Clasificación de Centrales Eléctricas

Las centrales se clasifican en función de la fuente de energía primaria que utilizan para producir la energía mecánica necesaria para generar electricidad.

Tipos de Centrales según la Fuente de Energía

• Centrales Hidroeléctricas: El agua de una corriente natural o artificial, por el efecto de un desnivel, actúa sobre las palas de una turbina hidráulica.
• Centrales Térmicas Convencionales: El combustible fósil es quemado en una caldera para generar energía calorífica que se aprovecha para generar vapor de agua. Este vapor (a alta presión) acciona las palas de una turbina de vapor, transformando la energía calorífica en energía mecánica.
• Centrales Térmicas de Ciclo Combinado: Combina dos ciclos termodinámicos. En el primero se produce la combustión de gas natural en una turbina de gas, y en el segundo, se aprovecha el calor residual de los gases para generar vapor y expandirlo en una turbina de vapor.
• Centrales Nucleares: La fisión de los átomos de uranio libera una gran cantidad de energía que se utiliza para obtener vapor de agua que, a su vez, se utiliza en un grupo turbina-alternador para producir electricidad.
• Centrales Termoeléctricas Solares: La energía del Sol calienta un fluido que transforma en vapor otro segundo fluido, que acciona la turbina-alternador que consigue el movimiento rotatorio y así, generar electricidad.
• Centrales de Biomasa o de Residuos Sólidos Urbanos (RSU): Utilizan el mismo esquema de generación eléctrica que una central térmica convencional. La única diferencia es el combustible utilizado en la caldera, que proviene de nuestros residuos.

Reactores de Agua a Presión (PWR)

El combustible es dióxido de uranio ligeramente enriquecido en el isótopo U-235. El moderador y refrigerante es agua ligera a una presión algo inferior a unos 160 kg/cm² para evitar la ebullición. El calor se transfiere del sistema primario al secundario mediante un cambiador de calor.

El vapor producido en el generador de vapor está a menor presión y temperatura que el refrigerante primario. La alta presión y temperatura en grandes caudales presenta problemas de erosión y corrosión. Las altas densidades de energía permiten núcleos muy compactos. La alta presión exige una vasija muy costosa y a prueba de fugas.

Componentes Estructurales y de Intercambio del Reactor PWR

Vasija del Reactor

La vasija viene a ser como la carcasa del núcleo y actúa además como barrera de presión y protección del refrigerante del reactor. Aloja en su interior los elementos combustibles que componen el núcleo, las estructuras soporte del núcleo, los haces de barras de control, el blindaje térmico y otros elementos relacionados directamente con el núcleo.

Elementos Internos de la Vasija de un Reactor PWR

Los componentes internos del reactor se dividen en tres partes:

• Estructura Soporte Inferior del Núcleo: Está compuesta por varios elementos: el barrilete del núcleo, el deflector del núcleo, la placa inferior del núcleo, las columnas soporte, la barrera térmica, la placa difusora y el soporte inferior soldado al barrilete del núcleo.
• Estructura Soporte Superior del Núcleo: Sirven para soportar los esfuerzos ascensionales del núcleo, así como los haces de barras de control y los termopares.
• Estructura Soporte de la Instrumentación Interna: Consiste en un sistema superior para llevar y soportar los termopares que entran en el núcleo a través de la cabeza o tapa de la vasija y un sistema inferior para llevar y soportar los tubos de instrumentación nuclear que entran por la parte inferior de la vasija.

Generador de Vapor

Se utiliza para intercambiar calor y se instala en las centrales nucleares con reactor a presión (PWR). El agua del circuito primario que proviene de la vasija del reactor llega a la caja de aguas y recorre el interior del haz tubular, cediendo su calor al agua del sistema de alimentación que circula por el lado secundario del generador de vapor, convirtiéndola en vapor.

Funciones del Generador de Vapor:

• Producir vapor saturado con un contenido de humedad inferior al 0.25%.
• Constituir el foco frío del sistema primario.
• Establecer la barrera de separación entre el primario y el secundario.

Bombas del Refrigerante del Reactor (Bombas Principales)

La función que cumplen estas bombas es la de establecer una circulación forzada del fluido refrigerante a través de la vasija del reactor, con el fin de disipar el calor generado en el núcleo y transportarlo a los generadores de vapor. Estas bombas se encuentran ubicadas en la rama fría del circuito primario, recogen el refrigerante ya enfriado procedente de los generadores de vapor y lo introducen de nuevo en la vasija del reactor.

Presionador

Vasija cilíndrica de acero al carbono con revestimiento de acero inoxidable austenítico, situado verticalmente y con cabezas superior e inferior hemisféricas. Constituye el punto del sistema primario en el que se mantiene en equilibrio la fase líquida y la fase de vapor en condiciones de saturación con el fin de controlar la presión.

Sistemas Auxiliares

Son necesarios para el buen funcionamiento de la central, aunque no intervienen directamente en el proceso de transformación de energía. Los más importantes son:

• Sistema de Control Químico y Volumétrico: Es uno de los sistemas auxiliares del primario que permite una operación correcta y segura.
• Sistema de Aportación de Ácido Bórico: Tiene por misión procesar y reciclar agua borada y reducir el contenido de los efluentes químicos y productos radiactivos.
• Sistema de Extracción de Calor Residual: Este sistema consiste en dos trenes iguales y paralelos que aspiran normalmente agua de la rama caliente del sistema de refrigeración del reactor y la descargan en las ramas frías. Se emplea para evacuar el calor que se desprende del combustible tras la parada del reactor.