Ciclo Combinado

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Ciclo Combinado
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Descripción del proceso en instalaciones de Ciclo
Combinado

• Las plantas de ciclo combinado constan de dos
  tipos diferentes de unidades generadoras
  turbogas y vapor. Una vez que la generación de
  energía eléctrica de ciclo se termina en las
  unidades turbogas, la alta temperatura de gases
  de escape se utiliza para calentar agua para
  producir vapor, que se utiliza para generar
  energía eléctrica adicional.

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Esquema de una planta de ciclo combinado
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Partes que forman una Central de Ciclo Combinado

• Turbina de gas
• Caldera de recuperación
• Turbina de vapor

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Partes que forman una Central de Ciclo Combinado

• Turbina de gas Consta de
• Compresor inyecta el aire a presión por la
  combustión del gas y la refrigeración de las
  zonas calientes.
• Cámara de combustión se mezclan el gas natural
  con el aire a presión y se produce la combustión.
• Turbina de gas en ella se produce la expansión
  de gases que provienen de la cámara de
  combustión. Consta de tres o cuatro etapas de
  expansión y la temperatura de los gases en la
  entrada está alrededor de 1.400ºC saliendo de la
  turbina a temperaturas superiores a los 600ºC.

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Turbina de gas
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Caldera de recuperación

• Caldera de recuperación
• En esta caldera convencional el calor de los
  gases que provienen de la turbina de gas se
  aprovechan en un ciclo de agua-vapor.
• Las partes principales de una caldera de
  recuperación de calor son      Desgasificador
  Elimina gases que podrían provocar corrosiones.
  -  Tanque de agua de alimentación depósito
  donde se acumula el agua que alimenta el sistema,
  esta agua debe evitar impurezas que puedan
  obstruir los conductos, erosionarlos o
  corroerlos. -  Calderín es el lugar de donde se
  alimenta el evaporador de agua y el
  sobrecalentador de vapor. -  Bombas de
  alimentación envían el agua desde el tanque
  hasta el calderín correspondiente.
  -  Economizadores, son los intercambiadores
  encargados de precalentar el agua de alimentación
  con el calor residual de los gases de escape,
  aprovechando su energía con lo que aumentamos el
  rendimiento de la instalación y evitamos saltos
  bruscos de temperatura en la entrada de agua.

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• -  Evaporadores, son intercambiadores que
  aprovechan el calor de los gases de escape de
  temperatura intermedia para evaporar el agua a la
  presión del circuito correspondientes, la
  circulación del agua a través de ellos puede ser
  forzada o natural, en la forzada se utilizan
  bombas y en la natural el efecto termosifón,
  aunque también se usan bombas en los momentos de
  arranque o cuando sea necesario, devolviendo el
  vapor al calderín. -  Sobrecalentadotes y
  Recalentadores, son los intercambiadores que se
  encuentran en la parte más cercana a la entrada
  de los gases procedentes de la combustión en la
  turbina de gas, el vapor que sale ya esta listo
  para ser enviado a la turbina de vapor, este
  vapor debe ser lo más puro posible y debe ir
  libre de gotas de agua que deteriorarían nuestra
  turbina, también debemos tener controlada la
  temperatura y presión del vapor para evitar
  estrés térmico en los diferentes componentes.

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Caldera de recuperación
1)  Compresor. 2)  Turbina de Gas. 3)  By-pass
4)  Sobrecalentador o recalentador.
5)  Evaporador. 6)  Economizador.
7)  Calderín. 8)  Turbina de gas
9)  Condensador. 10)   By-pass de vapor. 11)  
Depósito de agua de alimentación/ Desgasificador.
12)   Bomba de alimentación. 13)   Bomba de
condensado.
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Turbina de vapor

• Turbina de vapor
• Esta turbina acostumbra a ser de tres cuerpos y
  está basada en la tecnología 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 eléctrico.

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Turbina de vapor
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Cómo funciona una Central de Ciclo Combinado?

• Comienza con la aspiración de aire desde el
  exterior siendo conducido al compresor de la
  Turbina de Gas a través de un filtro.
• El aire es comprimido y combinado con el
  combustible (gas natural) en la cámara de
  combustión. El resultado es un flujo de gases
  calientes que al expandirse hacen girar la
  Turbina de Gas proporcionando trabajo. Un
  Generador acoplado a la Turbina de Gas transforma
  este trabajo en energía eléctrica.
• Los gases de escape que salen de la Turbina de
  Gas pasan a la caldera de recuperación de Calor
  (HRSG) (heat recovery steam generator) . En esta
  caldera se extrae la mayor parte del calor aún
  disponible en los gases de escape produciendo
  vapor de agua a presión para la turbina de vapor.
  Finalmente los gases se devuelven a la atmósfera
  después de haber pasado por la chimenea.
• El vapor que sale de la Turbina de Vapor, pasa a
  un condensador donde se transforma en agua. Este
  condensador es refrigerado mediante aire o agua,
  el aire circula por la superficie del
  condensador, lo que ocasiona la disipación del
  calor latente contenido en el vapor a la
  atmósfera.
• Posteriormente el agua es bombeada a alta presión
  hasta la Caldera de Recuperación para iniciar
  nuevamente el ciclo.

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Ciclo Combinado
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Listado de centrales generadoras
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Ventajas

• La combinación de dos tipos de generación permite
  aprovechar al máximo los combustibles utilizados,
  mejorando así la eficiencia térmica.
• Presenta costos de operación menores a cualquier
  alternativa. Posee un costo variable no
  combustible enmarcado dentro de los más baratos
  (1,55 Mills/KWh) y un costo de combustible
  considerablemente más barato que cualquier otra
  alternativa térmica (8,5 Mills/KWh).

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(No Transcript)
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• La posibilidad de construirlas en dos etapas.
• Alta disponibilidad de funcionar sin problemas
  durante 6500-7500 horas equivalentes al año.
• Menos ocupación de suelo ya que no requiere
  almacenar carbón ni otro combustible líquido.

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• 35 menos de consumo de combustible que una
  central convencional
• Consumo de agua reducido frente a las centrales
  convencionales (1/3 de lo que consume una central
  de ciclo simple de fuel o carbón) debido a que la
  turbina de gas no precisa de refrigeración alguna
  y únicamente se requiere agua para el ciclo de
  vapor.

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Desventajas

• Emisiones de CO2, que contribuyen al efecto
  invernadero, y de óxidos de nitrógeno.
• Se producen emisiones de NOx que generan lluvias
  ácidas.
• impacto sobre los ecosistemas que rodeen a la
  central (usando torres de refrigeración).
• El efecto sobre los bosques, las aguas y los
  cultivos es muy dañino.

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(No Transcript)
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Impacto Ambiental

• Gas natural como combustible. El gas natural es
  el combustible fósil más limpio de la Naturaleza.
• Son las generadoras de energía más adecuadas para
  cumplir con los objetivos del protocolo de Kioto,
  que obliga a sus firmantes a reducir sus
  emisiones en dióxido de carbono.
• Emisiones de dióxido de azufre son inapreciables
  debido a la utilización del gas natural como
  combustible.

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(No Transcript)
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Fuentes de información

• CFE Comisión Federal de Electricidad
  http//www.cfe.gob.mx/QuienesSomos/estadisticas/li
  stadocentralesgeneradoras/Paginas/Termoelectricas.
  aspx
• http//www.cfe.gob.mx/sustentabilidad/publicacione
  s/genElectricidad/Paginas/Generaciondeelectricidad
  .aspx
• http//www.endesaeduca.com/Endesa_educa/recursos-i
  nteractivos/produccion-de-electricidad/ix.-las-cen
  trales-termicas-de-ciclo-combinado
• http//jmirez.wordpress.com/2011/02/16/j193-diagra
  ma-esquematico-de-generacion-de-vapor-saturado-y-e
  lectricidad-por-ciclo-combinado/
• http//desenchufados.net/que-es-un-ciclo-combinado
  -componentes-y-ventajas/
• http//www.opex-energy.com/ciclos/calderas_hrsg.ht
  ml
• http//centralestermoelectricas.wordpress.com/cent
  rales-termoelectricas/ventajas-y-desventajas-2/
• http//www.inerco.es/ficheros/comun/articulos/iner
  coart_035.pdf