- Funcionamiento de una Central
térmica - Circuitos de para la
energía - Principales Componentes de una
Central Térmica - Impacto ambiental de las
centrales térmicas
Centrales termoeléctricas:
Instalación que produce energía
eléctrica a partir de la combustión de carbón, fuel-oil o
gas en una
caldera diseñada al efecto.
En el siguiente informe
trataremos de explicar el funcionamiento de las mismas. Para ello
haremos hincapié en sus componentes, diferentes tipos de
combustibles, procedimientos
usados para la generación eléctrica y sus
consecuencia en el medio
ambiente.
Daremos ejemplos de algunas centrales térmicas
en Argentina e ilustraciones de sus funcionamientos para una
mejor comprensión.
Funcionamiento de una
Central térmica
El funcionamiento de todas las centrales
térmicas, o termoeléctricas, es semejante. El
combustible se almacena en parques o depósitos adyacentes,
desde donde se suministra a la central, pasando a la
caldera.
Una vez en la caldera, los quemadores provocan la
combustión del carbón, fuel-oil o gas, generando
energía calorífica. Esta convierte a su vez, en
vapor a alta temperatura
el agua que
circula por una extensa red formada por miles de
tubos que tapizan las paredes de la caldera.
Este vapor entra a gran presión en
la turbina de la central, la cual consta de tres cuerpos -de
alta, media y baja presión, respectivamente- unidos por un
mismo eje.
En el primer cuerpo (alta presión) hay
centenares de álabes o paletas de pequeño
tamaño. El cuerpo a media presión posee asimismo
centenares de álabes pero de mayor tamaño que los
anteriores. El de baja presión, por último, tiene
álabes aún más grandes que los precedentes.
El objetivo de
esta triple disposición es aprovechar al máximo la
fuerza del
vapor, ya que este va perdiendo presión progresivamente,
por lo cual los álabes de la turbina se hacen de mayor
tamaño cuando se pasa de un cuerpo a otro de la misma.,
Hay que advertir, por otro lado, que este vapor, antes de entrar
en la turbina, ha de ser cuidadosamente deshumidificado. En caso
contrario, las pequeñísimas gotas de agua en
suspensión que transportaría serían lanzadas
a granvelocidad contra los álabes, actuando como si fueran
proyectiles y erosionando las paletas hasta dejarlas
inservibles.
El vapor de agua a presión, por lo tanto, hace
girar los álabes de la turbina generando energía
mecánica. A su vez, el eje que une a los
tres cuerpos de la turbina (de alta, media y baja presión)
hace girar al mismo tiempo a un
alternador unido a ella, produciendo así energía
eléctrica. Esta es vertida a la red de transporte a
alta tensión mediante la acción
de un transformador.
Por su parte, el vapor -debilitada ya su
presión- es enviado a unos condensadores.
Allí es enfriado y convertido de nuevo en agua. Esta es
conducida otra vez a los tubos que tapizan las paredes de la
caldera, con lo cual el ciclo productivo puede volver a
iniciarse.
Para minimizar los efectos de la combustión de
carbón sobre el medio ambiente, la
central posee una chimenea de gran altura -las hay de
más de 300 metros-, que dispersa los contaminantes en las
capas altas de la atmósfera, y
precipitadores (que retienen buena parte de los mismos en
el interior de la propia central. )
En la central típica se distinguen siempre cinco
circuitos,
cuya combustión permite la transformación de
energía térmica del combustible en la
energía eléctrica. Estos circuitos son:
1. Circuito del combustible.
2. Circuito del aire de
combustión.
3. Circuito del vapor.
4. Circuito del agua de refrigeración.
5. Circuito de la energía eléctrica.
1. Circuito del combustible
Este circuito difiere sobre todo en su primera parte
según el tipo de combustible utilizado, carbón,
fuel-oil, gas, etc. Consideramos ahora una central como
combustible de carbón pulverizado.
Transporte del combustible: El carbón es descargado
en la inmediata cercanía de la sala de calderas.
Luego el carbón es secado y llevado sobre cintas
transportadoras hasta la casa de trituración, donde una
máquina trituradora reduce las dimensiones de los trozos
demasiado grandes.
Para eliminar los trozos de hierro que
generalmente se mezclan con el carbón durante la
extracción y el transporte, el carbón pasa por un
separador magnético.
Un sistema de cintas
transportadoras lleva el combustible hasta una tolva, ubicada
delante de la caldera . Su capacidad es dimensionada de modo de
poder
alimentar la caldera durante unas horas a plena carga.
Pulverización: Antes de introducirlo en la
caldera, se somete el carbón al procesamiento de
pulverización, con lo cual se mejora su combustión
y se aumenta el rendimiento de la caldera.
Combustión: Del molino pulverizador el
carbón reducido a polvo muy fino fluye a los quemadores
ubicados en los cuatro rincones o en frente de la
caldera.
Transporte de la ceniza: La ceniza cae en la parte
inferior de la cámara de combustión, que tiene la
forma de embudo, y de ahí deriva a zanjas, donde una
corriente de agua la arrastra a un pozo.
2. Circuito del aire de combustión
El aire de combustión es enviado al hogar de las
caldera por medio del ventilador de tiro forzado a través
del precalentador de aire que tiene por objeto calentar el aire
aprovechando parte del calor que contienen los gases entes de
pasar a la chimenea.
Una parte de este aire primario, sirve para secar el
carbón en el molino y para la inyección del
carbón pulverizado en la cámara de
combustión, mientras que la parte restante del aire,
llamado aire secundario, se suministra alrededor de los
quemadores para lograr un contacto íntimo con las
partículas del carbón. Así, se obtiene una
combustión rápida y una menor cantidad de productos no
quemados.
3. Circuito del vapor
En la central de condensación , el vapor descargado
por la turbina y, es condensado en el condensador a superficie e,
por medio del agua de circulación. El condensado es
aspirado por la bomba de extracción y conducido al
desgasificador después de haber sido calentado en el
precalentador . Del tanque el condensado fluye ala bomba de
alimentación que manda el agua a la
caldera. El agua de alimentación evapora en la caldera y
el vapor producido vuelve a la turbina y, completando así
el circuito cerrado del agua de alimentación.
4. Circuito del agua de circulación
La refrigeración de los condensadores exige una
cantidad considerable de agua fría. la
refrigeración de condensador se efectúa en circuito
cerrado. El agua de circulación, que se calienta en el
condensador condensando el vapor descargado por la turbina y, es
enfriada a su ves en la torre de refrigeración y luego
impulsada por la bomba de circulación.
5. Circuito de la energía
eléctrica
El alternador accionado por la turbina, produce la
energía eléctrica y la envía por medio de
los cables de conexión al transformador elevador instalado
en la casa de alta tensión. Después de la
elevación de la tensión la energía
eléctrica es enviada desde la barras ómnibus a los
centros de consumo a
través de los cables alimentadores o bien por medio de
líneas aéreas
Principales Componentes
de una Central Térmica
Turbinas de vapor :
Las turbinas de vapor y gas, a pesar de usar fluidos de
trabajo muy
diferentes, tienen muchos puntos comunes de diseño,
construcción y operación. Las
mayores diferencias están en las presiones y temperaturas
de trabajo de estas máquinas.
Para turbinas a vapor, la temperatura máxima está
hoy limitada a unos 540 a 600ºC. En las turbinas de gas en
cambio, la
temperatura de ingreso de los gases a la turbina es de unos
1000ºC para las de uso industrial y hasta unos 1300ºC
para turbinas a gas de uso aeronáutico y alta performance.
Las presiones máximas 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 admisión requiere una
construcción robusta para las turbinas de vapor, en cambio
las turbinas de gas son de construcción mas
liviana.
Torres de Enfriamiento :
En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la
temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de
refrigeración mediante la transferencia de calor y
materia al
aire que circula por el interior de la torre. A fin de mejorar el
contacto aire-agua, se utiliza un entramado denominado "relleno".
El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye
uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores. De esta
forma, se consigue un contacto óptimo entre el agua y el
aire atmosférico.
Quemador :
Es el encargado de evaporar el agua que circula por la
caldera. La estructura del
quemador varia según el combustible que utiliza la central
(carbón, gas o fuel-oil).
Impacto
ambiental de las centrales térmicas
CONTAMINACIÓN ACÚSTICA :
Además de los requisitos de limitación sonora
que se encuentran incluidos en las prescripciones de puesta en
marcha de las centrales más recientes, se han realizado
mejoras específicas de la contaminación acústica actuando, por
ejemplo, sobre el nivel sonoro causado por la marcha de los
ventiladores de tiro forzado o por componentes pasivos como las
válvulas
de purga o las válvulas limitadoras del
combustible.
La aplicación de las mejoras no se ha hecho de
manera generalizada, sino que cada central ha realizado
modificaciones de mayor a menor extensión, dependiendo de
sus condiciones específicas.
VERTIDOS QUÍMICOS :
Los efluentes líquidos, además del
condensador para la refrigeración, provienen de muchos
subsistemas de la Central. Al final, se obtienen aguas residuales
contaminadas con materiales
diversos.
En general, las procedencias son de la generación de
vapor, de la refrigeración ya comentada, del tratamiento y
depuración del agua de alimentación, del manejo de
cenizas por vía húmeda,etc.
También se producen efluentes líquidos con
otros usos del agua, de forma intermitente. Son las operaciones de
limpieza de caldera y precalentadores.
Los componentes que se encuentran en estas aguas residuales
son: coagulantes, productos de regeneración, productos de
corrosión, escoria, cenizas y
otros.
Mancini Marcos
Cáceres Hernán
Venezia Alejandro
Mesquita Sebastián
ASIGNATURA: Tecnología de la
Energía