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Combustibles Fósiles:
Petróleo, Carbón y gas natural.

La combustión de gas y derivados del petróleo se utiliza en vehículos, cocinas y sistemas de calefacción. En una planta que obtiene energía eléctrica a partir de combustibles fósiles, la combustión del mismo calienta y vaporiza agua. Este vapor mueve una turbina que se encarga de transformar la energía cinética en eléctrica.

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Como funciona una termoeléctrica (generación de energía eléctrica)

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La energía biomasa se obtiene a partir de la descomposición por bacterias, en forma controlada,  de la materia orgánica (residuos orgánicos).  La generación de electricidad con base en energía biomasa, es la conversión de la energía química del gas, en energía mecánica a través de un proceso de combustión. Esta energía mecánica activa un generador que produce electricidad.

La materia orgánica también se puede utilizar en calderas mediante su combustión directa para la generación de energía eléctrica.
Existen tres modelos de utilización de materia orgánica, como fuente para la producción de energía biomasa.   La primera es a través de la combustión directa.  La segunda es por medio de la gasificación y la tercera es la reproducción del proceso natural, en el que la acción de los microorganismos, en una atmósfera anaeróbica produce la descomposición de la materia orgánica y como consecuencia de ello esta emite biogás.

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En las centrales hidroeléctricas se pretende transformar o convertir la energía hidráulica contenida en el agua en energía eléctrica.

Esta transformación de energía tiene lugar en la instalación denominada central hidroeléctrica, y es donde se ubica la turbina, que es la encargada de transformar o convertir la energía hidráulica en energía mecánica, accionando esta última el eje del alternador o generador, que es el que genera la energía eléctrica.

Primeramente, el agua es dirigida desde la toma hacía la tubería de presión. En dicha toma el agua posee energía potencial debido a su altura, la cuál se transforma en energía de presión hasta llegar a la tubería forzada. Este tramo se diseña de tal forma que se obtengan unas pérdidas mínimas de energía potencial y cinética.

Cuando el agua entra en la tubería de presión o forzada, la energía potencial se transforma en energía de presión y energía cinética.

Al llegar a la turbina, el agua posee energía cinética y de presión convirtiéndose:

La energía de presión en energía cinética, en la parte fija de la máquina.
La energía cinética en energía mecánica, en la parte móvil de la máquina.
Dicha energía mecánica generada en la turbina es la que hace girar el eje del generador eléctrico produciendo la energía eléctrica.

Se ha de tener en consideración que toda la energía inicial no es transformada en energía eléctrica debido a las pérdidas producidas en tuberías y maquinaria por rozamientos y fugas.

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¿Cómo funciona una central hidroeléctrica?

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Prácticamente todas las centrales nucleares en producción utilizan la fisión nuclear ya que la fusión nuclear actualmente es inviable a pesar de estar en proceso de desarrollo.

El funcionamiento de una central nuclear es idéntico al de una central térmica que funcione con carbón, petróleo o gas excepto en la forma de proporcionar energía calorífica (calor) en el agua para convertirla en vapor. En el caso de los reactores nucleares este calor se obtiene mediante las reacciones de fisión nuclear de los átomos del combustible nuclear, mientras que en las otras centrales térmicas se obtiene energía térmica mediante la quema de uno o varios combustibles fósiles.

A nivel mundial el 90% de los reactores nucleares de potencia, es decir, los reactores destinados a la producción de energía eléctrica son reactores de agua ligera (en las versiones de agua a presión o de agua en ebullición). En ingeniería nuclear se denomina agua ligera al agua corriente

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El principio básico del funcionamiento de una central nuclear con un reactor de agua a presión se puede simplificar en estos 4 pasos:

Obtención de energía térmica mediante la fisión nuclear del núcleo de los átomos (núcleo atómico) del combustible nuclear.
Generar vapor de agua mediante la energía térmica obtenida anteriormente en el generador de calor.
Accionar un conjunto de turbinas mediante el vapor de agua obtenido.
Aprovechar la energía mecánica de las turbinas para accionar un generador eléctrico. Este generador eléctrico generará electricidad.

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El funcionamiento de una central nuclear es parecido al de cualquier otra central térmica. En realidad, una planta nuclear es un tipo de central térmica cuya función es generar energía eléctrica.

Existen varios tipos de centrales, pero el principio de funcionamiento es el siguiente:

1. Generar reacciones nucleares para obtener energía térmica.

2. Generar vapor de agua con la energía térmica.

3. Accionar una turbina de vapor para obtener energía mecánica.

4. Accionar un generador eléctrico para obtener electricidad.

Una central nuclear es una instalación en la que se realiza todo el proceso. La diferencia más importante con las otras centrales térmicas es la forma de obtener energía térmica. En una planta nuclear, la obtención de calor se realiza en los reactores nucleares.

Obtención de calor: ¿Qué es una reacción nuclear?

Una reacción nuclear es una alteración en el núcleo de un átomo.

Los átomos están formados por una combinación de sub partículas: los protones y neutrones. Estas subpartículas están unidas por unos enlaces de fuerza que poseen una gran cantidad de energía.

Cuando estos enlaces se rompen se generan los llamados productos de fisión, que son materiales radiactivos, y la emisión de una considerable cantidad de energía.

Tipos de centrales nucleares

A nivel mundial el 90% de las centrales utilizan reactores de agua ligera. El agua ligera es agua corriente; en ingeniería nuclear se denomina así. Entre los reactores de agua ligera se distinguen dos tipos:

Entre estos dos tipos de reactor, el reactor de agua a presión es el más utilizado en el mundo.

¿Cómo funciona una central nuclear de agua a presión?

El funcionamiento básico de una central nuclear con un reactor de agua a presión se puede simplificar en 4 pasos:

1. Obtención de energía térmica mediante la fisión nuclear del núcleo de los átomos del combustible nuclear.

2. Generar vapor de agua mediante la energía térmica obtenida en el paso anterior.

3. Accionar un conjunto de turbinas mediante el vapor de agua obtenido.

4. Aprovechar la energía mecánica de las turbinas para accionar un generador eléctrico para producir electricidad.

Desde un punto de vista físico se observan varios cambios de energía:

Inicialmente tenemos energía nuclear (la que mantiene los núcleos de los átomos cohesionados). Posteriormente, al romperse se convierte en energía térmica que se utiliza para generar vapor.

La energía térmica pasa a ser energía interna del agua (ahora vapor). La energía interna y la energía calorífica del agua se transforman en energía cinética al accionar la turbina.

Finalmente, el generador convierte la energía cinética en energía eléctrica.

Circuitos de agua

Las centrales nucleares que funcionan con un reactor de agua a presión tienen dos circuitos de agua:

En el circuito primario el agua está sometida a alta presión. Al pasar por el reactor el agua adquiere una temperatura muy elevada y la presión impide que se pueda gasificar.

El circuito secundario también está cerrado. El agua de este circuito se calienta al estar en contacto térmico con el circuito primario para convertirla en vapor y accionar la turbina.

Finalmente se refrigera al estar en contacto térmico con una fuente de agua externa.

El reactor nuclear es la parte más sensible y más importante de la central.

El reactor es el encargado de convertir la energía nuclear en energía térmica. En su interior se colocan las barras de combustible nuclear que generalmente son de uranio, un elemento de la tabla periódica muy inestable.

El simple choque de un neutrón contra un átomo de uranio provoca su rotura dando lugar a una reacción de fisión nuclear. El resultado de cada fisión nuclear son dos fragmentos de materiales radioactivos y uno o dos neutrones más. Estos neutrones pueden chocar con átomos y generar reacciones en cadena.

Si estas reacciones no se controlan cada vez se producirían más reacciones por segundo. El calor generado sería tan alto que no se podría contener y el reactor se fundiría. Para que esto no pase existen las barras de control. Las barras de control tienen la capacidad de atraer los neutrones.

El edificio de contención es el edificio donde se encuentran el reactor nuclear y el circuito primario. El edificio de contención está diseñado para contener posibles explosiones y evitar el posible escape de radiaciones nucleares al exterior.

¿Cómo se genera la electricidad?

Cuando el vapor ha accionado la turbina ha transferido gran parte de su energía térmica a la turbina. La turbina de vapor está conectada a un generador eléctrico para transformar el movimiento circular en energía eléctrica.

El vapor de agua que sale de la turbina ha perdido mucha energía calorífica pero sigue siendo vapor muy caliente.

Al salir de la turbina, el vapor se dirige a un depósito de condensación donde está en contacto térmico con unas tuberías de agua fría del exterior. Cuando el vapor de agua se vuelve líquido vuelve de nuevo al reactor impulsado por una bomba de agua.

¿Qué es el humo que sale de las chimeneas de las centrales nucleares?

El humo blanco que sale de las chimeneas de las plantas nucleares es vapor de agua.

Cuando el agua fría entra en contacto térmico con el vapor que sale de las turbinas se calienta rápidamente. Debido al calor, parte de esta agua externa se convierte en vapor.

Por esta razón las centrales nucleares siempre están instaladas cerca de una fuente abundante de agua fría (el mar, un río, o un lago).

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El funcionamiento de una central nuclear es parecido al de cualquier otra central térmica. En realidad, una planta nuclear es un tipo de central térmica cuya función es generar energía eléctrica. Existen varios tipos de centrales, pero el principio de funcionamiento es el siguiente: Generar reacciones nucleares para obtener energía térmica.

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Funcionamiento de una central nuclear en un minuto

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La energía eólica es la forma de energía renovable que se obtiene al explotar la fuerza del viento. En concreto es la capacidad de un sistema para transformar la fuerza que tiene el viento en electricidad. Esta energía se explota a través de un equipo llamado aerogeneradores, compuesto en síntesis por una turbina eólica situada en la parte superior de una torre de soporte y un generador eléctrico, cuyo principio de funcionamiento es el mismo que el de los antiguos molinos de viento.

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De Energía Cinética a Energía Eléctrica Fotovoltaica y calentadores de agua:

Capta la radiación solar a través de paneles solares que transforman la energía solar en electricidad. Es lo que se conoce con el nombre de energía fotovoltaica. Por su eficacia y utilidad, es el más habitual en los hogares.

Los paneles solares en este caso son imprescindibles,  ya que son los encargados de la transformación; en ellos, se produce el efecto fotovoltaico por el cual, la energía del sol se separa en electrones. Con esta separación de electrones, se logra una corriente eléctrica apta para el uso doméstico que se denomina, efectivamente, energía fotovoltaica por su origen solar.

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¿Cómo funciona un aerogenerador?  | Sostenibilidad - ACCIONA

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Combustibles Fósiles (Carbón, Petróleo y Gas Natural)

Minerales naturales (Hierro, Acero o aleaciones como el Aluminio)

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Energía Nuclear
Petróleo
Gas natural
Carbón

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Sol
Agua
Viento
Papel
Cuero
Biocombustibles
Madera

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Energía Solar
Energía Eólica
Energía Geotérmica
Energía Hidráulica
Energía de Biomasa

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Los recursos renovables nos sirven para generar en este caso energía sin necesidad de utilizar recursos no renovables que se regeneren a largo plazo

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Cómo funciona un panel solar | SOLEOL SUIZA

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Las palas del viento, giradas por el viento, transforman la energía cinética producida por el viento en energía mecánica, luego un generador conectado a las palas transforma la energía mecánica producida por la rotación de las palas en energía eléctrica.

Las palas están conectadas a este generador o rotor,  a su vez conectado a un ” eje ” (colocado en el polo), que envía la energía de rotación al generador eléctrico colocado en la base de la estructura. Este generador utiliza algunos imanes y propiedades de inducción electromagnética para producir un voltaje eléctrico (es decir, una diferencia en la carga eléctrica) y, por lo tanto, energía eléctrica.