El documento describe los diferentes tipos de plantas termoeléctricas, incluyendo plantas de vapor, turbogas, ciclo combinado, carboeléctricas, geotermoeléctricas y nucleoeléctricas. También describe los procesos involucrados en cada tipo de planta y menciona algunas de las principales plantas termoeléctricas en México.

1. Fuentes de ahorro de energía
Presentación Unidad 1
Equipo 4
Integrantes:
*Martin Eduardo Barraza Ortiz
*Jorge Alfonso Bernal Zapata
*Alan Chávez Medina

2. Plantas Termoeléctricas
de
Gas Geotermoelectricas Impacto ambiental
Plantas en
Carboeléctricas Nucleoeléctrica
México

3. La primera Planta termoeléctrica nace en Nueva York en (1882) construida con la
primera estación generadora, inventada por Edison.
El principio de funcionamiento de una planta térmica se basa en el intercambio de
energía calórica en energía mecánica y luego en energía eléctrica.
En el proceso termoeléctrico existe una clasificación de tipos de generación, según
la tecnología utilizada para hacer girar los generadores eléctricos:
• Vapor
• Turbogas
• Combustión Interna
• Ciclo Combinado
Otra clasificación de las centrales termoeléctricas corresponde al combustible
primario para la producción de vapor:
• Vapor (combustóleo, gas natural y diesel)
• Carboeléctricas (carbón)
• Dual (combustóleo y carbón o combustóleo y gas)
• Geotermoeléctrica (vapor extraído del subsuelo)
• Nucleoeléctrica (uranio enriquecido)

4. Las plantas termoeléctricas de gas se clasifican
en tres:
•Vapor
•Turbogas o turbina
•Ciclo combinado

5. Plantas termoeléctricas de vapor
Descripción del proceso de las centrales termoeléctricas tipo vapor
Una central termoeléctrica de tipo vapor es una instalación industrial en la que
la energía química del combustible se transforma en energía calorífica para
producir vapor, éste se conduce a la turbina, donde su energía cinética se
convierte en energía mecánica, la que se transmite al generador para producir
energía eléctrica.
El uso de gas en las centrales térmicas, además de reducir el impacto
ambiental, mejora la eficiencia energética. Menores costos de la energía
empleada en el proceso de fabricación y menores emisiones de CO2 y otros
contaminantes a la atmósfera. La eficiencia de éstas no supera el 35% .

6. Secuencia de transformaciones de energía en una termoeléctrica de vapor

7. Planta de turbinas o turbogas
Descripción del proceso de plantas de turbogas
La generación de energía eléctrica en las unidades de turbogas, se realiza
directamente la energía cinética resultante de la expansión de aire comprimido
y los gases de combustión. La turbina está unida al generador de rotor, dando
lugar a la producción de energía eléctrica. Los gases de la combustión, se
descargan directamente a la atmósfera después de trabajar en la turbina.

8. Esquema de una planta de turbogas

9. Plantas de ciclo combinado
Descripción del proceso en instalaciones de ciclo combinado
Plantas de ciclo combinado constará de dos tipos diferentes de unidades
generadoras: turbogas y vapor.
Una vez que la generación de energía eléctrica de ciclo se termina en las
unidades turbogas, la alta temperatura de gases de escape se utiliza para calentar
agua para producir vapor, que se utiliza para generar energía eléctrica adicional.
Esta combinación de dos tipos de generación nos permiten aprovechar al máximo
los combustibles utilizados, mejorando así la eficiencia térmica en todos los tipos
de generación termoeléctrica.
Una de las ventajas de este tipo de plantas es la posibilidad de construirlas en dos
etapas. La primera etapa, turbogas, puede ser terminada en un corto período de
tiempo y la planta inicia operaciones de inmediato y posteriormente, la construcción
de la unidad de vapor puede ser terminado, y completar así el ciclo combinado.

10. Esquema de una planta de ciclo combinado

11. Descripción del proceso de carboeléctricas
En cuanto a su concepción básica, carboeléctricas son básicamente las mismas
que las plantas termoeléctricas de vapor, el único cambio importante es que son
alimentadas por carbón, y las cenizas residuales requieren maniobras especiales y
amplios espacios para el manejo y confinamiento.
Funcionamiento de una carboeléctrica
El funcionamiento de una planta termoeléctrica de carbón, como la representada en
la figura, es la siguiente: el combustible está almacenado en los parques
adyacentes de la planta, desde donde, mediante cintas transportadoras (1), es
conducido al molino (3) para ser triturado. Una vez pulverizado, se inyecta,
mezclado con aire caliente a presión,
en la caldera (4) para su combustión. Dentro de la caldera se produce el vapor que
acciona los álabes de los cuerpos de las turbinas de alta presión (12), media
presión (13) y baja presión (14), haciendo girar el rotor de la turbina que se mueve
solidariamente con el rotor del generador (19),donde se produce energía eléctrica,
la cual es transportada mediante líneas de transporta a alta tensión (20) a los
centros de consumo.

12. Después de accionar las turbinas, el vapor pasa a la fase líquida en el condensador (15).
El agua obtenida por la condensación del vapor se somete a diversas etapas de
calentamiento (16) y se inyecta de nuevo en la caldera en las condiciones de presión y
temperatura más adecuadas para obtener el máximo rendimiento del ciclo.
El sistema de agua de circulación que refrigera el condensador puede operarse en
circuito cerrado, trasladando el calor extraído del condensador a la atmósfera mediante
torres de refrigeración (17), o descargando dicho calor directamente al mar o al río.
Para minimizar los efector de la combustión de carbón sobre el medio ambiente, la
planta posee una chimenea (11) de gran altura -las hay de más de 300 metros-, que
dispersa los contaminantes en las capas altas de la atmósfera, y precipitadores (10) que
retienen buena parte de los mismos en el interior de la propia planta.

13. Planta carboeléctrica

14. Plantas geotermoelectricas
México tiene un gran historial en el uso de la energía geotérmica, con el fin de
generar electricidad, que se inicia en los años 50 cuando la primera planta eléctrica
geotérmica se instaló en el continente americano. La capacidad de energía eléctrica
geotérmica es de 964.50 megawatts (MW), la generación de 3.03% de los 177.795
GWh producidos al 30 de septiembre de 2008. El campo geotérmico de Cerro Prieto,
es el segundo más grande del mundo, produce 46,37% de la electricidad distribuida
en Baja California, este sistema es, aparte de la Dirección Nacional del Sistema
Eléctrico.
La energía geotérmica
La energía geotérmica utiliza el agua y la salud; por lo que se reunieron en ciertos
lugares subterráneos conocidos como capas geotérmicas. La energía geotérmica,
como su nombre lo dice, es la salud de la energía procedente de la esencia misma
del planeta, desplazando hacia arriba en el propio magma que fluye a través de las
fisuras existentes en las rocas sólidas y semisólidas en el interior de la Tierra,
alcanzando cerca de los niveles de la superficie, donde existen condiciones
geológicas favorables para su recolección.

15. Diagrama de la energía geotérmica

16. Descripción del proceso de una planta geotérmica
Por medio de pozos específicamente perforados, las aguas subterráneas, que
poseen una gran cantidad de energía térmica almacenada, se extraen a la
superficie transformándose en vapor, que se utiliza para generar energía
eléctrica.
Este tipo de planta opera con los mismos principios que los de una
termoeléctrica como vapor, con excepción de la producción de vapor, que en
este caso se extrae del subsuelo. El vapor de agua obtenido de la mezcla se
envía a un separador; el secado de vapor va a la turbina de energía cinética
que se transforma en energía mecánica y esta a su vez, en electricidad en el
generador.

17. Esquema de una planta geotérmica

18. Plantas nucleoeléctrica
La única central nucleoeléctrica del país
Dispone de 370 hectáreas localizadas sobre la costa del Golfo de México, en el km 42.5
de la carretera federal Cd. Cardel-Nautla, municipio de Alto Lucero; a 60 km al noreste
de la ciudad de Xalapa, a 70 km del puerto de Veracruz y a 290 km al noreste del
Distrito Federal.
La central consta de dos unidades, cada una con capacidad de 682.44
megavatios, equipadas con reactores del tipo agua hirviente y contenciones de ciclo
directo. El sistema nuclear de suministro de vapor fue adquirido a General Electric y el
Turbogenerador a Mitsubishi Heavy Industries.
Fisión del uranio
El uranio puede ser manipulado, es posible bombardear el núcleo de un átomo con
neutrones, lo cual altera su estructura y puede dividirlo en dos núcleos pequeños. La
división del núcleo emite radiación, genera energía térmica y libera dos o tres
neutrones, es el proceso llamado fisión.
Los neutrones producidos por la fisión, impactan otros núcleos del mismo isótopo
generando una reacción en cadena, lo cual libera grandes cantidades de energía. El
control de la reacción en cadena se realiza utilizando otros elementos como boro y
cadmio para capturar los neutrones libres.

19. La energía nuclear utiliza la energía en forma de calor obtenida por la reacción en cadena de la
fisión, para generar electricidad.

20. Reactores Nucleares
Un reactor nuclear es un enorme recipiente dentro del cual se está
efectuando una reacción de fisión en cadena de manera controlada. Está
colocado en el centro de un gran edificio de gruesas paredes de
concreto, que protegen al personal que lo opera y al público en general de la
radiactividad que produce. Básicamente un reactor consta de tres elementos
esenciales: combustible, moderador y refrigerante.
En las centrales nucleares el calor se obtiene a partir de la fisión del
uranio, no se genera combustión, por analogía con las centrales
convencionales se le denomina combustible nuclear. Como combustible se
utiliza Uranio, como moderador y refrigerante agua.

22. Impacto ambiental de las plantas termoeléctricas.
Los impactos negativos pueden ocurrir durante la construcción, así como la operación de
las plantas termoeléctricas. Los impactos de la construcción son causados, principalmente,
por las siguientes actividades de la preparación del sitio: desbroce, excavación, movimiento
de tierras, drenaje, dragado o embalse de los ríos y otras extensiones de agua,
establecimiento de las áreas de colocación, de préstamo y de relleno. Se emplea un gran
número de trabajadores en la construcción de las centrales energéticas, y esto puede
causar impactos socioculturales importantes en las comunidades locales.
Las plantas termoeléctricas son consideradas fuentes importantes de emisiones
atmosféricas y pueden afectar la calidad del aire en el área local o regional. La combustión
que ocurre en los proyectos termoeléctricos emite dióxido de sulfuro (S02), óxidos de
nitrógeno (NOX), monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (C02) y partículas (que
pueden contener metales menores). Las cantidades de cada uno dependerán del tipo y el
tamaño de la instalación y del tipo y calidad del combustible, y la manera en que se queme.

23. México y sus principales plantas
México tiene un gran historial en el uso de la energía geotérmica, con el fin de generar
electricidad, que se inicia en los años 50 cuando la primera planta eléctrica geotérmica
se instaló en el continente americano. La capacidad de energía eléctrica geotérmica es
de 964.50 megawatts (MW), la generación de 3.03% de los 177.795 GWh producidos al
30 de septiembre de 2008. El campo geotérmico de Cerro Prieto, es el segundo más
grande del mundo, produce 46,37% de la electricidad distribuida en Baja California, este
sistema es, aparte de la Dirección Nacional del Sistema Eléctrico.
La única central nucleoeléctrica del país dispone de 370 hectáreas localizadas sobre
la costa del Golfo de México, en el km 42.5 de la carretera federal Cd. Cardel-Nautla,
municipio de Alto Lucero; a 60 km al noreste de la ciudad de Xalapa, a 70 km del puerto
de Veracruz y a 290 km al noreste del Distrito Federal.
La central consta de dos unidades, cada una con capacidad de 682.44 megavatios,
equipadas con reactores del tipo agua hirviente y contenciones de ciclo directo. El
sistema nuclear de suministro de vapor fue adquirido a General Electric y el
Turbogenerador a Mitsubishi Heavy Industries.
En nuestro país, para generar aproximadamente el 72% de la energía eléctrica se
utilizan combustibles fósiles (combustóleo, gas natural y carbón), siendo preponderantes
el combustóleo y el gas natural.

24. Principales centrales termoeléctricas en México
Capacidad efectiva instalada
Nombre de la central y ubicación Combustible
(MW)
P. Elías Calles
Carbón 2100
(Petacalco, Guerrero)
A. López Mateos
Combustóleo 2100
(Tuxpan, Veracruz)
F. Pérez Ríos
Combustóleo 1500
(Tula, Hidalgo)
Carbón II (Nava, Coahuila) Carbón 1400
J. López Portillo (Río Escondido)
Carbón 1200
(Nava, Coahuila)
M. Álvarez Moreno-Manzanillo I
Combustóleo 1200
(Manzanillo, Colima)
Valle de México
Gas natural 999.3
(Acolman, México)
Salamanca
Combustóleo 866
(Salamanca, Guanajuato)
Altamira
Combustóleo 800
(Altamira, Tamaulipas)
Manzanillo II
Combustóleo 700
(Manzanillo, Colima)