Otros Dispositivos de las Centrales

La **turbina de vapor** es un dispositivo que se utiliza para la **generación de trabajo** a través de la circulación de un fluido, en este caso, vapor saturado o sobrecalentado. Se introduce vapor a una temperatura y presión determinadas, y este vapor hace girar unos **álabes** unidos a un **eje rotor**. A la salida de la turbina, el vapor que se introdujo tiene una presión y una temperatura inferior, empleando parte de la energía perdida por el vapor en mover el rotor.

Tipos de Turbinas de Vapor

Según el número de etapas o escalonamientos:

  • Turbinas monoetapa: Son turbinas que se utilizan para pequeñas y medianas potencias.
  • Turbinas multietapa: Aquellas en las que la demanda de potencia es muy elevada, y además interesa que el rendimiento sea muy alto.

Según la presión del vapor de salida:

  • Contrapresión: En ellas, el vapor de escape es utilizado posteriormente en el proceso.
  • Escape libre: El vapor de escape va hacia la atmósfera. Este tipo de turbinas despilfarra la energía, pues no se aprovecha el vapor de escape en otros procesos como el calentamiento.
  • Condensación: En las turbinas de condensación, el vapor de escape es condensado con agua de refrigeración. Son turbinas de gran rendimiento y se emplean en máquinas de gran potencia.

Según la forma en que se realiza la transformación de energía térmica en energía mecánica:

  • Turbinas de acción: En las cuales la transformación se realiza en los álabes fijos.
  • Turbinas de reacción: En ellas, dicha transformación se realiza a la vez en los álabes fijos y en los álabes móviles.

Según la dirección del flujo en el rodete:

  • Axiales: El paso de vapor se realiza siguiendo un cono que tiene el mismo eje que la turbina. Es el caso más normal.
  • Radiales: El paso de vapor se realiza siguiendo todas las direcciones perpendiculares al eje de la turbina.

Elementos de una Turbina de Vapor

  • Rotor: Es la parte móvil de la turbina.
  • Estator o carcasa: Parte fija que aloja el rotor y sirve de armazón y sustentación a la turbina.
  • Álabes: Órganos de la turbina donde tiene lugar la expansión del vapor.
  • Álabes fijos: Van ensamblados en los diafragmas que forman parte del estator. Sirven para darle la dirección adecuada al vapor y que empuje sobre los álabes móviles.
  • Diafragmas: Son discos que van dispuestos en el interior de la carcasa perpendicularmente al eje y que llevan en su periferia los álabes fijos.
  • Cojinetes: Son los elementos que soportan los esfuerzos y el peso del eje de la turbina. Los cojinetes pueden ser radiales, que son aquellos que soportan los esfuerzos verticales y el peso del eje, o axiales, que soportan el esfuerzo en la dirección longitudinal del eje.
  • Sistemas de estanqueidad: Son aquellos sistemas de cierre situados a ambos extremos del eje de la turbina que evitan que escape el vapor de la turbina.
  • Sistemas auxiliares: Incluyen aceite, regulación de velocidad y seguridad (disparos).

Otros Componentes de las Centrales

Alternador

Dispositivo acoplado al eje de la turbina de vapor cuya función es la de **generar corriente alterna**.

Transformador

Dispositivo encargado de **elevar la tensión** procedente del alternador para que sea inyectada a la red de transporte.

Torres de Refrigeración

El agua procedente de la refrigeración del condensador de la turbina principal llega, a una temperatura de 42ºC aproximadamente, a estas torres por una tubería cerrada, donde es elevada aproximadamente 12 metros de altura por el centro de la misma, para ser enfriada dejándola caer pulverizada en contracorriente con el aire ascendente que penetra por la parte inferior de la torre. El agua se recoge en el fondo o balsa de las torres desde donde se envía hasta la casa de bombas de circulación mediante una tubería cerrada o canal descubierto hasta el condensador, **cerrando el circuito**.

Seguridad en las Centrales Nucleares

Las **instalaciones nucleares** están diseñadas y construidas para que la probabilidad de que se produzca un accidente en las mismas durante su operación, que pueda afectar al público o al medio ambiente, sea mínima. No obstante, ante la mínima probabilidad de que eso pudiera ocurrir, es imprescindible establecer una **planificación preventiva de actuación** para reducir las consecuencias de ese posible incidente.

Se aplica el criterio de **defensa en profundidad** basado en el establecimiento de niveles de seguridad referidos:

  • Al **diseño**.
  • A la **construcción**.
  • Y a la **explotación comercial**.

Disponiendo en cada nivel de los mecanismos adecuados para compensar o corregir los posibles fallos que puedan producirse en el nivel anterior.

Las **salvaguardias tecnológicas** están constituidas por un conjunto de sistemas diseñados para proteger las barreras físicas y evitar accidentes. Los sistemas que la integran son:

  • Sistema de refrigeración de emergencia del núcleo.
  • Sistema de protección del reactor.
  • Sistema de evacuación del calor residual.
  • Sistema de inyección de seguridad.
  • Sistema eléctrico de emergencia.

Ciclo del Combustible Nuclear

El **ciclo del combustible nuclear** comprende todas las etapas por las que debe pasar cualquier combustible nuclear para ser usado en reactores nucleares, y aquellas que permiten manejar el combustible irradiado y los residuos generados, eliminando o reduciendo al máximo cualquier posible interacción con el medio ambiente.

El ciclo del combustible del uranio tiene dos fases claramente diferenciadas:

  • Comienza con las actividades de **minería del uranio** y finaliza cuando se introduce en el reactor.
  • Comienza con la **extracción de los elementos combustibles** del reactor y finaliza con las actividades de reelaboración del combustible y la gestión de residuos.

Tipos de Minería de Uranio:

  • A cielo abierto.
  • Subterráneas.
  • In situ.

Una vez extraída la energía del elemento combustible, se procede con la **parada del reactor**, se extrae dicho elemento y se deposita temporalmente en **piscinas habilitadas** hasta que se reduzca la generación de calor y decaiga la actividad, dado que el agua es un buen absorbente de neutrones. En caso de alcanzar la máxima ocupación de la piscina, se puede almacenar en **contenedores secos**. Una vez sin actividad, el residuo puede ser **reciclado o almacenado**.

Contaminación y Accidentes Nucleares

En una central nuclear que funciona correctamente, la liberación de **radiactividad** es mínima y perfectamente tolerable, ya que entra en los márgenes de radiación natural que habitualmente hay en la biosfera. El problema ha surgido cuando han ocurrido accidentes en algunas de las más de 400 centrales nucleares que hay en funcionamiento.

Una planta nuclear típica no puede explotar como si fuera una bomba atómica, pero cuando por un accidente se producen grandes temperaturas en el reactor, el metal que envuelve al uranio se funde y se escapan radiaciones. También puede escapar, por accidente, el agua del circuito primario, que está contenida en el reactor y es radiactiva, a la atmósfera.

La probabilidad de que ocurran estos accidentes es muy baja, pero cuando suceden, sus consecuencias pueden ser muy graves, dada la gravedad de los daños que produce la radiactividad. Aunque han sido varios los incidentes ocurridos en centrales nucleares, destacan tres accidentes de diversa gravedad:

  • El de **Three Mile Island**, en Estados Unidos.
  • El de **Chernóbil**, en la antigua URSS (hoy Ucrania).
  • Y el de **Fukushima**, en Japón.