Componentes y Tipos de Centrales Eléctricas: Turbinas, Alternadores y Transformadores

Componentes Clave en la Generación de Electricidad

La Turbina: Corazón Mecánico de la Generación

La turbina es un elemento mecánico fundamental capaz de transformar la energía de un fluido en energía mecánica, manifestada como movimiento de rotación. Este movimiento rotatorio se transmite directamente al alternador, con el cual está unido mediante un eje.

El Alternador: Generador de Energía Eléctrica

Un alternador es una máquina eléctrica rotativa que convierte la energía mecánica en energía eléctrica. Cuando la corriente generada es alterna, la máquina se denomina específicamente alternador. Estas máquinas, ya sean motores o generadores, se basan en principios electromagnéticos para su funcionamiento.

El Transformador: Regulación de Voltaje Eléctrico

El transformador es una máquina eléctrica estática que, a través de un campo electromagnético, tiene la capacidad de elevar o reducir la tensión de la corriente eléctrica que recibe, adaptándola a las necesidades de transmisión y distribución.

Tipos de Centrales Eléctricas y su Funcionamiento

Centrales Hidroeléctricas: Aprovechamiento del Agua

Las centrales hidroeléctricas se clasifican según su potencia:

• Minicentrales: Potencia entre 250 y 5000 kW.
• Grandes centrales: Potencia superior a 5000 kW.

Estas centrales se fundamentan en el aprovechamiento de la energía potencial del agua almacenada en embalses situados a mayor altura que la central. Al descender, el agua gana energía cinética, la cual impulsa la turbina, generando el movimiento que acciona el alternador para producir electricidad.

Ventajas de las Centrales Hidroeléctricas:

• El agua embalsada puede destinarse a consumo humano, riego, etc.
• Alto rendimiento energético.
• Energía producida a bajo coste.
• Regulación del caudal del río, reduciendo el riesgo de crecidas.
• Energía limpia: no genera residuos ni emisiones atmosféricas.
• Fuente de energía renovable.

Inconvenientes de las Centrales Hidroeléctricas:

• Los embalses pueden inundar y destruir zonas de cultivo, pueblos y ecosistemas fluviales.
• Obstrucción de ríos y acumulación de sedimentos, dificultando el desplazamiento de fauna.
• Costes de construcción elevados.
• Necesidad de largos tendidos eléctricos para el transporte de energía.
• Dependencia del régimen de lluvias.

Centrales Térmicas o Termoeléctricas: Calor y Vapor

En las centrales térmicas, la energía mecánica necesaria para mover el generador se obtiene a partir del vapor generado al hervir agua en una caldera. Este vapor a alta presión impulsa las turbinas, haciendo girar sus álabes. El calor se produce mediante la combustión de carbón, fuel o gas. El ciclo se completa cuando el vapor, tras pasar por el condensador, vuelve al estado líquido y regresa a la caldera.

Ventajas de las Centrales Térmicas:

• Gran potencia y rendimiento.
• Independencia de las condiciones climáticas.

Inconvenientes de las Centrales Térmicas:

• Contaminación atmosférica por gases de combustión (efecto invernadero, lluvia ácida).
• Contaminación térmica de las aguas utilizadas para refrigeración.
• Fuentes de energía no renovables.
• Riesgo de desastres medioambientales en la extracción o transporte de combustibles.

Centrales Nucleares: Fisión y Generación de Energía

En el corazón de una central nuclear, la fisión de núcleos radiactivos libera una gran cantidad de calor. Este calor se utiliza para producir vapor de agua, el cual mueve las turbinas y los alternadores para generar electricidad. Un circuito auxiliar de refrigeración con agua es esencial para controlar las altas temperaturas del reactor.

Ventajas de las Centrales Nucleares:

• Gran potencia y rendimiento.

Inconvenientes de las Centrales Nucleares:

• Peligro de contaminación por radiación.
• Generación de residuos no reciclables que requieren almacenamiento especializado.
• Alteración de ecosistemas por vertidos de agua caliente o vapor.

Tratamiento de Residuos Nucleares:

• Residuos gaseosos: Se filtran para eliminar isótopos radiactivos y partículas, reduciendo su actividad antes de ser liberados a la atmósfera.
• Residuos líquidos y sólidos: Se almacenan temporalmente en las centrales y posteriormente en almacenes subterráneos geológicamente estables. Parte del combustible gastado puede ser reprocesado para su reutilización.