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Centrales térmicas y nucleares parte 1 - Monografía



 
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Fuentes energéticas. Energías. Impactos ambientales y oposiciones de sectores ecologistas



INTRODUCCIÓN



¿Qué es la energía?


Energía:

Es la capacidad de producir trabajo mecánico. Tiene diferentes formas. La generamos para poner en funcionamiento objetos que consideramos de interés para nuestro mundo actual, desde bombillas a coches. Durante tiempo hemos producido energía quemando leña, carbón, petróleo y gas: pero recientemente hemos empezado a valorar las energías alternativas.

Importancia de la energía



Durante mucho tiempo, las únicas fuentes de energía han sido la fuerza muscular del hombre o de animales, y la fuerza del viento o de las aguas. En el siglo XVIII se añadió a estas el  carbón, y en el siglo XIX el petróleo, el gas natural y la energía hidroeléctrica; finalmente, en la segunda mitad del presente siglo, la energía nuclear. Las mayores o menores disponibilidades de energía determinan el desarrollo o estancamiento económico, aunque la cantidad de energía utilizada no está directamente en función de la cantidad de producción energética interna o de la presencia de yacimientos minerales, ya que el comercio internacional de materiales energéticos, sobre todo el petróleo, es muy importante. El índice de consumo energético por habitante permite establecer comparaciones de potencia económica y nivel de vida. La energía por habitante se expresa en TEC (tonelada de carbón equivalente), que es la unidad empleada para medir las distintas clases de energía.

Componentes de una central térmica



Los elementos característicos de las centrales térmicas son:



- El almacén de combustible:

si el combustible es carbón, la central dispone de un recinto para depositarlo y disponer de una reserva permanente. El carbón se tritura en forma de polvo fino para facilitar la combustión. Desde el Molino es enviado a los quemadores de la caldera mediante corrientes con aire caliente. En el caso del fuel, se almacena en grandes depósitos que tienen reserva cada uno o dos meses. El fuel se precalienta para que sea más liquido sí se indirecta en los quemadores. Si se usa gas natural, que normalmente llega a la central en gaseoductos a alta presión, que queda mediante la estación de toda de presión, se adecua a las características del funcionamiento de los quemadores. Las centrales que están diseñadas para usar diferentes combustibles, por ejemplo carbón y gas natural, se llaman termoeléctricas mixtas.

- La caldera:

hay muchos tipos de calderas. Las más usadas son las de la irradiación, llamados así porque la transmisión del calor es por irradiación. Las calderas tienen quemadores adecuados para el tipo de combustible que usan y una cámara de combustión rodeada de un tubo muy largo que da muchas vueltas en la caldera para que el agua se sobrecaliente, y por lo tanto y de unas temperaturas que oscilan entre los 300 y 400 grados centígrados. Y los de colonizadores y que declaren todos aprovechan de dictador residual de los gases emitidos para calentamiento previo del agua  que alimenta la caldera, al combustible cuando es necesario.

- Las turbinas:

son las máquinas motrices y transforman energía cinética del vapor de agua en energía cinética rotatoria para obtener el máximo rendimiento de la transformación esta formada por 3 etapas: alta, media y baja presión. El vapor a alta temperatura y presión procedente del sobrecalentamiento se introduce en la turbinas en el cuerpo de alta presión formados por centenares de pequeñas hélices. A medida que el vapor se expande y pierde presión, la dimensión de las hélices aumenta. De esta manera, las etapas de media presión es más grande que la de alta presión, si trabaja aún lo será más.

- El condensador:

Sirve para aumentar el rendimiento termodinámico de la transformación. El agua para vaporizar de a de entrar en la caldera en estado líquido. En el condensador, el vapor procedente de las turbinas se condensa antes de volver a entrar en la caldera para repetir el ciclo.

- Torre de refrigeración:

sirve para enfriar el agua de refrigeración de el condensador. Los circuitos de refrigeración pueden ser abiertos o cerrados, en función de la disponibilidad del agua. En los circuitos cerrados y es imprescindible enfriar el agua para volverlas a usar. En la es abiertos, que usan el agua de un río, es necesario, para no o afectar a la fauna, que se devuelva al río el que la temperatura muy parecida a la del agua del río. Su funcionamiento es muy simple: se provoca una lluvia muy fina de agua para refrigeración todas que ofrezca una buena superficie de contacto con el aire que circula en sentido contrario.

- Las chimeneas:

tienen la función de dar presión dentro de la caldera para que los gases desprendidos en la combustión y poderlos expulsa a la atmósfera. Pueden haber chimenea de tiro natural en que la circulación de los gases es provocada por la geometría de la propia chimenea, o de tiro forzado de cuando la circulación les ayuda mediante impulsos mecánicos.  En función del combustible es usado disponen de registros más o menos sofisticados para eliminar el máximo número de partículas sólidas en suspensión de los elementos contaminantes antes de liberar los gases a la atmósfera posible.

- Equipo eléctrico principal:

está formado por el alternador, los transformados y el parque de distribución.

- Sala de tratamiento del agua de alimentación:

el agua usada que en la caldera es casi siempre agua natural que contiene diferentes sales minerales y gases disueltos. Estas sales se precipitan formando barro e  incrustaciones en los tubos. El buen funcionamiento de la caldera depende en gran parte de la calidad del agua; por lo tanto, las centrales van equipadas, instalaciones de tratamiento de las aguas, que, con adición de sustancias químicas, contrarrestan las sales que contiene el agua y evitan el deterioro de los tubos. También se aumenta su PH se hará evitar el efecto corrosivo.

Funcionamiento de una central termoeléctrica



Desde el recinto de almacenaje de del carbón, una cinta transportadora lo deposita en una “trémula ” que alimenta al molino al molino, donde se convierte en un polvo muy fino que facilita su combustión. El polvo de carbón se mezcla con aire de calentado si sé y directa en los quemadores de la caldera, donde se produce la combustión.
El calor desprendido en la combustión calienta el agua de los tubos y produce el vapor, que en el calentador ser elimina la humedad y aumenta la temperatura; en estas condiciones se introduce a la turbina y de alta presión, a la media con un recalentamiento previo y a la de baja presión. El vapor se expande en los distintos cuerpos de la turbina y cede energía cinética al rotor de la turbina, que, al girar, arrastra el rotor del alternador donde se produce la energía eléctrica que, a través de los transformadores, el parque de distribución y las líneas de transporte, llega a los consumidores.
En la salida de las turbinas que el vapor pasa al condensador, se enfría y se condensa. El agua condensada se somete a distintas etapas de precalentamiento y se introduce en la caldera a través del economizador con todas condiciones de presión y temperatura más adecuadas para obtener un máximo rendimiento del ciclo.
El agua de refrigeración usada en el condensador cede el calor extraído de el condensador a la atmósfera mediante de las Torres de refrigeración.
Los gases de la combustión, al salir de la caldera aspirados por la chimenea, se usan para calentar el aire de la combustión, que con los precipitados se retiene la mayor parte posible de partículas sólidas contaminantes, y salen por la chimenea, que normalmente son de mucha altura para dispersar los contaminantes no eliminados a las capas altas de la atmósfera.

ENERGÍA NUCLEAR



Tipos de energía nuclear



Como hemos dicho antes, hay dos formas de obtener energía en un proceso nuclear:

FISIÓN:


Es el utilizado actualmente en las centrales nucleares. Cuando un átomo pesado (como por ejemplo el Uranio o el Plutonio) se divide o rompe en dos átomos más ligeros, la suma de las masas de estos últimos átomos obtenidos, más la de los neutrones desprendidos es menor que la masa del átomo original, luego se verifica la fórmula de Albert Einstein E=mc2, con lo que se desprende Energía. Para romper un átomo, se emplea un neutrón (ya que es neutro eléctricamente, y no es desviado de su trayectoria), que se lanza contra el átomo a romper, por ejemplo, Uranio. Al chocar el neutrón, el átomo de Uranio-235 se convierte en Uranio-236 durante un brevísimo espacio de tiempo, pues tiene un neutrón más que es el que ha chocado con él, siendo este último átomo sumamente inestable, dividiéndose en dos átomos diferentes y más ligeros que el Uranio-236 (por ejemplo Kriptón y Bario; o Xenon y Estroncio), desprendiendo 2 ó 3 neutrones (los neutrones desprendidos, dependen de los átomos obtenidos, nosotros tomamos como ejemplo 3 neutrones, pero puede que solo se desprendan 2. En caso de obtener Bario y Kriptón, se desprenden 3 neutrones; mientras que si se obtiene Xenon y estroncio, solo se liberan 2 neutrones), y liberando energía. Estos 3 neutrones, vuelven a chocar con otros 3 átomos de Uranio-235, liberando en total 9 neutrones, energía y otros dos átomos más ligeros, y así sucesivamente, generando de esta forma una reacción en cadena.

Como se puede comprobar, en cada reacción sucesiva, se rompen 3n-1 átomos, donde n es 1º, 2º, 3º, 4º, ., reacción. De esta forma, donde más energía se libera es al final, ya que se rompen gran cantidad de átomos, según la relación 3n-1, liberándose gran cantidad de energía.

En las centrales nucleares, el proceso que se controla es el final, ya que en ellas, se genera energía de forma lenta, pues de lo contrario el reactor se convertiría en una bomba atómica, debido a que la mayor parte de la energía se libera al final, como hemos expuesto anteriormente. El proceso básico es el siguiente:

Las barras de Uranio enriquecido al 4% con Uranio-235, (recordamos que el Uranio natural es el U-238, y el que es fisionable es el     U-235, que es un 0.71% del Uranio que se encuentra en la naturaleza, de ahí que solo un pequeño porcentaje del Uranio se aproveche y se requieran grandes cantidades de este para obtener una cantidad significativa de U-235. El U-238 no es fisionable, ya que es un átomo estable, y al romperlo, no habría diferencia de masa, y no se obtendría energía, cosa que con el U-235 sí se obtiene, al ser inestable.) se introducen en el reactor, y comienza un proceso de fisión. En el proceso, se desprende energía en forma de calor. Este calor, calienta unas tuberías de agua, y esta se convierte en vapor, que pasa por unas turbinas, haciéndolas girar. Estas a su vez, giran un generador eléctrico de una determinada potencia, generando así electricidad, al igual que con una dínamo de bicicleta, solo que estas turbinas y el generador, son muy grandes. Lógicamente, no se aprovecha toda la energía obtenida en la fisión, y se pierde parte de ella en calor, resistencia de los conductores, vaporización del agua, etc. Los neutrones son controlados para que no explote el reactor mediante unas barras de control (generalmente, de Carburo de Boro), que al introducirse, absorben neutrones, y se disminuye el número de fisiones, con lo cual, dependiendo de cuántas barras de control se introduzcan, se generará más o menos energía. Normalmente, se introducen las barras de tal forma, que solo se produzca un neutrón por reacción de fisión, controlando de esta forma el proceso de fisión. Si todas las barras de control son introducidas, se absorben todos los neutrones, con lo cual se pararía el reactor. El reactor se refrigera, para que no se caliente demasiado, y funda las protecciones, convirtiéndose en una bomba atómica, incluso cuando este esté parado, ya que la radiación hace que el reactor permanezca caliente.

En el siguiente esquema, se muestra cómo trabaja una central nuclear, según lo explicado anteriormente:

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Como curiosidad, en la fotografía de a continuación, aparece el plano de una central nuclear, que verifica el esquema anterior. Como se puede observar, una planta nuclear tiene más elementos de los que parece.

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Más adelante, hablaremos de los peligros que representa actualmente la Fisión Nuclear (radiación, residuos, etc.), así como de los sistemas de seguridad mínimos que debe tener una central nuclear.

FUSIÓN:



La fusión nuclear, está actualmente en líneas de investigación, debido a que todavía hoy no es un proceso viable, ya que se invierte más energía en el proceso para que se produzca la fusión, que la energía obtenida mediante este método.
La fusión, es un proceso natural en estrellas, produciéndose reacciones nucleares por fusión debido a la elevadísima temperatura de estas estrellas, que están compuestas principalmente por Hidrógeno y Helio. El hidrógeno, en condiciones normales de temperatura, se repele entre sí cuando intentas unirlo (fusionarlo) a otro átomo de hidrógeno, debido a su repulsión electrostática. Para vencer esta repulsión electrostática, el átomo de hidrógeno debe chocar violentamente contra otro átomo de hidrógeno, fusionándose, y dando lugar a Helio, que no es fusionable. La diferencia de masa entre el átomo obtenido y el original es mayor que en la fisión, liberándose así una gran cantidad de energía (muchísimo mayores que en la fisión). Estos choques violentos, se consiguen con una elevada temperatura, que excita los átomos de hidrógeno, y se mueven muy rápidamente, chocando unos contra otros.
La primera reacción de fusión realizada por el ser humano, tuvo origen militar, con una bomba termonuclear (o también llamada bomba-H o de Hidrógeno), que para obtener la temperatura adecuada (casi la del Sol, unos 20 millones de grados centígrados), se utilizó una bomba atómica. Esta bomba termonuclear libera grandes cantidades de energía. Las bombas termonucleares actuales, alcanzan los 60 megatones (equivalente a 60 millones de toneladas de explosivo TNT), lo cual puede arrasar todo lo que haya en un radio de 40 ó 50 Kilómetros a la redonda, eso si incluir la radiación electromagnética y la onda expansiva, así como la lluvia ácida.

Funcionamiento de una central nuclear



En las centrales nucleares, el proceso que se controla es el final, ya que en ellas, se genera energía de forma lenta, pues de lo contrario el reactor se convertiría en una bomba atómica, debido a que la mayor parte de la energía se libera al final, como hemos expuesto anteriormente. El proceso básico es el siguiente:

Las barras de Uranio enriquecido al 4% con Uranio-235, (recordamos que el Uranio natural es el U-238, y el que es fisionable es el     U-235, que es un 0.71% del Uranio que se encuentra en la naturaleza, de ahí que solo un pequeño porcentaje del Uranio se aproveche y se requieran grandes cantidades de este para obtener una cantidad significativa de U-235. El U-238 no es fisionable, ya que es un átomo estable, y al romperlo, no habría diferencia de masa, y no se obtendría energía, cosa que con el U-235 sí se obtiene, al ser inestable.) se introducen en el reactor, y comienza un proceso de fisión. En el proceso, se desprende energía en forma de calor. Este calor, calienta unas tuberías de agua, y esta se convierte en vapor, que pasa por unas turbinas, haciéndolas girar. Estas a su vez, giran un generador eléctrico de una determinada potencia, generando así electricidad, al igual que con una dínamo de bicicleta, solo que estas turbinas y el generador, son muy grandes. Lógicamente, no se aprovecha toda la energía obtenida en la fisión, y se pierde parte de ella en calor, resistencia de los conductores, vaporización del agua, etc. Los neutrones son controlados para que no explote el reactor mediante unas barras de control (generalmente, de Carburo de Boro), que al introducirse, absorben neutrones, y se disminuye el número de fisiones, con lo cual, dependiendo de cuántas barras de control se introduzcan, se generará más o menos energía. Normalmente, se introducen las barras de tal forma, que solo se produzca un neutrón por reacción de fisión, controlando de esta forma el proceso de fisión. Si todas las barras de control son introducidas, se absorben todos los neutrones, con lo cual se pararía el reactor. El reactor se refrigera, para que no se caliente demasiado, y funda las protecciones, convirtiéndose en una bomba atómica, incluso cuando este esté parado, ya que la radiación hace que el reactor permanezca caliente.

En el siguiente esquema, se muestra cómo trabaja una central nuclear, según lo explicado anteriormente:
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Como curiosidad, en la fotografía de a continuación, aparece el plano de una central nuclear, que verifica el esquema anterior. Como se puede observar, una planta nuclear tiene más elementos de los que parece.

Ventajas de la energía nuclear



La energía nuclear, genera un tercio de la energía eléctrica que se produce en la Unión Europea, evitando así, la emisión de 700 millones de toneladas de CO2 por año a la atmósfera. Esta cifra equivale a que todos los coches que circulan por Europa, unos 200 millones, se retiren de las calles. A escala mundial, en 1.996, se evitó la emisión de 2,33 billones de toneladas de CO2 a la atmósfera, gracias a la energía nuclear.
Por otra parte, también se evitan otras emisiones de elementos contaminantes que se generan en el uso de combustibles fósiles. Tomemos como ejemplo, la central nuclear española Santa María de Garoña, que  ha evitado que se descargue a la atmósfera 90 millones de toneladas de CO2, 312.000 toneladas de NOx, 650.000 toneladas de SO2, así como 170.000 toneladas de cenizas, que contienen a su vez más de 5.200 toneladas de arsénico, cadmio, mercurio y plomo.
Los vertidos de las centrales nucleares al exterior, se pueden clasificar como mínimos, y proceden, en forma gaseosa  de la chimenea de la central, pero se expulsan grandes cantidades de aire, y poca de radiactividad; y en forma líquida, a través del canal de descarga.
Por su bajo poder contaminante, las centrales nucleares, frenan la lluvia ácida, y la acumulación de residuos tóxicos en el medio ambiente. Como dato: una central nuclear no puede verter a la atmósfera más de 3 curios/año, según la normativa vigente         (1 CURIO = 37.000 millones de desintegraciones por segundo = radiactividad de 1 gramo de Radio).
Además, se reducen el consumo de las reservas de combustibles fósiles, generando con muy poca cantidad de combustible (Uranio) muchísima mayor energía, evitando así gastos en transportes, residuos, etc.


CONSUMOS Y RESIDUOS DE URANIO, CARBÓN Y FUEL-OIL PARA UNA CENTRAL TIPO 1.000 MW



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Fuente de la tabla: Nucleonor


Peligros de la Energía Nuclear:



Actualmente, la industria nuclear de fisión, presenta varios peligros, que por ahora no tienen una rápida solución. Estos peligros, podrían llegar a tener una gran repercusión en el medio ambiente y en los seres vivos si son liberados a la atmósfera, o vertidos sobre el medio ambiente, llegando incluso a producir la muerte, y condenar a las generaciones venideras con mutaciones… Por ello, a las centrales nucleares se les exige unas grandes medidas de seguridad, que puedan evitar estos incidentes, aunque a veces, pueden llegar a ser insuficientes (Chernobil), debido a que se intenta ahorrar dinero en la construcción, y solo se pone una seguridad mínima.
Los peligros más importantes, son entre otros, la radiación y el constante riesgo de una posible explosión nuclear, aunque este último es muy improbable con los actuales sistemas de seguridad de las centrales nucleares. Nos centraremos principalmente en la radiación, por ser el más representativo, debido a que las explosiones son muy improbables.
La radiactividad, es la propiedad en virtud de la cual algunos elementos que se encuentran en la naturaleza, como el Uranio, se transforman, por emisión de partículas alfa (núcleos de Helio), beta (electrones), gamma (fotones), en otros elementos nuevos, que pueden ser o no, a su vez, radiactivos. La radiactividad es por tanto, un fenómeno natural al que el hombre ha estado siempre expuesto, aunque también están las radiaciones artificiales. Así pues, diferenciamos dos casos; radiación natural y radiación artificial:

RADIACIÓN NATURAL:



Siempre ha existido, ya que procede de las materias existentes en todo el universo, y puede ser radiación visible (como por ejemplo la luz), o invisible (por ejemplo los rayos ultravioleta). Esta radiación, procede de las radiaciones cósmicas del espacio exterior (Sol y estrellas), pues ellos son gigantescos  reactores nucleares, aunque lejanos; también proceden estas radiaciones de los elementos naturales radiactivos (uranio, torio, radio) que existen de forma natural en el aire, agua, alimentos, o el propio cuerpo humano (potasio, carbono-14). Esta radiación natural, es del orden del 88% de la radiación total recibida por el ser humano, clasificándose de la siguiente manera:

- Radiación cósmica                              :    15 %
- Radiación de alimentos, bebidas, etc.,.:    17 %
- Radiación de elementos naturales        :    56 %
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RADIACIÓN ARTIFICIAL:



Provienen de fuentes creadas por el hombre. Los televisores o los aparatos utilizador para hacer radiografías médicas son las fuentes más comunes de las que recibimos radiación artificial. La generada en las centrales nucleares, pertenece a este grupo. El incremento de radiación que recibe una persona en un año como consecuencia del funcionamiento normal de una central nuclear, es de 1 milirem al año (1 REM = radiación de rayos gamma existenteen el aire por centímetro cúbico de aire), cantidad que es 100 veces más pequeño que la radiación natural que recibimos en España. La radiación artificial total recibida por el ser humano es del orden del 12% de todas las radiaciones recibidas. Se clasifica de la siguiente manera:

- Televisores y aparatos domésticos:     0.2 %
- Centrales nucleares                      :      0.1 %
- Radiografías médicas                   :    11.7 %

Como es bien sabido, la radiación de los elementos trae serias consecuencias en los seres vivos, si sobrepasan los límites anuales re radiación normal. La consecuencia más importante es la  mutación en los seres vivos, ya que afecta a las generaciones tanto presentes, como futuras, y sus efectos irían desde la falta de miembros corporales y malformaciones en fetos, esterilidad, …, hasta la muerte. Por tanto, es importante que los residuos de las centrales nucleares, que son radiactivos, cumplan unas medidas de seguridad, para que no surjan posibles accidentes de fugas de radiación.
Debido a este importante factor de riesgo, las centrales nucleares, deben tener una serie de protecciones para prevenir un posible desastre, que tuviera fugas radiactivas al exterior. La seguridad y protección radiológica que ofrecen las centrales nucleares, son:

- Varilla de combustible:

Tubos con aleación de Circonio en cuyo interior se encuentra el Uranio.

- Vasija del reactor:

Recipiente cilíndrico de acero al carbono, recubierto interiormente de acero inoxidable, de 12.5       centímetros de espesor, con 18.5 metros de altura y 4.77 metros de diámetro. En su interior, se encuentra el núcleo del reactor, donde se obtiene el vapor que mueve la turbina.

- Edificio del reactor:

    Es una  estructura de hormigón armado de 1 metro de espesor y 55 metros de altura (12 de ellos, bajo tierra). Está diseñado para soportar las condiciones del mayor accidente posible.
En caso de emergencia, se activarían los siguientes Sistemas de emergencia. Se activan al romperse la tubería de refrigeración, y es un sistema autónomo automático, y se compone de:

- Inyección del Refrigerante a alta presión: Inyecta refrigerante al interior de la vasija, justo encima del combustible.

- Rociado del núcleo

- Inyección de refrigerante a baja presión: Inyectan refrigerante a la vasija, inundando el núcleo.

- Sistema automático de alivio de presión: Impide la presurización de la vasija por encima de los valores  operacionales.

- Condensador de aislamiento: Enfría el vapor existente en la vasija.

- Inserción de las barras de control: Al insertarlas, se para totalmente el reactor.

En el siguiente esquema, se muestran las barreras de contención de una central nuclear. Se puede observar de igual manera los sistemas de seguridad con los que cuentan las centrales nucleares.

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Además de estos sistemas de emergencia, las centrales nucleares, también cuentan con detectores de incendios, fugas de radiación, y extintores adicionales.
Como hemos visto, las centrales nucleares, cuentan con grandes medidas de seguridad, pero la cosa no termina aquí, ya que estas centrales generan unos residuos radiactivos muy perjudiciales para los seres vivos, y el medio ambiente, por lo que deben ser tratados adecuadamente.

Se clasifican de la siguiente forma:



- Alta actividad:



Proceden de los elementos de combustible gastados, que se extraen del reactor, y se almacenan temporalmente en una piscina de agua, situada dentro de la central nuclear, y construida de hormigón, con paredes de acero inoxidable, de tal forma que no se escape la radiación. Una vez que la piscina se llena (que puede tardar décadas), los residuos se sacan de la piscina, y se almacenan bajo tierra, profundamente, en minas excavadas, con formaciones salinas para mantenerlo aislado de la humedad, y metidos en bidones blindados con material anticorrosivo. Este es el lugar definitivo, donde se guardarán durante cientos o incluso miles de años.

- Media actividad:



Son generados por radionucleidos liberados en el proceso de fisión en cantidades muy pequeñas, muy inferiores a las consideradas peligrosas para la seguridad y protección de las personas.
Los residuos son solidificados dentro de bidones de acero, utilizando cemento, alquitrán o resinas.

- Baja actividad:



Generalmente, son las ropas y herramientas que se utilizan en el mantenimiento de la central nuclear.
Se prensan, y se mezclan con hormigón, de forma que formen un bloque sólido, son introducidos en bidones de acero. Después, estos bidones, al igual que los de media actividad, son trasladados al Centro de almacenamiento de El Cabril, en la provincia de Córdoba, en el caso de España.
Como se puede comprobar, las medidas de seguridad para prevenir posibles fugas radiactivas, son muy altas, evitando así, que se produzca un accidente radiactivo. La radiación liberada, es por tanto muy baja, prácticamente nula.

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LAS CENTRALES DE GAS CON CICLO COMBINADO



Cualquiera que se moleste en estudiar la historia de las centrales de producción de electricidad del sistema peninsular(1) verá que fueron construidas en sucesivas oleadas. Desde el final de la guerra civil se inició la construcción de los saltos hidroeléctricos con la imagen de Franco siempre presente en las inauguraciones, luego vino la época de las plantas de fuel-oil en los 60 y primeros 70, después la de las nucleares que ocuparon los 70 y primeros 80 y finalmente la de cogeneración con proyectos que se han ejecutado durante el final del siglo(2). Parece que el inicio del siglo XXI estará marcado por los proyectos de las centrales de gas en ciclo combinado. Con este nombre se conocen las centrales que utilizan gas natural como combustible y que para generar electricidad emplean la tradicional turbina de vapor y una turbina de gas que aprovecha la energía de los gases de escape de la combustión. Con ello se consiguen rendimientos termoeléctricos del orden del 55%, muy superiores al de las plantas convencionales.

Este elevado rendimiento es uno de los factores que explican el interés de las compañías por la construcción de dichas plantas, pero hay otros. El primero de ellos es el relativamente reducido coste de instalación que se sitúa entre 50-70 millones de pta./MW, muy inferior al de las centrales nucleares que puede ser 8-10 veces mayor y al de las instalaciones eólicas que están entre 120-150 millones/MW. En estrecha relación con lo anterior están los cortos períodos de duración de las obras, aproximadamente tres años. Un segundo factor es el precio de la materia prima, que, aunque fluctuante como la última crisis del petróleo ha demostrado, es barato: del orden de 2 pta./termia(3). A ello hay que unir la alta disponibilidad de estas centrales que pueden funcionar sin problemas durante 6.500-7500 horas equivalentes al año(4). Todo ello se traduce en unos precios de producción del kWh mucho menores que los de las demás centrales termoeléctricas del sistema peninsular. En un marco de “oferta competitiva”, donde la electricidad se adquiere a quien la produce más barata pero se retribuye en función de la oferta más cara de las necesarias para cubrir la demanda, esto se traduce en unos elevados márgenes de beneficio que permiten amortizar la planta en tiempos muy cortos y entrar rápidamente en período de beneficios. Además el grueso de los costes son variables por lo que, de no ser necesario el funcionamiento de la planta, no se incurre en ellos.

La explicación de porque no se había acometido antes la construcción de estas plantas está en el hecho de que se trata de una tecnología relativamente reciente y en que en nuestro país la infraestructura gasista estaba en mantillas. En parte debido a la distancia de los centros de producción europeos de gas natural (Noruega, Reino Unido y en menor medida Holanda) y en parte a decisiones políticas del pasado en el que primó el recelo sobre los suministradores africanos más próximos (Libia y sobre todo Argelia), bajo regímenes que no ofrecían garantías a nuestros gobernantes. En los últimos años ha aumentado mucho el suministro de otros países como Nigeria, Trinidad y Tobago, Abu-dhabi, Qatar…. La construcción de los gasoductos de unión con Europa (por los Pirineos), y la conexión a través del estrecho con Argelia, así como el crecimiento acelerado de la red de gasoductos peninsulares, han convertido al gas en la materia energética con mayor crecimiento en los últimos años. Si en 1985 se consumieron 23 millardos de termias-109 termias- en nuestro país, en 1999 se superaron los 150 millardos. De esta cantidad sólo porciones menores se usaban en centrales de producción de electricidad con capacidad para quemar distintos tipos de combustibles llegándose en 1999 a la cifra récord de 6,6 millardos de termias. El resto se emplea en el sector doméstico, comercial y sobre todo industrial. El número de municipios abastecidos con gas pasó de 103 en 1980 a 876 en 1999.
No debe olvidarse que, si bien cuando se promulgó la Ley de hidrocarburos (Ley 34/1998 de 7.2 de Octubre) se configuró una situación paradójica de cuasi-monopolio del gas en manos de una empresa privada (Gas Natural), desde Junio del 2000 el marco legal ha cambiado. El Decreto-Ley 6/2000 establece que el gestor técnico del sistema gasista pasa a ser ENAGAS (antigua filial de Gas Natural) en el que se limita al 35% la participación de cualquier compañía. Un esquema muy parecido al que venía rigiendo en el sector de los restantes hidrocarburos. Se pretende con ello facilitar la competencia en dicho sector.

Los impactos en el medioambiente


Estas centrales suelen presentarse como tecnologías limpias debido a la reducción de las emisiones de contaminantes que en ellas se consiguen. Se alude en primer término al vertido casi nulo de Dióxido de Azufre (SO2) debido a que este elemento (S) es prácticamente inexistente en el gas natural. Y se insiste mucho en las reducciones que comportaba en las emisiones de Dióxido de Carbono (CO2)por kWh producido(5), con el consiguiente alivio del efecto invernadero. Se omite señalar que nuestro país ya superó en el año 1999 los límites fijados para el ¡2010! por el compromiso firmado en Kioto de emisión de gases de invernadero, y que la producción de electricidad ha sido y muy probablemente seguirá siendo uno de los responsables de este crecimiento.
Este crecimiento desbocado se ha debido en buena medida a la fuerte reducción de los precios de la electricidad. Desde 1996 dichos precios han bajado en términos reales más del 23% en los clientes sometidos a tarifa (pequeños consumidores) y más del 28% para los que negocian directamente el precio del kWh. Debido a dicho abaratamiento y a la existencia de una etapa de fuerte crecimiento económico la demanda de electricidad ha crecido a tasas de más del 6% en este período. Algo desconocido desde los 70. Un objetivo político de primer orden del gobierno ha sido trasladar a los precios finales de la energía la profunda reducción que se había operado en los costes. Con ello reducía de forma significativa la inflación y ganaba votos. El “único” problema ha sido el aumento desbocado de los impactos ambientales. Y por supuesto de las emisiones de CO2. Por ello, aunque se produjera un proceso de sustitución acelerada de centrales de carbón por grupos de gas en ciclo combinado, el crecimiento de la demanda pasada y previsiblemente futura- superaría al efecto combinado de mejora de la eficiencia y sustitución de combustibles. Las emisiones no se contienen.

No deben ignorarse tampoco, por su contribución al cambio climático, las fugas accidentales de metano (CH4,componente casi exclusivo del gas natural) cuyo potencial de calentamiento a 20 años es 56 veces mayor que el de una cantidad igual de CO2. Según el IPCC (Panel Intergubernamental de expertos en Cambio Climático) la tasa de aumento anual de este gas es del 0,6% y es responsable, aproximadamente, del 16% del calentamiento terrestre actual.
Comentar que se compadece mal las previsiones de reducir las emisiones de CH4 en casi un 24% en el 2010 con respecto a 1990, como preveía el Consejo Nacional del Clima, con la idea de aumentar mucho la red de gasoductos en nuestro país.
Un balance similar ofrecen las emisiones de óxidos de Nitrógeno (NOx). Estas sustancias son componentes de las llamadas lluvias ácidas y se producen por reacción directa del Nitrógeno y el Oxígeno del aire al elevarse la temperatura. Una central de aproximadamente 1000 MW. Que funcione unas 6.600 horas equivalentes al año emitiría del orden de 21.000 Tm. Estas sustancias son también precursores de la formación de Ozono troposférico, un peligroso contaminante que está alcanzando valores alarmantes en la atmósfera de ciertas zonas del territorio peninsular (Madrid, Huelva, Tarragona, Puertollano…). En bastantes de estos sitios se están superando los.3 límites establecidos cuando las condiciones meteorológicas facilitan su formación(elevada insolación y temperatura). No es nada aventurado suponer que el caudal de emisión que representa la planta agravará de forma significativa el fenómeno hasta convertirlo en un problema grave de difícil o imposible control. Se provocarán con ello daños significativos sobre la salud de quienes allí habitan.

Un problema que deben enfrentar estas plantas son sus necesidades de refrigeración. Como quedó dicho más arriba necesitan evacuar aproximadamente el 45% de su potencia térmica total. Las técnicas convencionales son dos: circuito abierto y torres húmedas. En la primera se necesitan emplear ingentes cantidades de agua que es devuelta al medio después de sufrir un salto térmico significativo. Con el fin de no dañar a los ecosistemas suelen existir dos límites a respetar. El primero es que dicho salto no supere en ningún caso los 3ºC, y el segundo que la temperatura total del agua no llegue a los 30ºC en ningún momento. Puesto que el calor específico del agua es de 1 kcal/kg./ºC, aunque los caudales necesarios varían con la potencia de la planta (las solicitadas oscilan entre 400 y 1600 MW eléctricos), no existe en ningún caso caudal suficiente en las cuencas altas o medias de ningún río peninsular para utilizar este sistema que es el más sencillo y barato de implantar. Su uso se limita a las plantas costeras. Es preciso estudiar siempre el impacto específico sobre los ecosistemas costeros ya que en algún caso pueden verse afectados por esta polución térmica. El otro sistema tradicional (torres húmedas) “aprovecha” el calor residual para evaporar agua.

Como el calor latente de evaporación es de algo menos de 600 kcal/kg. , los caudales de agua necesarios son muchísimo menores. Aunque este es un uso consuntivo del agua de difícil encaje en cuencas que no pueden definirse en modo alguno como excedentarias. El consumo, para los rangos de potencia demandados, se sitúa entre 0,15 y 0,7 m3/seg. A la limitación en la disponibilidad del recurso hay que añadir la necesidad de purgar las sales contenidas en el agua evaporada que en todas las circunstancias degrada su calidad y que en algún caso puede llevar el impacto hasta valores inasumibles. Tampoco deben olvidarse entonces las alteraciones del microclima del lugar debido a las nubes formadas.

Recientemente hay compañías promotoras de proyectos (Entergy, Intergen…) que aseguran ser capaces de evacuar el calor residual con la ayuda sólo del aire en cualquier época del año, con un mecanismo no muy diferente del de los radiadores de los coches. Esto exige una superficie de contacto muy grande que lleva a la necesidad de ingentes cantidades de terreno o al empleo de elaboradísimas estructuras de ingeniería. En ambos casos se traduce en sustanciales incrementos de los costes de construcción. Es preciso además estudiar el impacto sobre los ecosistemas y cultivos cercanos de este aire recalentado. Debe mantenerse un saludable escepticismo sobre la posibilidad real de construir estos sistemas en nuestro país, hay que recordar que hasta ahora no existe nada igual. Lo más parecido es el sistema mixto de refrigeración aire-agua instalado en la central nuclear de Ascó que se sitúa a mitad de camino entre las opciones segunda y tercera de las enunciadas.

Quedan además algunas otras preguntas que responder sobre las infraestructuras anexas necesarias de todos los proyectos. ¿Puede el gasoducto cercano suministrar el caudal necesario para el funcionamiento de la planta? ¿Son suficientes las infraestructuras eléctricas para evacuar su producción?. Y es preciso analizar en cada caso los impactos de las instalaciones anexas (posibles depósitos del combustible principal o de los auxiliares, equipamientos de producción eléctrica…), los específicos de la fase de construcción (afecciones a vías de acceso, ruidos, polvo, efectos sobre cauces, sobre valores culturales o arqueológicos…), las servidumbres.4 urbanísticas provocadas por las líneas eléctricas de evacuación, por las subestaciones necesarias…

Una lluvia de proyectos



Según información obtenida de red eléctrica española (www.ree.es) en octubre del 2000, había en el sistema peninsular 37 proyectos que habían solicitado conexión a red y que sumaban 27.220 MW totales. Esta cifra incluía los 5.000 MW afectados por una moratoria de tres o cinco años que el gobierno decretó en Junio del 2000 (Decreto-Ley 6/2000) ya que habían sido solicitados por ENDESA o Iberdrola. El motivo de dicha limitación fue intentar limitar la capacidad de dominio que ambas tenían sobre el mercado eléctrico. Como se ve una verdadera lluvia de proyectos que a todo el mundo parece excesiva.

Sólo con que en el 2005 se hubieran concluido 20.000 MW (algo en teoría posible), en esa fecha más del 50% de la electricidad generada lo sería en estas centrales. Un crecimiento espectacular máxime si se tiene en cuenta que no existe ninguna planta acabada y únicamente hay dos proyectos en construcción avanzada: las plantas de Sant Adriá del Besós de ENDESA, y de San Roque (Cádiz) de Gas Natural. Las obras están iniciándose en las dos plantas de Castejón, en Arcos de la Frontera y en Castellón en el momento de escribirse estas notas.
Pero aparte de la evidente desmesura de este hipotético crecimiento, hay dudas más que razonables de que exista gas para todas ellas. El consumo de 20.000 MW sería de unos 22 km3 de gas, mientras que la capacidad de los dos gasoductos existentes es de 10 (el del Magreb), y 4 (el europeo) km3 respectivamente. En 1999 según datos de Sedigas a través de estos gasoductos entraron unos 9,2 km3, mientras que en metaneros lo hicieron 8,5 km3. Estos buques vierten en las tres terminales de gasificación que funcionan en la actualidad (Huelva, Cartagena y Barcelona) que se encuentran cerca de la saturación y que están duplicando su capacidad de almacenamiento actual que es de 460.000 m3. En este mismo año se consumió menos gas del que se adquirió(era necesario almacenar parte del mismo), y sólo se empleó una fracción menor para quemarlo en centrales de generación “policombustibles” que no disponen de “ciclos combinados”. El grueso se destinó a la industria y al sector doméstico y comercial(15,2 km3). A corto plazo estos usos del gas son los que se prevé que sigan copando la mayor parte del mercado y que continúen con su rápido crecimiento de los últimos tiempos ayudados por la extensión de la red de gasoductos.

No existe por tanto posibilidad de atender la demanda para todas las centrales de ciclo combinado ni aunque los gasoductos se emplearan a plena carga y se ampliara el número de terminales de abastecimiento. Hay proyectadas otras dos en el Ferrol y Bilbao y una más en la localidad portuguesa de Sines. Además se habla de hacer otra para Baleares aunque se contempla la posibilidad alternativa de unirse a red de gasoductos peninsulares.
Además de los problemas relacionados con la ausencia de gas hay dificultades de almacenamiento. La vigente ley de hidrocarburos establece en su artículo 98 la obligación de disponer de reservas iguales al consumo de 35 días. Según datos de la Comisión Nacional de la energía la capacidad de almacenamiento en la península es de sólo 1,2 km3, por debajo de la exigencia legal en 1999. La dificultad está en que tampoco es fácil aumentar esta capacidad debido a que se requieren emplazamientos de características geológicas muy especiales que apenas si existen en nuestro territorio..
Otro problema es la concentración del país suministrador de gas. En 1999 el 66,23 % del gas importado provino de Argelia cuando la ley de hidrocarburos fija en el artículo 99 un límite del 60%. Aunque también faculta al Ministerio de Economía para modificar este porcentaje en ciertas condiciones. Adicionalmente el Decreto-Ley 6/2000 establece en su artículo 15 que el 75% del gas procedente del contrato de Argelia se adjudicará a consumidores a tarifas, lo que excluye a las plantas de gas. Y que a partir del 2004 este gas se aplicará “preferentemente” a los mismos consumidores, aunque no precisa cantidades.
Hay que resaltar que además los consumidores domésticos y comerciales pagaron en el 2000 por el gas una cantidad de unas 8,3 pta./termia (sin incluir término fijo ni impuestos) y los industriales unas 2,7, bastante más, incluso en el segundo caso, que lo que se prevé que paguen los productores de electricidad por el mismo gas. No es por tanto fácil que el gas se oriente hacia estos últimos en detrimento de los usos “tradicionales”.
Es evidente que el marco legal puede cambiar en el futuro para facilitar más la introducción de estas plantas, pero no es nada aventurado suponer que en el 2005 no habrá más de 4.000-5.000 MW instalados. De cara al 2010 hay muchas más dudas pero creo que no debería pasar la potencia instalada de 10.000-12.000 MW. En el peor de los casos.
Hay dos factores que van ha ser decisivos en el medio-largo plazo para la suerte de las centrales.
El primero es la evolución del precio del gas. Resulta poco creíble que se mantenga en niveles de precios similares a los actuales si todos los países industrializados desarrollan, como ahora parece, vigorosos programas de construcción de estas plantas. El segundo es la directiva Europea que establece límites mucho más estrictos que los vigentes para los contaminantes ácidos (SO2, NOx) en las grandes instalaciones de combustión. Dependiendo de los plazos de aplicación, esto supondría el cierre de muchas viejas centrales de carbón (sobre todo lignitos) y fuel-oil y un impulso para las plantas de gas en ciclo combinado.





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