La generación de energía eléctrica por medio de los llamados Ciclos Combinados es una de las más empleadas en nuestro planeta.
Para lograr esta producción es que se hace uso de llamado ciclo Rankine, el cual básicamente combina el uso de las llamadas turbinas de gas que generan electricidad (ya que la turbina esta acoplada a un generador) por medio del consumo de un combustible que puede ser gas, diesel oil o fuel oil. Este proceso producen una gran cantidad de calor, el cual es empleado para calentar y evaporar una agua especial (llamada desmineralizada) en recintos llamados calderas. Luego, ese vapor en condiciones de alta presión y temperatura es empleado para mover una turbina de vapor que al estar acoplado a otro generador también produce electricidad.
De esta manera aquel calor producido por las turbinas de gas, no se lo elimina a la atmosfera en su totalidad, sino que se aprovecha para producir vapor.
Es así que se establece de esta manera un ciclo cerrado que mejora el rendimiento de ciclo (Energía obtenida/Energía empleada).
Si bien este tipo de generación de energía eléctrica produce contaminación sobre el medio ambiente ya que los gases de escape poseen cantidades importantes de CO2, en la actualidad, se están empleando métodos para que ese contenido se reduzca a valores que no sean perjudiciales para el planeta. La generación de energía eléctrica por medio de las llamadas centrales hidráulicas no tiene ese inconveniente, pero su costo es mucho mayor como así también el tiempo de ejecución de las obras.
Para entender el funcionamiento de los Ciclos Combinados es que se emplea un área de la ingeniería llamada procesos, es decir, el ciclo esta subdividido en una serie de sistemas y cada sistema aporta a la funcionalidad del mismo. A modo de ejemplo, los principales sistema que intervienen son:
- Sistema de generación Eléctrica
- Sistema de abastecimiento de agua
- Sistema de control distribuido
- Sistema de instrumentación
- Sistema de aire de servicio
- Sistema contra incendios
- Sistema de producción de vapor
- Sistema de condensado
- Sistema de drenajes
- Sistema de refrigeración
A continuación se resume una descripción de los mismos:
Sistemas auxiliares - Ciclo cerrado
* agua desmineralizada (ciclo cerrado).
* agua de alimentación a caldera.
* nitrógeno.
* muestreo.
* dosificación química.
* vapor y by-pass.
* drenajes de tv.
* refrigeración de componentes de tv.
* refrigeración auxiliar.
* condensado y aportación al ciclo.
* agua de circulación.
* vacío del condensador.
Agua desmineralizada (ciclo cerrado)
funciones
* llenado y aporte normal e intermitente al condensador.
* llenado y reposición del sistema de refrigeración de componentes.
* alimentación al sistema de dosificación química del ciclo.
* aporte a bombas de vacío.
Agua de alimentación a caldera
funciones
* aporte de agua al sistema de media presión de la caldera.
* aporte de agua al sistema de alta presión de la caldera.
* atemperación del vapor de alta presión en la 2da y 3era etapa del sobrecalentador.
Nitrógeno
funciones
* distribuir nitrógeno hacia las calderas para conservación en vía seca y atmósfera inerte en caso de paradas prolongadas.
* preveer el llenado de los acumuladores del circuito de aceite hidráulico de las turbinas de gas para presurizarlos.
* preveer el llenado de los acumuladores del circuito del módulo de fuel oil de las turbinas de gas para presurizarlos.
Muestreo
función
* obtener muestras de diferentes puntos del ciclo combinado (principalmente, de las calderas) y acondicionarlas para realizar tomas continuas y/o manuales, de manera de controlar la calidad del agua y el vapor en todos los modos de operación de la central.
Dosificación química
funciones
* mantener la calidad del agua del ciclo agua-vapor, inyectando en fomra continua o intermitente los aditivos químicos necesarios para asegurar las condiciones de operación requeridas por el ciclo.
* mantener la calidad del agua de circulación (torre de refrigeración).
Vapor y by-pass
funciones
* suministrar vapor de alta presión(ap) de las calderas(hrsg) al cuerpo de alta presión de la turbina de vapor.
* suministrar vapor de presión intermedia(pi) de las calderas a la última etapa del cuerpo de alta presión de la turbina de vapor.
* suministrar vapor al colector de vapor auxiliar.
* recoger el condensado formado en las líneas de vapor y enviarlo al tanque de drenajes de turbina de vapor, o al tanque de purgas de la caldera.
* absorber los rechazos de carga de la turbina de vapor sin ocasionar disparos en las turbinas de gas.
Drenajes de turbina de vapor
funciones
* recoger el condensado de las líneas de vapor (no conectadas a purgas de calderas) durante los arranques y disparos de la turbina de vapor.
* atemperar y condensar el vapor que pueda salir por los drenajes al calentar las líneas durante la puesta en marcha.
* recuperar los condesados para reintroducirlos en el ciclo de vapor.
Refrigeración de componentes de turbina de vapor
funciones
* absorber la carga térmica de los siguientes sistemas:
- enfriador del generador de la turbina de vapor
- enfriador del sistema de lubricación de la turbina de vapor
- enfriador del sistema de hidráulico de la turbina de vapor
- motores de las bombas de alimentación
- sellos de las bombas de alimentación
- bastidores de muestreo
* ceder el calor al sistema de refrigeración auxiliar a través de los intercambiadores de placas.
Refrigeración auxiliar
funciones
* absorber la carga térmica del sistema de refrigeración de componentes y de las bombas de vacío a través del intercambiador de placas.
Condensado y aportación al ciclo
funciones
* condensar el vapor de escape del cuerpo de baja presión de la turbina de vapor.
* condensar el vapor procedente de las válvulas de by-pass de alta y media presión, durante secuencias de arranque, rechazos de carga o disparo de turbina de vapor.
* extraer, el condensado del condensador hasta los desgasificadores que se encuentran integrados en las calderas de recuperación.
* llenado de líneas de los sistemas de agua de alimentación a calderas de alta y media presión.
* el condensado se utiliza como fluido refrigerante del condensador de vapor de sellado de turbina de vapor.
Agua de circulación
funciones
* absorber la carga térmica procedente de la condensación del vapor de escape del cuerpo de baja presión de la turbina de vapor.
* enfriar el agua del circuito de circulación por medio de una torre de refrigeración, cediendo el exceso de calor al ambiente.
* limpiar los tubos del condensador para asegurar una buena transferencia de calor mediante un sistema de bolillas circulantes.
Vacío del condensador
funciones
* generar vacío en el condensador para, aspirando los gases incondensables que almacenen en el mismo.
* en las paradas de planta, el sistema deberá romper el vacío, mediante la válvula rompedora de vacío.
