son muy grandes. Lgicamente, no se
aprovecha toda la energa obtenida en la fisin, y se pierde parte de
ella en calor, resistencia de los conductores, vaporizacin del
agua, etc. Los neutrones son controlados para que no explote el
reactor mediante unas barras de control (generalmente, de Carburo
de Boro), que al introducirse, absorben neutrones, y se disminuye
el nmero de fisiones, con lo cual, dependiendo de cuntas barras de
control se introduzcan, se generar ms o menos energa. Normalmente,
se introducen las barras de tal forma, que solo se produzca un
neutrn por reaccin de fisin, controlando de esta forma el proceso
de fisin. Si todas las barras de control son introducidas, se
absorben todos los neutrones, con lo cual se parara el reactor. El
reactor se refrigera, para que no se caliente demasiado, y funda
las protecciones, convirtindose en una bomba atmica, incluso cuando
este est parado, ya que la radiacin hace que el reactor permanezca
caliente. Energa termosolar
La cantidad de radiacin solar disponible para convertir en
energa til depende de varios factores: posicin del sol en el cielo,
condiciones atmosfricas, altura sobre el nivel del mar y la duracin
del da. Uno de los usos ms rentables del sol se da en las plantas
termosolares. La energa termosolar, a diferencia de la fotovoltaica
que transforma los rayos directamente del sol en energa elctrica,
conlleva un proceso ms complejo. Mediante la radiacin solar se
calienta un aceite especial de origen sinttico hasta alcanzar los
400C. Con ese aceite se calienta agua. Esa agua se evapora y pasa a
unas turbinas cuyo moviento produce la energa elctrica. El proceso,
por tanto, es mucho ms complicado que el que se produce en las
plantas fotovoltaicas. El rendimiento es mayor tambin. Se trata de
unos cilindros parablicos. En su centro llevan unos tubos
receptores de calor HC (por la sigla de Heat Collection) por los
que circula el aceite. Los rayos del sol sobre el cristal se
reflejan al tubo por donde circula el aceite que se calienta. Ese
aceite pasa por unos intercambiadores agua-aceite. Con el aceite
calientas el agua, la evaporas y el vapor de agua mueve unas
turbinas. Ah es cuando se produce la electricidad. HISTORIA La
primera central termoelctrica fue construida por Sigmund Schuckert
en la ciudad de Ettal en Baviera y entr en funcionamiento en 1878.
Las primeras centrales comerciales fueron Pearl Street Station en
Nueva York y la Edison Electric Light Station, en Londres, que
entraron en funcionamiento en 1882. Estas primeras centrales
utilizaban motores de vapor de pistones. El desarrollo de la
turbina de vapor permiti construir centrales ms grandes y
eficientes por lo que hacia 1905 la turbina de vapor haba
reemplazado completamente a los motores de vapor de pistones en las
grandes centrales elctricas. EVOLUCIN La evolucin de las centrales
se debe principalmente que antes era utilizado el motor de vapor y
fue hasta 1905 que se empez a utilizar la turbina de vapor la cual
proporcionaba un mejor rendimiento. Las turbinas de vapor y gas se
pueden clasificar de varias formas. La primera es de acuerdo a la
direccin general del flujo de fluido de trabajo a travs de la
mquina, es decir en flujo radial y flujo axial. Hoy da la mayor
parte de las turbinas estn diseadas para el flujo axial del vapor o
gas (no as los compresores), por lo que este captulo se dedicar
principalmente al estudio de turbinas de flujo axial. La turbina de
vapor Ljunstrom, usada principalmente en Europa es una turbina de
flujo radial. El vapor fluye hacia
afuera en direccin radial a travs de labes en rotacin. Juegos de
labes alternativos giran en direcciones opuestas, por lo cual son
posibles velocidades de vapor relativamente altas, lo que implica
buena performance. Se han construdo numerosas pequeas turbinas de
flujo radial, sea con flujo del exterior hacia el eje o vice versa.
Las turbinas de vapor y gas, a pesar de usar fluidos de trabajo muy
diferentes, tienen muchos puntos comunes de diseo, construccin y
operacin. Las mayores diferencias estn en las presiones y
temperaturas de trabajo de estas mquinas. Para turbinas a vapor, la
temperatura mxima est hoy limitada a unos 540 a 600C. En las
turbinas de gas en cambio, la temperatura de ingreso de los gases a
la turbina es de unos 1000C para las de uso industrial y hasta unos
1300C para turbinas a gas de uso aeronutico y alta performance. Las
presiones mximas son de unos 35 MPa para turbinas a vapor (350
bar), y entre 4 y 2 MPa para turbinas a gas. El tener altas
presiones de admisin requiere una construccin robusta para las
turbinas de vapor, en cambio las turbinas de gas son de construccin
mas liviana. El desarrollo de la turbina a vapor es el producto de
los esfuerzos de muchos investigadores, entre los que destacan
cuatro nombres. Durante la dcada de 1880 G.C.P. de Laval produjo
las primeras turbinas a vapor de importancia comercial. Esta era
una mquina simple de una etapa, y el diseo bsico fue mejorado por
C.G.Curtis y A.C.E.Rateau (a travs de escalonamientos de velocidad
y de presin respectivamente).
CMO SE OBTIENE? La energa termoelctrica es la forma de energa
que resulta de liberar el agua de un combustible para mover un
alternador y producir energa elctrica.
Diagrama de las etapas de funcionamiento El funcionamiento de
una central termoelctrica de carbn, como la representada en la
figura, es la siguiente: el combustible est almacenado en los
parques adyacentes de la central, desde donde,
mediante cintas transportadoras (1), es conducido al molino (3)
para ser triturado. Una vez pulverizado, se inyecta, mezclado con
aire caliente a presin, en la calder< (4) para su combustin.
Dentro de la caldera se produce el vapor que acciona los labes de
los cuerpos de las turbinas de alta presin (12), media presin (13)
y baja presin(14), haciendo girar el rotor de la turbina que se
mueve solidariamente con el rotor del generador (19), donde se
produce energa elctrica, la cual es transportada mediante lneas de
transporta a alta tensin (20) a los centros de consumo. Despus de
accionar las turbinas, el vapor pasa a la fase lquida en el
condensador (15). El agua obtenida por la condensacin del vapor se
somete a diversas etapas de calentamiento (16) y se inyecta de
nuevo en la caldera en las condiciones de presin y temperatura ms
adecuadas para obtener el mximo rendimiento del ciclo. El sistema
de agua de circulacin que refrigera el el condensador puede
operarse en circuito cerrado, trasladando el calor extraido del
condensador a la atmsfera mediante torres de refrigeracin (17), o
descargando dicho calor directamente al mar o al ro. Para minimizar
los efector de la combustin de carbn sobre el medio ambiente, la
central posee una chimenea (11) de gran altura -las hay de ms de
300 metros-, que dispersa los contaminantes en las capas altas de
la atmsfera, yprecipitadores (10) que retienen buena parte de los
mismos en el interior de la propia central. QU MATERIAL UTILIZA? La
energa termoelctrica puede usar como combustibles productos fsiles
como petrleo, carbn o gas natural (ciclo combinado), tomos de
uranio, en el caso de la energa nuclear, y energa solar para la
generacin solar-termoelctrica. APROVECHAMIENTO Y REDIMIENTO Otras
nuevas tecnologas que estn siendo objeto de investigacin pretenden
mejorar el rendimiento de las centrales termoelctricas de carbn,
actualmente situado entre el 30 y el 40%. Destaca entre ellas la
combustin del carbn en lecho fluidificado, que -segn determinadas
estimaciones- permitira obtener rendimientos de hasta el 50%,
disminuyendo al mismo tiempo la emisin de anhdrido sulfuroso.
Consiste en quemar carbn en un lecho de partculas inertes (de
caliza, por ejemplo), a travs del cual se hace pasar una corriente
de aire. Esta soporta el peso de las partculas y las mantiene en
suspensin, de modo que da la impresin de que se trata de un lquido
en ebullicin. Otras investigaciones, por ltimo, intentan facilitar
la sustitucin del fuel-oil en las centrales termoelctricas para
contribuir a reducir la dependencia respecto del petrleo. Cabe
citar en este sentido proyectos que pretenden conseguir una
adecuada combustin de mezclas de carbn y fuel (coal-oil mixture:
COM) o de carbn y agua (CAM) en las centrales termoelctricas
equipadas para consumir fueloil. CENTRALES TERMOELCTRICAS Y EL
MEDIO AMBIENTE Para evitar que el funcionamiento de las centrales
termoelctricas clsicas pueda daar el entorno natural, estas plantas
llevan incorporados una serie de sistemas y elementos que afectan a
la estructura de las instalaciones, como es el caso de las torres
de refrigeracin.
La incidencia de este tipo de centrales sobre el medio ambiente
se produce por la emisin de residuos a la atmsfera (procedentes de
la combustin del combustible) y por va trmica, (calentamiento de
las aguas de los ros por utilizacin de estas aguas para la
refrigeracin en circuito abierto). Por lo que se refiere al primero
de los aspectos citados, esa clase de contaminacin ambiental es
prcticamente despreciable en el caso de las centrales
termoelctricas de gas y escasa en el caso de las de fuel-oil, pero
exige, sin embargo, la adopcin de importantes medidas en las de
carbn. La combustin del carbn, en efecto, provoca la emisin al
medio ambiente de partculas y cidos de azufre. Para impedir que
estas emisiones puedan perjudicar al entorno de la planta, dichas
centrales poseen chimeneas de gran altura -se estn construyendo
chimeneas de ms de 300 metros- que dispersan dichas partculas en la
atmsfera, minimizando su influencia. Adems, poseen filtros
electrostticos o precipitadores que retienen buena parte de las
partculas voltiles en el interior de la central. Por lo que se
refiere a las centrales de fuel-oil, su emisin de partculas slidas
es muy inferior, y puede ser considerada insignificante. Slo cabe
tener en cuente la emisin de hollines cidos -neutralizados mediante
la adicin de neutralizantes de la acidez- y la de xidos de azufre
-minimizada por medio de diversos sistemas de purificacin-. Cabe
mencionar, por ltimo, que diversos pases -entre ellos Espaa- estn
desarrollando proyectos de investigacin que permiten aprovechar las
partculas retenidas en los precipitadores y los efluentes trmicos
de estas centrales de manera positiva. As, se estudia la
posibilidad de emplear cenizas volantes, producidas por la
combustin del carbn, como material de construccin o para la
recuperacin del aluminio en forma de almina. Y se utilizan los
efluentes trmicos de estas plantas para convertir en zonas
cultivables extensiones de terrenos que antes no lo eran, o para la
cra de determinadas especies marinas, cuya reproduccin se ve
favorecida gracias al aumento de la temperatura de las aguas en las
que se desarrollan. VENTAJAS La principal ventaja es que esta
energa prcticamente no contamina. Es una energa renovable por lo
tanto no se agota. Evita la emisin de 700 millones de toneladas de
dixido de carbono al ao ya que produce la tercera parte de la
electricidad que se consume. Reduce el consumo de reservas de
combustibles fsiles, ya que con muy poca cantidad de combustible se
produce muchsima energa elctrica. Evita el calentamiento global y
con ello el cambio climtico del planeta, las lluvias cidas que
destruyen bosques y matan a la fauna acutica, la contaminacin del
aire que mata a miles de personas cada ao, los gases que favorecen
el efecto invernadero y la destruccin de la capa de Ozono.
DESVENTAJAS Uno de los principales inconvenientes es la generacin
de residuos nucleares cuya radiactividad y peligrosidad tardan en
desaparecer. La energa nuclear produce la contaminacin trmica de
los ros, mares y lagos afectando as a animales y plantas. Las
centrales nucleares tienen un elevado coste de instalacin. Aunque
los sistemas de seguridad son muy avanzados, las reacciones
nucleares por fisin generan reacciones en cadena y si los sitemas
de control fallasen provocaran una explosin radiactiva. Con esta
energa se producen armas que provocan el terrorismo
internacional.
EJEMPLOS EN EL MUNDO Las centrales trmicas en Espaa producen
aproximadamente la mitad de la generacin espaolade energa elctrica.
El siguiente listado nos muestra las instalaciones de este tipo
existentes en el pas, que se encuentran en activo y por comunidad
autnoma, detallando su ubicacin y empresa propietaria de la
instalacin, segn datos de Red Elctrica Espaola, la empresa
distribuidora de electricidad: Central trmica Litoral de Almera
Cuenta con 48 quemadores de carbn distribuidos en 24 cada una de
las dos calderas, que suministran una potencia total de 1.168
MW.
Central trmica de Caletillas Su combustible es elfuelleo y el
gasleo. Cuenta con una potencia instalada de 256,8 MWe para el
total de sus 9 grupos.
Central trmica de Velilla Consta de 2 grupos trmicos de 350 y
148 MW. Utiliza carbn.
TERMOELCTRICAS EN BOLIVIA San Matas
Unos 15 habitantes de la poblacin de San Matas en Santa Cruz
dejarn de comprar energa elctrica a Brasil y desde la fecha contarn
con electricidad de la planta termoelctrica que entreg hoy (22 de
Julio, 2011) el presidente Evo Morales. San Matas, ubicada a unos
80 kilmetros de la ciudad capital ser beneficiada con la instalacin
de dos motores de fabricacin alemana para la generacin de 1.367
kilowatts, cada uno y una capacidad instalada de 2.700 kilovatios
por encima de la demanda actual que est por encima de los 650 a
700
kilovatios. Hasta antes de la instalacin de la planta
termoelctrica San Matas compraba electricidad del Brasil a un costo
de 1.75 bolivianos por kilovatio, un precio considerado caro para
el mercado nacional. El proyecto incluye una subestacin reguladora
de gas natural, una subestacin elctrica con dos transformadores y
generador de emergencia de 130 kilovatios. El proyecto energtico
demand una inversin superior a los 2 millones 400 mil dlares a
cargo de la Empresa Nacionalizada de Electricidad (ENDE) y la
subsidiaria nacionalizada Guaracachi. Tambin se beneficiar con
electricidad a las comunidades de San Francisco, San Manuel, San
Jos de la Frontera, La Curicha, San Joaqun, Santa Clara, Santa
Brbara, San Antonio, Santa Fe, Santa Isabel y otras que nunca
tuvieron acceso a energa elctrica. "Se trata de una planta
termoelctrica resultado de los beneficios de la nacionalizacin de
los hidrocarburos", expres en la oportunidad el primer mandatario.
Manifest que en anterioridad los gobiernos explotaban los recursos
naturales a travs de las empresas privatizadoras y capitalizadas y
el Estado se beneficiaba apenas con el 18% de esa explotacin, pero
resultado de la nacionalizacin de los hidrocarburos, ese aspecto
fue revertido para beneficio del pas.
Entre Ros
El presidente Evo Morales, inaugur ayer la planta termoelctrica
Entre Ros que inyectar 104,2 MW adicionales al Sistema
Interconectado Nacional (SIN), suficientes para cubrir la demanda
actual de energa en Bolivia que oscila entre 900 y 1.100 MW. La
inauguracin oficial del proyecto se realiz con la presencia del
Primer Mandatario, autoridades del Ministerio de Hidrocarburos,
ejecutivos de la Empresa Nacional de Electricidad (Ende) y de
Petrleos de Venezuela (Pdvsa), socias del emprendimiento. Durante
su discurso, el presidente Evo Morales destac el trabajo realizado
por los tcnicos de Ende
durante el ltimo ao y por las empresas encargadas de la
construccin de la obra, quienes aportaron para que este proyecto
sea una realidad. Asimismo, Morales anunci que se impulsar la
construccin de una termoelctrica en Tarija, as como el desarrollo
de otros proyectos para aprovechar la energa elica y trmica en el
pas. El costo aproximado de la planta es de 86 millones de dlares,
con un financiamiento de Venezuela. La administradora es la empresa
Ende Andina Sociedad Annima Mixta (SAM). Ende participa con el 60%
de las acciones y la venezolana Pdvsa, con el 40% restante. Segn el
gerente de Ende Andina SAM, Hugo Villarroel, la planta comenz a
construirse en mayo de 2009 y en el lapso de un ao fue concluida.
Se construy esta planta termoelctrica en un tiempo rcord, seal el
ejecutivo. Para Ende Andina, la planta termoelctrica Entre Ros es
un proyecto estratgico y de importancia nacional ya que garantiza
el suministro de energa elctrica en el SIN. Esta planta est
conformada por cuatro turbogeneradores SGT-700 de marca Siemens con
una potencia unitaria ISO de 29.06 MW y una potencia total de 100
MW, lo que representa ms del 10% de la demanda de electricidad en
Bolivia. Adicionalmente, la planta cuenta con una subestacin
elctrica que se encuentra conformada por cuatro turbogeneradores de
potencia trifsicos de 35 MVA y 11 KV/230 KV de tensin. Cada uno de
los transformadores tiene un peso aproximado de 40 tn. Tambin se
construy una lnea de transmisin de alta tensin de 230 KV con una
longitud de 1.5 Km y 6 torres diseadas para doble terna que
permiten inyectar la energa generada al SIN. Un comunicado de Ende
Andina dice que la planta termoelctrica Entre Ros cumple con todas
las normas medioambientales. Otro aspecto a destacar es que durante
el periodo de construccin y montaje electromecnico de la planta no
se tuvo que lamentar ningn accidente de trabajo.