1. TECNOLOGÍA 3º LA PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA
LA PRODUCCIÓN DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA
1.- Introducción
Cualquiera de las actividades que realizamos a
diario precisa del empleo de energía. En otros tiempos
solo se podía recurrir al esfuerzo físico de personas o
animales, al calor de la leña ardiendo o a la fuerza del aire
y del agua al mover los molinos. Actualmente en nuestra
sociedad las dos formas de energía más empleadas son los
combustibles fósiles y la electricidad.
 Los combustibles
El extraordinario poder energético de los combustibles, desde la madera hasta los
combustibles fósiles como el carbón, el gasóleo, la gasolina o el gas natural, se aprovecha de forma
directa en algunas aplicaciones tan comunes como el cocinado de alimentos, la calefacción. En los
medios de transporte son insustituibles por la dificultad de almacenar la energía eléctrica.
 La energía eléctrica
La mayoría de las máquinas y aparatos que utilizamos habitualmente funcionan con energía
eléctrica. La energía que reciben se transforma en su interior produciendo a su salida diferentes
tipos de efectos, como calor, luz, imágenes, sonidos o movimientos.
La facilidad con que se transporta y se transforma en multitud de efectos convierte a la
electricidad en el tipo de energía más empleado en la mayoría de aplicaciones.
La producción de energía eléctrica
Para que funcionen pequeños aparatos eléctricos, teléfono móvil, radio, es basta con la
energía eléctrica que suministran las pilas o baterías. Sin embargo, la mayoría de máquinas y
aparatos eléctricos necesitan más cantidad de energía, que debe ser suministrada, de forma
constante, a través de la red eléctrica.
Las centrales eléctricas
Esta producción de energía eléctrica se lleva a cabo en las centrales eléctricas. En este
tipo de instalaciones se realiza la transformación de la energía del sol, del viento, del agua o de los
combustibles en energía eléctrica. En este tema aprenderás los diferentes tipos de centrales que
se emplean hoy en día.
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La mayoría de las centrales utilizan grupos de turbina-alternador para producir
electricidad:
 Las turbinas están constituidas por un eje giratorio
y unas aspas o álabes que son impulsadas por la
fuerza de corrientes de agua por vapor. El sistema
de aspas de un aerogenerador eólico también es una
turbina.
 El alternador es una máquina cuyo principio de funcionamiento está basado en el
“efecto electromagnético”, si un conductor eléctrico se mueve en las proximidades de
un electroimán se genera en el conductor un voltaje.
El alternador está
formado por un eje giratorio
formado por grandes electroimanes
que giran movidos por el eje de la
turbina al que está unido. Este giro
produce un voltaje en las bobinas
(cables enrollados) del estator
(parte fija del alternador. De allí
salen los cables que suministran la
energía eléctrica.
2.- Clasificación de las centrales eléctricas
Recursos energéticos
Llamamos así, a las materias o fenómenos procedentes de la naturaleza y de los que nos
aprovechamos para producir la energía que empleamos. El viento, el petróleo, el sol, la fuerza del
agua o materiales como el uranio son “recursos energéticos”.
Dependiendo de que el recurso que se emplee para generar energía se agote o la
naturaleza lo renueve, los recursos energéticos pueden ser renovables o no renovables.
 Son energías renovables: La eólica, la hidráulica, la solar.
 Son energías no renovables: La procedente de combustibles (térmica) y la nuclear.
De igual forma se pueden clasificar las centrales eléctricas entre renovables y no
renovables. Otra clasificación se puede hacer atendiendo a la importancia que hoy en día tienen los
distintos tipos de centrales, así, podemos clasificarlas entre:
 Centrales convencionales: se llevan utilizando desde hace tiempo (todo el siglo
XX), producen la mayor parte de la energía eléctrica. Son las centrales térmicas,
las nucleares y las grandes centrales hidroeléctricas.
 Centrales alternativas: son las últimas que se han puesto en marcha. Se emplean
menos que las convencionales pero su utilización va en aumento. Aprovechan
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recursos renovables, son más limpias que las anteriores. Son las centrales eólicas,
las solares, las minihidráulicas y las geotérmicas.
3.- Centrales eléctricas convencionales
Mediante estos tres tipos de centrales se genera la mayor cantidad de la energía eléctrica
que consumimos.
3.1.- Centrales hidroeléctricas
Funcionamiento Mediante
una presa se construye un embalse
en el curso de un río. Gracias a los
embalses se aprovecha el agua en el
momento adecuado (riegos,
consumos humano o industrial),
cuando se desembalsa el agua,
circula a través de una turbina, que
mueve un alternador que genera la
energía eléctrica.
El agua que sale de la
turbina es aprovechada para otros
usos.
Inconvenientes aunque es una energía limpia (no produce contaminación), genera
problemas en los ecosistemas de los ríos y en las poblaciones que deben de ser inundadas por los
embalses.
3.2.- Centrales térmicas de combustión
Funcionamiento Se utilizan como combustibles, carbón, gasóleo, fuel y gas natural. El
combustible se introduce a la caldera donde se pone en combustión. El calor generado en la caldera
sirve para calentar toda una red de tuberías construidas dentro de la caldera, por esta tubería
circula agua. Al calentarse el agua se convierte en vapor a alta presión (imagina una olla a presión).
Este vapor mueve la turbina que a su vez mueve el alternador que genera la energía eléctrica. A la
salida de la turbina sale el vapor a baja presión, este vapor se conduce a través de tuberías a la
torre de refrigeración donde se enfría y se convierte de nuevo en agua para que pase a través de la
caldera.
Caldera
Turbina
Alternador
Torre de
refrigeración
Chimenea de salida de
humos.
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Inconvenientes generan gases contaminantes y cenizas que provocan el efectos
invernadero (calentamiento de la atmósfera) y la lluvia ácida (daña la naturaleza).
La extracción de los combustibles genera numerosos problemas, impacto paisajístico en
zonas mineras o accidentes en el transporte del petróleo.
3.3.- Centrales térmicas nucleares
Funcionamiento es el mismo que el de una central térmica pero en lugar de generarse el
calor en la caldera al quemar un combustible, este calor se genera en un reactor nuclear. En dicho
elemento se producen reacciones de fisión (reacciones atómicas) en materiales como el Uranio o el
Plutonio. Estas reacciones generan una gran cantidad e calor que es convertido en electricidad igual
que en una central térmica.
Reactor nuclear
Turbina
Alternador
Torre de
refrigeración
Inconvenientes si no se producen accidentes no se produce contaminación del aire. Los
residuos nucleares son muy peligrosos durante muchos años (debido a su radiactividad) y un
accidente de una central nuclear es muy peligroso para las poblaciones próximas.
4.- Centrales eléctricas no convencionales
4.1.- Parques eólicos
Es la energía alternativa más
desarrollada.
Funcionamiento está formado por un
conjunto de máquinas llamadas aerogeneradores.
Cuando el viento los hace girar generan la energía
eléctrica. Están formados por un rotor
(normalmente de 3 palas), elemento que convierte
la fuerza del viento en energía mecánica de un
eje, este eje está acoplado a un alternador que
genera la energía eléctrica.
Inconvenientes genera impacto
paisajístico afeando el paisaje y son peligrosos
para las aves. Es necesario que sople el viento.
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4.2.- Centrales solares.
4.2.1.- Solar térmica mediante un sistema de helióstatos (espejos que reflejan la luz del
sol) se concentra la radiación solar en un sistema de tuberías por las que circula agua, esta agua se
calienta y se convierte en vapor. El vapor mueve una turbina que mueve un alternador. El vapor que
sale de la turbina debe de ser
refrigerado para convertirse
nuevamente en agua.
Inconvenientes es
una energía limpia pero sólo se
puede utilizar en zonas con
muchas horas de sol al año.
Hacen falta grandes
extensiones de terreno para
generar cantidades de energía
importantes.
4.2.2.- Solar fotovoltaica existen algunos materiales que al recibir luz se generan una
circulación de electrones. Estos materiales se utilizan para construir placas solares fotovoltaicas.
Estas placas se utilizan en instalaciones eléctricas aisladas (casas en el campo, señales de tráfico,
satélites). También existen centrales solares formadas por un conjunto de placas las cuales se
orientan automáticamente hacia el sol mediante un motor.
Inconvenientes para generar cantidades importantes de energía harían falta muchas
placas.
4.3.- Energía de la biomasa
Se entiende por biomasa toda la materia procedente de los seres vivos. Esta biomasa se
utiliza como combustible en centrales de combustión térmicas. Los gases de su combustión, generan
efecto invernadero, aunque no son tan contaminantes como los combustibles fósiles (carbón,
petróleo o gas natural).
Se puede utilizar como biomasa:
 Residuos forestales o agrícolas, poda de árboles, estiércol de animales.
 Cultivos energéticos, plantaciones de cultivos dedicados a producir combustibles
(biodiesel).
 R.S.U. Residuos sólidos urbanos, la basura que generamos se utiliza para generar
biogás que sirve como combustible.
Inconvenientes, generan gases de efecto invernadero.
4.4.- Energía geotérmica
El calor del interior de la tierra se aprovecha en algunas zonas del mundo (zonas con
actividad volcánica) para calefacción en casas o generar electricidad mediante turbina-alternador.
Inconvenientes existen muy pocas zonas donde sea aprovechable.
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4.5.- Energía maremotriz
En algunas costas la diferencia de altura del mar entre la marea alta y la marea baja es
de algunos metros, esta diferencia de alturas es aprovechada en una
central maremotriz de forma similar a como se aprovecha en las
centrales hidroeléctricas, a través de una turbina-alternador, para
generar energía eléctrica. Este sistema sólo se utiliza a nivel
experimental.
Por el día la marea alta se acumula en algún tipo de embalse.
Por la noche la altura del mar baja y se puede aprovechar la salida del
agua embalsada para mover una turbina.
Inconvenientes alteración de la vida marina, impacto visual en
la costa.
PREGUNTAS
1. ¿Cuáles son las dos formas de energía que consumimos principalmente?
2. ¿Porqué se emplean combustibles como energía de los medios de transporte?
3. ¿Qué ventajas tiene la energía eléctrica sobre otras formas de energía?
4. ¿Qué función tiene una turbia?
5. ¿Qué función tiene un alternador? ¿En qué efecto está basado?
6. Señala qué energías son renovables y cuales no renovables.
7. Señala qué centrales de producción son convencionales y no convencionales.
8. Completa la tabla siguiente:
Tipo de central ¿Dónde y cómo se genera el calor?
Nuclear El calor generado convierte el
................ en .................... a alta
Térmica
presión. Este ........... mueve la
Solar térmica ................... que hace girar el
................... que produce la
Central de biomasa
energía eléctrica.
Central geotérmica
9. ¿Para qué se emplea en las centrales térmicas las torres de refrigeración? ¿Y la chimenea?
10. ¿Porqué las centrales nucleares no tienen chimenea? ¿Qué elemento hace las funciones de la
caldera? ¿Qué elemento hace las funciones de el combustible?
11. Completa un cuadro con los inconvenientes que presenta cada tipo de central eléctrica.
Central eléctrica Inconvenientes
12. ¿En qué tipo de central se convierte directamente una energía en energía eléctrica?
13. ¿Qué es la biomasa? ¿Cómo se emplea para generar energía eléctrica?
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