CENTRALES DE GENERACIÓN DE CICLO COMBINADO

Manipulación del fuego

Animales de tracción

Energía eléctrica

Satisfacción de las

necesidades

Bienestar

Confort

Fuentes primarias

de generación de energía eléctrica

HIDRAÚLICA

NÚCLEAR

COMBUSTIBLEFÓSIL

Ciclo Brayton

Ciclo Rankine

Ciclo combinad

o

Algunos conceptos

de termodinámica…

Exergía

Entalpía

Entropía

Componentes de la energía

CICLO BRAYTON

1. Comprensión adiabática.2. Q(+) a presión constante.3. Expansión adiabática.4. Q(-) a presión constante.

Ciclo Brayton abierto

Ciclo Brayton cerrado

CICLO RANKINE

1. Comprensión isentrópica en una bomba.2. Q(+) a presión constante.3. Expansión isentrópica en un turbina.4. Q(-) a presión constante en un condensador.

CICLO COMBINA

DO

CICLO COMBINADO“Acoplamiento de dos ciclos termodinámicos individuales, uno que opera a altas temperaturas y otro a temperatura mas bajas”

Esquema térmico básico y flujos de energíaPara ciclo combinado gas-vapor

Diagrama de flujo de energía de ciclo combinado gas-vapor con un nivel de

presión

Componentes central termoeléctrica del ciclo

combinado1.Ciclo cerrado de vapor2.Turbina de gas3.HRGS (Heat Recovery Steam

Generator)4.Desgasificador5.Domos o calderines6.Combustible

COMBUSTIBLE: Gas Natural

Recurso NO RENOVABLE

Metano (Algunos

superior 90%)

N+He+H2S+ Mercaptanos

PCI39900 kJ/kg

Densidad variable

PCS44000kJ/kg

COMBUSTIBLE: Gas Natural en Colombia

Ballenas (Guajira) Cusiana

(Casanare)

76.55 % (Metano)

10.86% (Etano)

5.36% (Propano) CAUSIANA

97.76 % (Metano)

2.24% (Otros) BALLENAS

Ciclo cerrado de vapor

Turbina de vapor

Alternador

Sistema de

refrigeración

HRSG: Heat Recovery Steam Generator

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.

1)  Compresor. 2)  Turbina de Gas. 3)  By-pass 4)  Sobrecalentador o recalentador. 5)  Evaporador. 6)  Economizador. 7)  Calderín.

HRSG: Esquema del sistema de recuperación de calor

HRSG: Calderas de recuperación de calor “Horizontales”

HRSG: Calderas de recuperación de calor “Verticales”

HRSG: Calderas de recuperación de calor “De un solo paso” (OTSG)

TURBINAS

• Turbomáquina motora, cuyo fluido de trabajo es un gas.Turbina

de gas

• Turbomáquina motora que transforma la energía de un flujo de vapor a través del movimiento entre el fluido de trabajo y el rodete.

Turbina de

vapor

TURBINA DE GAS

Turbina de gas simple

TURBINA DE GAS EN CORTE

COMPRESOR

COMBUSTOR

REGENERADOR

TOBERA DE ESCAPE

PARTES PRINCIPALES DE UNA TURBINA DE GAS

Turbina de gas con regenerador

Turbina de gas con interenfriador

TURBINA DE VAPOR

VENTAJAS

DESVENTAJAS

&

• Flexibilidad: Son capaces de operar en cualquier régimen de funcionamiento, con gran rapidez de adaptación a las variaciones de carga.

• Arranque rápido: Están equipadas con dispositivos que permiten tiempos de arranque muy cortos.

• Diseño fiable y alta disponibilidad: El diseño está probado y, normalmente, cada grupo cuenta con redundancias del 100% en los equipos auxiliares importantes.

• Alto rendimiento: Las modernas turbinas de gas y las de vapor hacen que los grupos de ciclo combinado tengan un rendimiento más elevado que el de cualquier otra central. El rendimiento global, en energía primaria, puede ser un 57% superior.

VENTAJAS…

• Costes de operación bajos: Como resultado de las características y optimización de los nuevos grupos, la operación es más sencilla y los costes de generación, inferiores.

•Tiempo de construcción reducido: Debido a que los proyectos siguen diseños estándar, los plazos de construcción se reducen de forma muy importante.

• Menor ocupación del suelo: Ocupa aproximadamente dos tercios menos de superficie que centrales de otras tecnologías a igualdad de potencia eléctrica.

• Menor transporte de electricidad: Pueden ubicarse cerca de los puntos de consumo final de electricidad, acortando las líneas de tendido eléctrico.

DESVENTAJAS…• Distribución del gas natural en mundo: A pesar de la

abundancia de este combustible alrededor del mundo, es importante recalcar que NO todos los países lo poseen.

• Transporte de gas natural: El transporte de dicho combustible requiere de estructuras especializadas (gasoductos).

•

Cuadro comparativo de emisiones según tipo de generación

Centrales de generación de ciclo combinado en el mundo

Centrales de generación de ciclo combinado en Colombia

MAMONAL

MERILECTRA

Ubicación: BolívarOperador: AES BolívarConfiguración: 2 X 50 MW LM5000 turbinas de gasCombustible: Gas naturalOperación: 1993

Ubicación: SantanderOperador: Colinversiones S.A.Configuración: 160-MW W501FCombustible: Gas natural y petróleoOperación: 1993-1998

TERMOCANDELARIA

TERMOBARRANQUILLA

Ubicación: BolívarOperador: Termocandelaria SCA ESPConfiguración: 2 X 164 MW W501FC turbinas de gasCombustible: Gas natural y petroleoOperación: 2000

Ubicación: AtlánticoOperador: Termobarranquilla SA ESPConfiguración: 750-MW, 5+2 CCGT con GT11N2 turbinas de gasCombustible: Gas naturalOperación: 1996-1998

TERMOCENTRO GT

TERMOEMCALI

Ubicación: SantanderOperador: IsagenConfiguración: 2 X 100 MW W501D5 turbinas de gasCombustible: Gas naturalOperación:1997

Ubicación: Valle del CaucaOperador: North American EnergyConfiguración: 245-MW, 1+1 CCGT con W501F turbinas de gasCombustible: Gas natural, petroleoOperación:1999-1999

TERMOFLORES

TERMOFLORES IV

Ubicación: AtlánticoOperador: Colinversiones SAConfiguración: 160-MW, 1+1 CCGT y 1 X 112 MW con W501D5 turbinas de gas, 1 X 175 W701F turbina de gasCombustible: Gas naturalOperación:1993-1998

Ubicación: AtlánticoOperador: Colinversiones SAConfiguración: 456-MW, 2+1 CCGT con W501D y W501F turbinas de gasCombustible: Gas natural, petroleoOperación:1996-2011

TERMOSIERRA

TERMOVALLE

Ubicación: AntioquiaOperador: EPMConfiguración: 495-MW, 2+1 CCGT con 7001FA turbinas de gasCombustible: Gas natural, petroleoOperación:1998-2002

Ubicación: Valle del CaucaOperador: North American EnergyConfiguración: 199-MW, 1+1 CCGT con W501FC turbinas de gasCombustible: Gas natural, petroleoOperación:1998