CENTRALES ELECTRICAS Constitución general de una Central Térmica de vapor Generalidades: En las centrales térmicas de vapor se utilizan como maquinas motrices
las maquinas de vapor o turbinas t urbinas de vapor, o en algunos casos, ambos tipos de maquinas simultáneamente, para accionar los generadores eléctricos, también se suelen utilizar para el accionamiento accionamiento de maquinas maquinas auxiliares tales como: bombas, hogares mecánicos mecánicos de calderas, ventiladores, excitatrices, etc. El vapor necesario se produce en calderas, quemando combustible en los hogares que forman parte integrante de las propias calderas; desde estas, el vapor se conduce por medio de canalizaciones hasta las maquinas o las turbinas de vapor. En una central térmica de vapor vapor se distinguen distinguen 3 tipos de energía: energía: 1. La energía hidráulica del agua vaporizada en las calderas, se debe tener en cuenta que las tuberías de agua hasta las calderas sean lo más pequeñas posible; siempre que sea posible, convendrá situar la central lo más cerca posible en la inmediaciones de un río u otro deposito natural de agua. También es conveniente reducir las longitudes de las tuberías que conducen vapor desde las calderas 2. la energía térmica acumulada en el combustible utilizado (carbón mineral, fuel oil, etc.), por por lo tanto se se ha de prever los correspondientes depósitos de de combustibles para el abastecimiento continuo de la central. 3. Energía eléctrica producida en la central. central. Los puntos de consumo han han de estar próximos a la central, central, pues de lo contrario, la producción producción y el posterior posterior transporte de energía eléctrica, no resulta económico. El vapor producido en las calderas se envía a las sala de maquinas, donde acciona las turbinas de vapor y estas a su vez, a los generadores de energía eléctrica. Se eleva la tensión de la energía eléctrica producida a través de los transformadores t ransformadores elevadores y se transmite a la estación de distribución desde donde se distribuye a los diferentes puntos de consumo. Las centrales térmicas de vapor comprenden tres partes esenciales, que son: 1. Sala de calderas. La distribución de la sala de calderas y la disposición de los turbo-grupos depende del número de calderas previsto por turbina 2. Sala de maquinas. 3. Sala de distribución (comprende la sala de interruptores, los juegos de barras, los reguladores reguladores de tensión, tensión, etc. Dispuesta adyacente adyacente a la sala sala de turbinas Los intercambios de energía se realizan utilizando 3 circuitos principales y varios auxiliares, es decir: 1. Circuito de combustible. 2. Circuito de agua-vapor. 3. Circuito de energía eléctrica. 4. Circuitos auxiliares.
A continuación se estudia con detalle cada circuito: Circuito de combustible : El combustible se quema en el hogar de la caldera. Después de calentar la caldera, donde tiene lugar la vaporización del agua, los gases residuales de la combustión o humos pasan a un conducto para ser eliminados al exterior, pudiéndose aprovechar la energía térmica en ellos contenida para el circuito primario de uno o varios recalentadores de vapor y para el circuito primario de uno o varios economizadores del agua de alimentación de la caldera. Desde aquí los gases de la combustión pasan a la chimenea de tiro natural o de tiro forzado, por donde salen al exterior. Circuito de agua-vapor : La vaporización del agua se realiza en la caldera. Como el
vapor, a la salida de la caldera contiene todavía partículas liquidas, se le recalienta haciéndolo pasar por el circuito secundario de uno o varios recalentadores primarios, situados en la trayectoria de los gases de la combustión. Desde la caldera o de los recalentadores si los hubiere, el vapor a presión y a alta temperatura, se conduce a la turbina, donde se expansiona produciendo energía mecánica. En las turbinas modernas, se realiza extracciones de vapor, conduciéndolo de nuevo a los recalentadores secundarios de la caldera donde el vapor sufre nuevos recalentamientos para ser posteriormente introducidos en los siguientes cuerpos de las turbinas o en otras turbinas independientes. Como una central térmica de vapor tiene mejor rendimiento cuanto más frió este el vapor de escape, a la salida de la turbina, el vapor se hace pasar por un condensador, donde el vapor se condensa y se transforma nuevamente en agua; la condensación se realiza introduciendo agua fría a presión en el condensador, a la que obliga a circular por unos serpentines de refrigeración. En las centrales térmicas situadas en las cercanías de los ríos, lagos, etc.…, donde se dispone de agua en abundancia , la cantidad de esta, necesaria para la condensación puede recogerse del deposito natural (río, lago) al que vuelve, ya caliente, después de haber recorrido el serpentín de refrigeración del condensador. Pero cuando el agua de condensación no puede tomarse de un río, o un lago, etc.., o la cantidad disponible resulta insuficiente, después de la salida del condensador, se lleva a torres de enfriamiento donde se enfría para recircularlas nuevamente hacia el condensador. El agua resultante de la condensación, y procedente de la turbina se impulsa hacia caldera por medio de bombas de alimentación. Para aumentar el rendimiento térmico del conjunto es conveniente que el agua de agua de alimentación entre en la caldera ya caliente, por lo que se hace pasar previamente por los circuitos secundarios de uno o más precalentadores, calentados por las extracciones de vapor de las turbinas, y por uno o más economizadores, calentados por los gases de escape antes de su salida a la atmósfera por la chimenea.. El agua de alimentación de la caldera puede proceder de la condensación del vapor de calefacción, de una fuente independiente, o de ambos a la vez. existen centrales que se construyen sobre todo, por empresas industriales que necesitan grandes cantidades de vapor (fabricas de papel, fabricas textiles, azucareras, etc.…) y a las que , por esta circunstancia, les resulta económico producir la energía eléctrica para su propio consumo. Circuito Eléctrico : La energía eléctrica producida en los generadores eléctricos,
accionados por las turbinas de vapor. Desde los generadores, la corriente eléctrica se lleva a transformadores apropiados, donde se eleva la tensión de la corriente producida. Los transformadores pueden alojarse en lugares especiales o, en el
mismo pabellón de distribución que por lo general, está completamente separado de la sala de maquinas, para facilitar la inspección de los aparatos y transformadores, para montaje o desmontaje cuando sea necesario. Las centrales térmicas de vapor necesitan, generalmente, un consumo bastante elevado de energía; lo más conveniente es tomar esta energía de un pabellón de distribución. Circuitos auxiliares: Los circuitos auxiliares de una central térmica de vapor son
muy numerosos, los más importantes son : 1. Circuito de tratamiento de combustible: Por ejemplo si se trata de combustible carbón mineral, el combustible debe almacenarse previamente, tratarlo después, triturándolo y deshumedeciéndolo, antes de enviarlo al hogar de la caldera. 2. Circuito de aire de la combustión. El aire necesario para la combustión en el hogar, debe ser inyectado en éste a presión , por medio de los sopladores, haciéndolo pasar por los calentadores bajo la acción de los gases de la combustión. 3. Circuito de eliminación de cenizas y escorias: Los residuos sólidos de la combustión (cenizas y escorias) deben eliminarse a medida que se van produciendo, por medio de instalaciones apropiadas. 4. Circuito de tratamiento del agua de alimentación: Por lo general, el agua que ha de alimentar la caldera, debe tratarse previamente para eliminar las sales y otras sustancias disueltas que provocarían la corrosión de las tuberías , calderas, etc.… 5. Circuito de agua de refrigeración. Además del condensador, el agua fría se necesita para enfriar otros dispositivos de la central térmica. Por lo tanto, el circuito de refrigeración ha de tener en cuenta, además de las necesidades de agua fría para la condensación, las demás circunstancias que puedan presentarse. 6. Circuito de lubricación: Para la lubricación de cojinetes en las maquinas motrices, generadores, bombas, motores, etc. es conveniente centralizar el servicio correspondiente, con depósitos y tuberías adecuados, recuperando además el lubricante a la salida de las maquinas, por medio de instalaciones depuradoras y filtradoras. 7. Circuitos de mando: Para el complejo funcionamiento de una central térmica de vapor, son necesarios circuitos para el mando de las maquinas y dispositivos de la misma. Estos circuitos son: Circuitos Óleo hidráulicos para el accionamiento de los servomotores de mando y regulación de las maquinas motrices. Circuitos Eléctricos, generalmente corriente continua, suministrados por baterías de acumuladores, para el mando de disyuntores, reles, etc. Circuitos neumaticos para mando de disyuntores, reguladores de maquinas motrices, etc. 8. Circuito de hidrogeno: En los turbogeneradores refrigerados por hidrogeno, ha de preverse también un circuito especial para el hidrogeno. La tendencia moderna en la construcción de centrales térmicas de vapor se orienta según los siguientes criterios: Los bloques de producción, es decir, cada caldera alimenta su propia turbina y esta acciona su generador. Todo el equipo térmico se agrupa según una sucesión lógica, desde el condensador a la caldera. El mando de toda la central térmica desde un puesto de mando centralizado.
La centralización del control de los generadores y de las líneas generales de salida desde el puesto de mando central, facilita la operación y el control de la central. En las centrales modernas se realizan el control centralizado, lo que supone la agrupación de las informaciones proporcionadas por los manómetros, indicadores y contadores del conjunto de la instalación, así como los dispositivos de control necesarios para la regulación y el ajuste manual o automática de todas las variables que intervienen en el funcionamiento de la central.
Sobrecalentador de vapor
Caldera
turbina de vapor
Economizador
Bomba de alimentación de agua
Condensador
Deposito de agua
