SEP SNEST DGEST

INSTITUTO TECNOLOGICO DE MINATITLAN

UNIDAD III

22 CICLO COMBINADO

PARA LA GENERACIOacuteN DE ENERGIacuteA ELECTRICA

Equipo

Domiacutenguez Domiacutenguez Josueacute Lopez Hernaacutendez Irving Jair

Catedraacutetico Doc Ramiacuterez Meza Roberto

Fecha 14mayo2014

INDICEintroduccioacuten 3

Generacioacuten de energiacutea mediante ciclo combinadohelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip4

Caracteriacutesticas generales del ciclo combinadohelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6

iquestqueacute es una central teacutermica de ciclo combinado7

Combustible helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip11

Las centrales de ciclo combinado en meacutexico helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip11

Caldera de recuperacioacuten (hrsg)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14

Calderas de recuperacioacuten de calor con o sin postcombustioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip15

Calderas de recuperacioacuten de calor horizontales y verticaleshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16

Bibliografiahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16

Introdudccion

Las centrales termoeleacutectricas son una fuente importante de generacioacuten en el paiacutes ya que gran parte de dicha produccioacuten de energiacutea es por medio de combustibles foacutesiles Cabe mencionar que dentro de las centrales teacutermicas existen diversas tecnologiacuteas como lo son las centrales de vapor turbo gas combustioacuten interna dual geotermoeleacutectrica y ciclos combinados

Las centrales de ciclos combinados es resultado de la combinacioacuten de dos tecnologiacuteas las cuales son la de una termoeleacutectrica convencional y turbo gas pues su principio de funcionamiento se basa en turbina de gas y una de vapor Lo cual permite la creacioacuten de un sistema de generacioacuten maacutes oacuteptimo en comparacioacuten de un sistema convencional ya que es maacutes ecoloacutegico y su generacioacuten es de un costo menorEn Meacutexico se tiene una gran demanda de energiacutea eleacutectrica y esto se incrementa debido a factores como el crecimiento de la poblacioacuten el avance de la industria entre otros Por ello se tiene que realizar un estudio de la tendencia de generacioacuten por ciclos combinados con base a costos de generacioacuten de energiacutea eleacutectrica y comparacioacuten con una termoeleacutectrica convencional asiacute como considerar otros aspectos que cabe mencionar de importancia como emisiones contaminantessustentar que tecnologiacutea es la maacutes confiable de acuerdo a estos datos ya mencionados y conocer el comportamiento que tendraacute en los proacuteximos 10 antildeos

Generacioacuten de energiacutea mediante ciclo combinado

Existen numerosas posibilidades de combinar entre siacute dos ciclos que evolucionan a diferentes temperaturas El principio termodinaacutemico de la combinacioacuten estaacute basado en la estrategia de aumentar la temperatura maacutexima H T (para el ciclo de baja temperatura) y disminuir la temperatura miacutenima C T (para el ciclo de alta temperatura) Es faacutecil demostrar que el rendimiento de esas instalaciones combinadas es mejor que el de cada una de las plantas que las componen por separadoUna planta de ciclo combinado implica la existencia casi siempre de una turbina de gas una caldera y una turbina de vaporLos ciclos combinados de turbina de gas y vapor como el que se observa en la Figura 1 aprovechan parte de la energiacutea teacutermica de los gases de escape del ciclo Brayton que de otro modo seriacutea residual en una caldera de recuperacioacuten de calor para obtener vapor destinado a la produccioacuten de potencia en un ciclo Rankine

Baacutesicamente se trata de generar electricidad a partir de la combustioacuten de un gas o de fuel Para el circuito aire-gases los gases provenientes de la combustioacuten se enviacutean a la turbina que gira como consecuencia del paso de los gases por sus aacutelabes Esta energiacutea mecaacutenica mueve el alternador que va unido a la turbina de gas transformando esa energiacutea en energiacutea eleacutectrica

Fig 1

A la salida de la turbina los gases de escape a temperaturas superiores a los 500ordmC han perdido temperatura y presioacuten pero auacuten contienen la suficiente energiacutea como para que valga la pena aprovecharla en la caldera de recuperacioacuten de calor Esta caldera actuacutea como un intercambiador de calor a contracorriente donde el gas calienta un grupo de tubos por donde circula agua o vapor cuya energiacutea se aprovecha en la turbina de vapor que a su vez acciona un alternador La energiacutea obtenida en estas instalaciones puede ser utilizada ademaacutes de la generacioacuten eleacutectrica para calefaccioacuten a distancia y para la obtencioacuten de vapor de procesoLa unioacuten de los dos ciclos permite producir maacutes energiacutea que un ciclo abierto y porsupuesto con un rendimiento energeacutetico mayor De esta forma el rendimiento supera el 55 cuando una turbina de gas rara vez supera el 40 los valores normales estaacuten entorno al 35 Los aumentos de potencia y rendimiento de los ciclos combinados han estado muyligados a los de la turbina de gas ya que es el que configura el ciclo inicial y por ello la nueva temperatura maacutexima del cicloLa complejidad del ciclo crece cuando se pretende mejorar el rendimiento lo que se justifica tanto maacutes cuanto mayor es el tamantildeo de la planta Los maacutes complejos tienen tres niveles de presioacuten en la caldera con un recalentamiento intermedio y refrigeracioacuten de aacutelabes de turbina de gas con agua o vapor procedente de la caldera de recuperacioacuten de calor En potencias menores se emplean alternativas menos complejas como los ciclos dedos niveles de presioacuten sin recalentamiento

La necesidad de bajos niveles de emisioacuten de contaminantes y de alta eficiencia energeacutetica ha

traiacutedo el desarrollo de las centrales teacutermicas de vapor y de gas natural Una central termoeleacutectrica de tipo vapor es una instalacioacuten industrial donde la energiacutea quiacutemica del combustible se transforma en caloriacutefica para producir vapor eacuteste se conduce a la turbina donde la fuente cineacutetica se convierte en mecaacutenica transmitieacutendose al generador para producir electricidad

Si bien las centrales convencionales de vapor (termoeleacutectricas) figuran entre las maacutes contaminantes de los tipos de generacioacuten de electricidad su arraigo en la totalidad de los paiacuteses se debe a que los combustibles foacutesiles como el combustoacuteleo el carboacuten y el coque de petroacuteleo seguiraacuten siendo durante algunas deacutecadas la principal fuente de energiacutea utilizada para la produccioacuten de electricidad

Las centrales de gas natural tambieacuten representan una opcioacuten viable en el campo de las teacutermicas siendo su combustible principal el gas natural la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica en las unidades de turbogas se realiza directamente de la energiacutea cineacutetica resultante de la expansioacuten de aire comprimido y los gases de combustioacuten

En el ciclo de turbo gas la turbina estaacute unida al generador de rotor dando lugar a la produccioacuten de energiacutea eleacutectrica Los gases de la combustioacuten se descargan directamente a la atmoacutesfera despueacutes de trabajar En los sistemas de generacioacuten de electricidad mediante gas la emisioacuten de contaminantes se ve reducida considerablemente mientras que la eficiencia teacutermica se ve mejorada respecto al ciclo convencional de vapor utilizado en las centrales termoeleacutectricas

Desde el punto de vista operativo el breve tiempo de arranque y la variacioacuten a la inconsistencia de la demanda la turbina de gas satisface cargas de suministro y capacidad de un sistema eleacutectrico demandante

11 Caracteriacutesticas generales del ciclo combinado Teacutecnicamente un ciclo combinado estaacute constituido por tres elementos una turbina de gas una caldera de recuperacioacuten de calor y una turbina de vapor La turbina de gas genera energiacutea eleacutectrica mediante la combustioacuten de gas natural Los gases de escape procedentes de la combustioacuten se introducen en un intercambiador de calor que se conoce como caldera de recuperacioacuten En ella el agua aprovecha el calor residual de los gases de escape de la turbina de gas para generar vapor que se aprovecha en la turbina de vapor incrementando la produccioacuten total de energiacutea eleacutectrica

Las plantas de potencia de ciclo combinado pueden ser sin alimentacioacuten o con alimentacioacuten suplementaria en este uacuteltimo caso se alimenta combustible adicional a una caldera de vapor y la turbina puede ser una parte maacutes bien pequentildea de toda la planta En el sistema sin alimentacioacuten la seccioacuten de vapor es auxiliar para la turbina de gas y por lo comuacuten estaacute controlada automaacuteticamente a aquella En el sistema sin alimentacioacuten pueden obtenerse tanto como un 40 adicional de potencia sin quemar combustible adicional Como consecuencia la

Figura 2 esquema de un sistema de ciclo combinado

eficiencia teacutermica global es muy alta (alrededor de 40 en las turbinas modernas (Avallone amp Baumeister 1999 p 9-133)

iquestQueacute es una central teacutermica de ciclo combinado

La central teacutermica de ciclo combinado es aquella donde se genera electricidad mediante la

utilizacioacuten conjunta de dos turbinas

Un turbogrupo de gas

Un turbogrupo de vapor

Es decir para la transformacioacuten de la energiacutea del combustible en electricidad se superponen dos

ciclos

El ciclo de Brayton (turbina de gas) toma el aire directamente de la atmoacutesfera y

se somete a un calentamiento y compresioacuten para aprovecharlo como energiacutea

mecaacutenica o eleacutectrica

El ciclo de Rankine (turbina de vapor) donde se relaciona el consumo de calor

con la produccioacuten de trabajo o creacioacuten de energiacutea a partir de vapor de agua

2 Ventajas del Ciclo Combinado

Las caracteriacutesticas principales de las centrales teacutermicas de ciclo combinado son

Flexibilidad La central puede operar a plena carga o cargas parciales hasta un

miacutenimo de aproximadamente el 45 de la potencia maacutexima

Eficiencia elevada El ciclo combinado proporciona mayor eficiencia por un

margen maacutes amplio de potencias

Sus emisiones son maacutes bajas que en las centrales teacutermicas convencionales

Coste de inversioacuten bajo por MW instalado

Periodos de construccioacuten cortos

Menor superficie por MW instalado si lo comparamos con las centrales

termoeleacutectricas convencionales (lo que reduce el impacto visual)

Bajo consumo de agua de refrigeracioacuten

Ahorro energeacutetico en forma de combustible

3 Partes fundamentales de una central de ciclo combinado

Para entender el funcionamiento de una central teacutermica de ciclo combinado hay que conocer

primero las partes que la forman

Turbina de gas Que consta de

o Compresor cuya funcioacuten es inyectar el aire a presioacuten para la combustioacuten del

gas y la refrigeracioacuten de las zonas calientes

o Caacutemara de combustioacuten donde se mezcla el gas natural (combustible) con el

aire a presioacuten produciendo la combustioacuten

o Turbina de gas donde se produce la expansioacuten de gases que provienen de la

caacutemara de combustioacuten

Consta de tres o cuatro etapas de expansioacuten y la temperatura de los gases en la

entrada estaacute alrededor de 1400ordmC saliendo de la turbina a temperaturas superiores a

los 600ordmC

Caldera de recuperacioacuten En esta caldera convencional el calor de los gases que

provienen de la turbina de gas se aprovecha en un ciclo de agua-vapor

Turbina de vapor Esta turbina acostumbra a ser de tres cuerpos y estaacute basada

en la tecnologiacutea convencional

Es muy habitual que la turbina de gas y la turbina de vapor se encuentren acopladas

a un mismo eje de manera que accionan un mismo generador eleacutectrico Ad by SaveLots More Info | Hide These Ads

Turbina de vapor del Bloque V de la Central Teacutermica de Ciclo Combinado de Besograves

4 Funcionamiento de una central de ciclo combinado

En primer lugar el aire es comprimido a alta presioacuten en el compresor pasando a la caacutemara de

combustioacuten donde se mezcla con el combustible

A continuacioacuten los gases de combustioacuten pasan por la turbina de gas donde se expansionan y

su energiacutea caloriacutefica se transforma en energiacutea mecaacutenica transmitieacutendolo al eje

Los gases que salen de la turbina de gas se llevan a una caldera de recuperacioacuten de calor para

producir vapor a partir de este momento tenemos un ciclo agua-vapor convencional

A la salida de la turbina el vapor se condensa (transformaacutendose nuevamente en agua) y vuelve a la

caldera para empezar un nuevo ciclo de produccioacuten de vapor

Actualmente la tendencia es acoplar la turbina de gas y la turbina de vapor a un mismo eje de

manera que accionan conjuntamente un mismo generador eleacutectrico

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5 Impactos medioambientales de les centrales de ciclo combinado

La utilizacioacuten de gas natural para la generacioacuten

de electricidad mediante la tecnologiacutea del ciclo

combinado se encuentra dentro de la poliacutetica

medioambiental de un gran nuacutemero de paiacuteses

ya que ofrece un gran nuacutemero de ventajas en

comparacioacuten con el resto de tecnologiacuteas de

produccioacuten eleacutectrica

En concreto las emisiones de CO 2 en relacioacuten

a los kWh producidos son menos de la mitad

de las emisiones de una central convencional

de carboacuten

112 Combustible El gas natural ha probado ser un combustible ideal para las turbinas de gas y para las centrales de ciclo combinado El gas natural se encuentra en yacimientos subterraacuteneos por separado o asociado al petroacuteleo El gas natural licuado (liquefied natural gas o LNG por sus siglas en Ingleacutes) es gas natural que ha sido procesado para ser transportado en forma liacutequida por cuestiones de ubicacioacuten de las centrales de energiacutea su composicioacuten es una mezcla de hidrocarburos que por lo comuacuten contiene propano butano isobutano que generalmente se extraen del gas natural y en menor grado propileno o butileno El gas natural es transportado como liacutequido a presioacuten atmosfeacuterica y a -162 degC donde la licuefaccioacuten reduce en 600 veces el volumen de gas transportado (Avallone amp Baumiester 1999 p 7-20)

Durante 2001 la produccioacuten mundial de gas seco se incrementoacute 17 respecto al antildeo anterior y 2 anual en los uacuteltimos 10 antildeos En Norteameacuterica se produjo 309 de la produccioacuten mundial 225 en Estados Unidos 7 en Canadaacute y 14 en Meacutexico Se estima que la demanda de gas natural presentaraacute la mayor tasa de crecimiento respecto a los demaacutes combustibles con un incremento de 32 anual durante el periodo 1999-2015 en tanto que la de petroacuteleo 22 anual y el carboacuten 18 anual El mayor dinamismo en el consumo de gas natural se daraacute en los paiacuteses en desarrollo principalmente en Asia Centro y Sudameacuterica con 57 anual en donde la demanda de energiacutea creceraacute alrededor de 4 anual mientras que en los

paiacuteses industrializados el incremento en el consumo de este combustible seraacute de 25 anual En los paiacuteses industrializados como en los paiacuteses en desarrollo el mayor consumo de gas natural responde a su creciente uso para generar electricidad por sus ventajas ambientales y econoacutemicas Ademaacutes en los paiacuteses en desarrollo su mayor uso seraacute resultado de su aplicacioacuten en el sector industrial y el raacutepido desarrollo de estos mercados

Las centrales de ciclo combinado en Meacutexico La Comisioacuten Federal de Electricidad (CFE) es la empresa del Estado encargada de la generacioacuten transmisioacuten distribucioacuten y comercializacioacuten de energiacutea eleacutectrica en el paiacutes actualmente atiende a 253 millones de personas Sin embargo poco se sabe de doacutende proviene la energiacutea que todos los diacuteas de forma permanente mantiene las actividades de personas empresas y gobierno La capacidad de generacioacuten cuenta con 177 centrales lo que equivale a 51571 MW incluyendo a aquellos productores independientes que por ley estaacuten autorizados para generar la energiacutea Eacutesta tiene varias fuentes la primera de ellas y la maacutes antigua son las hidroeleacutectricas hasta las modernas como la eoacutelica

En Meacutexico el uso de ciclos combinados los cuales queman gas natural para la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica crecioacute en forma significativa a partir de 1995 Mediante esta energiacutea se produjeron en ese antildeo un poco menos de 10 mil GWh

Los ciclos combinados en 2007 proporcionaron 12 231 GWh cantidad que represento el 464 del total de la energiacutea en el paiacutes Para diciembre de 2007 la capacidad instalada en ciclos combinados era de 16873 MW (33 de la capacidad total ndash 51029 MW) En el antildeo 2016 la comisioacuten federal de electricidad (CFE) estima que con esta tecnologiacutea creceraacute otros 10599 MW hasta llegar a 27472 MW En el cierre de agosto 2010 la capacidad instalada efectiva y la generacioacuten instalada en ciclos combinados fue de 1802228 MW y 77563 GWh respectivamente

Sumando a estas cifras la creacioacuten de nuevas centrales como la Central de Ciclo combinado ubicada en el Complejo Termoeleacutectrico ldquoPresidente Juaacuterezrdquo en el estado de Baja California con una capacidad de generacioacuten de 272 MW y la reconfiguracioacuten de centrales termoeleacutectricas ademaacutes de diversos proyectos conjuntamente con la inversioacuten privada pretendiendo con ello aumentar la generacioacuten mediante los ciclos combinados

Caldera de Recuperacioacuten (HRSG)La caldera de recuperacioacuten o HRSG en un ciclo combinado es el elemento encargado de aprovechar la energiacutea de los gases de escape de la turbina de gas transformaacutendola en vapor Con posterioridad ese vapor puede transformarse en electricidad por una turbina de gas ser utilizado en procesos industriales o en sistemas de calefaccioacuten centralizadosLas calderas de recuperacioacuten de calor pueden clasificarse en calderas con o sin postcombustioacuten y en calderas horizontales o verticales y tambieacuten por el nuacutemero de veces que el agua pasa a traveacutes de la caldera

Las partes principales de una caldera de recuperacioacuten de calor son

1048696 Desgasificador Es el encargado de eliminar los gases disueltos en el agua de alimentacioacuten oxiacutegeno principalmente y otros gases que podriacutean provocar corrosiones

1048696 Tanque de agua de alimentacioacuten Depoacutesito donde se acumula el agua que alimenta el sistema esta agua debe ser muy pura para evitar impurezas que podriacutean obstruir los conductos erosionarlos o corroerlos por las sustancias que llevasen con ellos

1048696 Calderiacuten Lugar de donde se alimenta el evaporador de agua y el sobrecalentador de vapor Puede haber diferentes tipos de calderines seguacuten la turbina de vapor que alimenten ya sean de baja media o alta presioacuten

1048696 Bombas de alimentacioacuten Son las encargadas de enviar el agua desde el tanque de agua de alimentacioacuten a su calderiacuten correspondiente

1048696 Economizadores Intercambiadores encargados de precalentar el agua de alimentacioacuten con el calor residual de los gases de escape aprovechando su energiacutea con lo que aumentamos el rendimiento de nuestra instalacioacuten y evitamos saltos bruscos de temperatura en la entrada de agua

1048696 Evaporadores Intercambiadores que aprovechan el calor de los gases de escape de temperatura intermedia para evaporar el agua a la presioacuten del circuito correspondientes la circulacioacuten del agua a traveacutes de ellos puede ser forzada o natural en la forzada se utilizan bombas y en la natural el efecto termosifoacuten aunque tambieacuten se usan bombas en los momentos de arranque o cuando sea necesario devolviendo el vapor al calderiacuten

CALDERAS DE RECUPERACIOacuteN DE CALOR CON O SIN POSTCOMBUSTIOacuteN

La caldera sin postcombustioacuten es el tipo maacutes comuacuten de caldera utilizada en los ciclos combinados Esencialmente es un intercambiador de calor en el que se transfiere el calor de los gases al circuito agua-vapor por conveccioacutenEn lo que se refiere a las calderas con postcombustioacuten aunque pueden construirse calderas de recuperacioacuten con quemadores y aporte de aire adicional las modificaciones constructivas normalmente se limitan a la instalacioacuten de quemadores en el conducto de gases a la entrada de la caldera Ello permite que se pueda utilizar el exceso de oxiacutegeno de los gases de escape de la turbina sin sobrepasar temperaturas admisibles para la placa de proteccioacuten interna del aislamiento temperaturas superiores a 800ordmC y sin modificar de forma importante la distribucioacuten de superficies de intercambio de la caldera sin postcombustioacuten [18] Estas calderas normalmente llevan atemperadores de agua pulverizada para regular la temperatura del vapor

CALDERAS DE RECUPERACIOacuteN DE CALOR HORIZONTALES Y VERTICALESLa caldera horizontal es aqueacutella en la que el gas a la salida de la turbina sigue una trayectoria horizontal a traveacutes de los distintos moacutedulos de sobrecalentamiento recalentamiento vaporizacioacuten y calentamiento de agua hasta su conduccioacuten a la chimenea de evacuacioacuten puede verse en la Figura 325 No necesitan estructura de soporte siendo en conjunto una caldera maacutes compacta y barataDebido a la construccioacuten compacta gran parte de los tubos en el interior de los haces no son accesibles por lo que en caso de rotura se debe abandonar el uso de dicho tubo

Bibliografia

1- httpwwwcfegobmxesLaEmpresageneracionelectricidad

2httpitzamnabnctipnmxdspacebitstream12345678957491TENDENCIASGENERACIONpdf

httpwwwcolbunclinteractivostermoelectricainteractivo-termoelectrica-esswf

Turbinas_Termicas_Hidraulicas (3)

Fecha 14mayo2014

INDICEintroduccioacuten 3

Generacioacuten de energiacutea mediante ciclo combinadohelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip4

Caracteriacutesticas generales del ciclo combinadohelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6

iquestqueacute es una central teacutermica de ciclo combinado7

Combustible helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip11

Las centrales de ciclo combinado en meacutexico helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip11

Caldera de recuperacioacuten (hrsg)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14

Calderas de recuperacioacuten de calor con o sin postcombustioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip15

Calderas de recuperacioacuten de calor horizontales y verticaleshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16

Bibliografiahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16

Introdudccion

Las centrales termoeleacutectricas son una fuente importante de generacioacuten en el paiacutes ya que gran parte de dicha produccioacuten de energiacutea es por medio de combustibles foacutesiles Cabe mencionar que dentro de las centrales teacutermicas existen diversas tecnologiacuteas como lo son las centrales de vapor turbo gas combustioacuten interna dual geotermoeleacutectrica y ciclos combinados

Las centrales de ciclos combinados es resultado de la combinacioacuten de dos tecnologiacuteas las cuales son la de una termoeleacutectrica convencional y turbo gas pues su principio de funcionamiento se basa en turbina de gas y una de vapor Lo cual permite la creacioacuten de un sistema de generacioacuten maacutes oacuteptimo en comparacioacuten de un sistema convencional ya que es maacutes ecoloacutegico y su generacioacuten es de un costo menorEn Meacutexico se tiene una gran demanda de energiacutea eleacutectrica y esto se incrementa debido a factores como el crecimiento de la poblacioacuten el avance de la industria entre otros Por ello se tiene que realizar un estudio de la tendencia de generacioacuten por ciclos combinados con base a costos de generacioacuten de energiacutea eleacutectrica y comparacioacuten con una termoeleacutectrica convencional asiacute como considerar otros aspectos que cabe mencionar de importancia como emisiones contaminantessustentar que tecnologiacutea es la maacutes confiable de acuerdo a estos datos ya mencionados y conocer el comportamiento que tendraacute en los proacuteximos 10 antildeos

Generacioacuten de energiacutea mediante ciclo combinado

Existen numerosas posibilidades de combinar entre siacute dos ciclos que evolucionan a diferentes temperaturas El principio termodinaacutemico de la combinacioacuten estaacute basado en la estrategia de aumentar la temperatura maacutexima H T (para el ciclo de baja temperatura) y disminuir la temperatura miacutenima C T (para el ciclo de alta temperatura) Es faacutecil demostrar que el rendimiento de esas instalaciones combinadas es mejor que el de cada una de las plantas que las componen por separadoUna planta de ciclo combinado implica la existencia casi siempre de una turbina de gas una caldera y una turbina de vaporLos ciclos combinados de turbina de gas y vapor como el que se observa en la Figura 1 aprovechan parte de la energiacutea teacutermica de los gases de escape del ciclo Brayton que de otro modo seriacutea residual en una caldera de recuperacioacuten de calor para obtener vapor destinado a la produccioacuten de potencia en un ciclo Rankine

Baacutesicamente se trata de generar electricidad a partir de la combustioacuten de un gas o de fuel Para el circuito aire-gases los gases provenientes de la combustioacuten se enviacutean a la turbina que gira como consecuencia del paso de los gases por sus aacutelabes Esta energiacutea mecaacutenica mueve el alternador que va unido a la turbina de gas transformando esa energiacutea en energiacutea eleacutectrica

Fig 1

A la salida de la turbina los gases de escape a temperaturas superiores a los 500ordmC han perdido temperatura y presioacuten pero auacuten contienen la suficiente energiacutea como para que valga la pena aprovecharla en la caldera de recuperacioacuten de calor Esta caldera actuacutea como un intercambiador de calor a contracorriente donde el gas calienta un grupo de tubos por donde circula agua o vapor cuya energiacutea se aprovecha en la turbina de vapor que a su vez acciona un alternador La energiacutea obtenida en estas instalaciones puede ser utilizada ademaacutes de la generacioacuten eleacutectrica para calefaccioacuten a distancia y para la obtencioacuten de vapor de procesoLa unioacuten de los dos ciclos permite producir maacutes energiacutea que un ciclo abierto y porsupuesto con un rendimiento energeacutetico mayor De esta forma el rendimiento supera el 55 cuando una turbina de gas rara vez supera el 40 los valores normales estaacuten entorno al 35 Los aumentos de potencia y rendimiento de los ciclos combinados han estado muyligados a los de la turbina de gas ya que es el que configura el ciclo inicial y por ello la nueva temperatura maacutexima del cicloLa complejidad del ciclo crece cuando se pretende mejorar el rendimiento lo que se justifica tanto maacutes cuanto mayor es el tamantildeo de la planta Los maacutes complejos tienen tres niveles de presioacuten en la caldera con un recalentamiento intermedio y refrigeracioacuten de aacutelabes de turbina de gas con agua o vapor procedente de la caldera de recuperacioacuten de calor En potencias menores se emplean alternativas menos complejas como los ciclos dedos niveles de presioacuten sin recalentamiento

La necesidad de bajos niveles de emisioacuten de contaminantes y de alta eficiencia energeacutetica ha

traiacutedo el desarrollo de las centrales teacutermicas de vapor y de gas natural Una central termoeleacutectrica de tipo vapor es una instalacioacuten industrial donde la energiacutea quiacutemica del combustible se transforma en caloriacutefica para producir vapor eacuteste se conduce a la turbina donde la fuente cineacutetica se convierte en mecaacutenica transmitieacutendose al generador para producir electricidad

Si bien las centrales convencionales de vapor (termoeleacutectricas) figuran entre las maacutes contaminantes de los tipos de generacioacuten de electricidad su arraigo en la totalidad de los paiacuteses se debe a que los combustibles foacutesiles como el combustoacuteleo el carboacuten y el coque de petroacuteleo seguiraacuten siendo durante algunas deacutecadas la principal fuente de energiacutea utilizada para la produccioacuten de electricidad

Las centrales de gas natural tambieacuten representan una opcioacuten viable en el campo de las teacutermicas siendo su combustible principal el gas natural la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica en las unidades de turbogas se realiza directamente de la energiacutea cineacutetica resultante de la expansioacuten de aire comprimido y los gases de combustioacuten

En el ciclo de turbo gas la turbina estaacute unida al generador de rotor dando lugar a la produccioacuten de energiacutea eleacutectrica Los gases de la combustioacuten se descargan directamente a la atmoacutesfera despueacutes de trabajar En los sistemas de generacioacuten de electricidad mediante gas la emisioacuten de contaminantes se ve reducida considerablemente mientras que la eficiencia teacutermica se ve mejorada respecto al ciclo convencional de vapor utilizado en las centrales termoeleacutectricas

Desde el punto de vista operativo el breve tiempo de arranque y la variacioacuten a la inconsistencia de la demanda la turbina de gas satisface cargas de suministro y capacidad de un sistema eleacutectrico demandante

11 Caracteriacutesticas generales del ciclo combinado Teacutecnicamente un ciclo combinado estaacute constituido por tres elementos una turbina de gas una caldera de recuperacioacuten de calor y una turbina de vapor La turbina de gas genera energiacutea eleacutectrica mediante la combustioacuten de gas natural Los gases de escape procedentes de la combustioacuten se introducen en un intercambiador de calor que se conoce como caldera de recuperacioacuten En ella el agua aprovecha el calor residual de los gases de escape de la turbina de gas para generar vapor que se aprovecha en la turbina de vapor incrementando la produccioacuten total de energiacutea eleacutectrica

Las plantas de potencia de ciclo combinado pueden ser sin alimentacioacuten o con alimentacioacuten suplementaria en este uacuteltimo caso se alimenta combustible adicional a una caldera de vapor y la turbina puede ser una parte maacutes bien pequentildea de toda la planta En el sistema sin alimentacioacuten la seccioacuten de vapor es auxiliar para la turbina de gas y por lo comuacuten estaacute controlada automaacuteticamente a aquella En el sistema sin alimentacioacuten pueden obtenerse tanto como un 40 adicional de potencia sin quemar combustible adicional Como consecuencia la

Figura 2 esquema de un sistema de ciclo combinado

eficiencia teacutermica global es muy alta (alrededor de 40 en las turbinas modernas (Avallone amp Baumeister 1999 p 9-133)

iquestQueacute es una central teacutermica de ciclo combinado

La central teacutermica de ciclo combinado es aquella donde se genera electricidad mediante la

utilizacioacuten conjunta de dos turbinas

Un turbogrupo de gas

Un turbogrupo de vapor

Es decir para la transformacioacuten de la energiacutea del combustible en electricidad se superponen dos

ciclos

El ciclo de Brayton (turbina de gas) toma el aire directamente de la atmoacutesfera y

se somete a un calentamiento y compresioacuten para aprovecharlo como energiacutea

mecaacutenica o eleacutectrica

El ciclo de Rankine (turbina de vapor) donde se relaciona el consumo de calor

con la produccioacuten de trabajo o creacioacuten de energiacutea a partir de vapor de agua

2 Ventajas del Ciclo Combinado

Las caracteriacutesticas principales de las centrales teacutermicas de ciclo combinado son

Flexibilidad La central puede operar a plena carga o cargas parciales hasta un

miacutenimo de aproximadamente el 45 de la potencia maacutexima

Eficiencia elevada El ciclo combinado proporciona mayor eficiencia por un

margen maacutes amplio de potencias

Sus emisiones son maacutes bajas que en las centrales teacutermicas convencionales

Coste de inversioacuten bajo por MW instalado

Periodos de construccioacuten cortos

Menor superficie por MW instalado si lo comparamos con las centrales

termoeleacutectricas convencionales (lo que reduce el impacto visual)

Bajo consumo de agua de refrigeracioacuten

Ahorro energeacutetico en forma de combustible

3 Partes fundamentales de una central de ciclo combinado

Para entender el funcionamiento de una central teacutermica de ciclo combinado hay que conocer

primero las partes que la forman

Turbina de gas Que consta de

o Compresor cuya funcioacuten es inyectar el aire a presioacuten para la combustioacuten del

gas y la refrigeracioacuten de las zonas calientes

o Caacutemara de combustioacuten donde se mezcla el gas natural (combustible) con el

aire a presioacuten produciendo la combustioacuten

o Turbina de gas donde se produce la expansioacuten de gases que provienen de la

caacutemara de combustioacuten

Consta de tres o cuatro etapas de expansioacuten y la temperatura de los gases en la

entrada estaacute alrededor de 1400ordmC saliendo de la turbina a temperaturas superiores a

los 600ordmC

Caldera de recuperacioacuten En esta caldera convencional el calor de los gases que

provienen de la turbina de gas se aprovecha en un ciclo de agua-vapor

Turbina de vapor Esta turbina acostumbra a ser de tres cuerpos y estaacute basada

en la tecnologiacutea convencional

Es muy habitual que la turbina de gas y la turbina de vapor se encuentren acopladas

a un mismo eje de manera que accionan un mismo generador eleacutectrico Ad by SaveLots More Info | Hide These Ads

Turbina de vapor del Bloque V de la Central Teacutermica de Ciclo Combinado de Besograves

4 Funcionamiento de una central de ciclo combinado

En primer lugar el aire es comprimido a alta presioacuten en el compresor pasando a la caacutemara de

combustioacuten donde se mezcla con el combustible

A continuacioacuten los gases de combustioacuten pasan por la turbina de gas donde se expansionan y

su energiacutea caloriacutefica se transforma en energiacutea mecaacutenica transmitieacutendolo al eje

Los gases que salen de la turbina de gas se llevan a una caldera de recuperacioacuten de calor para

producir vapor a partir de este momento tenemos un ciclo agua-vapor convencional

A la salida de la turbina el vapor se condensa (transformaacutendose nuevamente en agua) y vuelve a la

caldera para empezar un nuevo ciclo de produccioacuten de vapor

Actualmente la tendencia es acoplar la turbina de gas y la turbina de vapor a un mismo eje de

manera que accionan conjuntamente un mismo generador eleacutectrico

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5 Impactos medioambientales de les centrales de ciclo combinado

La utilizacioacuten de gas natural para la generacioacuten

de electricidad mediante la tecnologiacutea del ciclo

combinado se encuentra dentro de la poliacutetica

medioambiental de un gran nuacutemero de paiacuteses

ya que ofrece un gran nuacutemero de ventajas en

comparacioacuten con el resto de tecnologiacuteas de

produccioacuten eleacutectrica

En concreto las emisiones de CO 2 en relacioacuten

a los kWh producidos son menos de la mitad

de las emisiones de una central convencional

de carboacuten

112 Combustible El gas natural ha probado ser un combustible ideal para las turbinas de gas y para las centrales de ciclo combinado El gas natural se encuentra en yacimientos subterraacuteneos por separado o asociado al petroacuteleo El gas natural licuado (liquefied natural gas o LNG por sus siglas en Ingleacutes) es gas natural que ha sido procesado para ser transportado en forma liacutequida por cuestiones de ubicacioacuten de las centrales de energiacutea su composicioacuten es una mezcla de hidrocarburos que por lo comuacuten contiene propano butano isobutano que generalmente se extraen del gas natural y en menor grado propileno o butileno El gas natural es transportado como liacutequido a presioacuten atmosfeacuterica y a -162 degC donde la licuefaccioacuten reduce en 600 veces el volumen de gas transportado (Avallone amp Baumiester 1999 p 7-20)

Durante 2001 la produccioacuten mundial de gas seco se incrementoacute 17 respecto al antildeo anterior y 2 anual en los uacuteltimos 10 antildeos En Norteameacuterica se produjo 309 de la produccioacuten mundial 225 en Estados Unidos 7 en Canadaacute y 14 en Meacutexico Se estima que la demanda de gas natural presentaraacute la mayor tasa de crecimiento respecto a los demaacutes combustibles con un incremento de 32 anual durante el periodo 1999-2015 en tanto que la de petroacuteleo 22 anual y el carboacuten 18 anual El mayor dinamismo en el consumo de gas natural se daraacute en los paiacuteses en desarrollo principalmente en Asia Centro y Sudameacuterica con 57 anual en donde la demanda de energiacutea creceraacute alrededor de 4 anual mientras que en los

paiacuteses industrializados el incremento en el consumo de este combustible seraacute de 25 anual En los paiacuteses industrializados como en los paiacuteses en desarrollo el mayor consumo de gas natural responde a su creciente uso para generar electricidad por sus ventajas ambientales y econoacutemicas Ademaacutes en los paiacuteses en desarrollo su mayor uso seraacute resultado de su aplicacioacuten en el sector industrial y el raacutepido desarrollo de estos mercados

Las centrales de ciclo combinado en Meacutexico La Comisioacuten Federal de Electricidad (CFE) es la empresa del Estado encargada de la generacioacuten transmisioacuten distribucioacuten y comercializacioacuten de energiacutea eleacutectrica en el paiacutes actualmente atiende a 253 millones de personas Sin embargo poco se sabe de doacutende proviene la energiacutea que todos los diacuteas de forma permanente mantiene las actividades de personas empresas y gobierno La capacidad de generacioacuten cuenta con 177 centrales lo que equivale a 51571 MW incluyendo a aquellos productores independientes que por ley estaacuten autorizados para generar la energiacutea Eacutesta tiene varias fuentes la primera de ellas y la maacutes antigua son las hidroeleacutectricas hasta las modernas como la eoacutelica

En Meacutexico el uso de ciclos combinados los cuales queman gas natural para la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica crecioacute en forma significativa a partir de 1995 Mediante esta energiacutea se produjeron en ese antildeo un poco menos de 10 mil GWh

Los ciclos combinados en 2007 proporcionaron 12 231 GWh cantidad que represento el 464 del total de la energiacutea en el paiacutes Para diciembre de 2007 la capacidad instalada en ciclos combinados era de 16873 MW (33 de la capacidad total ndash 51029 MW) En el antildeo 2016 la comisioacuten federal de electricidad (CFE) estima que con esta tecnologiacutea creceraacute otros 10599 MW hasta llegar a 27472 MW En el cierre de agosto 2010 la capacidad instalada efectiva y la generacioacuten instalada en ciclos combinados fue de 1802228 MW y 77563 GWh respectivamente

Sumando a estas cifras la creacioacuten de nuevas centrales como la Central de Ciclo combinado ubicada en el Complejo Termoeleacutectrico ldquoPresidente Juaacuterezrdquo en el estado de Baja California con una capacidad de generacioacuten de 272 MW y la reconfiguracioacuten de centrales termoeleacutectricas ademaacutes de diversos proyectos conjuntamente con la inversioacuten privada pretendiendo con ello aumentar la generacioacuten mediante los ciclos combinados

Caldera de Recuperacioacuten (HRSG)La caldera de recuperacioacuten o HRSG en un ciclo combinado es el elemento encargado de aprovechar la energiacutea de los gases de escape de la turbina de gas transformaacutendola en vapor Con posterioridad ese vapor puede transformarse en electricidad por una turbina de gas ser utilizado en procesos industriales o en sistemas de calefaccioacuten centralizadosLas calderas de recuperacioacuten de calor pueden clasificarse en calderas con o sin postcombustioacuten y en calderas horizontales o verticales y tambieacuten por el nuacutemero de veces que el agua pasa a traveacutes de la caldera

Las partes principales de una caldera de recuperacioacuten de calor son

1048696 Desgasificador Es el encargado de eliminar los gases disueltos en el agua de alimentacioacuten oxiacutegeno principalmente y otros gases que podriacutean provocar corrosiones

1048696 Tanque de agua de alimentacioacuten Depoacutesito donde se acumula el agua que alimenta el sistema esta agua debe ser muy pura para evitar impurezas que podriacutean obstruir los conductos erosionarlos o corroerlos por las sustancias que llevasen con ellos

1048696 Calderiacuten Lugar de donde se alimenta el evaporador de agua y el sobrecalentador de vapor Puede haber diferentes tipos de calderines seguacuten la turbina de vapor que alimenten ya sean de baja media o alta presioacuten

1048696 Bombas de alimentacioacuten Son las encargadas de enviar el agua desde el tanque de agua de alimentacioacuten a su calderiacuten correspondiente

1048696 Economizadores Intercambiadores encargados de precalentar el agua de alimentacioacuten con el calor residual de los gases de escape aprovechando su energiacutea con lo que aumentamos el rendimiento de nuestra instalacioacuten y evitamos saltos bruscos de temperatura en la entrada de agua

1048696 Evaporadores Intercambiadores que aprovechan el calor de los gases de escape de temperatura intermedia para evaporar el agua a la presioacuten del circuito correspondientes la circulacioacuten del agua a traveacutes de ellos puede ser forzada o natural en la forzada se utilizan bombas y en la natural el efecto termosifoacuten aunque tambieacuten se usan bombas en los momentos de arranque o cuando sea necesario devolviendo el vapor al calderiacuten

CALDERAS DE RECUPERACIOacuteN DE CALOR CON O SIN POSTCOMBUSTIOacuteN

La caldera sin postcombustioacuten es el tipo maacutes comuacuten de caldera utilizada en los ciclos combinados Esencialmente es un intercambiador de calor en el que se transfiere el calor de los gases al circuito agua-vapor por conveccioacutenEn lo que se refiere a las calderas con postcombustioacuten aunque pueden construirse calderas de recuperacioacuten con quemadores y aporte de aire adicional las modificaciones constructivas normalmente se limitan a la instalacioacuten de quemadores en el conducto de gases a la entrada de la caldera Ello permite que se pueda utilizar el exceso de oxiacutegeno de los gases de escape de la turbina sin sobrepasar temperaturas admisibles para la placa de proteccioacuten interna del aislamiento temperaturas superiores a 800ordmC y sin modificar de forma importante la distribucioacuten de superficies de intercambio de la caldera sin postcombustioacuten [18] Estas calderas normalmente llevan atemperadores de agua pulverizada para regular la temperatura del vapor

CALDERAS DE RECUPERACIOacuteN DE CALOR HORIZONTALES Y VERTICALESLa caldera horizontal es aqueacutella en la que el gas a la salida de la turbina sigue una trayectoria horizontal a traveacutes de los distintos moacutedulos de sobrecalentamiento recalentamiento vaporizacioacuten y calentamiento de agua hasta su conduccioacuten a la chimenea de evacuacioacuten puede verse en la Figura 325 No necesitan estructura de soporte siendo en conjunto una caldera maacutes compacta y barataDebido a la construccioacuten compacta gran parte de los tubos en el interior de los haces no son accesibles por lo que en caso de rotura se debe abandonar el uso de dicho tubo

Bibliografia

1- httpwwwcfegobmxesLaEmpresageneracionelectricidad

2httpitzamnabnctipnmxdspacebitstream12345678957491TENDENCIASGENERACIONpdf

httpwwwcolbunclinteractivostermoelectricainteractivo-termoelectrica-esswf

Turbinas_Termicas_Hidraulicas (3)

Introdudccion

Las centrales termoeleacutectricas son una fuente importante de generacioacuten en el paiacutes ya que gran parte de dicha produccioacuten de energiacutea es por medio de combustibles foacutesiles Cabe mencionar que dentro de las centrales teacutermicas existen diversas tecnologiacuteas como lo son las centrales de vapor turbo gas combustioacuten interna dual geotermoeleacutectrica y ciclos combinados

Las centrales de ciclos combinados es resultado de la combinacioacuten de dos tecnologiacuteas las cuales son la de una termoeleacutectrica convencional y turbo gas pues su principio de funcionamiento se basa en turbina de gas y una de vapor Lo cual permite la creacioacuten de un sistema de generacioacuten maacutes oacuteptimo en comparacioacuten de un sistema convencional ya que es maacutes ecoloacutegico y su generacioacuten es de un costo menorEn Meacutexico se tiene una gran demanda de energiacutea eleacutectrica y esto se incrementa debido a factores como el crecimiento de la poblacioacuten el avance de la industria entre otros Por ello se tiene que realizar un estudio de la tendencia de generacioacuten por ciclos combinados con base a costos de generacioacuten de energiacutea eleacutectrica y comparacioacuten con una termoeleacutectrica convencional asiacute como considerar otros aspectos que cabe mencionar de importancia como emisiones contaminantessustentar que tecnologiacutea es la maacutes confiable de acuerdo a estos datos ya mencionados y conocer el comportamiento que tendraacute en los proacuteximos 10 antildeos

Generacioacuten de energiacutea mediante ciclo combinado

Existen numerosas posibilidades de combinar entre siacute dos ciclos que evolucionan a diferentes temperaturas El principio termodinaacutemico de la combinacioacuten estaacute basado en la estrategia de aumentar la temperatura maacutexima H T (para el ciclo de baja temperatura) y disminuir la temperatura miacutenima C T (para el ciclo de alta temperatura) Es faacutecil demostrar que el rendimiento de esas instalaciones combinadas es mejor que el de cada una de las plantas que las componen por separadoUna planta de ciclo combinado implica la existencia casi siempre de una turbina de gas una caldera y una turbina de vaporLos ciclos combinados de turbina de gas y vapor como el que se observa en la Figura 1 aprovechan parte de la energiacutea teacutermica de los gases de escape del ciclo Brayton que de otro modo seriacutea residual en una caldera de recuperacioacuten de calor para obtener vapor destinado a la produccioacuten de potencia en un ciclo Rankine

Baacutesicamente se trata de generar electricidad a partir de la combustioacuten de un gas o de fuel Para el circuito aire-gases los gases provenientes de la combustioacuten se enviacutean a la turbina que gira como consecuencia del paso de los gases por sus aacutelabes Esta energiacutea mecaacutenica mueve el alternador que va unido a la turbina de gas transformando esa energiacutea en energiacutea eleacutectrica

Fig 1

A la salida de la turbina los gases de escape a temperaturas superiores a los 500ordmC han perdido temperatura y presioacuten pero auacuten contienen la suficiente energiacutea como para que valga la pena aprovecharla en la caldera de recuperacioacuten de calor Esta caldera actuacutea como un intercambiador de calor a contracorriente donde el gas calienta un grupo de tubos por donde circula agua o vapor cuya energiacutea se aprovecha en la turbina de vapor que a su vez acciona un alternador La energiacutea obtenida en estas instalaciones puede ser utilizada ademaacutes de la generacioacuten eleacutectrica para calefaccioacuten a distancia y para la obtencioacuten de vapor de procesoLa unioacuten de los dos ciclos permite producir maacutes energiacutea que un ciclo abierto y porsupuesto con un rendimiento energeacutetico mayor De esta forma el rendimiento supera el 55 cuando una turbina de gas rara vez supera el 40 los valores normales estaacuten entorno al 35 Los aumentos de potencia y rendimiento de los ciclos combinados han estado muyligados a los de la turbina de gas ya que es el que configura el ciclo inicial y por ello la nueva temperatura maacutexima del cicloLa complejidad del ciclo crece cuando se pretende mejorar el rendimiento lo que se justifica tanto maacutes cuanto mayor es el tamantildeo de la planta Los maacutes complejos tienen tres niveles de presioacuten en la caldera con un recalentamiento intermedio y refrigeracioacuten de aacutelabes de turbina de gas con agua o vapor procedente de la caldera de recuperacioacuten de calor En potencias menores se emplean alternativas menos complejas como los ciclos dedos niveles de presioacuten sin recalentamiento

La necesidad de bajos niveles de emisioacuten de contaminantes y de alta eficiencia energeacutetica ha

traiacutedo el desarrollo de las centrales teacutermicas de vapor y de gas natural Una central termoeleacutectrica de tipo vapor es una instalacioacuten industrial donde la energiacutea quiacutemica del combustible se transforma en caloriacutefica para producir vapor eacuteste se conduce a la turbina donde la fuente cineacutetica se convierte en mecaacutenica transmitieacutendose al generador para producir electricidad

Si bien las centrales convencionales de vapor (termoeleacutectricas) figuran entre las maacutes contaminantes de los tipos de generacioacuten de electricidad su arraigo en la totalidad de los paiacuteses se debe a que los combustibles foacutesiles como el combustoacuteleo el carboacuten y el coque de petroacuteleo seguiraacuten siendo durante algunas deacutecadas la principal fuente de energiacutea utilizada para la produccioacuten de electricidad

Las centrales de gas natural tambieacuten representan una opcioacuten viable en el campo de las teacutermicas siendo su combustible principal el gas natural la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica en las unidades de turbogas se realiza directamente de la energiacutea cineacutetica resultante de la expansioacuten de aire comprimido y los gases de combustioacuten

En el ciclo de turbo gas la turbina estaacute unida al generador de rotor dando lugar a la produccioacuten de energiacutea eleacutectrica Los gases de la combustioacuten se descargan directamente a la atmoacutesfera despueacutes de trabajar En los sistemas de generacioacuten de electricidad mediante gas la emisioacuten de contaminantes se ve reducida considerablemente mientras que la eficiencia teacutermica se ve mejorada respecto al ciclo convencional de vapor utilizado en las centrales termoeleacutectricas

Desde el punto de vista operativo el breve tiempo de arranque y la variacioacuten a la inconsistencia de la demanda la turbina de gas satisface cargas de suministro y capacidad de un sistema eleacutectrico demandante

11 Caracteriacutesticas generales del ciclo combinado Teacutecnicamente un ciclo combinado estaacute constituido por tres elementos una turbina de gas una caldera de recuperacioacuten de calor y una turbina de vapor La turbina de gas genera energiacutea eleacutectrica mediante la combustioacuten de gas natural Los gases de escape procedentes de la combustioacuten se introducen en un intercambiador de calor que se conoce como caldera de recuperacioacuten En ella el agua aprovecha el calor residual de los gases de escape de la turbina de gas para generar vapor que se aprovecha en la turbina de vapor incrementando la produccioacuten total de energiacutea eleacutectrica

Las plantas de potencia de ciclo combinado pueden ser sin alimentacioacuten o con alimentacioacuten suplementaria en este uacuteltimo caso se alimenta combustible adicional a una caldera de vapor y la turbina puede ser una parte maacutes bien pequentildea de toda la planta En el sistema sin alimentacioacuten la seccioacuten de vapor es auxiliar para la turbina de gas y por lo comuacuten estaacute controlada automaacuteticamente a aquella En el sistema sin alimentacioacuten pueden obtenerse tanto como un 40 adicional de potencia sin quemar combustible adicional Como consecuencia la

Figura 2 esquema de un sistema de ciclo combinado

eficiencia teacutermica global es muy alta (alrededor de 40 en las turbinas modernas (Avallone amp Baumeister 1999 p 9-133)

iquestQueacute es una central teacutermica de ciclo combinado

La central teacutermica de ciclo combinado es aquella donde se genera electricidad mediante la

utilizacioacuten conjunta de dos turbinas

Un turbogrupo de gas

Un turbogrupo de vapor

Es decir para la transformacioacuten de la energiacutea del combustible en electricidad se superponen dos

ciclos

El ciclo de Brayton (turbina de gas) toma el aire directamente de la atmoacutesfera y

se somete a un calentamiento y compresioacuten para aprovecharlo como energiacutea

mecaacutenica o eleacutectrica

El ciclo de Rankine (turbina de vapor) donde se relaciona el consumo de calor

con la produccioacuten de trabajo o creacioacuten de energiacutea a partir de vapor de agua

2 Ventajas del Ciclo Combinado

Las caracteriacutesticas principales de las centrales teacutermicas de ciclo combinado son

Flexibilidad La central puede operar a plena carga o cargas parciales hasta un

miacutenimo de aproximadamente el 45 de la potencia maacutexima

Eficiencia elevada El ciclo combinado proporciona mayor eficiencia por un

margen maacutes amplio de potencias

Sus emisiones son maacutes bajas que en las centrales teacutermicas convencionales

Coste de inversioacuten bajo por MW instalado

Periodos de construccioacuten cortos

Menor superficie por MW instalado si lo comparamos con las centrales

termoeleacutectricas convencionales (lo que reduce el impacto visual)

Bajo consumo de agua de refrigeracioacuten

Ahorro energeacutetico en forma de combustible

3 Partes fundamentales de una central de ciclo combinado

Para entender el funcionamiento de una central teacutermica de ciclo combinado hay que conocer

primero las partes que la forman

Turbina de gas Que consta de

o Compresor cuya funcioacuten es inyectar el aire a presioacuten para la combustioacuten del

gas y la refrigeracioacuten de las zonas calientes

o Caacutemara de combustioacuten donde se mezcla el gas natural (combustible) con el

aire a presioacuten produciendo la combustioacuten

o Turbina de gas donde se produce la expansioacuten de gases que provienen de la

caacutemara de combustioacuten

Consta de tres o cuatro etapas de expansioacuten y la temperatura de los gases en la

entrada estaacute alrededor de 1400ordmC saliendo de la turbina a temperaturas superiores a

los 600ordmC

Caldera de recuperacioacuten En esta caldera convencional el calor de los gases que

provienen de la turbina de gas se aprovecha en un ciclo de agua-vapor

Turbina de vapor Esta turbina acostumbra a ser de tres cuerpos y estaacute basada

en la tecnologiacutea convencional

Es muy habitual que la turbina de gas y la turbina de vapor se encuentren acopladas

a un mismo eje de manera que accionan un mismo generador eleacutectrico Ad by SaveLots More Info | Hide These Ads

Turbina de vapor del Bloque V de la Central Teacutermica de Ciclo Combinado de Besograves

4 Funcionamiento de una central de ciclo combinado

En primer lugar el aire es comprimido a alta presioacuten en el compresor pasando a la caacutemara de

combustioacuten donde se mezcla con el combustible

A continuacioacuten los gases de combustioacuten pasan por la turbina de gas donde se expansionan y

su energiacutea caloriacutefica se transforma en energiacutea mecaacutenica transmitieacutendolo al eje

Los gases que salen de la turbina de gas se llevan a una caldera de recuperacioacuten de calor para

producir vapor a partir de este momento tenemos un ciclo agua-vapor convencional

A la salida de la turbina el vapor se condensa (transformaacutendose nuevamente en agua) y vuelve a la

caldera para empezar un nuevo ciclo de produccioacuten de vapor

Actualmente la tendencia es acoplar la turbina de gas y la turbina de vapor a un mismo eje de

manera que accionan conjuntamente un mismo generador eleacutectrico

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5 Impactos medioambientales de les centrales de ciclo combinado

La utilizacioacuten de gas natural para la generacioacuten

de electricidad mediante la tecnologiacutea del ciclo

combinado se encuentra dentro de la poliacutetica

medioambiental de un gran nuacutemero de paiacuteses

ya que ofrece un gran nuacutemero de ventajas en

comparacioacuten con el resto de tecnologiacuteas de

produccioacuten eleacutectrica

En concreto las emisiones de CO 2 en relacioacuten

a los kWh producidos son menos de la mitad

de las emisiones de una central convencional

de carboacuten

112 Combustible El gas natural ha probado ser un combustible ideal para las turbinas de gas y para las centrales de ciclo combinado El gas natural se encuentra en yacimientos subterraacuteneos por separado o asociado al petroacuteleo El gas natural licuado (liquefied natural gas o LNG por sus siglas en Ingleacutes) es gas natural que ha sido procesado para ser transportado en forma liacutequida por cuestiones de ubicacioacuten de las centrales de energiacutea su composicioacuten es una mezcla de hidrocarburos que por lo comuacuten contiene propano butano isobutano que generalmente se extraen del gas natural y en menor grado propileno o butileno El gas natural es transportado como liacutequido a presioacuten atmosfeacuterica y a -162 degC donde la licuefaccioacuten reduce en 600 veces el volumen de gas transportado (Avallone amp Baumiester 1999 p 7-20)

Durante 2001 la produccioacuten mundial de gas seco se incrementoacute 17 respecto al antildeo anterior y 2 anual en los uacuteltimos 10 antildeos En Norteameacuterica se produjo 309 de la produccioacuten mundial 225 en Estados Unidos 7 en Canadaacute y 14 en Meacutexico Se estima que la demanda de gas natural presentaraacute la mayor tasa de crecimiento respecto a los demaacutes combustibles con un incremento de 32 anual durante el periodo 1999-2015 en tanto que la de petroacuteleo 22 anual y el carboacuten 18 anual El mayor dinamismo en el consumo de gas natural se daraacute en los paiacuteses en desarrollo principalmente en Asia Centro y Sudameacuterica con 57 anual en donde la demanda de energiacutea creceraacute alrededor de 4 anual mientras que en los

paiacuteses industrializados el incremento en el consumo de este combustible seraacute de 25 anual En los paiacuteses industrializados como en los paiacuteses en desarrollo el mayor consumo de gas natural responde a su creciente uso para generar electricidad por sus ventajas ambientales y econoacutemicas Ademaacutes en los paiacuteses en desarrollo su mayor uso seraacute resultado de su aplicacioacuten en el sector industrial y el raacutepido desarrollo de estos mercados

Las centrales de ciclo combinado en Meacutexico La Comisioacuten Federal de Electricidad (CFE) es la empresa del Estado encargada de la generacioacuten transmisioacuten distribucioacuten y comercializacioacuten de energiacutea eleacutectrica en el paiacutes actualmente atiende a 253 millones de personas Sin embargo poco se sabe de doacutende proviene la energiacutea que todos los diacuteas de forma permanente mantiene las actividades de personas empresas y gobierno La capacidad de generacioacuten cuenta con 177 centrales lo que equivale a 51571 MW incluyendo a aquellos productores independientes que por ley estaacuten autorizados para generar la energiacutea Eacutesta tiene varias fuentes la primera de ellas y la maacutes antigua son las hidroeleacutectricas hasta las modernas como la eoacutelica

En Meacutexico el uso de ciclos combinados los cuales queman gas natural para la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica crecioacute en forma significativa a partir de 1995 Mediante esta energiacutea se produjeron en ese antildeo un poco menos de 10 mil GWh

Los ciclos combinados en 2007 proporcionaron 12 231 GWh cantidad que represento el 464 del total de la energiacutea en el paiacutes Para diciembre de 2007 la capacidad instalada en ciclos combinados era de 16873 MW (33 de la capacidad total ndash 51029 MW) En el antildeo 2016 la comisioacuten federal de electricidad (CFE) estima que con esta tecnologiacutea creceraacute otros 10599 MW hasta llegar a 27472 MW En el cierre de agosto 2010 la capacidad instalada efectiva y la generacioacuten instalada en ciclos combinados fue de 1802228 MW y 77563 GWh respectivamente

Sumando a estas cifras la creacioacuten de nuevas centrales como la Central de Ciclo combinado ubicada en el Complejo Termoeleacutectrico ldquoPresidente Juaacuterezrdquo en el estado de Baja California con una capacidad de generacioacuten de 272 MW y la reconfiguracioacuten de centrales termoeleacutectricas ademaacutes de diversos proyectos conjuntamente con la inversioacuten privada pretendiendo con ello aumentar la generacioacuten mediante los ciclos combinados

Caldera de Recuperacioacuten (HRSG)La caldera de recuperacioacuten o HRSG en un ciclo combinado es el elemento encargado de aprovechar la energiacutea de los gases de escape de la turbina de gas transformaacutendola en vapor Con posterioridad ese vapor puede transformarse en electricidad por una turbina de gas ser utilizado en procesos industriales o en sistemas de calefaccioacuten centralizadosLas calderas de recuperacioacuten de calor pueden clasificarse en calderas con o sin postcombustioacuten y en calderas horizontales o verticales y tambieacuten por el nuacutemero de veces que el agua pasa a traveacutes de la caldera

Las partes principales de una caldera de recuperacioacuten de calor son

1048696 Desgasificador Es el encargado de eliminar los gases disueltos en el agua de alimentacioacuten oxiacutegeno principalmente y otros gases que podriacutean provocar corrosiones

1048696 Tanque de agua de alimentacioacuten Depoacutesito donde se acumula el agua que alimenta el sistema esta agua debe ser muy pura para evitar impurezas que podriacutean obstruir los conductos erosionarlos o corroerlos por las sustancias que llevasen con ellos

1048696 Calderiacuten Lugar de donde se alimenta el evaporador de agua y el sobrecalentador de vapor Puede haber diferentes tipos de calderines seguacuten la turbina de vapor que alimenten ya sean de baja media o alta presioacuten

1048696 Bombas de alimentacioacuten Son las encargadas de enviar el agua desde el tanque de agua de alimentacioacuten a su calderiacuten correspondiente

1048696 Economizadores Intercambiadores encargados de precalentar el agua de alimentacioacuten con el calor residual de los gases de escape aprovechando su energiacutea con lo que aumentamos el rendimiento de nuestra instalacioacuten y evitamos saltos bruscos de temperatura en la entrada de agua

1048696 Evaporadores Intercambiadores que aprovechan el calor de los gases de escape de temperatura intermedia para evaporar el agua a la presioacuten del circuito correspondientes la circulacioacuten del agua a traveacutes de ellos puede ser forzada o natural en la forzada se utilizan bombas y en la natural el efecto termosifoacuten aunque tambieacuten se usan bombas en los momentos de arranque o cuando sea necesario devolviendo el vapor al calderiacuten

CALDERAS DE RECUPERACIOacuteN DE CALOR CON O SIN POSTCOMBUSTIOacuteN

La caldera sin postcombustioacuten es el tipo maacutes comuacuten de caldera utilizada en los ciclos combinados Esencialmente es un intercambiador de calor en el que se transfiere el calor de los gases al circuito agua-vapor por conveccioacutenEn lo que se refiere a las calderas con postcombustioacuten aunque pueden construirse calderas de recuperacioacuten con quemadores y aporte de aire adicional las modificaciones constructivas normalmente se limitan a la instalacioacuten de quemadores en el conducto de gases a la entrada de la caldera Ello permite que se pueda utilizar el exceso de oxiacutegeno de los gases de escape de la turbina sin sobrepasar temperaturas admisibles para la placa de proteccioacuten interna del aislamiento temperaturas superiores a 800ordmC y sin modificar de forma importante la distribucioacuten de superficies de intercambio de la caldera sin postcombustioacuten [18] Estas calderas normalmente llevan atemperadores de agua pulverizada para regular la temperatura del vapor

CALDERAS DE RECUPERACIOacuteN DE CALOR HORIZONTALES Y VERTICALESLa caldera horizontal es aqueacutella en la que el gas a la salida de la turbina sigue una trayectoria horizontal a traveacutes de los distintos moacutedulos de sobrecalentamiento recalentamiento vaporizacioacuten y calentamiento de agua hasta su conduccioacuten a la chimenea de evacuacioacuten puede verse en la Figura 325 No necesitan estructura de soporte siendo en conjunto una caldera maacutes compacta y barataDebido a la construccioacuten compacta gran parte de los tubos en el interior de los haces no son accesibles por lo que en caso de rotura se debe abandonar el uso de dicho tubo

Bibliografia

1- httpwwwcfegobmxesLaEmpresageneracionelectricidad

2httpitzamnabnctipnmxdspacebitstream12345678957491TENDENCIASGENERACIONpdf

httpwwwcolbunclinteractivostermoelectricainteractivo-termoelectrica-esswf

Turbinas_Termicas_Hidraulicas (3)

Generacioacuten de energiacutea mediante ciclo combinado

Existen numerosas posibilidades de combinar entre siacute dos ciclos que evolucionan a diferentes temperaturas El principio termodinaacutemico de la combinacioacuten estaacute basado en la estrategia de aumentar la temperatura maacutexima H T (para el ciclo de baja temperatura) y disminuir la temperatura miacutenima C T (para el ciclo de alta temperatura) Es faacutecil demostrar que el rendimiento de esas instalaciones combinadas es mejor que el de cada una de las plantas que las componen por separadoUna planta de ciclo combinado implica la existencia casi siempre de una turbina de gas una caldera y una turbina de vaporLos ciclos combinados de turbina de gas y vapor como el que se observa en la Figura 1 aprovechan parte de la energiacutea teacutermica de los gases de escape del ciclo Brayton que de otro modo seriacutea residual en una caldera de recuperacioacuten de calor para obtener vapor destinado a la produccioacuten de potencia en un ciclo Rankine

Baacutesicamente se trata de generar electricidad a partir de la combustioacuten de un gas o de fuel Para el circuito aire-gases los gases provenientes de la combustioacuten se enviacutean a la turbina que gira como consecuencia del paso de los gases por sus aacutelabes Esta energiacutea mecaacutenica mueve el alternador que va unido a la turbina de gas transformando esa energiacutea en energiacutea eleacutectrica

Fig 1

A la salida de la turbina los gases de escape a temperaturas superiores a los 500ordmC han perdido temperatura y presioacuten pero auacuten contienen la suficiente energiacutea como para que valga la pena aprovecharla en la caldera de recuperacioacuten de calor Esta caldera actuacutea como un intercambiador de calor a contracorriente donde el gas calienta un grupo de tubos por donde circula agua o vapor cuya energiacutea se aprovecha en la turbina de vapor que a su vez acciona un alternador La energiacutea obtenida en estas instalaciones puede ser utilizada ademaacutes de la generacioacuten eleacutectrica para calefaccioacuten a distancia y para la obtencioacuten de vapor de procesoLa unioacuten de los dos ciclos permite producir maacutes energiacutea que un ciclo abierto y porsupuesto con un rendimiento energeacutetico mayor De esta forma el rendimiento supera el 55 cuando una turbina de gas rara vez supera el 40 los valores normales estaacuten entorno al 35 Los aumentos de potencia y rendimiento de los ciclos combinados han estado muyligados a los de la turbina de gas ya que es el que configura el ciclo inicial y por ello la nueva temperatura maacutexima del cicloLa complejidad del ciclo crece cuando se pretende mejorar el rendimiento lo que se justifica tanto maacutes cuanto mayor es el tamantildeo de la planta Los maacutes complejos tienen tres niveles de presioacuten en la caldera con un recalentamiento intermedio y refrigeracioacuten de aacutelabes de turbina de gas con agua o vapor procedente de la caldera de recuperacioacuten de calor En potencias menores se emplean alternativas menos complejas como los ciclos dedos niveles de presioacuten sin recalentamiento

La necesidad de bajos niveles de emisioacuten de contaminantes y de alta eficiencia energeacutetica ha

traiacutedo el desarrollo de las centrales teacutermicas de vapor y de gas natural Una central termoeleacutectrica de tipo vapor es una instalacioacuten industrial donde la energiacutea quiacutemica del combustible se transforma en caloriacutefica para producir vapor eacuteste se conduce a la turbina donde la fuente cineacutetica se convierte en mecaacutenica transmitieacutendose al generador para producir electricidad

Si bien las centrales convencionales de vapor (termoeleacutectricas) figuran entre las maacutes contaminantes de los tipos de generacioacuten de electricidad su arraigo en la totalidad de los paiacuteses se debe a que los combustibles foacutesiles como el combustoacuteleo el carboacuten y el coque de petroacuteleo seguiraacuten siendo durante algunas deacutecadas la principal fuente de energiacutea utilizada para la produccioacuten de electricidad

Las centrales de gas natural tambieacuten representan una opcioacuten viable en el campo de las teacutermicas siendo su combustible principal el gas natural la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica en las unidades de turbogas se realiza directamente de la energiacutea cineacutetica resultante de la expansioacuten de aire comprimido y los gases de combustioacuten

En el ciclo de turbo gas la turbina estaacute unida al generador de rotor dando lugar a la produccioacuten de energiacutea eleacutectrica Los gases de la combustioacuten se descargan directamente a la atmoacutesfera despueacutes de trabajar En los sistemas de generacioacuten de electricidad mediante gas la emisioacuten de contaminantes se ve reducida considerablemente mientras que la eficiencia teacutermica se ve mejorada respecto al ciclo convencional de vapor utilizado en las centrales termoeleacutectricas

Desde el punto de vista operativo el breve tiempo de arranque y la variacioacuten a la inconsistencia de la demanda la turbina de gas satisface cargas de suministro y capacidad de un sistema eleacutectrico demandante

11 Caracteriacutesticas generales del ciclo combinado Teacutecnicamente un ciclo combinado estaacute constituido por tres elementos una turbina de gas una caldera de recuperacioacuten de calor y una turbina de vapor La turbina de gas genera energiacutea eleacutectrica mediante la combustioacuten de gas natural Los gases de escape procedentes de la combustioacuten se introducen en un intercambiador de calor que se conoce como caldera de recuperacioacuten En ella el agua aprovecha el calor residual de los gases de escape de la turbina de gas para generar vapor que se aprovecha en la turbina de vapor incrementando la produccioacuten total de energiacutea eleacutectrica

Las plantas de potencia de ciclo combinado pueden ser sin alimentacioacuten o con alimentacioacuten suplementaria en este uacuteltimo caso se alimenta combustible adicional a una caldera de vapor y la turbina puede ser una parte maacutes bien pequentildea de toda la planta En el sistema sin alimentacioacuten la seccioacuten de vapor es auxiliar para la turbina de gas y por lo comuacuten estaacute controlada automaacuteticamente a aquella En el sistema sin alimentacioacuten pueden obtenerse tanto como un 40 adicional de potencia sin quemar combustible adicional Como consecuencia la

Figura 2 esquema de un sistema de ciclo combinado

eficiencia teacutermica global es muy alta (alrededor de 40 en las turbinas modernas (Avallone amp Baumeister 1999 p 9-133)

iquestQueacute es una central teacutermica de ciclo combinado

La central teacutermica de ciclo combinado es aquella donde se genera electricidad mediante la

utilizacioacuten conjunta de dos turbinas

Un turbogrupo de gas

Un turbogrupo de vapor

Es decir para la transformacioacuten de la energiacutea del combustible en electricidad se superponen dos

ciclos

El ciclo de Brayton (turbina de gas) toma el aire directamente de la atmoacutesfera y

se somete a un calentamiento y compresioacuten para aprovecharlo como energiacutea

mecaacutenica o eleacutectrica

El ciclo de Rankine (turbina de vapor) donde se relaciona el consumo de calor

con la produccioacuten de trabajo o creacioacuten de energiacutea a partir de vapor de agua

2 Ventajas del Ciclo Combinado

Las caracteriacutesticas principales de las centrales teacutermicas de ciclo combinado son

Flexibilidad La central puede operar a plena carga o cargas parciales hasta un

miacutenimo de aproximadamente el 45 de la potencia maacutexima

Eficiencia elevada El ciclo combinado proporciona mayor eficiencia por un

margen maacutes amplio de potencias

Sus emisiones son maacutes bajas que en las centrales teacutermicas convencionales

Coste de inversioacuten bajo por MW instalado

Periodos de construccioacuten cortos

Menor superficie por MW instalado si lo comparamos con las centrales

termoeleacutectricas convencionales (lo que reduce el impacto visual)

Bajo consumo de agua de refrigeracioacuten

Ahorro energeacutetico en forma de combustible

3 Partes fundamentales de una central de ciclo combinado

Para entender el funcionamiento de una central teacutermica de ciclo combinado hay que conocer

primero las partes que la forman

Turbina de gas Que consta de

o Compresor cuya funcioacuten es inyectar el aire a presioacuten para la combustioacuten del

gas y la refrigeracioacuten de las zonas calientes

o Caacutemara de combustioacuten donde se mezcla el gas natural (combustible) con el

aire a presioacuten produciendo la combustioacuten

o Turbina de gas donde se produce la expansioacuten de gases que provienen de la

caacutemara de combustioacuten

Consta de tres o cuatro etapas de expansioacuten y la temperatura de los gases en la

entrada estaacute alrededor de 1400ordmC saliendo de la turbina a temperaturas superiores a

los 600ordmC

Caldera de recuperacioacuten En esta caldera convencional el calor de los gases que

provienen de la turbina de gas se aprovecha en un ciclo de agua-vapor

Turbina de vapor Esta turbina acostumbra a ser de tres cuerpos y estaacute basada

en la tecnologiacutea convencional

Es muy habitual que la turbina de gas y la turbina de vapor se encuentren acopladas

a un mismo eje de manera que accionan un mismo generador eleacutectrico Ad by SaveLots More Info | Hide These Ads

Turbina de vapor del Bloque V de la Central Teacutermica de Ciclo Combinado de Besograves

4 Funcionamiento de una central de ciclo combinado

En primer lugar el aire es comprimido a alta presioacuten en el compresor pasando a la caacutemara de

combustioacuten donde se mezcla con el combustible

A continuacioacuten los gases de combustioacuten pasan por la turbina de gas donde se expansionan y

su energiacutea caloriacutefica se transforma en energiacutea mecaacutenica transmitieacutendolo al eje

Los gases que salen de la turbina de gas se llevan a una caldera de recuperacioacuten de calor para

producir vapor a partir de este momento tenemos un ciclo agua-vapor convencional

A la salida de la turbina el vapor se condensa (transformaacutendose nuevamente en agua) y vuelve a la

caldera para empezar un nuevo ciclo de produccioacuten de vapor

Actualmente la tendencia es acoplar la turbina de gas y la turbina de vapor a un mismo eje de

manera que accionan conjuntamente un mismo generador eleacutectrico

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5 Impactos medioambientales de les centrales de ciclo combinado

La utilizacioacuten de gas natural para la generacioacuten

de electricidad mediante la tecnologiacutea del ciclo

combinado se encuentra dentro de la poliacutetica

medioambiental de un gran nuacutemero de paiacuteses

ya que ofrece un gran nuacutemero de ventajas en

comparacioacuten con el resto de tecnologiacuteas de

produccioacuten eleacutectrica

En concreto las emisiones de CO 2 en relacioacuten

a los kWh producidos son menos de la mitad

de las emisiones de una central convencional

de carboacuten

112 Combustible El gas natural ha probado ser un combustible ideal para las turbinas de gas y para las centrales de ciclo combinado El gas natural se encuentra en yacimientos subterraacuteneos por separado o asociado al petroacuteleo El gas natural licuado (liquefied natural gas o LNG por sus siglas en Ingleacutes) es gas natural que ha sido procesado para ser transportado en forma liacutequida por cuestiones de ubicacioacuten de las centrales de energiacutea su composicioacuten es una mezcla de hidrocarburos que por lo comuacuten contiene propano butano isobutano que generalmente se extraen del gas natural y en menor grado propileno o butileno El gas natural es transportado como liacutequido a presioacuten atmosfeacuterica y a -162 degC donde la licuefaccioacuten reduce en 600 veces el volumen de gas transportado (Avallone amp Baumiester 1999 p 7-20)

Durante 2001 la produccioacuten mundial de gas seco se incrementoacute 17 respecto al antildeo anterior y 2 anual en los uacuteltimos 10 antildeos En Norteameacuterica se produjo 309 de la produccioacuten mundial 225 en Estados Unidos 7 en Canadaacute y 14 en Meacutexico Se estima que la demanda de gas natural presentaraacute la mayor tasa de crecimiento respecto a los demaacutes combustibles con un incremento de 32 anual durante el periodo 1999-2015 en tanto que la de petroacuteleo 22 anual y el carboacuten 18 anual El mayor dinamismo en el consumo de gas natural se daraacute en los paiacuteses en desarrollo principalmente en Asia Centro y Sudameacuterica con 57 anual en donde la demanda de energiacutea creceraacute alrededor de 4 anual mientras que en los

paiacuteses industrializados el incremento en el consumo de este combustible seraacute de 25 anual En los paiacuteses industrializados como en los paiacuteses en desarrollo el mayor consumo de gas natural responde a su creciente uso para generar electricidad por sus ventajas ambientales y econoacutemicas Ademaacutes en los paiacuteses en desarrollo su mayor uso seraacute resultado de su aplicacioacuten en el sector industrial y el raacutepido desarrollo de estos mercados

Las centrales de ciclo combinado en Meacutexico La Comisioacuten Federal de Electricidad (CFE) es la empresa del Estado encargada de la generacioacuten transmisioacuten distribucioacuten y comercializacioacuten de energiacutea eleacutectrica en el paiacutes actualmente atiende a 253 millones de personas Sin embargo poco se sabe de doacutende proviene la energiacutea que todos los diacuteas de forma permanente mantiene las actividades de personas empresas y gobierno La capacidad de generacioacuten cuenta con 177 centrales lo que equivale a 51571 MW incluyendo a aquellos productores independientes que por ley estaacuten autorizados para generar la energiacutea Eacutesta tiene varias fuentes la primera de ellas y la maacutes antigua son las hidroeleacutectricas hasta las modernas como la eoacutelica

En Meacutexico el uso de ciclos combinados los cuales queman gas natural para la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica crecioacute en forma significativa a partir de 1995 Mediante esta energiacutea se produjeron en ese antildeo un poco menos de 10 mil GWh

Los ciclos combinados en 2007 proporcionaron 12 231 GWh cantidad que represento el 464 del total de la energiacutea en el paiacutes Para diciembre de 2007 la capacidad instalada en ciclos combinados era de 16873 MW (33 de la capacidad total ndash 51029 MW) En el antildeo 2016 la comisioacuten federal de electricidad (CFE) estima que con esta tecnologiacutea creceraacute otros 10599 MW hasta llegar a 27472 MW En el cierre de agosto 2010 la capacidad instalada efectiva y la generacioacuten instalada en ciclos combinados fue de 1802228 MW y 77563 GWh respectivamente

Sumando a estas cifras la creacioacuten de nuevas centrales como la Central de Ciclo combinado ubicada en el Complejo Termoeleacutectrico ldquoPresidente Juaacuterezrdquo en el estado de Baja California con una capacidad de generacioacuten de 272 MW y la reconfiguracioacuten de centrales termoeleacutectricas ademaacutes de diversos proyectos conjuntamente con la inversioacuten privada pretendiendo con ello aumentar la generacioacuten mediante los ciclos combinados

Caldera de Recuperacioacuten (HRSG)La caldera de recuperacioacuten o HRSG en un ciclo combinado es el elemento encargado de aprovechar la energiacutea de los gases de escape de la turbina de gas transformaacutendola en vapor Con posterioridad ese vapor puede transformarse en electricidad por una turbina de gas ser utilizado en procesos industriales o en sistemas de calefaccioacuten centralizadosLas calderas de recuperacioacuten de calor pueden clasificarse en calderas con o sin postcombustioacuten y en calderas horizontales o verticales y tambieacuten por el nuacutemero de veces que el agua pasa a traveacutes de la caldera

Las partes principales de una caldera de recuperacioacuten de calor son

1048696 Desgasificador Es el encargado de eliminar los gases disueltos en el agua de alimentacioacuten oxiacutegeno principalmente y otros gases que podriacutean provocar corrosiones

1048696 Tanque de agua de alimentacioacuten Depoacutesito donde se acumula el agua que alimenta el sistema esta agua debe ser muy pura para evitar impurezas que podriacutean obstruir los conductos erosionarlos o corroerlos por las sustancias que llevasen con ellos

1048696 Calderiacuten Lugar de donde se alimenta el evaporador de agua y el sobrecalentador de vapor Puede haber diferentes tipos de calderines seguacuten la turbina de vapor que alimenten ya sean de baja media o alta presioacuten

1048696 Bombas de alimentacioacuten Son las encargadas de enviar el agua desde el tanque de agua de alimentacioacuten a su calderiacuten correspondiente

1048696 Economizadores Intercambiadores encargados de precalentar el agua de alimentacioacuten con el calor residual de los gases de escape aprovechando su energiacutea con lo que aumentamos el rendimiento de nuestra instalacioacuten y evitamos saltos bruscos de temperatura en la entrada de agua

1048696 Evaporadores Intercambiadores que aprovechan el calor de los gases de escape de temperatura intermedia para evaporar el agua a la presioacuten del circuito correspondientes la circulacioacuten del agua a traveacutes de ellos puede ser forzada o natural en la forzada se utilizan bombas y en la natural el efecto termosifoacuten aunque tambieacuten se usan bombas en los momentos de arranque o cuando sea necesario devolviendo el vapor al calderiacuten

CALDERAS DE RECUPERACIOacuteN DE CALOR CON O SIN POSTCOMBUSTIOacuteN

La caldera sin postcombustioacuten es el tipo maacutes comuacuten de caldera utilizada en los ciclos combinados Esencialmente es un intercambiador de calor en el que se transfiere el calor de los gases al circuito agua-vapor por conveccioacutenEn lo que se refiere a las calderas con postcombustioacuten aunque pueden construirse calderas de recuperacioacuten con quemadores y aporte de aire adicional las modificaciones constructivas normalmente se limitan a la instalacioacuten de quemadores en el conducto de gases a la entrada de la caldera Ello permite que se pueda utilizar el exceso de oxiacutegeno de los gases de escape de la turbina sin sobrepasar temperaturas admisibles para la placa de proteccioacuten interna del aislamiento temperaturas superiores a 800ordmC y sin modificar de forma importante la distribucioacuten de superficies de intercambio de la caldera sin postcombustioacuten [18] Estas calderas normalmente llevan atemperadores de agua pulverizada para regular la temperatura del vapor

CALDERAS DE RECUPERACIOacuteN DE CALOR HORIZONTALES Y VERTICALESLa caldera horizontal es aqueacutella en la que el gas a la salida de la turbina sigue una trayectoria horizontal a traveacutes de los distintos moacutedulos de sobrecalentamiento recalentamiento vaporizacioacuten y calentamiento de agua hasta su conduccioacuten a la chimenea de evacuacioacuten puede verse en la Figura 325 No necesitan estructura de soporte siendo en conjunto una caldera maacutes compacta y barataDebido a la construccioacuten compacta gran parte de los tubos en el interior de los haces no son accesibles por lo que en caso de rotura se debe abandonar el uso de dicho tubo

Bibliografia

1- httpwwwcfegobmxesLaEmpresageneracionelectricidad

2httpitzamnabnctipnmxdspacebitstream12345678957491TENDENCIASGENERACIONpdf

httpwwwcolbunclinteractivostermoelectricainteractivo-termoelectrica-esswf

Turbinas_Termicas_Hidraulicas (3)

A la salida de la turbina los gases de escape a temperaturas superiores a los 500ordmC han perdido temperatura y presioacuten pero auacuten contienen la suficiente energiacutea como para que valga la pena aprovecharla en la caldera de recuperacioacuten de calor Esta caldera actuacutea como un intercambiador de calor a contracorriente donde el gas calienta un grupo de tubos por donde circula agua o vapor cuya energiacutea se aprovecha en la turbina de vapor que a su vez acciona un alternador La energiacutea obtenida en estas instalaciones puede ser utilizada ademaacutes de la generacioacuten eleacutectrica para calefaccioacuten a distancia y para la obtencioacuten de vapor de procesoLa unioacuten de los dos ciclos permite producir maacutes energiacutea que un ciclo abierto y porsupuesto con un rendimiento energeacutetico mayor De esta forma el rendimiento supera el 55 cuando una turbina de gas rara vez supera el 40 los valores normales estaacuten entorno al 35 Los aumentos de potencia y rendimiento de los ciclos combinados han estado muyligados a los de la turbina de gas ya que es el que configura el ciclo inicial y por ello la nueva temperatura maacutexima del cicloLa complejidad del ciclo crece cuando se pretende mejorar el rendimiento lo que se justifica tanto maacutes cuanto mayor es el tamantildeo de la planta Los maacutes complejos tienen tres niveles de presioacuten en la caldera con un recalentamiento intermedio y refrigeracioacuten de aacutelabes de turbina de gas con agua o vapor procedente de la caldera de recuperacioacuten de calor En potencias menores se emplean alternativas menos complejas como los ciclos dedos niveles de presioacuten sin recalentamiento

La necesidad de bajos niveles de emisioacuten de contaminantes y de alta eficiencia energeacutetica ha

traiacutedo el desarrollo de las centrales teacutermicas de vapor y de gas natural Una central termoeleacutectrica de tipo vapor es una instalacioacuten industrial donde la energiacutea quiacutemica del combustible se transforma en caloriacutefica para producir vapor eacuteste se conduce a la turbina donde la fuente cineacutetica se convierte en mecaacutenica transmitieacutendose al generador para producir electricidad

Si bien las centrales convencionales de vapor (termoeleacutectricas) figuran entre las maacutes contaminantes de los tipos de generacioacuten de electricidad su arraigo en la totalidad de los paiacuteses se debe a que los combustibles foacutesiles como el combustoacuteleo el carboacuten y el coque de petroacuteleo seguiraacuten siendo durante algunas deacutecadas la principal fuente de energiacutea utilizada para la produccioacuten de electricidad

Las centrales de gas natural tambieacuten representan una opcioacuten viable en el campo de las teacutermicas siendo su combustible principal el gas natural la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica en las unidades de turbogas se realiza directamente de la energiacutea cineacutetica resultante de la expansioacuten de aire comprimido y los gases de combustioacuten

En el ciclo de turbo gas la turbina estaacute unida al generador de rotor dando lugar a la produccioacuten de energiacutea eleacutectrica Los gases de la combustioacuten se descargan directamente a la atmoacutesfera despueacutes de trabajar En los sistemas de generacioacuten de electricidad mediante gas la emisioacuten de contaminantes se ve reducida considerablemente mientras que la eficiencia teacutermica se ve mejorada respecto al ciclo convencional de vapor utilizado en las centrales termoeleacutectricas

Desde el punto de vista operativo el breve tiempo de arranque y la variacioacuten a la inconsistencia de la demanda la turbina de gas satisface cargas de suministro y capacidad de un sistema eleacutectrico demandante

11 Caracteriacutesticas generales del ciclo combinado Teacutecnicamente un ciclo combinado estaacute constituido por tres elementos una turbina de gas una caldera de recuperacioacuten de calor y una turbina de vapor La turbina de gas genera energiacutea eleacutectrica mediante la combustioacuten de gas natural Los gases de escape procedentes de la combustioacuten se introducen en un intercambiador de calor que se conoce como caldera de recuperacioacuten En ella el agua aprovecha el calor residual de los gases de escape de la turbina de gas para generar vapor que se aprovecha en la turbina de vapor incrementando la produccioacuten total de energiacutea eleacutectrica

Las plantas de potencia de ciclo combinado pueden ser sin alimentacioacuten o con alimentacioacuten suplementaria en este uacuteltimo caso se alimenta combustible adicional a una caldera de vapor y la turbina puede ser una parte maacutes bien pequentildea de toda la planta En el sistema sin alimentacioacuten la seccioacuten de vapor es auxiliar para la turbina de gas y por lo comuacuten estaacute controlada automaacuteticamente a aquella En el sistema sin alimentacioacuten pueden obtenerse tanto como un 40 adicional de potencia sin quemar combustible adicional Como consecuencia la

Figura 2 esquema de un sistema de ciclo combinado

eficiencia teacutermica global es muy alta (alrededor de 40 en las turbinas modernas (Avallone amp Baumeister 1999 p 9-133)

iquestQueacute es una central teacutermica de ciclo combinado

La central teacutermica de ciclo combinado es aquella donde se genera electricidad mediante la

utilizacioacuten conjunta de dos turbinas

Un turbogrupo de gas

Un turbogrupo de vapor

Es decir para la transformacioacuten de la energiacutea del combustible en electricidad se superponen dos

ciclos

El ciclo de Brayton (turbina de gas) toma el aire directamente de la atmoacutesfera y

se somete a un calentamiento y compresioacuten para aprovecharlo como energiacutea

mecaacutenica o eleacutectrica

El ciclo de Rankine (turbina de vapor) donde se relaciona el consumo de calor

con la produccioacuten de trabajo o creacioacuten de energiacutea a partir de vapor de agua

2 Ventajas del Ciclo Combinado

Las caracteriacutesticas principales de las centrales teacutermicas de ciclo combinado son

Flexibilidad La central puede operar a plena carga o cargas parciales hasta un

miacutenimo de aproximadamente el 45 de la potencia maacutexima

Eficiencia elevada El ciclo combinado proporciona mayor eficiencia por un

margen maacutes amplio de potencias

Sus emisiones son maacutes bajas que en las centrales teacutermicas convencionales

Coste de inversioacuten bajo por MW instalado

Periodos de construccioacuten cortos

Menor superficie por MW instalado si lo comparamos con las centrales

termoeleacutectricas convencionales (lo que reduce el impacto visual)

Bajo consumo de agua de refrigeracioacuten

Ahorro energeacutetico en forma de combustible

3 Partes fundamentales de una central de ciclo combinado

Para entender el funcionamiento de una central teacutermica de ciclo combinado hay que conocer

primero las partes que la forman

Turbina de gas Que consta de

o Compresor cuya funcioacuten es inyectar el aire a presioacuten para la combustioacuten del

gas y la refrigeracioacuten de las zonas calientes

o Caacutemara de combustioacuten donde se mezcla el gas natural (combustible) con el

aire a presioacuten produciendo la combustioacuten

o Turbina de gas donde se produce la expansioacuten de gases que provienen de la

caacutemara de combustioacuten

Consta de tres o cuatro etapas de expansioacuten y la temperatura de los gases en la

entrada estaacute alrededor de 1400ordmC saliendo de la turbina a temperaturas superiores a

los 600ordmC

Caldera de recuperacioacuten En esta caldera convencional el calor de los gases que

provienen de la turbina de gas se aprovecha en un ciclo de agua-vapor

Turbina de vapor Esta turbina acostumbra a ser de tres cuerpos y estaacute basada

en la tecnologiacutea convencional

Es muy habitual que la turbina de gas y la turbina de vapor se encuentren acopladas

a un mismo eje de manera que accionan un mismo generador eleacutectrico Ad by SaveLots More Info | Hide These Ads

Turbina de vapor del Bloque V de la Central Teacutermica de Ciclo Combinado de Besograves

4 Funcionamiento de una central de ciclo combinado

En primer lugar el aire es comprimido a alta presioacuten en el compresor pasando a la caacutemara de

combustioacuten donde se mezcla con el combustible

A continuacioacuten los gases de combustioacuten pasan por la turbina de gas donde se expansionan y

su energiacutea caloriacutefica se transforma en energiacutea mecaacutenica transmitieacutendolo al eje

Los gases que salen de la turbina de gas se llevan a una caldera de recuperacioacuten de calor para

producir vapor a partir de este momento tenemos un ciclo agua-vapor convencional

A la salida de la turbina el vapor se condensa (transformaacutendose nuevamente en agua) y vuelve a la

caldera para empezar un nuevo ciclo de produccioacuten de vapor

Actualmente la tendencia es acoplar la turbina de gas y la turbina de vapor a un mismo eje de

manera que accionan conjuntamente un mismo generador eleacutectrico

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5 Impactos medioambientales de les centrales de ciclo combinado

La utilizacioacuten de gas natural para la generacioacuten

de electricidad mediante la tecnologiacutea del ciclo

combinado se encuentra dentro de la poliacutetica

medioambiental de un gran nuacutemero de paiacuteses

ya que ofrece un gran nuacutemero de ventajas en

comparacioacuten con el resto de tecnologiacuteas de

produccioacuten eleacutectrica

En concreto las emisiones de CO 2 en relacioacuten

a los kWh producidos son menos de la mitad

de las emisiones de una central convencional

de carboacuten

112 Combustible El gas natural ha probado ser un combustible ideal para las turbinas de gas y para las centrales de ciclo combinado El gas natural se encuentra en yacimientos subterraacuteneos por separado o asociado al petroacuteleo El gas natural licuado (liquefied natural gas o LNG por sus siglas en Ingleacutes) es gas natural que ha sido procesado para ser transportado en forma liacutequida por cuestiones de ubicacioacuten de las centrales de energiacutea su composicioacuten es una mezcla de hidrocarburos que por lo comuacuten contiene propano butano isobutano que generalmente se extraen del gas natural y en menor grado propileno o butileno El gas natural es transportado como liacutequido a presioacuten atmosfeacuterica y a -162 degC donde la licuefaccioacuten reduce en 600 veces el volumen de gas transportado (Avallone amp Baumiester 1999 p 7-20)

Durante 2001 la produccioacuten mundial de gas seco se incrementoacute 17 respecto al antildeo anterior y 2 anual en los uacuteltimos 10 antildeos En Norteameacuterica se produjo 309 de la produccioacuten mundial 225 en Estados Unidos 7 en Canadaacute y 14 en Meacutexico Se estima que la demanda de gas natural presentaraacute la mayor tasa de crecimiento respecto a los demaacutes combustibles con un incremento de 32 anual durante el periodo 1999-2015 en tanto que la de petroacuteleo 22 anual y el carboacuten 18 anual El mayor dinamismo en el consumo de gas natural se daraacute en los paiacuteses en desarrollo principalmente en Asia Centro y Sudameacuterica con 57 anual en donde la demanda de energiacutea creceraacute alrededor de 4 anual mientras que en los

paiacuteses industrializados el incremento en el consumo de este combustible seraacute de 25 anual En los paiacuteses industrializados como en los paiacuteses en desarrollo el mayor consumo de gas natural responde a su creciente uso para generar electricidad por sus ventajas ambientales y econoacutemicas Ademaacutes en los paiacuteses en desarrollo su mayor uso seraacute resultado de su aplicacioacuten en el sector industrial y el raacutepido desarrollo de estos mercados

Las centrales de ciclo combinado en Meacutexico La Comisioacuten Federal de Electricidad (CFE) es la empresa del Estado encargada de la generacioacuten transmisioacuten distribucioacuten y comercializacioacuten de energiacutea eleacutectrica en el paiacutes actualmente atiende a 253 millones de personas Sin embargo poco se sabe de doacutende proviene la energiacutea que todos los diacuteas de forma permanente mantiene las actividades de personas empresas y gobierno La capacidad de generacioacuten cuenta con 177 centrales lo que equivale a 51571 MW incluyendo a aquellos productores independientes que por ley estaacuten autorizados para generar la energiacutea Eacutesta tiene varias fuentes la primera de ellas y la maacutes antigua son las hidroeleacutectricas hasta las modernas como la eoacutelica

En Meacutexico el uso de ciclos combinados los cuales queman gas natural para la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica crecioacute en forma significativa a partir de 1995 Mediante esta energiacutea se produjeron en ese antildeo un poco menos de 10 mil GWh

Los ciclos combinados en 2007 proporcionaron 12 231 GWh cantidad que represento el 464 del total de la energiacutea en el paiacutes Para diciembre de 2007 la capacidad instalada en ciclos combinados era de 16873 MW (33 de la capacidad total ndash 51029 MW) En el antildeo 2016 la comisioacuten federal de electricidad (CFE) estima que con esta tecnologiacutea creceraacute otros 10599 MW hasta llegar a 27472 MW En el cierre de agosto 2010 la capacidad instalada efectiva y la generacioacuten instalada en ciclos combinados fue de 1802228 MW y 77563 GWh respectivamente

Sumando a estas cifras la creacioacuten de nuevas centrales como la Central de Ciclo combinado ubicada en el Complejo Termoeleacutectrico ldquoPresidente Juaacuterezrdquo en el estado de Baja California con una capacidad de generacioacuten de 272 MW y la reconfiguracioacuten de centrales termoeleacutectricas ademaacutes de diversos proyectos conjuntamente con la inversioacuten privada pretendiendo con ello aumentar la generacioacuten mediante los ciclos combinados

Caldera de Recuperacioacuten (HRSG)La caldera de recuperacioacuten o HRSG en un ciclo combinado es el elemento encargado de aprovechar la energiacutea de los gases de escape de la turbina de gas transformaacutendola en vapor Con posterioridad ese vapor puede transformarse en electricidad por una turbina de gas ser utilizado en procesos industriales o en sistemas de calefaccioacuten centralizadosLas calderas de recuperacioacuten de calor pueden clasificarse en calderas con o sin postcombustioacuten y en calderas horizontales o verticales y tambieacuten por el nuacutemero de veces que el agua pasa a traveacutes de la caldera

Las partes principales de una caldera de recuperacioacuten de calor son

1048696 Desgasificador Es el encargado de eliminar los gases disueltos en el agua de alimentacioacuten oxiacutegeno principalmente y otros gases que podriacutean provocar corrosiones

1048696 Tanque de agua de alimentacioacuten Depoacutesito donde se acumula el agua que alimenta el sistema esta agua debe ser muy pura para evitar impurezas que podriacutean obstruir los conductos erosionarlos o corroerlos por las sustancias que llevasen con ellos

1048696 Calderiacuten Lugar de donde se alimenta el evaporador de agua y el sobrecalentador de vapor Puede haber diferentes tipos de calderines seguacuten la turbina de vapor que alimenten ya sean de baja media o alta presioacuten

1048696 Bombas de alimentacioacuten Son las encargadas de enviar el agua desde el tanque de agua de alimentacioacuten a su calderiacuten correspondiente

1048696 Economizadores Intercambiadores encargados de precalentar el agua de alimentacioacuten con el calor residual de los gases de escape aprovechando su energiacutea con lo que aumentamos el rendimiento de nuestra instalacioacuten y evitamos saltos bruscos de temperatura en la entrada de agua

1048696 Evaporadores Intercambiadores que aprovechan el calor de los gases de escape de temperatura intermedia para evaporar el agua a la presioacuten del circuito correspondientes la circulacioacuten del agua a traveacutes de ellos puede ser forzada o natural en la forzada se utilizan bombas y en la natural el efecto termosifoacuten aunque tambieacuten se usan bombas en los momentos de arranque o cuando sea necesario devolviendo el vapor al calderiacuten

CALDERAS DE RECUPERACIOacuteN DE CALOR CON O SIN POSTCOMBUSTIOacuteN

La caldera sin postcombustioacuten es el tipo maacutes comuacuten de caldera utilizada en los ciclos combinados Esencialmente es un intercambiador de calor en el que se transfiere el calor de los gases al circuito agua-vapor por conveccioacutenEn lo que se refiere a las calderas con postcombustioacuten aunque pueden construirse calderas de recuperacioacuten con quemadores y aporte de aire adicional las modificaciones constructivas normalmente se limitan a la instalacioacuten de quemadores en el conducto de gases a la entrada de la caldera Ello permite que se pueda utilizar el exceso de oxiacutegeno de los gases de escape de la turbina sin sobrepasar temperaturas admisibles para la placa de proteccioacuten interna del aislamiento temperaturas superiores a 800ordmC y sin modificar de forma importante la distribucioacuten de superficies de intercambio de la caldera sin postcombustioacuten [18] Estas calderas normalmente llevan atemperadores de agua pulverizada para regular la temperatura del vapor

CALDERAS DE RECUPERACIOacuteN DE CALOR HORIZONTALES Y VERTICALESLa caldera horizontal es aqueacutella en la que el gas a la salida de la turbina sigue una trayectoria horizontal a traveacutes de los distintos moacutedulos de sobrecalentamiento recalentamiento vaporizacioacuten y calentamiento de agua hasta su conduccioacuten a la chimenea de evacuacioacuten puede verse en la Figura 325 No necesitan estructura de soporte siendo en conjunto una caldera maacutes compacta y barataDebido a la construccioacuten compacta gran parte de los tubos en el interior de los haces no son accesibles por lo que en caso de rotura se debe abandonar el uso de dicho tubo

Bibliografia

1- httpwwwcfegobmxesLaEmpresageneracionelectricidad

2httpitzamnabnctipnmxdspacebitstream12345678957491TENDENCIASGENERACIONpdf

httpwwwcolbunclinteractivostermoelectricainteractivo-termoelectrica-esswf

Turbinas_Termicas_Hidraulicas (3)

En el ciclo de turbo gas la turbina estaacute unida al generador de rotor dando lugar a la produccioacuten de energiacutea eleacutectrica Los gases de la combustioacuten se descargan directamente a la atmoacutesfera despueacutes de trabajar En los sistemas de generacioacuten de electricidad mediante gas la emisioacuten de contaminantes se ve reducida considerablemente mientras que la eficiencia teacutermica se ve mejorada respecto al ciclo convencional de vapor utilizado en las centrales termoeleacutectricas

Desde el punto de vista operativo el breve tiempo de arranque y la variacioacuten a la inconsistencia de la demanda la turbina de gas satisface cargas de suministro y capacidad de un sistema eleacutectrico demandante

11 Caracteriacutesticas generales del ciclo combinado Teacutecnicamente un ciclo combinado estaacute constituido por tres elementos una turbina de gas una caldera de recuperacioacuten de calor y una turbina de vapor La turbina de gas genera energiacutea eleacutectrica mediante la combustioacuten de gas natural Los gases de escape procedentes de la combustioacuten se introducen en un intercambiador de calor que se conoce como caldera de recuperacioacuten En ella el agua aprovecha el calor residual de los gases de escape de la turbina de gas para generar vapor que se aprovecha en la turbina de vapor incrementando la produccioacuten total de energiacutea eleacutectrica

Las plantas de potencia de ciclo combinado pueden ser sin alimentacioacuten o con alimentacioacuten suplementaria en este uacuteltimo caso se alimenta combustible adicional a una caldera de vapor y la turbina puede ser una parte maacutes bien pequentildea de toda la planta En el sistema sin alimentacioacuten la seccioacuten de vapor es auxiliar para la turbina de gas y por lo comuacuten estaacute controlada automaacuteticamente a aquella En el sistema sin alimentacioacuten pueden obtenerse tanto como un 40 adicional de potencia sin quemar combustible adicional Como consecuencia la

Figura 2 esquema de un sistema de ciclo combinado

eficiencia teacutermica global es muy alta (alrededor de 40 en las turbinas modernas (Avallone amp Baumeister 1999 p 9-133)

iquestQueacute es una central teacutermica de ciclo combinado

La central teacutermica de ciclo combinado es aquella donde se genera electricidad mediante la

utilizacioacuten conjunta de dos turbinas

Un turbogrupo de gas

Un turbogrupo de vapor

Es decir para la transformacioacuten de la energiacutea del combustible en electricidad se superponen dos

ciclos

El ciclo de Brayton (turbina de gas) toma el aire directamente de la atmoacutesfera y

se somete a un calentamiento y compresioacuten para aprovecharlo como energiacutea

mecaacutenica o eleacutectrica

El ciclo de Rankine (turbina de vapor) donde se relaciona el consumo de calor

con la produccioacuten de trabajo o creacioacuten de energiacutea a partir de vapor de agua

2 Ventajas del Ciclo Combinado

Las caracteriacutesticas principales de las centrales teacutermicas de ciclo combinado son

Flexibilidad La central puede operar a plena carga o cargas parciales hasta un

miacutenimo de aproximadamente el 45 de la potencia maacutexima

Eficiencia elevada El ciclo combinado proporciona mayor eficiencia por un

margen maacutes amplio de potencias

Sus emisiones son maacutes bajas que en las centrales teacutermicas convencionales

Coste de inversioacuten bajo por MW instalado

Periodos de construccioacuten cortos

Menor superficie por MW instalado si lo comparamos con las centrales

termoeleacutectricas convencionales (lo que reduce el impacto visual)

Bajo consumo de agua de refrigeracioacuten

Ahorro energeacutetico en forma de combustible

3 Partes fundamentales de una central de ciclo combinado

Para entender el funcionamiento de una central teacutermica de ciclo combinado hay que conocer

primero las partes que la forman

Turbina de gas Que consta de

o Compresor cuya funcioacuten es inyectar el aire a presioacuten para la combustioacuten del

gas y la refrigeracioacuten de las zonas calientes

o Caacutemara de combustioacuten donde se mezcla el gas natural (combustible) con el

aire a presioacuten produciendo la combustioacuten

o Turbina de gas donde se produce la expansioacuten de gases que provienen de la

caacutemara de combustioacuten

Consta de tres o cuatro etapas de expansioacuten y la temperatura de los gases en la

entrada estaacute alrededor de 1400ordmC saliendo de la turbina a temperaturas superiores a

los 600ordmC

Caldera de recuperacioacuten En esta caldera convencional el calor de los gases que

provienen de la turbina de gas se aprovecha en un ciclo de agua-vapor

Turbina de vapor Esta turbina acostumbra a ser de tres cuerpos y estaacute basada

en la tecnologiacutea convencional

Es muy habitual que la turbina de gas y la turbina de vapor se encuentren acopladas

a un mismo eje de manera que accionan un mismo generador eleacutectrico Ad by SaveLots More Info | Hide These Ads

Turbina de vapor del Bloque V de la Central Teacutermica de Ciclo Combinado de Besograves

4 Funcionamiento de una central de ciclo combinado

En primer lugar el aire es comprimido a alta presioacuten en el compresor pasando a la caacutemara de

combustioacuten donde se mezcla con el combustible

A continuacioacuten los gases de combustioacuten pasan por la turbina de gas donde se expansionan y

su energiacutea caloriacutefica se transforma en energiacutea mecaacutenica transmitieacutendolo al eje

Los gases que salen de la turbina de gas se llevan a una caldera de recuperacioacuten de calor para

producir vapor a partir de este momento tenemos un ciclo agua-vapor convencional

A la salida de la turbina el vapor se condensa (transformaacutendose nuevamente en agua) y vuelve a la

caldera para empezar un nuevo ciclo de produccioacuten de vapor

Actualmente la tendencia es acoplar la turbina de gas y la turbina de vapor a un mismo eje de

manera que accionan conjuntamente un mismo generador eleacutectrico

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5 Impactos medioambientales de les centrales de ciclo combinado

La utilizacioacuten de gas natural para la generacioacuten

de electricidad mediante la tecnologiacutea del ciclo

combinado se encuentra dentro de la poliacutetica

medioambiental de un gran nuacutemero de paiacuteses

ya que ofrece un gran nuacutemero de ventajas en

comparacioacuten con el resto de tecnologiacuteas de

produccioacuten eleacutectrica

En concreto las emisiones de CO 2 en relacioacuten

a los kWh producidos son menos de la mitad

de las emisiones de una central convencional

de carboacuten

112 Combustible El gas natural ha probado ser un combustible ideal para las turbinas de gas y para las centrales de ciclo combinado El gas natural se encuentra en yacimientos subterraacuteneos por separado o asociado al petroacuteleo El gas natural licuado (liquefied natural gas o LNG por sus siglas en Ingleacutes) es gas natural que ha sido procesado para ser transportado en forma liacutequida por cuestiones de ubicacioacuten de las centrales de energiacutea su composicioacuten es una mezcla de hidrocarburos que por lo comuacuten contiene propano butano isobutano que generalmente se extraen del gas natural y en menor grado propileno o butileno El gas natural es transportado como liacutequido a presioacuten atmosfeacuterica y a -162 degC donde la licuefaccioacuten reduce en 600 veces el volumen de gas transportado (Avallone amp Baumiester 1999 p 7-20)

Durante 2001 la produccioacuten mundial de gas seco se incrementoacute 17 respecto al antildeo anterior y 2 anual en los uacuteltimos 10 antildeos En Norteameacuterica se produjo 309 de la produccioacuten mundial 225 en Estados Unidos 7 en Canadaacute y 14 en Meacutexico Se estima que la demanda de gas natural presentaraacute la mayor tasa de crecimiento respecto a los demaacutes combustibles con un incremento de 32 anual durante el periodo 1999-2015 en tanto que la de petroacuteleo 22 anual y el carboacuten 18 anual El mayor dinamismo en el consumo de gas natural se daraacute en los paiacuteses en desarrollo principalmente en Asia Centro y Sudameacuterica con 57 anual en donde la demanda de energiacutea creceraacute alrededor de 4 anual mientras que en los

paiacuteses industrializados el incremento en el consumo de este combustible seraacute de 25 anual En los paiacuteses industrializados como en los paiacuteses en desarrollo el mayor consumo de gas natural responde a su creciente uso para generar electricidad por sus ventajas ambientales y econoacutemicas Ademaacutes en los paiacuteses en desarrollo su mayor uso seraacute resultado de su aplicacioacuten en el sector industrial y el raacutepido desarrollo de estos mercados

Las centrales de ciclo combinado en Meacutexico La Comisioacuten Federal de Electricidad (CFE) es la empresa del Estado encargada de la generacioacuten transmisioacuten distribucioacuten y comercializacioacuten de energiacutea eleacutectrica en el paiacutes actualmente atiende a 253 millones de personas Sin embargo poco se sabe de doacutende proviene la energiacutea que todos los diacuteas de forma permanente mantiene las actividades de personas empresas y gobierno La capacidad de generacioacuten cuenta con 177 centrales lo que equivale a 51571 MW incluyendo a aquellos productores independientes que por ley estaacuten autorizados para generar la energiacutea Eacutesta tiene varias fuentes la primera de ellas y la maacutes antigua son las hidroeleacutectricas hasta las modernas como la eoacutelica

En Meacutexico el uso de ciclos combinados los cuales queman gas natural para la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica crecioacute en forma significativa a partir de 1995 Mediante esta energiacutea se produjeron en ese antildeo un poco menos de 10 mil GWh

Los ciclos combinados en 2007 proporcionaron 12 231 GWh cantidad que represento el 464 del total de la energiacutea en el paiacutes Para diciembre de 2007 la capacidad instalada en ciclos combinados era de 16873 MW (33 de la capacidad total ndash 51029 MW) En el antildeo 2016 la comisioacuten federal de electricidad (CFE) estima que con esta tecnologiacutea creceraacute otros 10599 MW hasta llegar a 27472 MW En el cierre de agosto 2010 la capacidad instalada efectiva y la generacioacuten instalada en ciclos combinados fue de 1802228 MW y 77563 GWh respectivamente

Sumando a estas cifras la creacioacuten de nuevas centrales como la Central de Ciclo combinado ubicada en el Complejo Termoeleacutectrico ldquoPresidente Juaacuterezrdquo en el estado de Baja California con una capacidad de generacioacuten de 272 MW y la reconfiguracioacuten de centrales termoeleacutectricas ademaacutes de diversos proyectos conjuntamente con la inversioacuten privada pretendiendo con ello aumentar la generacioacuten mediante los ciclos combinados

Caldera de Recuperacioacuten (HRSG)La caldera de recuperacioacuten o HRSG en un ciclo combinado es el elemento encargado de aprovechar la energiacutea de los gases de escape de la turbina de gas transformaacutendola en vapor Con posterioridad ese vapor puede transformarse en electricidad por una turbina de gas ser utilizado en procesos industriales o en sistemas de calefaccioacuten centralizadosLas calderas de recuperacioacuten de calor pueden clasificarse en calderas con o sin postcombustioacuten y en calderas horizontales o verticales y tambieacuten por el nuacutemero de veces que el agua pasa a traveacutes de la caldera

Las partes principales de una caldera de recuperacioacuten de calor son

1048696 Desgasificador Es el encargado de eliminar los gases disueltos en el agua de alimentacioacuten oxiacutegeno principalmente y otros gases que podriacutean provocar corrosiones

1048696 Tanque de agua de alimentacioacuten Depoacutesito donde se acumula el agua que alimenta el sistema esta agua debe ser muy pura para evitar impurezas que podriacutean obstruir los conductos erosionarlos o corroerlos por las sustancias que llevasen con ellos

1048696 Calderiacuten Lugar de donde se alimenta el evaporador de agua y el sobrecalentador de vapor Puede haber diferentes tipos de calderines seguacuten la turbina de vapor que alimenten ya sean de baja media o alta presioacuten

1048696 Bombas de alimentacioacuten Son las encargadas de enviar el agua desde el tanque de agua de alimentacioacuten a su calderiacuten correspondiente

1048696 Economizadores Intercambiadores encargados de precalentar el agua de alimentacioacuten con el calor residual de los gases de escape aprovechando su energiacutea con lo que aumentamos el rendimiento de nuestra instalacioacuten y evitamos saltos bruscos de temperatura en la entrada de agua

1048696 Evaporadores Intercambiadores que aprovechan el calor de los gases de escape de temperatura intermedia para evaporar el agua a la presioacuten del circuito correspondientes la circulacioacuten del agua a traveacutes de ellos puede ser forzada o natural en la forzada se utilizan bombas y en la natural el efecto termosifoacuten aunque tambieacuten se usan bombas en los momentos de arranque o cuando sea necesario devolviendo el vapor al calderiacuten

CALDERAS DE RECUPERACIOacuteN DE CALOR CON O SIN POSTCOMBUSTIOacuteN

La caldera sin postcombustioacuten es el tipo maacutes comuacuten de caldera utilizada en los ciclos combinados Esencialmente es un intercambiador de calor en el que se transfiere el calor de los gases al circuito agua-vapor por conveccioacutenEn lo que se refiere a las calderas con postcombustioacuten aunque pueden construirse calderas de recuperacioacuten con quemadores y aporte de aire adicional las modificaciones constructivas normalmente se limitan a la instalacioacuten de quemadores en el conducto de gases a la entrada de la caldera Ello permite que se pueda utilizar el exceso de oxiacutegeno de los gases de escape de la turbina sin sobrepasar temperaturas admisibles para la placa de proteccioacuten interna del aislamiento temperaturas superiores a 800ordmC y sin modificar de forma importante la distribucioacuten de superficies de intercambio de la caldera sin postcombustioacuten [18] Estas calderas normalmente llevan atemperadores de agua pulverizada para regular la temperatura del vapor

CALDERAS DE RECUPERACIOacuteN DE CALOR HORIZONTALES Y VERTICALESLa caldera horizontal es aqueacutella en la que el gas a la salida de la turbina sigue una trayectoria horizontal a traveacutes de los distintos moacutedulos de sobrecalentamiento recalentamiento vaporizacioacuten y calentamiento de agua hasta su conduccioacuten a la chimenea de evacuacioacuten puede verse en la Figura 325 No necesitan estructura de soporte siendo en conjunto una caldera maacutes compacta y barataDebido a la construccioacuten compacta gran parte de los tubos en el interior de los haces no son accesibles por lo que en caso de rotura se debe abandonar el uso de dicho tubo

Bibliografia

1- httpwwwcfegobmxesLaEmpresageneracionelectricidad

2httpitzamnabnctipnmxdspacebitstream12345678957491TENDENCIASGENERACIONpdf

httpwwwcolbunclinteractivostermoelectricainteractivo-termoelectrica-esswf

Turbinas_Termicas_Hidraulicas (3)

eficiencia teacutermica global es muy alta (alrededor de 40 en las turbinas modernas (Avallone amp Baumeister 1999 p 9-133)

iquestQueacute es una central teacutermica de ciclo combinado

La central teacutermica de ciclo combinado es aquella donde se genera electricidad mediante la

utilizacioacuten conjunta de dos turbinas

Un turbogrupo de gas

Un turbogrupo de vapor

Es decir para la transformacioacuten de la energiacutea del combustible en electricidad se superponen dos

ciclos

El ciclo de Brayton (turbina de gas) toma el aire directamente de la atmoacutesfera y

se somete a un calentamiento y compresioacuten para aprovecharlo como energiacutea

mecaacutenica o eleacutectrica

El ciclo de Rankine (turbina de vapor) donde se relaciona el consumo de calor

con la produccioacuten de trabajo o creacioacuten de energiacutea a partir de vapor de agua

2 Ventajas del Ciclo Combinado

Las caracteriacutesticas principales de las centrales teacutermicas de ciclo combinado son

Flexibilidad La central puede operar a plena carga o cargas parciales hasta un

miacutenimo de aproximadamente el 45 de la potencia maacutexima

Eficiencia elevada El ciclo combinado proporciona mayor eficiencia por un

margen maacutes amplio de potencias

Sus emisiones son maacutes bajas que en las centrales teacutermicas convencionales

Coste de inversioacuten bajo por MW instalado

Periodos de construccioacuten cortos

Menor superficie por MW instalado si lo comparamos con las centrales

termoeleacutectricas convencionales (lo que reduce el impacto visual)

Bajo consumo de agua de refrigeracioacuten

Ahorro energeacutetico en forma de combustible

3 Partes fundamentales de una central de ciclo combinado

Para entender el funcionamiento de una central teacutermica de ciclo combinado hay que conocer

primero las partes que la forman

Turbina de gas Que consta de

o Compresor cuya funcioacuten es inyectar el aire a presioacuten para la combustioacuten del

gas y la refrigeracioacuten de las zonas calientes

o Caacutemara de combustioacuten donde se mezcla el gas natural (combustible) con el

aire a presioacuten produciendo la combustioacuten

o Turbina de gas donde se produce la expansioacuten de gases que provienen de la

caacutemara de combustioacuten

Consta de tres o cuatro etapas de expansioacuten y la temperatura de los gases en la

entrada estaacute alrededor de 1400ordmC saliendo de la turbina a temperaturas superiores a

los 600ordmC

Caldera de recuperacioacuten En esta caldera convencional el calor de los gases que

provienen de la turbina de gas se aprovecha en un ciclo de agua-vapor

Turbina de vapor Esta turbina acostumbra a ser de tres cuerpos y estaacute basada

en la tecnologiacutea convencional

Es muy habitual que la turbina de gas y la turbina de vapor se encuentren acopladas

a un mismo eje de manera que accionan un mismo generador eleacutectrico Ad by SaveLots More Info | Hide These Ads

Turbina de vapor del Bloque V de la Central Teacutermica de Ciclo Combinado de Besograves

4 Funcionamiento de una central de ciclo combinado

En primer lugar el aire es comprimido a alta presioacuten en el compresor pasando a la caacutemara de

combustioacuten donde se mezcla con el combustible

A continuacioacuten los gases de combustioacuten pasan por la turbina de gas donde se expansionan y

su energiacutea caloriacutefica se transforma en energiacutea mecaacutenica transmitieacutendolo al eje

Los gases que salen de la turbina de gas se llevan a una caldera de recuperacioacuten de calor para

producir vapor a partir de este momento tenemos un ciclo agua-vapor convencional

A la salida de la turbina el vapor se condensa (transformaacutendose nuevamente en agua) y vuelve a la

caldera para empezar un nuevo ciclo de produccioacuten de vapor

Actualmente la tendencia es acoplar la turbina de gas y la turbina de vapor a un mismo eje de

manera que accionan conjuntamente un mismo generador eleacutectrico

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5 Impactos medioambientales de les centrales de ciclo combinado

La utilizacioacuten de gas natural para la generacioacuten

de electricidad mediante la tecnologiacutea del ciclo

combinado se encuentra dentro de la poliacutetica

medioambiental de un gran nuacutemero de paiacuteses

ya que ofrece un gran nuacutemero de ventajas en

comparacioacuten con el resto de tecnologiacuteas de

produccioacuten eleacutectrica

En concreto las emisiones de CO 2 en relacioacuten

a los kWh producidos son menos de la mitad

de las emisiones de una central convencional

de carboacuten

112 Combustible El gas natural ha probado ser un combustible ideal para las turbinas de gas y para las centrales de ciclo combinado El gas natural se encuentra en yacimientos subterraacuteneos por separado o asociado al petroacuteleo El gas natural licuado (liquefied natural gas o LNG por sus siglas en Ingleacutes) es gas natural que ha sido procesado para ser transportado en forma liacutequida por cuestiones de ubicacioacuten de las centrales de energiacutea su composicioacuten es una mezcla de hidrocarburos que por lo comuacuten contiene propano butano isobutano que generalmente se extraen del gas natural y en menor grado propileno o butileno El gas natural es transportado como liacutequido a presioacuten atmosfeacuterica y a -162 degC donde la licuefaccioacuten reduce en 600 veces el volumen de gas transportado (Avallone amp Baumiester 1999 p 7-20)

Durante 2001 la produccioacuten mundial de gas seco se incrementoacute 17 respecto al antildeo anterior y 2 anual en los uacuteltimos 10 antildeos En Norteameacuterica se produjo 309 de la produccioacuten mundial 225 en Estados Unidos 7 en Canadaacute y 14 en Meacutexico Se estima que la demanda de gas natural presentaraacute la mayor tasa de crecimiento respecto a los demaacutes combustibles con un incremento de 32 anual durante el periodo 1999-2015 en tanto que la de petroacuteleo 22 anual y el carboacuten 18 anual El mayor dinamismo en el consumo de gas natural se daraacute en los paiacuteses en desarrollo principalmente en Asia Centro y Sudameacuterica con 57 anual en donde la demanda de energiacutea creceraacute alrededor de 4 anual mientras que en los

paiacuteses industrializados el incremento en el consumo de este combustible seraacute de 25 anual En los paiacuteses industrializados como en los paiacuteses en desarrollo el mayor consumo de gas natural responde a su creciente uso para generar electricidad por sus ventajas ambientales y econoacutemicas Ademaacutes en los paiacuteses en desarrollo su mayor uso seraacute resultado de su aplicacioacuten en el sector industrial y el raacutepido desarrollo de estos mercados

Las centrales de ciclo combinado en Meacutexico La Comisioacuten Federal de Electricidad (CFE) es la empresa del Estado encargada de la generacioacuten transmisioacuten distribucioacuten y comercializacioacuten de energiacutea eleacutectrica en el paiacutes actualmente atiende a 253 millones de personas Sin embargo poco se sabe de doacutende proviene la energiacutea que todos los diacuteas de forma permanente mantiene las actividades de personas empresas y gobierno La capacidad de generacioacuten cuenta con 177 centrales lo que equivale a 51571 MW incluyendo a aquellos productores independientes que por ley estaacuten autorizados para generar la energiacutea Eacutesta tiene varias fuentes la primera de ellas y la maacutes antigua son las hidroeleacutectricas hasta las modernas como la eoacutelica

En Meacutexico el uso de ciclos combinados los cuales queman gas natural para la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica crecioacute en forma significativa a partir de 1995 Mediante esta energiacutea se produjeron en ese antildeo un poco menos de 10 mil GWh

Los ciclos combinados en 2007 proporcionaron 12 231 GWh cantidad que represento el 464 del total de la energiacutea en el paiacutes Para diciembre de 2007 la capacidad instalada en ciclos combinados era de 16873 MW (33 de la capacidad total ndash 51029 MW) En el antildeo 2016 la comisioacuten federal de electricidad (CFE) estima que con esta tecnologiacutea creceraacute otros 10599 MW hasta llegar a 27472 MW En el cierre de agosto 2010 la capacidad instalada efectiva y la generacioacuten instalada en ciclos combinados fue de 1802228 MW y 77563 GWh respectivamente

Sumando a estas cifras la creacioacuten de nuevas centrales como la Central de Ciclo combinado ubicada en el Complejo Termoeleacutectrico ldquoPresidente Juaacuterezrdquo en el estado de Baja California con una capacidad de generacioacuten de 272 MW y la reconfiguracioacuten de centrales termoeleacutectricas ademaacutes de diversos proyectos conjuntamente con la inversioacuten privada pretendiendo con ello aumentar la generacioacuten mediante los ciclos combinados

Caldera de Recuperacioacuten (HRSG)La caldera de recuperacioacuten o HRSG en un ciclo combinado es el elemento encargado de aprovechar la energiacutea de los gases de escape de la turbina de gas transformaacutendola en vapor Con posterioridad ese vapor puede transformarse en electricidad por una turbina de gas ser utilizado en procesos industriales o en sistemas de calefaccioacuten centralizadosLas calderas de recuperacioacuten de calor pueden clasificarse en calderas con o sin postcombustioacuten y en calderas horizontales o verticales y tambieacuten por el nuacutemero de veces que el agua pasa a traveacutes de la caldera

Las partes principales de una caldera de recuperacioacuten de calor son

1048696 Desgasificador Es el encargado de eliminar los gases disueltos en el agua de alimentacioacuten oxiacutegeno principalmente y otros gases que podriacutean provocar corrosiones

1048696 Tanque de agua de alimentacioacuten Depoacutesito donde se acumula el agua que alimenta el sistema esta agua debe ser muy pura para evitar impurezas que podriacutean obstruir los conductos erosionarlos o corroerlos por las sustancias que llevasen con ellos

1048696 Calderiacuten Lugar de donde se alimenta el evaporador de agua y el sobrecalentador de vapor Puede haber diferentes tipos de calderines seguacuten la turbina de vapor que alimenten ya sean de baja media o alta presioacuten

1048696 Bombas de alimentacioacuten Son las encargadas de enviar el agua desde el tanque de agua de alimentacioacuten a su calderiacuten correspondiente

1048696 Economizadores Intercambiadores encargados de precalentar el agua de alimentacioacuten con el calor residual de los gases de escape aprovechando su energiacutea con lo que aumentamos el rendimiento de nuestra instalacioacuten y evitamos saltos bruscos de temperatura en la entrada de agua

1048696 Evaporadores Intercambiadores que aprovechan el calor de los gases de escape de temperatura intermedia para evaporar el agua a la presioacuten del circuito correspondientes la circulacioacuten del agua a traveacutes de ellos puede ser forzada o natural en la forzada se utilizan bombas y en la natural el efecto termosifoacuten aunque tambieacuten se usan bombas en los momentos de arranque o cuando sea necesario devolviendo el vapor al calderiacuten

CALDERAS DE RECUPERACIOacuteN DE CALOR CON O SIN POSTCOMBUSTIOacuteN

La caldera sin postcombustioacuten es el tipo maacutes comuacuten de caldera utilizada en los ciclos combinados Esencialmente es un intercambiador de calor en el que se transfiere el calor de los gases al circuito agua-vapor por conveccioacutenEn lo que se refiere a las calderas con postcombustioacuten aunque pueden construirse calderas de recuperacioacuten con quemadores y aporte de aire adicional las modificaciones constructivas normalmente se limitan a la instalacioacuten de quemadores en el conducto de gases a la entrada de la caldera Ello permite que se pueda utilizar el exceso de oxiacutegeno de los gases de escape de la turbina sin sobrepasar temperaturas admisibles para la placa de proteccioacuten interna del aislamiento temperaturas superiores a 800ordmC y sin modificar de forma importante la distribucioacuten de superficies de intercambio de la caldera sin postcombustioacuten [18] Estas calderas normalmente llevan atemperadores de agua pulverizada para regular la temperatura del vapor

CALDERAS DE RECUPERACIOacuteN DE CALOR HORIZONTALES Y VERTICALESLa caldera horizontal es aqueacutella en la que el gas a la salida de la turbina sigue una trayectoria horizontal a traveacutes de los distintos moacutedulos de sobrecalentamiento recalentamiento vaporizacioacuten y calentamiento de agua hasta su conduccioacuten a la chimenea de evacuacioacuten puede verse en la Figura 325 No necesitan estructura de soporte siendo en conjunto una caldera maacutes compacta y barataDebido a la construccioacuten compacta gran parte de los tubos en el interior de los haces no son accesibles por lo que en caso de rotura se debe abandonar el uso de dicho tubo

Bibliografia

1- httpwwwcfegobmxesLaEmpresageneracionelectricidad

2httpitzamnabnctipnmxdspacebitstream12345678957491TENDENCIASGENERACIONpdf

httpwwwcolbunclinteractivostermoelectricainteractivo-termoelectrica-esswf

Turbinas_Termicas_Hidraulicas (3)

2 Ventajas del Ciclo Combinado

Las caracteriacutesticas principales de las centrales teacutermicas de ciclo combinado son

Flexibilidad La central puede operar a plena carga o cargas parciales hasta un

miacutenimo de aproximadamente el 45 de la potencia maacutexima

Eficiencia elevada El ciclo combinado proporciona mayor eficiencia por un

margen maacutes amplio de potencias

Sus emisiones son maacutes bajas que en las centrales teacutermicas convencionales

Coste de inversioacuten bajo por MW instalado

Periodos de construccioacuten cortos

Menor superficie por MW instalado si lo comparamos con las centrales

termoeleacutectricas convencionales (lo que reduce el impacto visual)

Bajo consumo de agua de refrigeracioacuten

Ahorro energeacutetico en forma de combustible

3 Partes fundamentales de una central de ciclo combinado

Para entender el funcionamiento de una central teacutermica de ciclo combinado hay que conocer

primero las partes que la forman

Turbina de gas Que consta de

o Compresor cuya funcioacuten es inyectar el aire a presioacuten para la combustioacuten del

gas y la refrigeracioacuten de las zonas calientes

o Caacutemara de combustioacuten donde se mezcla el gas natural (combustible) con el

aire a presioacuten produciendo la combustioacuten

o Turbina de gas donde se produce la expansioacuten de gases que provienen de la

caacutemara de combustioacuten

Consta de tres o cuatro etapas de expansioacuten y la temperatura de los gases en la

entrada estaacute alrededor de 1400ordmC saliendo de la turbina a temperaturas superiores a

los 600ordmC

Caldera de recuperacioacuten En esta caldera convencional el calor de los gases que

provienen de la turbina de gas se aprovecha en un ciclo de agua-vapor

Turbina de vapor Esta turbina acostumbra a ser de tres cuerpos y estaacute basada

en la tecnologiacutea convencional

Es muy habitual que la turbina de gas y la turbina de vapor se encuentren acopladas

a un mismo eje de manera que accionan un mismo generador eleacutectrico Ad by SaveLots More Info | Hide These Ads

Turbina de vapor del Bloque V de la Central Teacutermica de Ciclo Combinado de Besograves

4 Funcionamiento de una central de ciclo combinado

En primer lugar el aire es comprimido a alta presioacuten en el compresor pasando a la caacutemara de

combustioacuten donde se mezcla con el combustible

A continuacioacuten los gases de combustioacuten pasan por la turbina de gas donde se expansionan y

su energiacutea caloriacutefica se transforma en energiacutea mecaacutenica transmitieacutendolo al eje

Los gases que salen de la turbina de gas se llevan a una caldera de recuperacioacuten de calor para

producir vapor a partir de este momento tenemos un ciclo agua-vapor convencional

A la salida de la turbina el vapor se condensa (transformaacutendose nuevamente en agua) y vuelve a la

caldera para empezar un nuevo ciclo de produccioacuten de vapor

Actualmente la tendencia es acoplar la turbina de gas y la turbina de vapor a un mismo eje de

manera que accionan conjuntamente un mismo generador eleacutectrico

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5 Impactos medioambientales de les centrales de ciclo combinado

La utilizacioacuten de gas natural para la generacioacuten

de electricidad mediante la tecnologiacutea del ciclo

combinado se encuentra dentro de la poliacutetica

medioambiental de un gran nuacutemero de paiacuteses

ya que ofrece un gran nuacutemero de ventajas en

comparacioacuten con el resto de tecnologiacuteas de

produccioacuten eleacutectrica

En concreto las emisiones de CO 2 en relacioacuten

a los kWh producidos son menos de la mitad

de las emisiones de una central convencional

de carboacuten

112 Combustible El gas natural ha probado ser un combustible ideal para las turbinas de gas y para las centrales de ciclo combinado El gas natural se encuentra en yacimientos subterraacuteneos por separado o asociado al petroacuteleo El gas natural licuado (liquefied natural gas o LNG por sus siglas en Ingleacutes) es gas natural que ha sido procesado para ser transportado en forma liacutequida por cuestiones de ubicacioacuten de las centrales de energiacutea su composicioacuten es una mezcla de hidrocarburos que por lo comuacuten contiene propano butano isobutano que generalmente se extraen del gas natural y en menor grado propileno o butileno El gas natural es transportado como liacutequido a presioacuten atmosfeacuterica y a -162 degC donde la licuefaccioacuten reduce en 600 veces el volumen de gas transportado (Avallone amp Baumiester 1999 p 7-20)

Durante 2001 la produccioacuten mundial de gas seco se incrementoacute 17 respecto al antildeo anterior y 2 anual en los uacuteltimos 10 antildeos En Norteameacuterica se produjo 309 de la produccioacuten mundial 225 en Estados Unidos 7 en Canadaacute y 14 en Meacutexico Se estima que la demanda de gas natural presentaraacute la mayor tasa de crecimiento respecto a los demaacutes combustibles con un incremento de 32 anual durante el periodo 1999-2015 en tanto que la de petroacuteleo 22 anual y el carboacuten 18 anual El mayor dinamismo en el consumo de gas natural se daraacute en los paiacuteses en desarrollo principalmente en Asia Centro y Sudameacuterica con 57 anual en donde la demanda de energiacutea creceraacute alrededor de 4 anual mientras que en los

paiacuteses industrializados el incremento en el consumo de este combustible seraacute de 25 anual En los paiacuteses industrializados como en los paiacuteses en desarrollo el mayor consumo de gas natural responde a su creciente uso para generar electricidad por sus ventajas ambientales y econoacutemicas Ademaacutes en los paiacuteses en desarrollo su mayor uso seraacute resultado de su aplicacioacuten en el sector industrial y el raacutepido desarrollo de estos mercados

Las centrales de ciclo combinado en Meacutexico La Comisioacuten Federal de Electricidad (CFE) es la empresa del Estado encargada de la generacioacuten transmisioacuten distribucioacuten y comercializacioacuten de energiacutea eleacutectrica en el paiacutes actualmente atiende a 253 millones de personas Sin embargo poco se sabe de doacutende proviene la energiacutea que todos los diacuteas de forma permanente mantiene las actividades de personas empresas y gobierno La capacidad de generacioacuten cuenta con 177 centrales lo que equivale a 51571 MW incluyendo a aquellos productores independientes que por ley estaacuten autorizados para generar la energiacutea Eacutesta tiene varias fuentes la primera de ellas y la maacutes antigua son las hidroeleacutectricas hasta las modernas como la eoacutelica

En Meacutexico el uso de ciclos combinados los cuales queman gas natural para la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica crecioacute en forma significativa a partir de 1995 Mediante esta energiacutea se produjeron en ese antildeo un poco menos de 10 mil GWh

Los ciclos combinados en 2007 proporcionaron 12 231 GWh cantidad que represento el 464 del total de la energiacutea en el paiacutes Para diciembre de 2007 la capacidad instalada en ciclos combinados era de 16873 MW (33 de la capacidad total ndash 51029 MW) En el antildeo 2016 la comisioacuten federal de electricidad (CFE) estima que con esta tecnologiacutea creceraacute otros 10599 MW hasta llegar a 27472 MW En el cierre de agosto 2010 la capacidad instalada efectiva y la generacioacuten instalada en ciclos combinados fue de 1802228 MW y 77563 GWh respectivamente

Sumando a estas cifras la creacioacuten de nuevas centrales como la Central de Ciclo combinado ubicada en el Complejo Termoeleacutectrico ldquoPresidente Juaacuterezrdquo en el estado de Baja California con una capacidad de generacioacuten de 272 MW y la reconfiguracioacuten de centrales termoeleacutectricas ademaacutes de diversos proyectos conjuntamente con la inversioacuten privada pretendiendo con ello aumentar la generacioacuten mediante los ciclos combinados

Caldera de Recuperacioacuten (HRSG)La caldera de recuperacioacuten o HRSG en un ciclo combinado es el elemento encargado de aprovechar la energiacutea de los gases de escape de la turbina de gas transformaacutendola en vapor Con posterioridad ese vapor puede transformarse en electricidad por una turbina de gas ser utilizado en procesos industriales o en sistemas de calefaccioacuten centralizadosLas calderas de recuperacioacuten de calor pueden clasificarse en calderas con o sin postcombustioacuten y en calderas horizontales o verticales y tambieacuten por el nuacutemero de veces que el agua pasa a traveacutes de la caldera

Las partes principales de una caldera de recuperacioacuten de calor son

1048696 Desgasificador Es el encargado de eliminar los gases disueltos en el agua de alimentacioacuten oxiacutegeno principalmente y otros gases que podriacutean provocar corrosiones

1048696 Tanque de agua de alimentacioacuten Depoacutesito donde se acumula el agua que alimenta el sistema esta agua debe ser muy pura para evitar impurezas que podriacutean obstruir los conductos erosionarlos o corroerlos por las sustancias que llevasen con ellos

1048696 Calderiacuten Lugar de donde se alimenta el evaporador de agua y el sobrecalentador de vapor Puede haber diferentes tipos de calderines seguacuten la turbina de vapor que alimenten ya sean de baja media o alta presioacuten

1048696 Bombas de alimentacioacuten Son las encargadas de enviar el agua desde el tanque de agua de alimentacioacuten a su calderiacuten correspondiente

1048696 Economizadores Intercambiadores encargados de precalentar el agua de alimentacioacuten con el calor residual de los gases de escape aprovechando su energiacutea con lo que aumentamos el rendimiento de nuestra instalacioacuten y evitamos saltos bruscos de temperatura en la entrada de agua

1048696 Evaporadores Intercambiadores que aprovechan el calor de los gases de escape de temperatura intermedia para evaporar el agua a la presioacuten del circuito correspondientes la circulacioacuten del agua a traveacutes de ellos puede ser forzada o natural en la forzada se utilizan bombas y en la natural el efecto termosifoacuten aunque tambieacuten se usan bombas en los momentos de arranque o cuando sea necesario devolviendo el vapor al calderiacuten

CALDERAS DE RECUPERACIOacuteN DE CALOR CON O SIN POSTCOMBUSTIOacuteN

La caldera sin postcombustioacuten es el tipo maacutes comuacuten de caldera utilizada en los ciclos combinados Esencialmente es un intercambiador de calor en el que se transfiere el calor de los gases al circuito agua-vapor por conveccioacutenEn lo que se refiere a las calderas con postcombustioacuten aunque pueden construirse calderas de recuperacioacuten con quemadores y aporte de aire adicional las modificaciones constructivas normalmente se limitan a la instalacioacuten de quemadores en el conducto de gases a la entrada de la caldera Ello permite que se pueda utilizar el exceso de oxiacutegeno de los gases de escape de la turbina sin sobrepasar temperaturas admisibles para la placa de proteccioacuten interna del aislamiento temperaturas superiores a 800ordmC y sin modificar de forma importante la distribucioacuten de superficies de intercambio de la caldera sin postcombustioacuten [18] Estas calderas normalmente llevan atemperadores de agua pulverizada para regular la temperatura del vapor

CALDERAS DE RECUPERACIOacuteN DE CALOR HORIZONTALES Y VERTICALESLa caldera horizontal es aqueacutella en la que el gas a la salida de la turbina sigue una trayectoria horizontal a traveacutes de los distintos moacutedulos de sobrecalentamiento recalentamiento vaporizacioacuten y calentamiento de agua hasta su conduccioacuten a la chimenea de evacuacioacuten puede verse en la Figura 325 No necesitan estructura de soporte siendo en conjunto una caldera maacutes compacta y barataDebido a la construccioacuten compacta gran parte de los tubos en el interior de los haces no son accesibles por lo que en caso de rotura se debe abandonar el uso de dicho tubo

Bibliografia

1- httpwwwcfegobmxesLaEmpresageneracionelectricidad

2httpitzamnabnctipnmxdspacebitstream12345678957491TENDENCIASGENERACIONpdf

httpwwwcolbunclinteractivostermoelectricainteractivo-termoelectrica-esswf

Turbinas_Termicas_Hidraulicas (3)

Es muy habitual que la turbina de gas y la turbina de vapor se encuentren acopladas

a un mismo eje de manera que accionan un mismo generador eleacutectrico Ad by SaveLots More Info | Hide These Ads

Turbina de vapor del Bloque V de la Central Teacutermica de Ciclo Combinado de Besograves

4 Funcionamiento de una central de ciclo combinado

En primer lugar el aire es comprimido a alta presioacuten en el compresor pasando a la caacutemara de

combustioacuten donde se mezcla con el combustible

A continuacioacuten los gases de combustioacuten pasan por la turbina de gas donde se expansionan y

su energiacutea caloriacutefica se transforma en energiacutea mecaacutenica transmitieacutendolo al eje

Los gases que salen de la turbina de gas se llevan a una caldera de recuperacioacuten de calor para

producir vapor a partir de este momento tenemos un ciclo agua-vapor convencional

A la salida de la turbina el vapor se condensa (transformaacutendose nuevamente en agua) y vuelve a la

caldera para empezar un nuevo ciclo de produccioacuten de vapor

Actualmente la tendencia es acoplar la turbina de gas y la turbina de vapor a un mismo eje de

manera que accionan conjuntamente un mismo generador eleacutectrico

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5 Impactos medioambientales de les centrales de ciclo combinado

La utilizacioacuten de gas natural para la generacioacuten

de electricidad mediante la tecnologiacutea del ciclo

combinado se encuentra dentro de la poliacutetica

medioambiental de un gran nuacutemero de paiacuteses

ya que ofrece un gran nuacutemero de ventajas en

comparacioacuten con el resto de tecnologiacuteas de

produccioacuten eleacutectrica

En concreto las emisiones de CO 2 en relacioacuten

a los kWh producidos son menos de la mitad

de las emisiones de una central convencional

de carboacuten

112 Combustible El gas natural ha probado ser un combustible ideal para las turbinas de gas y para las centrales de ciclo combinado El gas natural se encuentra en yacimientos subterraacuteneos por separado o asociado al petroacuteleo El gas natural licuado (liquefied natural gas o LNG por sus siglas en Ingleacutes) es gas natural que ha sido procesado para ser transportado en forma liacutequida por cuestiones de ubicacioacuten de las centrales de energiacutea su composicioacuten es una mezcla de hidrocarburos que por lo comuacuten contiene propano butano isobutano que generalmente se extraen del gas natural y en menor grado propileno o butileno El gas natural es transportado como liacutequido a presioacuten atmosfeacuterica y a -162 degC donde la licuefaccioacuten reduce en 600 veces el volumen de gas transportado (Avallone amp Baumiester 1999 p 7-20)

Durante 2001 la produccioacuten mundial de gas seco se incrementoacute 17 respecto al antildeo anterior y 2 anual en los uacuteltimos 10 antildeos En Norteameacuterica se produjo 309 de la produccioacuten mundial 225 en Estados Unidos 7 en Canadaacute y 14 en Meacutexico Se estima que la demanda de gas natural presentaraacute la mayor tasa de crecimiento respecto a los demaacutes combustibles con un incremento de 32 anual durante el periodo 1999-2015 en tanto que la de petroacuteleo 22 anual y el carboacuten 18 anual El mayor dinamismo en el consumo de gas natural se daraacute en los paiacuteses en desarrollo principalmente en Asia Centro y Sudameacuterica con 57 anual en donde la demanda de energiacutea creceraacute alrededor de 4 anual mientras que en los

paiacuteses industrializados el incremento en el consumo de este combustible seraacute de 25 anual En los paiacuteses industrializados como en los paiacuteses en desarrollo el mayor consumo de gas natural responde a su creciente uso para generar electricidad por sus ventajas ambientales y econoacutemicas Ademaacutes en los paiacuteses en desarrollo su mayor uso seraacute resultado de su aplicacioacuten en el sector industrial y el raacutepido desarrollo de estos mercados

Las centrales de ciclo combinado en Meacutexico La Comisioacuten Federal de Electricidad (CFE) es la empresa del Estado encargada de la generacioacuten transmisioacuten distribucioacuten y comercializacioacuten de energiacutea eleacutectrica en el paiacutes actualmente atiende a 253 millones de personas Sin embargo poco se sabe de doacutende proviene la energiacutea que todos los diacuteas de forma permanente mantiene las actividades de personas empresas y gobierno La capacidad de generacioacuten cuenta con 177 centrales lo que equivale a 51571 MW incluyendo a aquellos productores independientes que por ley estaacuten autorizados para generar la energiacutea Eacutesta tiene varias fuentes la primera de ellas y la maacutes antigua son las hidroeleacutectricas hasta las modernas como la eoacutelica

En Meacutexico el uso de ciclos combinados los cuales queman gas natural para la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica crecioacute en forma significativa a partir de 1995 Mediante esta energiacutea se produjeron en ese antildeo un poco menos de 10 mil GWh

Los ciclos combinados en 2007 proporcionaron 12 231 GWh cantidad que represento el 464 del total de la energiacutea en el paiacutes Para diciembre de 2007 la capacidad instalada en ciclos combinados era de 16873 MW (33 de la capacidad total ndash 51029 MW) En el antildeo 2016 la comisioacuten federal de electricidad (CFE) estima que con esta tecnologiacutea creceraacute otros 10599 MW hasta llegar a 27472 MW En el cierre de agosto 2010 la capacidad instalada efectiva y la generacioacuten instalada en ciclos combinados fue de 1802228 MW y 77563 GWh respectivamente

Sumando a estas cifras la creacioacuten de nuevas centrales como la Central de Ciclo combinado ubicada en el Complejo Termoeleacutectrico ldquoPresidente Juaacuterezrdquo en el estado de Baja California con una capacidad de generacioacuten de 272 MW y la reconfiguracioacuten de centrales termoeleacutectricas ademaacutes de diversos proyectos conjuntamente con la inversioacuten privada pretendiendo con ello aumentar la generacioacuten mediante los ciclos combinados

Caldera de Recuperacioacuten (HRSG)La caldera de recuperacioacuten o HRSG en un ciclo combinado es el elemento encargado de aprovechar la energiacutea de los gases de escape de la turbina de gas transformaacutendola en vapor Con posterioridad ese vapor puede transformarse en electricidad por una turbina de gas ser utilizado en procesos industriales o en sistemas de calefaccioacuten centralizadosLas calderas de recuperacioacuten de calor pueden clasificarse en calderas con o sin postcombustioacuten y en calderas horizontales o verticales y tambieacuten por el nuacutemero de veces que el agua pasa a traveacutes de la caldera

Las partes principales de una caldera de recuperacioacuten de calor son

1048696 Desgasificador Es el encargado de eliminar los gases disueltos en el agua de alimentacioacuten oxiacutegeno principalmente y otros gases que podriacutean provocar corrosiones

1048696 Tanque de agua de alimentacioacuten Depoacutesito donde se acumula el agua que alimenta el sistema esta agua debe ser muy pura para evitar impurezas que podriacutean obstruir los conductos erosionarlos o corroerlos por las sustancias que llevasen con ellos

1048696 Calderiacuten Lugar de donde se alimenta el evaporador de agua y el sobrecalentador de vapor Puede haber diferentes tipos de calderines seguacuten la turbina de vapor que alimenten ya sean de baja media o alta presioacuten

1048696 Bombas de alimentacioacuten Son las encargadas de enviar el agua desde el tanque de agua de alimentacioacuten a su calderiacuten correspondiente

1048696 Economizadores Intercambiadores encargados de precalentar el agua de alimentacioacuten con el calor residual de los gases de escape aprovechando su energiacutea con lo que aumentamos el rendimiento de nuestra instalacioacuten y evitamos saltos bruscos de temperatura en la entrada de agua

1048696 Evaporadores Intercambiadores que aprovechan el calor de los gases de escape de temperatura intermedia para evaporar el agua a la presioacuten del circuito correspondientes la circulacioacuten del agua a traveacutes de ellos puede ser forzada o natural en la forzada se utilizan bombas y en la natural el efecto termosifoacuten aunque tambieacuten se usan bombas en los momentos de arranque o cuando sea necesario devolviendo el vapor al calderiacuten

CALDERAS DE RECUPERACIOacuteN DE CALOR CON O SIN POSTCOMBUSTIOacuteN

La caldera sin postcombustioacuten es el tipo maacutes comuacuten de caldera utilizada en los ciclos combinados Esencialmente es un intercambiador de calor en el que se transfiere el calor de los gases al circuito agua-vapor por conveccioacutenEn lo que se refiere a las calderas con postcombustioacuten aunque pueden construirse calderas de recuperacioacuten con quemadores y aporte de aire adicional las modificaciones constructivas normalmente se limitan a la instalacioacuten de quemadores en el conducto de gases a la entrada de la caldera Ello permite que se pueda utilizar el exceso de oxiacutegeno de los gases de escape de la turbina sin sobrepasar temperaturas admisibles para la placa de proteccioacuten interna del aislamiento temperaturas superiores a 800ordmC y sin modificar de forma importante la distribucioacuten de superficies de intercambio de la caldera sin postcombustioacuten [18] Estas calderas normalmente llevan atemperadores de agua pulverizada para regular la temperatura del vapor

CALDERAS DE RECUPERACIOacuteN DE CALOR HORIZONTALES Y VERTICALESLa caldera horizontal es aqueacutella en la que el gas a la salida de la turbina sigue una trayectoria horizontal a traveacutes de los distintos moacutedulos de sobrecalentamiento recalentamiento vaporizacioacuten y calentamiento de agua hasta su conduccioacuten a la chimenea de evacuacioacuten puede verse en la Figura 325 No necesitan estructura de soporte siendo en conjunto una caldera maacutes compacta y barataDebido a la construccioacuten compacta gran parte de los tubos en el interior de los haces no son accesibles por lo que en caso de rotura se debe abandonar el uso de dicho tubo

Bibliografia

1- httpwwwcfegobmxesLaEmpresageneracionelectricidad

2httpitzamnabnctipnmxdspacebitstream12345678957491TENDENCIASGENERACIONpdf

httpwwwcolbunclinteractivostermoelectricainteractivo-termoelectrica-esswf

Turbinas_Termicas_Hidraulicas (3)

5 Impactos medioambientales de les centrales de ciclo combinado

La utilizacioacuten de gas natural para la generacioacuten

de electricidad mediante la tecnologiacutea del ciclo

combinado se encuentra dentro de la poliacutetica

medioambiental de un gran nuacutemero de paiacuteses

ya que ofrece un gran nuacutemero de ventajas en

comparacioacuten con el resto de tecnologiacuteas de

produccioacuten eleacutectrica

En concreto las emisiones de CO 2 en relacioacuten

a los kWh producidos son menos de la mitad

de las emisiones de una central convencional

de carboacuten

112 Combustible El gas natural ha probado ser un combustible ideal para las turbinas de gas y para las centrales de ciclo combinado El gas natural se encuentra en yacimientos subterraacuteneos por separado o asociado al petroacuteleo El gas natural licuado (liquefied natural gas o LNG por sus siglas en Ingleacutes) es gas natural que ha sido procesado para ser transportado en forma liacutequida por cuestiones de ubicacioacuten de las centrales de energiacutea su composicioacuten es una mezcla de hidrocarburos que por lo comuacuten contiene propano butano isobutano que generalmente se extraen del gas natural y en menor grado propileno o butileno El gas natural es transportado como liacutequido a presioacuten atmosfeacuterica y a -162 degC donde la licuefaccioacuten reduce en 600 veces el volumen de gas transportado (Avallone amp Baumiester 1999 p 7-20)

Durante 2001 la produccioacuten mundial de gas seco se incrementoacute 17 respecto al antildeo anterior y 2 anual en los uacuteltimos 10 antildeos En Norteameacuterica se produjo 309 de la produccioacuten mundial 225 en Estados Unidos 7 en Canadaacute y 14 en Meacutexico Se estima que la demanda de gas natural presentaraacute la mayor tasa de crecimiento respecto a los demaacutes combustibles con un incremento de 32 anual durante el periodo 1999-2015 en tanto que la de petroacuteleo 22 anual y el carboacuten 18 anual El mayor dinamismo en el consumo de gas natural se daraacute en los paiacuteses en desarrollo principalmente en Asia Centro y Sudameacuterica con 57 anual en donde la demanda de energiacutea creceraacute alrededor de 4 anual mientras que en los

paiacuteses industrializados el incremento en el consumo de este combustible seraacute de 25 anual En los paiacuteses industrializados como en los paiacuteses en desarrollo el mayor consumo de gas natural responde a su creciente uso para generar electricidad por sus ventajas ambientales y econoacutemicas Ademaacutes en los paiacuteses en desarrollo su mayor uso seraacute resultado de su aplicacioacuten en el sector industrial y el raacutepido desarrollo de estos mercados

Las centrales de ciclo combinado en Meacutexico La Comisioacuten Federal de Electricidad (CFE) es la empresa del Estado encargada de la generacioacuten transmisioacuten distribucioacuten y comercializacioacuten de energiacutea eleacutectrica en el paiacutes actualmente atiende a 253 millones de personas Sin embargo poco se sabe de doacutende proviene la energiacutea que todos los diacuteas de forma permanente mantiene las actividades de personas empresas y gobierno La capacidad de generacioacuten cuenta con 177 centrales lo que equivale a 51571 MW incluyendo a aquellos productores independientes que por ley estaacuten autorizados para generar la energiacutea Eacutesta tiene varias fuentes la primera de ellas y la maacutes antigua son las hidroeleacutectricas hasta las modernas como la eoacutelica

En Meacutexico el uso de ciclos combinados los cuales queman gas natural para la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica crecioacute en forma significativa a partir de 1995 Mediante esta energiacutea se produjeron en ese antildeo un poco menos de 10 mil GWh

Los ciclos combinados en 2007 proporcionaron 12 231 GWh cantidad que represento el 464 del total de la energiacutea en el paiacutes Para diciembre de 2007 la capacidad instalada en ciclos combinados era de 16873 MW (33 de la capacidad total ndash 51029 MW) En el antildeo 2016 la comisioacuten federal de electricidad (CFE) estima que con esta tecnologiacutea creceraacute otros 10599 MW hasta llegar a 27472 MW En el cierre de agosto 2010 la capacidad instalada efectiva y la generacioacuten instalada en ciclos combinados fue de 1802228 MW y 77563 GWh respectivamente

Sumando a estas cifras la creacioacuten de nuevas centrales como la Central de Ciclo combinado ubicada en el Complejo Termoeleacutectrico ldquoPresidente Juaacuterezrdquo en el estado de Baja California con una capacidad de generacioacuten de 272 MW y la reconfiguracioacuten de centrales termoeleacutectricas ademaacutes de diversos proyectos conjuntamente con la inversioacuten privada pretendiendo con ello aumentar la generacioacuten mediante los ciclos combinados

Caldera de Recuperacioacuten (HRSG)La caldera de recuperacioacuten o HRSG en un ciclo combinado es el elemento encargado de aprovechar la energiacutea de los gases de escape de la turbina de gas transformaacutendola en vapor Con posterioridad ese vapor puede transformarse en electricidad por una turbina de gas ser utilizado en procesos industriales o en sistemas de calefaccioacuten centralizadosLas calderas de recuperacioacuten de calor pueden clasificarse en calderas con o sin postcombustioacuten y en calderas horizontales o verticales y tambieacuten por el nuacutemero de veces que el agua pasa a traveacutes de la caldera

Las partes principales de una caldera de recuperacioacuten de calor son

1048696 Desgasificador Es el encargado de eliminar los gases disueltos en el agua de alimentacioacuten oxiacutegeno principalmente y otros gases que podriacutean provocar corrosiones

1048696 Tanque de agua de alimentacioacuten Depoacutesito donde se acumula el agua que alimenta el sistema esta agua debe ser muy pura para evitar impurezas que podriacutean obstruir los conductos erosionarlos o corroerlos por las sustancias que llevasen con ellos

1048696 Calderiacuten Lugar de donde se alimenta el evaporador de agua y el sobrecalentador de vapor Puede haber diferentes tipos de calderines seguacuten la turbina de vapor que alimenten ya sean de baja media o alta presioacuten

1048696 Bombas de alimentacioacuten Son las encargadas de enviar el agua desde el tanque de agua de alimentacioacuten a su calderiacuten correspondiente

1048696 Economizadores Intercambiadores encargados de precalentar el agua de alimentacioacuten con el calor residual de los gases de escape aprovechando su energiacutea con lo que aumentamos el rendimiento de nuestra instalacioacuten y evitamos saltos bruscos de temperatura en la entrada de agua

1048696 Evaporadores Intercambiadores que aprovechan el calor de los gases de escape de temperatura intermedia para evaporar el agua a la presioacuten del circuito correspondientes la circulacioacuten del agua a traveacutes de ellos puede ser forzada o natural en la forzada se utilizan bombas y en la natural el efecto termosifoacuten aunque tambieacuten se usan bombas en los momentos de arranque o cuando sea necesario devolviendo el vapor al calderiacuten

CALDERAS DE RECUPERACIOacuteN DE CALOR CON O SIN POSTCOMBUSTIOacuteN

La caldera sin postcombustioacuten es el tipo maacutes comuacuten de caldera utilizada en los ciclos combinados Esencialmente es un intercambiador de calor en el que se transfiere el calor de los gases al circuito agua-vapor por conveccioacutenEn lo que se refiere a las calderas con postcombustioacuten aunque pueden construirse calderas de recuperacioacuten con quemadores y aporte de aire adicional las modificaciones constructivas normalmente se limitan a la instalacioacuten de quemadores en el conducto de gases a la entrada de la caldera Ello permite que se pueda utilizar el exceso de oxiacutegeno de los gases de escape de la turbina sin sobrepasar temperaturas admisibles para la placa de proteccioacuten interna del aislamiento temperaturas superiores a 800ordmC y sin modificar de forma importante la distribucioacuten de superficies de intercambio de la caldera sin postcombustioacuten [18] Estas calderas normalmente llevan atemperadores de agua pulverizada para regular la temperatura del vapor

CALDERAS DE RECUPERACIOacuteN DE CALOR HORIZONTALES Y VERTICALESLa caldera horizontal es aqueacutella en la que el gas a la salida de la turbina sigue una trayectoria horizontal a traveacutes de los distintos moacutedulos de sobrecalentamiento recalentamiento vaporizacioacuten y calentamiento de agua hasta su conduccioacuten a la chimenea de evacuacioacuten puede verse en la Figura 325 No necesitan estructura de soporte siendo en conjunto una caldera maacutes compacta y barataDebido a la construccioacuten compacta gran parte de los tubos en el interior de los haces no son accesibles por lo que en caso de rotura se debe abandonar el uso de dicho tubo

Bibliografia

1- httpwwwcfegobmxesLaEmpresageneracionelectricidad

2httpitzamnabnctipnmxdspacebitstream12345678957491TENDENCIASGENERACIONpdf

httpwwwcolbunclinteractivostermoelectricainteractivo-termoelectrica-esswf

Turbinas_Termicas_Hidraulicas (3)

paiacuteses industrializados el incremento en el consumo de este combustible seraacute de 25 anual En los paiacuteses industrializados como en los paiacuteses en desarrollo el mayor consumo de gas natural responde a su creciente uso para generar electricidad por sus ventajas ambientales y econoacutemicas Ademaacutes en los paiacuteses en desarrollo su mayor uso seraacute resultado de su aplicacioacuten en el sector industrial y el raacutepido desarrollo de estos mercados

Las centrales de ciclo combinado en Meacutexico La Comisioacuten Federal de Electricidad (CFE) es la empresa del Estado encargada de la generacioacuten transmisioacuten distribucioacuten y comercializacioacuten de energiacutea eleacutectrica en el paiacutes actualmente atiende a 253 millones de personas Sin embargo poco se sabe de doacutende proviene la energiacutea que todos los diacuteas de forma permanente mantiene las actividades de personas empresas y gobierno La capacidad de generacioacuten cuenta con 177 centrales lo que equivale a 51571 MW incluyendo a aquellos productores independientes que por ley estaacuten autorizados para generar la energiacutea Eacutesta tiene varias fuentes la primera de ellas y la maacutes antigua son las hidroeleacutectricas hasta las modernas como la eoacutelica

En Meacutexico el uso de ciclos combinados los cuales queman gas natural para la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica crecioacute en forma significativa a partir de 1995 Mediante esta energiacutea se produjeron en ese antildeo un poco menos de 10 mil GWh

Los ciclos combinados en 2007 proporcionaron 12 231 GWh cantidad que represento el 464 del total de la energiacutea en el paiacutes Para diciembre de 2007 la capacidad instalada en ciclos combinados era de 16873 MW (33 de la capacidad total ndash 51029 MW) En el antildeo 2016 la comisioacuten federal de electricidad (CFE) estima que con esta tecnologiacutea creceraacute otros 10599 MW hasta llegar a 27472 MW En el cierre de agosto 2010 la capacidad instalada efectiva y la generacioacuten instalada en ciclos combinados fue de 1802228 MW y 77563 GWh respectivamente

Sumando a estas cifras la creacioacuten de nuevas centrales como la Central de Ciclo combinado ubicada en el Complejo Termoeleacutectrico ldquoPresidente Juaacuterezrdquo en el estado de Baja California con una capacidad de generacioacuten de 272 MW y la reconfiguracioacuten de centrales termoeleacutectricas ademaacutes de diversos proyectos conjuntamente con la inversioacuten privada pretendiendo con ello aumentar la generacioacuten mediante los ciclos combinados

Caldera de Recuperacioacuten (HRSG)La caldera de recuperacioacuten o HRSG en un ciclo combinado es el elemento encargado de aprovechar la energiacutea de los gases de escape de la turbina de gas transformaacutendola en vapor Con posterioridad ese vapor puede transformarse en electricidad por una turbina de gas ser utilizado en procesos industriales o en sistemas de calefaccioacuten centralizadosLas calderas de recuperacioacuten de calor pueden clasificarse en calderas con o sin postcombustioacuten y en calderas horizontales o verticales y tambieacuten por el nuacutemero de veces que el agua pasa a traveacutes de la caldera

Las partes principales de una caldera de recuperacioacuten de calor son

1048696 Desgasificador Es el encargado de eliminar los gases disueltos en el agua de alimentacioacuten oxiacutegeno principalmente y otros gases que podriacutean provocar corrosiones

1048696 Tanque de agua de alimentacioacuten Depoacutesito donde se acumula el agua que alimenta el sistema esta agua debe ser muy pura para evitar impurezas que podriacutean obstruir los conductos erosionarlos o corroerlos por las sustancias que llevasen con ellos

1048696 Calderiacuten Lugar de donde se alimenta el evaporador de agua y el sobrecalentador de vapor Puede haber diferentes tipos de calderines seguacuten la turbina de vapor que alimenten ya sean de baja media o alta presioacuten

1048696 Bombas de alimentacioacuten Son las encargadas de enviar el agua desde el tanque de agua de alimentacioacuten a su calderiacuten correspondiente

1048696 Economizadores Intercambiadores encargados de precalentar el agua de alimentacioacuten con el calor residual de los gases de escape aprovechando su energiacutea con lo que aumentamos el rendimiento de nuestra instalacioacuten y evitamos saltos bruscos de temperatura en la entrada de agua

1048696 Evaporadores Intercambiadores que aprovechan el calor de los gases de escape de temperatura intermedia para evaporar el agua a la presioacuten del circuito correspondientes la circulacioacuten del agua a traveacutes de ellos puede ser forzada o natural en la forzada se utilizan bombas y en la natural el efecto termosifoacuten aunque tambieacuten se usan bombas en los momentos de arranque o cuando sea necesario devolviendo el vapor al calderiacuten

CALDERAS DE RECUPERACIOacuteN DE CALOR CON O SIN POSTCOMBUSTIOacuteN

La caldera sin postcombustioacuten es el tipo maacutes comuacuten de caldera utilizada en los ciclos combinados Esencialmente es un intercambiador de calor en el que se transfiere el calor de los gases al circuito agua-vapor por conveccioacutenEn lo que se refiere a las calderas con postcombustioacuten aunque pueden construirse calderas de recuperacioacuten con quemadores y aporte de aire adicional las modificaciones constructivas normalmente se limitan a la instalacioacuten de quemadores en el conducto de gases a la entrada de la caldera Ello permite que se pueda utilizar el exceso de oxiacutegeno de los gases de escape de la turbina sin sobrepasar temperaturas admisibles para la placa de proteccioacuten interna del aislamiento temperaturas superiores a 800ordmC y sin modificar de forma importante la distribucioacuten de superficies de intercambio de la caldera sin postcombustioacuten [18] Estas calderas normalmente llevan atemperadores de agua pulverizada para regular la temperatura del vapor

CALDERAS DE RECUPERACIOacuteN DE CALOR HORIZONTALES Y VERTICALESLa caldera horizontal es aqueacutella en la que el gas a la salida de la turbina sigue una trayectoria horizontal a traveacutes de los distintos moacutedulos de sobrecalentamiento recalentamiento vaporizacioacuten y calentamiento de agua hasta su conduccioacuten a la chimenea de evacuacioacuten puede verse en la Figura 325 No necesitan estructura de soporte siendo en conjunto una caldera maacutes compacta y barataDebido a la construccioacuten compacta gran parte de los tubos en el interior de los haces no son accesibles por lo que en caso de rotura se debe abandonar el uso de dicho tubo

Bibliografia

1- httpwwwcfegobmxesLaEmpresageneracionelectricidad

2httpitzamnabnctipnmxdspacebitstream12345678957491TENDENCIASGENERACIONpdf

httpwwwcolbunclinteractivostermoelectricainteractivo-termoelectrica-esswf

Turbinas_Termicas_Hidraulicas (3)

En Meacutexico el uso de ciclos combinados los cuales queman gas natural para la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica crecioacute en forma significativa a partir de 1995 Mediante esta energiacutea se produjeron en ese antildeo un poco menos de 10 mil GWh

Los ciclos combinados en 2007 proporcionaron 12 231 GWh cantidad que represento el 464 del total de la energiacutea en el paiacutes Para diciembre de 2007 la capacidad instalada en ciclos combinados era de 16873 MW (33 de la capacidad total ndash 51029 MW) En el antildeo 2016 la comisioacuten federal de electricidad (CFE) estima que con esta tecnologiacutea creceraacute otros 10599 MW hasta llegar a 27472 MW En el cierre de agosto 2010 la capacidad instalada efectiva y la generacioacuten instalada en ciclos combinados fue de 1802228 MW y 77563 GWh respectivamente

Sumando a estas cifras la creacioacuten de nuevas centrales como la Central de Ciclo combinado ubicada en el Complejo Termoeleacutectrico ldquoPresidente Juaacuterezrdquo en el estado de Baja California con una capacidad de generacioacuten de 272 MW y la reconfiguracioacuten de centrales termoeleacutectricas ademaacutes de diversos proyectos conjuntamente con la inversioacuten privada pretendiendo con ello aumentar la generacioacuten mediante los ciclos combinados

Caldera de Recuperacioacuten (HRSG)La caldera de recuperacioacuten o HRSG en un ciclo combinado es el elemento encargado de aprovechar la energiacutea de los gases de escape de la turbina de gas transformaacutendola en vapor Con posterioridad ese vapor puede transformarse en electricidad por una turbina de gas ser utilizado en procesos industriales o en sistemas de calefaccioacuten centralizadosLas calderas de recuperacioacuten de calor pueden clasificarse en calderas con o sin postcombustioacuten y en calderas horizontales o verticales y tambieacuten por el nuacutemero de veces que el agua pasa a traveacutes de la caldera

Las partes principales de una caldera de recuperacioacuten de calor son

1048696 Desgasificador Es el encargado de eliminar los gases disueltos en el agua de alimentacioacuten oxiacutegeno principalmente y otros gases que podriacutean provocar corrosiones

1048696 Tanque de agua de alimentacioacuten Depoacutesito donde se acumula el agua que alimenta el sistema esta agua debe ser muy pura para evitar impurezas que podriacutean obstruir los conductos erosionarlos o corroerlos por las sustancias que llevasen con ellos

1048696 Calderiacuten Lugar de donde se alimenta el evaporador de agua y el sobrecalentador de vapor Puede haber diferentes tipos de calderines seguacuten la turbina de vapor que alimenten ya sean de baja media o alta presioacuten

1048696 Bombas de alimentacioacuten Son las encargadas de enviar el agua desde el tanque de agua de alimentacioacuten a su calderiacuten correspondiente

1048696 Economizadores Intercambiadores encargados de precalentar el agua de alimentacioacuten con el calor residual de los gases de escape aprovechando su energiacutea con lo que aumentamos el rendimiento de nuestra instalacioacuten y evitamos saltos bruscos de temperatura en la entrada de agua

1048696 Evaporadores Intercambiadores que aprovechan el calor de los gases de escape de temperatura intermedia para evaporar el agua a la presioacuten del circuito correspondientes la circulacioacuten del agua a traveacutes de ellos puede ser forzada o natural en la forzada se utilizan bombas y en la natural el efecto termosifoacuten aunque tambieacuten se usan bombas en los momentos de arranque o cuando sea necesario devolviendo el vapor al calderiacuten

CALDERAS DE RECUPERACIOacuteN DE CALOR CON O SIN POSTCOMBUSTIOacuteN

La caldera sin postcombustioacuten es el tipo maacutes comuacuten de caldera utilizada en los ciclos combinados Esencialmente es un intercambiador de calor en el que se transfiere el calor de los gases al circuito agua-vapor por conveccioacutenEn lo que se refiere a las calderas con postcombustioacuten aunque pueden construirse calderas de recuperacioacuten con quemadores y aporte de aire adicional las modificaciones constructivas normalmente se limitan a la instalacioacuten de quemadores en el conducto de gases a la entrada de la caldera Ello permite que se pueda utilizar el exceso de oxiacutegeno de los gases de escape de la turbina sin sobrepasar temperaturas admisibles para la placa de proteccioacuten interna del aislamiento temperaturas superiores a 800ordmC y sin modificar de forma importante la distribucioacuten de superficies de intercambio de la caldera sin postcombustioacuten [18] Estas calderas normalmente llevan atemperadores de agua pulverizada para regular la temperatura del vapor

CALDERAS DE RECUPERACIOacuteN DE CALOR HORIZONTALES Y VERTICALESLa caldera horizontal es aqueacutella en la que el gas a la salida de la turbina sigue una trayectoria horizontal a traveacutes de los distintos moacutedulos de sobrecalentamiento recalentamiento vaporizacioacuten y calentamiento de agua hasta su conduccioacuten a la chimenea de evacuacioacuten puede verse en la Figura 325 No necesitan estructura de soporte siendo en conjunto una caldera maacutes compacta y barataDebido a la construccioacuten compacta gran parte de los tubos en el interior de los haces no son accesibles por lo que en caso de rotura se debe abandonar el uso de dicho tubo

Bibliografia

1- httpwwwcfegobmxesLaEmpresageneracionelectricidad

2httpitzamnabnctipnmxdspacebitstream12345678957491TENDENCIASGENERACIONpdf

httpwwwcolbunclinteractivostermoelectricainteractivo-termoelectrica-esswf

Turbinas_Termicas_Hidraulicas (3)

Sumando a estas cifras la creacioacuten de nuevas centrales como la Central de Ciclo combinado ubicada en el Complejo Termoeleacutectrico ldquoPresidente Juaacuterezrdquo en el estado de Baja California con una capacidad de generacioacuten de 272 MW y la reconfiguracioacuten de centrales termoeleacutectricas ademaacutes de diversos proyectos conjuntamente con la inversioacuten privada pretendiendo con ello aumentar la generacioacuten mediante los ciclos combinados

Caldera de Recuperacioacuten (HRSG)La caldera de recuperacioacuten o HRSG en un ciclo combinado es el elemento encargado de aprovechar la energiacutea de los gases de escape de la turbina de gas transformaacutendola en vapor Con posterioridad ese vapor puede transformarse en electricidad por una turbina de gas ser utilizado en procesos industriales o en sistemas de calefaccioacuten centralizadosLas calderas de recuperacioacuten de calor pueden clasificarse en calderas con o sin postcombustioacuten y en calderas horizontales o verticales y tambieacuten por el nuacutemero de veces que el agua pasa a traveacutes de la caldera

Las partes principales de una caldera de recuperacioacuten de calor son

1048696 Desgasificador Es el encargado de eliminar los gases disueltos en el agua de alimentacioacuten oxiacutegeno principalmente y otros gases que podriacutean provocar corrosiones

1048696 Tanque de agua de alimentacioacuten Depoacutesito donde se acumula el agua que alimenta el sistema esta agua debe ser muy pura para evitar impurezas que podriacutean obstruir los conductos erosionarlos o corroerlos por las sustancias que llevasen con ellos

1048696 Calderiacuten Lugar de donde se alimenta el evaporador de agua y el sobrecalentador de vapor Puede haber diferentes tipos de calderines seguacuten la turbina de vapor que alimenten ya sean de baja media o alta presioacuten

1048696 Bombas de alimentacioacuten Son las encargadas de enviar el agua desde el tanque de agua de alimentacioacuten a su calderiacuten correspondiente

1048696 Economizadores Intercambiadores encargados de precalentar el agua de alimentacioacuten con el calor residual de los gases de escape aprovechando su energiacutea con lo que aumentamos el rendimiento de nuestra instalacioacuten y evitamos saltos bruscos de temperatura en la entrada de agua

1048696 Evaporadores Intercambiadores que aprovechan el calor de los gases de escape de temperatura intermedia para evaporar el agua a la presioacuten del circuito correspondientes la circulacioacuten del agua a traveacutes de ellos puede ser forzada o natural en la forzada se utilizan bombas y en la natural el efecto termosifoacuten aunque tambieacuten se usan bombas en los momentos de arranque o cuando sea necesario devolviendo el vapor al calderiacuten

CALDERAS DE RECUPERACIOacuteN DE CALOR CON O SIN POSTCOMBUSTIOacuteN

La caldera sin postcombustioacuten es el tipo maacutes comuacuten de caldera utilizada en los ciclos combinados Esencialmente es un intercambiador de calor en el que se transfiere el calor de los gases al circuito agua-vapor por conveccioacutenEn lo que se refiere a las calderas con postcombustioacuten aunque pueden construirse calderas de recuperacioacuten con quemadores y aporte de aire adicional las modificaciones constructivas normalmente se limitan a la instalacioacuten de quemadores en el conducto de gases a la entrada de la caldera Ello permite que se pueda utilizar el exceso de oxiacutegeno de los gases de escape de la turbina sin sobrepasar temperaturas admisibles para la placa de proteccioacuten interna del aislamiento temperaturas superiores a 800ordmC y sin modificar de forma importante la distribucioacuten de superficies de intercambio de la caldera sin postcombustioacuten [18] Estas calderas normalmente llevan atemperadores de agua pulverizada para regular la temperatura del vapor

CALDERAS DE RECUPERACIOacuteN DE CALOR HORIZONTALES Y VERTICALESLa caldera horizontal es aqueacutella en la que el gas a la salida de la turbina sigue una trayectoria horizontal a traveacutes de los distintos moacutedulos de sobrecalentamiento recalentamiento vaporizacioacuten y calentamiento de agua hasta su conduccioacuten a la chimenea de evacuacioacuten puede verse en la Figura 325 No necesitan estructura de soporte siendo en conjunto una caldera maacutes compacta y barataDebido a la construccioacuten compacta gran parte de los tubos en el interior de los haces no son accesibles por lo que en caso de rotura se debe abandonar el uso de dicho tubo

Bibliografia

1- httpwwwcfegobmxesLaEmpresageneracionelectricidad

2httpitzamnabnctipnmxdspacebitstream12345678957491TENDENCIASGENERACIONpdf

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Turbinas_Termicas_Hidraulicas (3)

Caldera de Recuperacioacuten (HRSG)La caldera de recuperacioacuten o HRSG en un ciclo combinado es el elemento encargado de aprovechar la energiacutea de los gases de escape de la turbina de gas transformaacutendola en vapor Con posterioridad ese vapor puede transformarse en electricidad por una turbina de gas ser utilizado en procesos industriales o en sistemas de calefaccioacuten centralizadosLas calderas de recuperacioacuten de calor pueden clasificarse en calderas con o sin postcombustioacuten y en calderas horizontales o verticales y tambieacuten por el nuacutemero de veces que el agua pasa a traveacutes de la caldera

Las partes principales de una caldera de recuperacioacuten de calor son

1048696 Desgasificador Es el encargado de eliminar los gases disueltos en el agua de alimentacioacuten oxiacutegeno principalmente y otros gases que podriacutean provocar corrosiones

1048696 Tanque de agua de alimentacioacuten Depoacutesito donde se acumula el agua que alimenta el sistema esta agua debe ser muy pura para evitar impurezas que podriacutean obstruir los conductos erosionarlos o corroerlos por las sustancias que llevasen con ellos

1048696 Calderiacuten Lugar de donde se alimenta el evaporador de agua y el sobrecalentador de vapor Puede haber diferentes tipos de calderines seguacuten la turbina de vapor que alimenten ya sean de baja media o alta presioacuten

1048696 Bombas de alimentacioacuten Son las encargadas de enviar el agua desde el tanque de agua de alimentacioacuten a su calderiacuten correspondiente

1048696 Economizadores Intercambiadores encargados de precalentar el agua de alimentacioacuten con el calor residual de los gases de escape aprovechando su energiacutea con lo que aumentamos el rendimiento de nuestra instalacioacuten y evitamos saltos bruscos de temperatura en la entrada de agua

1048696 Evaporadores Intercambiadores que aprovechan el calor de los gases de escape de temperatura intermedia para evaporar el agua a la presioacuten del circuito correspondientes la circulacioacuten del agua a traveacutes de ellos puede ser forzada o natural en la forzada se utilizan bombas y en la natural el efecto termosifoacuten aunque tambieacuten se usan bombas en los momentos de arranque o cuando sea necesario devolviendo el vapor al calderiacuten

CALDERAS DE RECUPERACIOacuteN DE CALOR CON O SIN POSTCOMBUSTIOacuteN

La caldera sin postcombustioacuten es el tipo maacutes comuacuten de caldera utilizada en los ciclos combinados Esencialmente es un intercambiador de calor en el que se transfiere el calor de los gases al circuito agua-vapor por conveccioacutenEn lo que se refiere a las calderas con postcombustioacuten aunque pueden construirse calderas de recuperacioacuten con quemadores y aporte de aire adicional las modificaciones constructivas normalmente se limitan a la instalacioacuten de quemadores en el conducto de gases a la entrada de la caldera Ello permite que se pueda utilizar el exceso de oxiacutegeno de los gases de escape de la turbina sin sobrepasar temperaturas admisibles para la placa de proteccioacuten interna del aislamiento temperaturas superiores a 800ordmC y sin modificar de forma importante la distribucioacuten de superficies de intercambio de la caldera sin postcombustioacuten [18] Estas calderas normalmente llevan atemperadores de agua pulverizada para regular la temperatura del vapor

CALDERAS DE RECUPERACIOacuteN DE CALOR HORIZONTALES Y VERTICALESLa caldera horizontal es aqueacutella en la que el gas a la salida de la turbina sigue una trayectoria horizontal a traveacutes de los distintos moacutedulos de sobrecalentamiento recalentamiento vaporizacioacuten y calentamiento de agua hasta su conduccioacuten a la chimenea de evacuacioacuten puede verse en la Figura 325 No necesitan estructura de soporte siendo en conjunto una caldera maacutes compacta y barataDebido a la construccioacuten compacta gran parte de los tubos en el interior de los haces no son accesibles por lo que en caso de rotura se debe abandonar el uso de dicho tubo

Bibliografia

1- httpwwwcfegobmxesLaEmpresageneracionelectricidad

2httpitzamnabnctipnmxdspacebitstream12345678957491TENDENCIASGENERACIONpdf

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Turbinas_Termicas_Hidraulicas (3)

1048696 Bombas de alimentacioacuten Son las encargadas de enviar el agua desde el tanque de agua de alimentacioacuten a su calderiacuten correspondiente

1048696 Economizadores Intercambiadores encargados de precalentar el agua de alimentacioacuten con el calor residual de los gases de escape aprovechando su energiacutea con lo que aumentamos el rendimiento de nuestra instalacioacuten y evitamos saltos bruscos de temperatura en la entrada de agua

1048696 Evaporadores Intercambiadores que aprovechan el calor de los gases de escape de temperatura intermedia para evaporar el agua a la presioacuten del circuito correspondientes la circulacioacuten del agua a traveacutes de ellos puede ser forzada o natural en la forzada se utilizan bombas y en la natural el efecto termosifoacuten aunque tambieacuten se usan bombas en los momentos de arranque o cuando sea necesario devolviendo el vapor al calderiacuten

CALDERAS DE RECUPERACIOacuteN DE CALOR CON O SIN POSTCOMBUSTIOacuteN

La caldera sin postcombustioacuten es el tipo maacutes comuacuten de caldera utilizada en los ciclos combinados Esencialmente es un intercambiador de calor en el que se transfiere el calor de los gases al circuito agua-vapor por conveccioacutenEn lo que se refiere a las calderas con postcombustioacuten aunque pueden construirse calderas de recuperacioacuten con quemadores y aporte de aire adicional las modificaciones constructivas normalmente se limitan a la instalacioacuten de quemadores en el conducto de gases a la entrada de la caldera Ello permite que se pueda utilizar el exceso de oxiacutegeno de los gases de escape de la turbina sin sobrepasar temperaturas admisibles para la placa de proteccioacuten interna del aislamiento temperaturas superiores a 800ordmC y sin modificar de forma importante la distribucioacuten de superficies de intercambio de la caldera sin postcombustioacuten [18] Estas calderas normalmente llevan atemperadores de agua pulverizada para regular la temperatura del vapor

CALDERAS DE RECUPERACIOacuteN DE CALOR HORIZONTALES Y VERTICALESLa caldera horizontal es aqueacutella en la que el gas a la salida de la turbina sigue una trayectoria horizontal a traveacutes de los distintos moacutedulos de sobrecalentamiento recalentamiento vaporizacioacuten y calentamiento de agua hasta su conduccioacuten a la chimenea de evacuacioacuten puede verse en la Figura 325 No necesitan estructura de soporte siendo en conjunto una caldera maacutes compacta y barataDebido a la construccioacuten compacta gran parte de los tubos en el interior de los haces no son accesibles por lo que en caso de rotura se debe abandonar el uso de dicho tubo

Bibliografia

1- httpwwwcfegobmxesLaEmpresageneracionelectricidad

2httpitzamnabnctipnmxdspacebitstream12345678957491TENDENCIASGENERACIONpdf

httpwwwcolbunclinteractivostermoelectricainteractivo-termoelectrica-esswf

Turbinas_Termicas_Hidraulicas (3)

CALDERAS DE RECUPERACIOacuteN DE CALOR HORIZONTALES Y VERTICALESLa caldera horizontal es aqueacutella en la que el gas a la salida de la turbina sigue una trayectoria horizontal a traveacutes de los distintos moacutedulos de sobrecalentamiento recalentamiento vaporizacioacuten y calentamiento de agua hasta su conduccioacuten a la chimenea de evacuacioacuten puede verse en la Figura 325 No necesitan estructura de soporte siendo en conjunto una caldera maacutes compacta y barataDebido a la construccioacuten compacta gran parte de los tubos en el interior de los haces no son accesibles por lo que en caso de rotura se debe abandonar el uso de dicho tubo

Bibliografia

1- httpwwwcfegobmxesLaEmpresageneracionelectricidad

2httpitzamnabnctipnmxdspacebitstream12345678957491TENDENCIASGENERACIONpdf

httpwwwcolbunclinteractivostermoelectricainteractivo-termoelectrica-esswf

Turbinas_Termicas_Hidraulicas (3)