¿Cómo funciona una central eléctrica de carbón?

Carbón encendidocentral eléctricaLos s han sido la piedra angular de la generación de electricidad durante más de un siglo. A pesar del aumento de las fuentes de energía renovables, el carbón sigue siendo un contribuyente importante a la combinación energética mundial. Comprender cómo funciona una central eléctrica de carbón es esencial para comprender los fundamentos de la generación de energía tradicional. Este artículo proporciona una descripción detallada del proceso, dividiéndolo en pasos clave para explicar cómo se transforma el carbón en electricidad.

Suministro y preparación de carbón

El proceso comienza con el suministro de carbón, que normalmente se entrega a la central eléctrica mediante tren, camión o cinta transportadora. Una vez en la planta, el carbón se prepara, lo que incluye triturarlo y pulverizarlo hasta obtener un polvo fino. Esto aumenta la superficie del carbón, lo que le permite quemarse de manera más eficiente y completa en la caldera.

Combustión en la caldera

El carbón pulverizado se introduce en la cámara de combustión de la caldera, donde se enciende a altas temperaturas. El intenso calor generado al quemar carbón convierte el agua de los tubos de la caldera en vapor a alta presión. La caldera está diseñada para maximizar la transferencia de calor y asegurar la combustión completa del carbón, minimizando residuos y emisiones.

Generación de vapor

A medida que el agua se convierte en vapor, alcanza temperaturas y presiones extremadamente altas. Luego, este vapor se dirige a través de una serie de tuberías hasta la turbina. La calidad y la presión del vapor son fundamentales para la eficiencia de la central eléctrica, y las plantas modernas funcionan a presiones supercríticas o ultrasupercríticas para mejorar el rendimiento.

Operación de turbina

El vapor a alta presión ingresa a la turbina, donde se expande y se enfría al pasar sobre las palas de la turbina. Esta expansión hace que las palas de la turbina giren rápidamente. La turbina está conectada al eje del generador, de modo que, a medida que gira, impulsa el generador para producir electricidad.

Generación de electricidad

Dentro del generador, la energía mecánica de la turbina se convierte en energía eléctrica. Esto se logra mediante inducción electromagnética, donde el eje giratorio de la turbina hace girar un rotor dentro de un campo magnético, induciendo una corriente eléctrica en los devanados del estator. Luego, la electricidad generada se envía a transformadores para aumentar su voltaje y transmitirla a través de líneas eléctricas.

Condensación y reciclaje de vapor

Después de pasar por la turbina, el vapor ingresa a un condensador donde se enfría y se condensa nuevamente en agua. Este proceso utiliza agua de refrigeración de fuentes cercanas, como ríos, lagos o torres de refrigeración. Luego, el agua condensada se bombea de regreso a la caldera para recalentarla, lo que convierte el sistema en un circuito cerrado.

Sistemas de control de emisiones

La combustión de carbón produce contaminantes como dióxido de azufre (SO2), óxidos de nitrógeno (NOx), partículas y dióxido de carbono (CO2). Las centrales eléctricas modernas alimentadas con carbón están equipadas con diversas tecnologías de control de emisiones, incluidos precipitadores electrostáticos, depuradores y sistemas de reducción catalítica selectiva para reducir las emisiones nocivas y cumplir con las regulaciones ambientales.

Manejo de cenizas

La quema de carbón produce cenizas como subproducto. Esta ceniza se recoge de la caldera y de los sistemas de limpieza de gases de combustión. Luego se transporta a sitios de eliminación de cenizas o, en ocasiones, se utiliza en materiales de construcción como cemento y hormigón, lo que reduce los residuos y el impacto ambiental.

Transmisión y Distribución

La electricidad generada en la central eléctrica se transmite a través de líneas eléctricas de alto voltaje a las subestaciones. A partir de ahí, se reduce a voltajes más bajos y se distribuye a hogares, empresas e industrias. Todo el sistema de transmisión y distribución garantiza que la electricidad llegue a los usuarios finales de manera confiable y eficiente.

En resumen, una central eléctrica de carbón funciona convirtiendo la energía química almacenada en el carbón en energía eléctrica mediante una serie de pasos bien coordinados. El proceso implica la preparación del carbón, la combustión, la generación de vapor, el funcionamiento de turbinas, la generación de electricidad, la condensación de vapor, el control de emisiones, el manejo de cenizas y, finalmente, la transmisión de electricidad a los consumidores. Si bien las centrales eléctricas de carbón han sido vitales para la producción de electricidad, los avances en curso tienen como objetivo mejorar su eficiencia y reducir el impacto ambiental. Comprender estos procesos centrales proporciona información sobre cómo funcionan las centrales eléctricas tradicionales y los desafíos que enfrentan en el panorama energético en evolución.