Tipos de Centrales de Producción de Energía y su Funcionamiento

1. Central Hidráulica o Hidroeléctrica

Transformación de energía: Energía potencial (del embalse) → Energía cinética (movimiento del rotor de un generador) → Energía eléctrica.

Las centrales hidroeléctricas requieren de un embalse, construido en la parte superior del río, para acumular agua y disponer de ella de forma regular. Para extraer la energía del agua, se embalsa y luego se deja caer mediante tuberías sobre las turbinas. Estas giran debido al paso del agua, haciendo girar también su eje, que está conectado a un generador. El generador transforma la energía mecánica en energía eléctrica.

2. Central Eólica

Transformación de energía: Energía cinética (del viento) → Energía eléctrica.

El rotor es el elemento que convierte la energía del viento en energía mecánica. Está formado por varias palas, con forma similar a la de un ala de avión, que giran cuando sopla el viento. Los rotores de tres palas (tripala) son los más eficientes. Un eje de baja velocidad conecta el rotor al multiplicador. El rotor gira lentamente, pero el engranaje multiplicador permite que el eje de alta velocidad gire 50 veces más rápido. El eje de alta velocidad gira a unas 1500 revoluciones/minuto, permitiendo el funcionamiento del generador eléctrico. El generador transforma el movimiento de giro del multiplicador en electricidad.

3. Central Solar Térmica

Transformación de energía: Energía radiante → Energía térmica → Energía eléctrica.

Se produce en las centrales solares térmicas, que constan de heliostatos y una torre central. Los heliostatos concentran la radiación solar sobre una tubería. La energía térmica generada en la tubería se transforma en energía eléctrica mediante una turbina y un generador. El vapor de agua mueve la turbina, la cual está conectada a un generador que transforma la energía mecánica en electricidad a bajo voltaje.

4. Central Solar Fotovoltaica

Transformación de energía: Energía radiante → Energía eléctrica.

Consiste en convertir la energía solar en energía eléctrica por medio de células solares. Producen electricidad sin necesidad de turbinas ni generadores, utilizando la propiedad de ciertos materiales (como el silicio) de generar una corriente de electrones cuando incide sobre ellos una corriente de fotones (luz). El resultado es la creación de un flujo de electrones excitados y, por lo tanto, un voltaje eléctrico. Los paneles solares fotovoltaicos, compuestos principalmente por átomos de silicio, reciben los rayos solares perpendicularmente, produciendo un efecto fotoeléctrico: la luz incide sobre los átomos de silicio, arranca electrones y los pone en movimiento, generando corriente eléctrica continua.

Impacto Ambiental de las Centrales de Producción de Energía

Impacto sobre la Atmósfera

La emisión de partículas a la atmósfera es evidente al quemar combustibles fósiles (carbón, petróleo o gas) para producir electricidad, pues esto genera diversos compuestos contaminantes como subproductos de la combustión.

Impacto sobre las Aguas

Cualquier forma de producir electricidad a partir de combustibles fósiles o nucleares tiene un impacto sobre las aguas, ya sea por su uso para refrigeración (aumento de temperatura) o para tareas de mantenimiento y limpieza (contaminación). En el caso de las centrales hidroeléctricas, es evidente la estrecha dependencia de la disponibilidad de agua.

Impacto sobre el Suelo

El principal problema es la producción de residuos sólidos. Las centrales térmicas de carbón producen grandes cantidades de escorias (residuos de la combustión) que deben ser almacenadas en parques especiales, junto con cenizas de composición variable. Se está trabajando en el reciclaje de estos residuos, por ejemplo, para su uso como materiales de construcción. Las centrales nucleares producen poca cantidad de residuos, pero son muy importantes debido a su radiactividad y los riesgos que conllevan.

Impacto sobre el Paisaje y la Biodiversidad

Cualquier central ocupa un espacio, impide otros usos y supone la destrucción de cierta cantidad de vegetación y fauna. Cada tipo de central tiene distintos impactos sobre el paisaje.

Modelo Cinético-Particular de la Materia

Presupuestos básicos:

1. Toda la materia está formada por partículas tan pequeñas que no pueden verse ni con el microscopio más potente. Estas partículas son distintas para cada sustancia pura, diferenciándose al menos en tamaño y peso.
2. El espacio entre las partículas está vacío.
3. Las partículas están en continuo movimiento (agitación térmica): traslación, rotación y vibración en gases y líquidos; solo vibración en sólidos. La agitación térmica tiende a desordenar las partículas.
4. La temperatura está relacionada con la energía cinética media de las partículas. A mayor temperatura, mayor movimiento. En fluidos (líquidos y gases), este movimiento genera colisiones que explican la presión del gas.
5. Existen fuerzas de cohesión entre las partículas que tienden a ordenarlas. Estas fuerzas son mayores en sólidos que en líquidos, y prácticamente inexistentes en gases.
6. En los gases, las partículas están muy alejadas en comparación con su tamaño (aproximadamente diez veces el diámetro de la partícula en condiciones normales). En líquidos y sólidos, la distancia es menor, similar al tamaño de la partícula.

Disolución y Solubilidad

¿Cómo se explica que un material se disuelva en otro?

Para que un material se disuelva en otro, las partículas del soluto deben separarse y difundirse entre las del disolvente. Las interacciones entre las partículas del soluto y del disolvente deben vencer las interacciones originales de cada sustancia por separado, creando un sistema más estable.

Una sustancia es soluble en otra cuando las fuerzas intermoleculares entre soluto y disolvente son similares en intensidad a las fuerzas entre las partículas de cada sustancia por separado. La solubilidad puede ser nula, baja o alta, dependiendo de la intensidad de estas fuerzas.

• Aumento de temperatura en sólidos disueltos en líquidos: Aumenta la solubilidad. La mayor agitación térmica favorece la disgregación del soluto y acelera la difusión.
• Aumento de temperatura en gases disueltos en líquidos: Disminuye la solubilidad. La mayor agitación térmica aumenta la tendencia al desorden, facilitando que las partículas del gas escapen a la fase gaseosa.