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La energa elctrica
TECNOLOGA

Energa primaria
CENTRALELCTRICA
Energa elctrica
Qumica (combustibles) Cintica (Viento, olas,...) Potencial (Agua embalsada) Nuclear (Uranio, plutonio, ...) Radiante (Sol)
La obtencin de la energa elctrica
Las diversas formas de energa primaria se transforman en energa elctrica en unas instalaciones llamadas centrales elctricas.

La energa primaria se transforma en energa cintica (movimiento) de un fluido (agua, vapor o gas).
El movimiento del fluido se transforma en el giro de un eje en una mquina denominada TURBINA.
El giro de un eje se transforma en energa elctrica en una mquina denominada ALTERNADOR.
Las centrales elctricas
En todas las centrales elctricas (salvo las fotovoltaicas) tiene lugar el siguiente proceso:

Energa primaria
Energa elctrica
Transformacin
Turbina
Alternador
Energa cintica de un fluido
Giro de un eje
CENTRAL ELCTRICA
Las centrales elctricas

Turbinas de gas: el fluido es un GAS (aire, CO2, .... )
Turbinas hidrulicas: el fluido es AGUA
Turbinas de vapor: el fluido es VAPOR DE AGUA
Dependiendo del tipo de fluido, hay diversos tipos de turbinas:
En la turbina, el choque del fluido contra unos labes o unas paletas provoca el giro de su eje.
La turbina

Turbina Kaplan
Turbina Pelton
Las turbinas hidrulicas ms utilizadas en las centrales son las turbinas Kaplan y las turbinas Pelton.
El agua incide a presin o a gran velocidad sobre las paletas de la turbina hidrulica, haciendo girar su eje.
Las turbinas hidrulicas

Las turbinas se ubican en las centrales a la salida del conducto de agua procedente de la presa o pantano.
Las turbinas hidrulicas

Rodetes de turbinas Kaplan
Las turbinas hidrulicas Kaplan

Rueda de cucharas de una turbina Pelton
Las turbinas hidrulicas Pelton

El vapor muerto (ya usado y sin presin) se condensa y se devuelve de nuevo a la caldera.
El vapor a presingenerado en una caldera empuja las paletas de una rueda y hace girar el eje al que va unida.
Las turbinas de vapor

Boquillas de guiado
Vapor a
presin
Vapor muerto
Eje de giro
labes
Rueda mvil de una turbina de vapor
El vapor a presin es guiado a travs de unas boquillas para que haga ms fuerza sobre los labes o las paletas.

La funcin de las ruedas fijas es guiar el vapor para que incida con ms fuerza sobre la siguiente rueda mvil.
Turbina de vapor de varias ruedas
Para aprovechar mejor la energa del vapor, algunas turbinas disponen de varias ruedas mviles y varias ruedas fijas.
Ruedas mviles
Ruedas fijas

Turbina de gas con compresor
El gas puede ser aire, dixido de carbono (CO2), helio o los gases producidos en un proceso de combustin.
Las turbinas de gas

Las turbinas de gas
Eje de ruedas mviles de una turbina de gas

Su funcionamiento se basa en el principio de induccin electromagntica.
Si se desplaza un conductor en presencia de un campo magntico se induce en l una fuerza electromotriz o tensin.
Si se somete un conductor fijo a un campo magntico variable tambin se induce en l una tensin.
O bien ......
El alternador
El alternador es una mquina capaz de convertir el giro de su eje en energa elctrica.

La induccin electromagntica
Experimento de Faraday: Cuando se mueve un conductor dentro del campo magntico de un imn, aparece en l una fuerza electromotriz que da lugar a una corriente elctrica inducida.

En los alternadores, los conductores son espiras colocadas formando una bobina que tiene un movimiento de giro.
El principio de induccin electromagntica.
El alternador

Alternadores de bicicleta
Hay alternadores de bobinas mviles e imanes fijos y alternadores de bobinas fijas e imanes mviles.
El alternador
Bobina fija
Imn mvil
Bobina mvil
Imn fijo
Eje

Electroimn
Cuando una barra de hierro tiene arrollada una bobina por la que circula una corriente elctrica, se convierte en un imn.
Se le llama electroimn.
barra de
hierro
bobina
El alternador
Cuando se necesita producir mucha corriente elctrica, como en las centrales, se requieren imanes de gran potencia, por lo que se recurre a los electroimanes.

Constitucinde un
alternador
Los alternadores estn formados por una parte fija, denominada estator, y una parte mvil que gira en su interior denominada rotor.
El alternador

Bobinas
Esttor
Electroimanes
Rotor
El giro de los electroimanes del rotor produce un campo magntico variable que induceuna fuerza electromotriz o tensin en las bobinas del esttor.
Los alternadores de las centrales elctricas tienen los electroimanes en el rotor y las bobinas en el esttor.
El alternador

Turboalternador
A veces la turbina y el alternador estn agrupados en una misma mquina que se denomina turboalternador
Los turboalternadores
Turbina
Alternador

Centrales hidroelctricas .....................Agua embalsada Centrales trmicas no nucleares..........Combustibles Centrales trmicas nucleares...............Uranio, plutonio,... Centrales elicas..................................Viento Centrales trmicas solares...................Sol Centrales solares fotovoltaicas............ Sol Centrales geotrmicas......................... Calor de la Tierra Centrales mareomotrices..................... Mareas Centrales de biomasa.......................... Materia orgnica
Tipos de centrales elctricas
Las centrales elctricas se diferencian por el tipo de energa primaria que utilizan:

Las centrales hidroelctricas o hidrulicas
El agua procedente de una presa incide a presin o a gran velocidad sobre las paletas de las turbinas hidrulicas, que a su vez hacen girar los rotores de los alternadores.

Las centrales hidrulicas de gravedad
En las centrales de gravedad, el agua que pasa por las turbinas sigue por el cauce del ro. Se usa una sola vez.

Las centrales hidrulicas de bombeo
En las centrales de bombeo, el agua se recoge en un embalse inferior y es bombeada por la noche hacia el embalse superior.

Alternadores en el interior de una central hidroelctrica
Las centrales hidroelctricas

Alternadores de una central hidrulica

La fuerza del agua a lasalida de la turbina

Las centrales trmicas no nucleares
Utilizan combustibles fsiles: petrleo, gas natural o carbn.

GASES
VAPOR
Se caracterizan por sus altas y delgadas chimeneas por las que se expulsan a la atmsfera los contaminantes gases de la combustin.

GASES
VAPOR

GASES
VAPOR
Lo que sale por la torre de refrigeracin es slo vapor de agua, el cual no es contaminante.

Cada neutrn puede romper tomos vecinos y desprender nuevos neutrones y as sucesivas veces dando lugar a una reaccin en cadena.
Cuando se rompen los tomos de uranio se libera una gran cantidad de energa, que se llama energa nuclear.
Neutrones
tomos de uranio
La energa nuclear
Cuando un neutrn choca contra un tomo de uranio, ste se divide en dos tomos ms pequeos y se desprenden varios neutrones.

En el reactor nuclearse produce la fisinde los tomos.
La energa obtenida es muy barata, pero en caso de accidente hay mucho peligro.
Las centrales trmicas nucleares
Utilizan combustible nuclear: uranio y plutonio.

Vista area de la central nuclear Vandells II (Tarragona). 1087 MW

Detalle del reactor de Vandells II

Central nuclear Jos Cabrera (Guadalajara)
Situada junto al ro Tajo, fue la primera central nuclear que se construy en Espaa en 1968.
Era de muy poca potencia (160 MW).
Se cerr en 2006.

Torres de refrigeracinen una central nuclear.
Lo que sale de ellas es slo vapor de agua. VAPOR

Los residuos nucleares son un grave problema pues siguen siendo muy contaminantes incluso durante miles de aos.
Los residuos se recubren de hormign y se introducen en contenedores o bidones que se depositan en cementerios nucleareso se vierten al mar.
Los residuos nucleares

En Espaa tenemos un cementerio nuclear para residuos de media y baja actividad (contaminantes como mximo unos 300 aos) en El Cabril (Crdoba).
Los residuos nucleares

En 1986 se produjo en Chernobil (Ucrania) el mayor accidente nuclear de la historia. Una explosin en uno de los reactores liber 200 toneladas de material radiactivo a la atmsfera. El equivalente a 500 bombas como la de Hiroshima.
El riesgo nuclear

Los efectos de la radiacin son espeluznantes: cncer, leucemia, malformaciones congnitas

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