Tecnología Energética: Funcionamiento Detallado de Centrales Térmicas y Nucleares

Generación de Energía Eléctrica: Centrales Térmicas de Carbón y Nucleares

El Proceso en una Central Térmica de Carbón

1. Preparación y Combustión del Carbón

El carbón que llega a la cinta transportadora cae a la tolva y se pulveriza en el molino. Posteriormente, se introduce en la caldera y se quema para obtener energía calorífica. Las cenizas resultantes de la combustión se extraen.

2. Generación de Vapor

Esta energía calorífica se emplea para calentar el agua que circula por los tubos de la caldera. La mayor parte del calor se cede al agua que pasa por el interior de los tubos, convirtiéndola en vapor a gran presión.

El aire que se introduce en la caldera se inyecta a unos 90 °C. Para calentarlo, se hace pasar previamente por un calentador.

3. Tratamiento de Gases y Residuos

Los humos procedentes de la combustión se hacen pasar por un precipitador que consta de varias cortinas de agua pulverizada con el objetivo de retener las partículas sólidas. Un desulfurizador evita que las partículas de azufre salgan a la atmósfera, ya que estas provocan la lluvia ácida. Finalmente, los humos tratados se liberan por la chimenea.

4. Conversión de Energía y Generación Eléctrica

El vapor generado en las tuberías se dirige hacia las turbinas, haciéndolas girar a gran velocidad. En este proceso, la energía térmica se transforma en energía mecánica de rotación. Posteriormente, en el generador de corriente eléctrica, esta energía mecánica se transforma en energía eléctrica.

5. Ciclo del Agua y Refrigeración

Para que las turbinas puedan operar eficientemente, es necesario licuar el vapor de agua que las ha atravesado. Para ello, se hace pasar agua fría por el condensador. Al ceder su calor, el vapor se convierte nuevamente en agua líquida. Posteriormente, esta agua regresa a la caldera, previo calentamiento, cerrando el ciclo.

6. Transmisión de la Energía Eléctrica

La corriente eléctrica generada se hace pasar por los transformadores, a fin de elevar su tensión hasta los 400.000 voltios para su eficiente traslado a los puntos de consumo.

Principios de la Energía Nuclear

La Fisión Nuclear

La fisión nuclear consiste en la ruptura de un núcleo atómico pesado, como el de uranio-235 (generalmente uranio enriquecido al 3-5%) o plutonio-239. Estos son los principales isótopos fisionables y, además, inestables, lo que permite la liberación de una gran cantidad de energía.

Componentes Principales de una Central Nuclear

• Reactor Nuclear: Es el componente central donde se origina la reacción nuclear de fisión. Consta de:
  • Tubos de acero inoxidable.
  • Barras de control: Regulan la cantidad de fisiones en la unidad de tiempo y, por tanto, la potencia del reactor.
  • Moderador: Su finalidad es reducir la velocidad de los neutrones para hacerlos más efectivos en la fisión.
• Turbina: Aquí llega vapor a alta presión. El giro de la turbina mueve un alternador que genera corriente eléctrica.
• Condensador: Para que la turbina funcione correctamente, es necesario licuar el vapor que sale de ella, proceso que se realiza en el condensador.
• Edificio de Almacenamiento: Se utiliza como depósito de combustible nuclear (nuevo y gastado).
• Circuito de Refrigeración: El núcleo del reactor está rodeado por un líquido refrigerante cuya misión es evacuar el calor generado. Los refrigerantes más utilizados incluyen: agua ligera (H₂O), agua pesada (D₂O o deuterio), gases como el helio o CO₂, y metales líquidos como el sodio.