UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE INGENIERIA TERMODINAMICA APLICADA REPORTE:
CENTRAL TERMOELECTRICA DE CICLO COMBINADO “EL SAUZ”
PROFESOR: ING. AUGUSTO SANCHEZ CIFUENTES GRUPO: 1 1
ALUMNO:
SANCHEZ GOMEZ JORGE LUIS
BRIGADA:
CENTRAL TERMOELECTRICA DE CICLO COMBINADO Como inicio de la excursión nos explicaron en lo que consistía una central termoeléctrica de ciclo combinado. Nuestra guía explicó: “Una central de ciclo combinado es aquella donde se genera electricidad
mediante la utilización conjunta de dos turbinas, una turbina de gas y una turbina de vapor”
Es decir, para la transformación de la energía del combustible en electricidad se aplican dos ciclos:
El ciclo de Brayton (turbina de gas): toma el aire directamente de la atmósfera y se somete a un calentamiento y compresión para aprovecharlo como energía mecánica o eléctrica.
El ciclo de Rankine (turbina de vapor): donde se relaciona el consumo de calor con la producción de trabajo o creación de energía a partir de vapor de agua.
Descripción del Ciclo Combinado Las Centrales de Ciclo Combinado turbinas de gas y de vapor se basan en el acoplamiento de dos ciclos de potencia diferentes, de tal forma que el calor de desperdicio producido por uno de los ciclos se usa totalmente como fuente de calor para el otro ciclo. Los ciclos empleados son el ciclo Brayton y el ciclo Rankine. La CCC El Sauz cuenta con tres turbinas de gas y dos turbinas de vapor.
Como se observa en la figura , el aire, como fluido de trabajo, entra en el compresor (punto 1g), donde se le eleva la presión; a la salida del compresor, el aire entra a la cámara de combustión (punto 2g) donde aunado a la inyección de combustible se realiza la combustión, produciendo, a la salida de la cámara de combustión (punto 3g) una mezcla de gases, producto de la combustión a una temperatura entre 1100 Y 1500 K ; los gases de combustión se expanden en la turbina de gas hasta el punto 4g, de esta manera se obtiene trabajo útil en el Ciclo de la turbina de gas. Los gases de combustión provenientes del escape de la turbina de gas (punto 4g) se hacen pasar a través del recuperador
de calor
donde
ceden su energía para calentar y evaporar agua, finalmente los gases de combustión
(punto
5g),
son
enviados
a
la
atmósfera.
El
vapor
sobrecalentado producido en el recuperador de calor (punto 1v), se expande en la turbina de vapor hasta el punto 2v, obteniendo así trabajo útil; la mezcla líquido-vapor proveniente de la turbina de vapor se
condensa hasta ser líquido comprimido (punto 3v), el líquido proveniente del condensador es bombeado para elevar su presión hasta igualar la presión de operación de la turbina de vapor (punto 4v). En la Central Ciclo Combinado El Sauz, tres turbinas de gas son las que alimentan con sus gases de escape a las tres calderas de recuperación de calor, de esta forma el vapor producido en los tres recuperadores de calor es enviado a la turbina de vapor.
ANÁLISIS DEL COMBUSTIBLE De igual forma, la guía nos informó que la planta termoeléctrica “El Sauz” utiliza generadores de vapor del tipo de recuperación de calor para la producción del vapor requerido en la turbina de vapor. Asimismo, nos comentó que la fuente que suministra esta energía calorífica son los gases de escape de las tres turbinas de gas. Por lo anterior, concluí que el combustible usado (Gas o diésel) se emplea únicamente en la turbina de gas, siendo en las cámaras de combustión donde se lleva a cabo su ignición.
CAPACIDAD DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Como dato nos comentaron la capacidad y el uso de los tanques de almacenamiento de combustible y de agua que se tienen en la planta. Los tanques de combustible son reservas en caso de que el proveedor no pueda suministrarles.
Tanque de combustible diésel Capacidad (l)
Factor de conversión (l/cm)
Almacenamiento
16,800,000
13,100,371
Uso diario
1,700,000
1,317,945
Tanques de agua Capacidad (m 3) Cruda
2,000
Desmineralizada
354.12
La guía nos explicó que el agua es “desmineralizada” para que no corroa las tuberías por las cuales es transportada para su uso en los procesos de la planta. Ya que es más económico y practico realizar la ósmosis que sustituir las tuberías cada que estas se desgasten.
TORRE DE ENFRIAMIENTO Como siguiente punto en el recorrido observamos la torre de enfriamiento. Donde nuestra guía dijo lo siguiente: “La torre de enfriamiento es una estructura que se utilizan para enfriar el
agua que proviene de cualquier proceso, disipando el calor hacia la atmósfera mediante la evaporación o conducción” En el caso de la planta El Sauz, es utilizada condensar la mezcla líquidovapor proveniente de la turbina de vapor, esta mezcla se condensa hasta ser líquido comprimido. La frecuencia del mantenimiento y la limpieza para asegurar la máxima efectividad térmica y seguridad del sistema dependerá de su ubicación, de la contaminación atmosférica y del tipo de proceso de enfriamiento.
TURBINA DE GAS Posteriormente acudimos a donde se encontraba una turbina de gas, la cual estaba inactiva debido a que se encontraba en mantenimiento. De acuerdo con la información que nos proporcionó la guía, una turbina de gas consta de:
Compresor: cuya función es inyectar el aire a presión para la combustión del gas y la refrigeración de las zonas calientes.
Cámara
de
combustión:
donde
se
mezcla
el
gas
natural
(combustible) con el aire a presión, produciendo la combustión.
Turbina de gas: donde se produce la expansión de gases que provienen de la cámara de combustión.
Cada una de las tres turbinas que operan en la planta El sauz consta de tres o cuatro etapas de expansión y la temperatura de los gases en la entrada está alrededor de 1200-1400 °C saliendo de la turbina a temperaturas superiores a los 600 °C.
TORRE DE CONTROL En el final de nuestro recorrido, nos llevaron a la torre de control, desde donde se monitorea y controla todo el proceso del Ciclo Combinado. El ingeniero que estaba a cargo nos comentó:
“Este departamento se encarga de verificar y mantener todos los
instrumentos de medición, equipos de control y de supervisión en óptimas condiciones
bajo
las
normas
para
los
cuales
fueron
instalados.
Actualmente tratamos de eliminar la problemática propia de la instrumentación y control, adquiriendo equipos de nueva tecnología que facilitan el mantenimiento e incrementan la certeza de la medición”.
CONCLUSIÓN Lamentablemente, el recorrido por la central termoeléctrica El Sauz fue muy rápido, por ende el guía tuvo que ser breve en cuanto a sus comentarios y explicaciones; para complementar la información que se dio durante la excursión recurrí a medios virtuales (internet) e impresos (libros). Concluyendo así, que los ciclos combinados no son un futuro, son una realidad y una necesidad. Significan ahorro de combustible y un mejor manejo de la energía. Así lo de demuestra la Central Termoeléctrica de Ciclo Combinado “El Sauz” con un capacidad de 591 MW y una eficiencia
de 40 %. Considero que en México deberíamos utilizarlos en mayor escala; además, son centrales que tienen un bajo impacto ambiental. Asimismo, en los próximos años la tendencia en México será el creciente uso de gas natural para la generación eléctrica, fenómeno que se observa a nivel mundial. El
gas seguirá sustituyendo a otros energéticos derivados del petróleo en la generación de energía eléctrica.
