Tecnología del vapor

El vapor es la fase gaseosa del agua que se forma cuando se suministra el calor latente de vaporización necesario al agua en su punto de ebullición. El vapor se crea en las centrales eléctricas a altas presiones mediante la quema de un combustible dentro de una caldera. Esta formación de vapor se observa en las centrales eléctricas de carbón, en los reactores nucleares o incluso mediante la luz solar en una central térmica solar. Este vapor es una parte importante en la generación eléctrica, ya que puede utilizarse para hacer girar una turbina (que está conectada a un generador para crear energía). Cuando el vapor a alta presión pasa por las turbinas, se expande y sale a mayor velocidad pero a menor presión. La energía cinética del vapor se transfiere a la turbina en el momento del impacto[2] El uso del vapor en estas centrales eléctricas supone alrededor del 80% del total de la electricidad mundial (para más detalles, véase aquí)[3].

El vapor desempeñó un papel muy importante en el nacimiento de la termodinámica, ya que las primeras máquinas térmicas fueron impulsadas por el vapor. El rendimiento de las primeras máquinas de vapor era muy bajo (en torno al 1%), pero su conocimiento acabó avanzando hasta permitirnos aprovechar casi toda la energía posible de ellas. El vapor se utilizaba en motores alternativos para proporcionar trabajo útil, en los que se utilizaba un gran pistón, aunque los modernos (y normalmente mucho más pequeños) utilizan mucho más el gas natural y el petróleo.

Planta de vapor

Los Estados Unidos de América siguen generando la mayor cantidad de electricidad geotérmica del mundo: más de 3,5 gigavatios, predominantemente en el oeste del país. Eso es suficiente para alimentar a unos tres millones y medio de hogares. En la foto de arriba, la planta geotérmica de Raft River se encuentra en Idaho. Fuente: Consejo de Recursos Geotérmicos

Las centrales de vapor seco utilizan fluidos hidrotermales que son principalmente vapor. El vapor viaja directamente a una turbina, que acciona un generador que produce electricidad. El vapor elimina la necesidad de quemar combustibles fósiles para hacer funcionar la turbina (eliminando también la necesidad de transportar y almacenar combustibles). Estas centrales sólo emiten el exceso de vapor y cantidades muy pequeñas de gases.Los sistemas de centrales de vapor seco fueron el primer tipo de centrales geotérmicas construidas (se utilizaron por primera vez en Lardarello, Italia, en 1904). La tecnología de vapor sigue siendo eficaz en la actualidad en The Geysers en el norte de California, la mayor fuente de energía geotérmica del mundo.

Planta de energía de ciclo binarioLas plantas de generación de energía geotérmica de ciclo binario se diferencian de los sistemas de Vapor Seco y Vapor Flash en que el agua o el vapor del depósito geotérmico nunca entra en contacto con las unidades de turbina/generador. El fluido geotérmico de baja a moderada temperatura (por debajo de 400°F) y un fluido secundario (de ahí lo de “binario”) con un punto de ebullición mucho más bajo que el del agua pasan a través de un intercambiador de calor. El calor del fluido geotérmico hace que el fluido secundario se convierta en vapor, el cual acciona las turbinas y, posteriormente, los generadores.Las centrales de ciclo binario son sistemas de circuito cerrado, y prácticamente no se emite nada (excepto vapor de agua) a la atmósfera. Dado que los recursos por debajo de los 300°F representan el recurso geotérmico más común, una proporción significativa de la electricidad geotérmica en el futuro podría proceder de plantas de ciclo binario.

Para qué se utiliza la energía del vapor

Elizabeth, terapeuta de masaje con licencia, tiene un máster en Zoología por la Universidad Estatal de Carolina del Norte, otro en SIG por la Universidad Estatal de Florida y una licenciatura en Biología por la Universidad de Eastern Michigan. Ha enseñado Ciencias Físicas y Biología a nivel universitario.

La energía del vapor es la energía que aprovechan las turbinas a partir de la energía cinética del vapor. Conozca la definición y los ejemplos de vapor, y explore las formas industriales y naturales del vapor, así como las fuentes de energía del vapor.

¿Qué es el vapor? ¿Alguna vez has dejado una olla de agua hirviendo en el fuego y te has olvidado por completo de ella? Cuando te acordaste, probablemente te encontraste con una olla vacía y sin rastro del agua que la llenaba. Pero, ¿a dónde fue a parar el agua? No se ha desvanecido en el aire… ¿o sí? El agua sigue cerca, pero ahora está en una forma gaseosa llamada vapor. Esta forma de agua también se llama vapor de agua, y es algo muy potente. Esto se debe a que el vapor tiene mucha energía. Cuando tomaste la forma líquida del agua y la calentaste en la estufa, aumentaste la energía en esas moléculas de agua. Cuando tienes energía, te mueves mucho más que cuando estás cansado, ¿verdad? Pues lo mismo ocurre con las moléculas de agua. Cuando les das más energía, se excitan y empiezan a moverse más. Este movimiento también hace que las moléculas se separen más, por lo que el volumen del gas va a ser mucho mayor que el volumen original del líquido con el que se empezó. La temperatura a la que el agua líquida se convierte en vapor de agua se llama punto de ebullición del agua. A nivel del mar, es de 100 grados C, o 212 grados F. Lo que es realmente interesante es que una vez que se alcanza el punto de ebullición, la temperatura del agua no aumenta más. Esto se debe a que, a medida que se añade más calor, más moléculas de agua se convierten en vapor, ¡y entonces ya no se calientan!

Qué es la energía del vapor

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Una turbina de vapor es un dispositivo mecánico que extrae la energía térmica del vapor presurizado y la transforma en trabajo mecánico.    Dado que la turbina genera un movimiento rotatorio, es especialmente adecuada para accionar generadores eléctricos: cerca del 90% de toda la generación de electricidad en Estados Unidos (1996) se realiza mediante el uso de turbinas de vapor1. Sir Charles A. Parsons inventó la primera turbina moderna, una turbina de reacción, en 1884. Conectada a una dinamo, la turbina producía 7,5 KW de electricidad. Durante la vida de Parsons, esta capacidad de generación se multiplicó por 10.000. Las turbinas de vapor van desde unidades de <0,75 KW hasta unidades de 1,5 GW. Las grandes turbinas se utilizan para generar electricidad.