Concepto de Plantas de Potencia

Son las encargadas de convertir, generar y distribuir la energía activa en vatios, y la energía aparente en voltios-amperios; además, describen la relación que existe entre la energía de trabajo real distribuida y la energía total consumida. Están diseñadas para generar energía de diferentes tipos: eólica, de vapor, eléctrica, solar, etc. El factor potencia es un término que se utiliza para describir la porción de energía eléctrica transformada en trabajo.

Plantas de Potencia

La gran mayoría de equipos mecánicos, eléctricos, motores, transformadores, hornos de inducción, soldadoras; consumen cantidades enormes de potencia activa o de trabajo (Kw), la cual es convertida a través de las plantas de potencia en trabajo útil y en potencia reactiva o no productiva (kilovoltios o amperios reactivos), que proporciona el flujo magnético que se necesita para que funcione el equipo, pero no puede ser transformado en trabajo útil.

La utilidad de las plantas de potencia es muy conocida en el campo de la ingeniería mecánica, ya que la obtención de energía mediante estos equipos cíclicos está ampliamente difundida a nivel mundial y es uno de los principales medios junto a las centrales hidroeléctricas, que son utilizados para obtener electricidad y para hacer funcionar el mecanismo de muchos equipos de trabajo. De tal manera que; los cálculos para estudiar dichos ciclos, requieren el empleo de tablas de propiedades termodinámicas y en la mayoría de los casos se deben realizar muchas interpolaciones para obtener los valores buscados; asimismo, aplicar un balance de energía a cada dispositivo de la planta para calcular su potencia y los calores involucrados en los distintos procesos. Los cálculos se realizan para obtener la eficiencia de los ciclos.

El ciclo ideal que fundamenta el mecanismo de las plantas de potencia, es el ciclo de Carnot, el cual está conformado por una caldera, una turbina, un condensador y una bomba.
Este ciclo, suministra el trabajo eficiente de una máquina térmica que normalmente actúa entre dos niveles diferentes de temperatura constante. La eficacia del ciclo de Carnot se representa en función de la temperatura absoluta, por tratarse de un ciclo reversible (Van Wylen, 2002; Wark, 2001). También se menciona el ciclo elemental de Rankine que supera alguna de las dificultades prácticas presentadas en el ciclo de Carnot, el cual consta de los mismos elementos y de los mismos procesos, con la diferencia de que al salir los fluidos del condensador, deben haberse transformado en líquidos saturados, con lo cual se controla el bombeo de las mezclas.

Los diferentes bloques de potencia dan origen a tres tipos de plantas:

  • Plantas de potencia base: se encargan de suministrar la potencia de forma continua (en todo momento). Entre las cuales se mencionan: las plantas nucleares y plantas de carbón.
  • Plantas de potencia intermedia: que responden con una relativa velocidad a los cambios de demanda, agregando o suprimiendo una o más unidades de potencia como por ejemplo: las plantas hidroeléctricas.
  • Plantas de potencia pico: que generan potencia durante intervalos breves de tiempo cada 24 horas. Se ponen en servicio con mucha rapidez, por estar equipadas con motores primarios, como los diesel, turbinas de gas, motores de aire comprimido o turbinas de almacenamiento y bombeo que pueden arrancar rápidamente.
  • Plantas de ciclos combinados: es la que genera dos o más ciclos termodinámicos energéticos, con el objeto de lograr una conversión más precisa de la energía aportada lo más completa y eficiente posible. Actualmente un ciclo combinado de potencia se aplica a sistemas compuestos por una turbina de gas, un generador de vapor, un recuperador de calor y una turbina de vapor.
  • Plantas eólicas: son las que se encargan de transformar la energía cinética que generan las corrientes de aire para convertirlas en otros tipos de energía que son de utilidad para el ser humano.
  • Plantas de vapor: son las que transforman en energía eléctrica el trabajo mecánico que se obtiene por medio del calor que desprende el vapor de agua. Son también conocidas como plantas termoeléctricas.
  • Plantas solares: son aquellas que poseen un mecanismo que calienta el agua con energía solar para tomar el vapor y luego pasarlo por una turbina de tal manera que produzca energía eléctrica.

Sistemas o Procedimientos base utilizados por las distintas plantas:

  • De generación: es la transformación de cualquier forma de energía a energía eléctrica; sea mecánica, química, térmica o luminosa.
  • De transmisión: es el sistema que se utiliza para transportar la energía transformada y producida desde los centros de generación.
  • De sub-transmisión: por medio del cual se reduce el voltaje a valores menores, utilizando transformadores reductores para facilitar así el transporte de energía.
  • Distribución: es el sistema mediante el cual se distribuye la energía transformada. Se reduce el voltaje a valores comerciales (120 Volt, 240 Volt, 440 Volt), por medio de los transformadores.