Centrales Eléctricas y Distribución de Energía: Tipos y Funcionamiento

Centrales Eléctricas

1. Centrales Nucleares

Las PWR (Reactores de Agua a Presión) utilizan uranio natural como combustible, agua como moderador y agua a presión como refrigerante.

1.4 Centrales de Energías Alternativas

Son todas aquellas que en su funcionamiento utilizan como fuente energética elementos que se reciclan de forma continuada. Todavía no tienen un uso generalizado.

1.4.1 Centrales Solares

Utilizan la energía radiada por el sol para producir electricidad. Se consigue una utilización directa de la energía solar a bajas temperaturas (60-120ºC). Se utilizan captadores solares planos y pueden aplicarse en la calefacción industrial y doméstica, etc.

A temperatura media (150-300ºC), la energía solar puede sustituir los combustibles clásicos en algunos procesos. Se emplea en tratamientos químicos que necesitan una fuente de energía limpia. Hay dos tipos de centrales:

• Fotovoltaicas: transforman directamente la radiación solar en electricidad. Utilizan paneles de células fotovoltaicas conectadas para producir energía eléctrica. Se emplean en artefactos espaciales, repetidores de telecomunicación, etc.
• Heliotérmicas: utilizan la radiación solar para calentar un fluido que, al vaporizarse, puede usarse para mover un grupo turbogenerador. Las centrales con captadores planos son muy simples y sólo pueden calentar el fluido transmisor hasta 100ºC; las de captadores cilíndricos o parabólicos permiten alcanzar temperaturas que llegan a los 300 o a los 1000ºC. Un sistema con buen rendimiento es la combinación de espejos reflectores planos, situados en tierra, con un sistema de orientación que los focaliza sobre un evaporador suspendido de una torre vertical. Esto consigue que llegue a los 800ºC.

1.4.2 Centrales Eólicas

Transforman la energía del viento en electricidad mediante un aerogenerador. Es una fuente de energía inagotable, pero irregular, y por eso se necesitan sistemas de acumulación. Las zonas más favorables para su instalación son las regiones costeras, las grandes llanuras y las zonas donde los vientos soplan con regularidad.

Los grandes aerogeneradores están todavía en fase de ensayo y de desarrollo. Actualmente, sólo se comercializan aerogeneradores con potencias inferiores a los 100 Kw. Se consigue potencias eólicas importantes mediante la conexión de pequeños aerogeneradores, agrupados en parques eólicos.

Se aplica en zonas rurales, faros, estaciones meteorológicas o radioeléctricas, balizas, la agricultura, pequeñas poblaciones, etc.

1.4.3 Centrales Geotérmicas

Una central geotérmica se parece bastante a una central térmica. La energía obtenida en forma de fluido se utiliza para mover una turbina que accionará el alternador. Se aplica en la calefacción de viviendas y en usos industriales y agrícolas.

1.4.4 Centrales de Bioenergía

La biomasa es el conjunto de materia orgánica renovable de procedencia vegetal o animal. Esta materia puede convertirse en energía por medio de dos técnicas:

• Bioquímicas: la fermentación anaerobia (digestión), con la que se obtiene biogás y abonos, y la fermentación alcohólica.
• Termoquímicas: la combustión, la pirólisis, la gasificación y la hidrogenación.

Transporte y Distribución de la Energía Eléctrica

Para distribuir la energía eléctrica con el menor número de pérdidas, se eleva la tensión en la salida de las centrales productoras de electricidad mediante transformadores. Esto permite transportar la energía eléctrica a través de líneas de alta tensión.

Las subestaciones vuelven a bajar la tensión para que la energía llegue a los lugares de consumo. Estas líneas se denominan de alta tensión. En los lugares de consumo se reduce la tensión hasta unos valores como 380/220 V. Las líneas de baja tensión transportan la energía eléctrica hasta los abonados.

1.1 Líneas de Transporte y Distribución

Las líneas eléctricas están formadas por un conductor o un conjunto de conductores que transportan y distribuyen la energía eléctrica.

• Las líneas de transporte unen las centrales productoras con las transformadoras, suelen ser líneas aéreas de alta tensión, casi siempre formadas por 3 conductores.
• Las líneas de distribución envían la energía de las centrales transformadoras a los puntos de utilización a media o baja tensión. En los tramos interurbanos se utilizan líneas aéreas, y en las ciudades, subterráneas.

Si se transportaran por las líneas eléctricas potencias elevadas en la tensión de salida del alternador, se producirían muchas pérdidas de energía por efecto Joule. La solución es elevar la tensión de transporte hasta 110-400 kV.

La potencia de un sistema trifásico viene dada por →

Las pérdidas en la línea por efecto Joule →

La sección de los conductores será menor si la tensión aumenta. La resistencia de un conductor es →

1.2 Centros de Transformación

La tensión que se obtiene de los alternadores es considerablemente baja a causa de las necesidades del transporte, por lo que son necesarios los centros de transformación. Estos centros cuentan con los aparatos y elementos eléctricos necesarios para la transformación de la tensión de la corriente eléctrica, o sea, para elevarla en caso de transporte a larga distancia o bien disminuirla para adecuarla a las necesidades de consumo.

1.3 Redes de Distribución

Las redes de distribución son el conjunto de líneas de alta y de baja tensión que distribuyen la energía eléctrica a los consumidores. Están formadas por las estaciones de transformación secundaria y terciaria, y las líneas de distribución. La distribución sigue el siguiente proceso:

a) Las estaciones de transformación secundarias, o estaciones receptoras, reducen las tensiones de transporte entre 6 y 66 kV.

b) Las líneas de distribución primaria suministran directamente a los centros consumidores de gran potencia o bien a las estaciones transformadoras terciarias.

c) Las estaciones de transformación terciarias reducen la tensión hasta 380 o 220 V.