Termoelectrica la sierra

CENTRALES TÉRMICAS
CENTRAL TERMOSIERRA

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INTRODUCCIÓN
Este trabajo presenta una aproximación termodinámica y termo económica de la central termoeléctrica La Sierra. Esta es una central de ciclo combinado con capacidad máxima de 460 MW perteneciente a Empresas Públicas de Medellín. La central consta de dos unidades de gas de 150 MW, dos unidades recuperadorasde calor y una turbina de vapor de 160 MW. Se realiza la descripción de las principales características de la central, el desarrollo de los modelos termodinámico y termo económico.

Convenciones empleadas
Unidad de gas (GT):
Generador (GEGT)
Compresor (Comp)
Combustor (Comb)
Expansor (Exp)
Calderas recuperadoras de vapor (HRSG)
HP significa alta presión.
IP significa presiónintermedia.
LP significa baja presión.
Tres economizadores (ECHP1, ECHP2, ECHP3)
Un evaporador (EVHP)
Cuatro supercalentadores (SHHP11, SHHP12, SHHP13, SHHP2)
Bomba de alimentación de agua (FWHP)
Un economizador (ECIP)
Un evaporador (EVIP)
Un supercalentador (SHLP)
Tres recalentadores (RHIP11, RHIP12, RHIP2)
Bomba de alimentación de agua (FWIP)
Un economizador (ECLP)
Unevaporador (EVLP)
Un supercalentador (SHLP)
Unidad de vapor (ST):
Generador (GEST)
Etapa presión intermedia (IPST)
Etapa baja presión (LPST)
Condensador (Cond)
Tres bombas de agua de condensado (PumpCond)
Tres bombas de agua de circulación (PumpCirc)

DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA
La Central termoeléctrica La Sierra está ubicada en el corregimiento de La Sierra, Municipio de Puerto Nare, enAntioquia, Colombia, en la orilla izquierda del río Magdalena a 128 m.s.n.m. La capacidad máxima de la planta es de 480 MW distribuidos así: 150MW en las turbinas de gas y 180 MWh en las turbinas de vapor. La planta puede funcionar con gas natural como combustible principal o con fuel oil grado número 2 como combustible de respaldo

Vista panorámica central La Sierra
Empresas Públicas deMedellín E.S.P.
La planta funciona en ciclo combinado en configuración STAG 207FA la cual consta de tres unidades generadoras: dos turbinas de gas y una turbina de vapor. La turbina de vapor funciona con el vapor generado a partir del aprovechamiento del calor de los gases de combustión de las turbinas de gas. Este calor se recupera mediante dos calderas, llamadas “HRSG”, por sus siglas en ingles “HeatRecovery Steam Generator”. El término ciclo combinado se refiere a la combinación del ciclo Bryton de las turbinas de gas con el ciclo Rankine de las turbinas de vapor
Los equipos principales de la central son: dos turbinas de gas, dos calderas recuperadoras de vapor, una turbina de vapor y condensador.
Las dos turbinas de gas marca General Electric serie PG7231FA tienen una capacidad nominalde 168 MW, su capacidad con derateo es de 151 MW, su velocidad de giro es de 3600 r.p.m. y su frecuencia es de 60 Hz y su longitud es de 19.5 metros. Poseen un sistema de combustión bajo en óxidos de nitrógeno tipo “Dry Low NOx”. En el compresor no se utiliza interenfriamiento.

Esquema turbina de gas
Fuente: Empresas Públicas de Medellín E.S.P.

Esta turbina cuenta con 18 etapas decompresión, 14 cámaras de combustión y refrigeración con aire en el expansor. El aire a la entrada del compresor es filtrado y su cantidad es regulada por alabes móviles “IGV”. Su temperatura máxima de llama es de 2420 °F. Y permite un flujo de aproximadamente de 3’600.000 libras de aire por hora. La temperatura de salida de los gases de la turbina es de 1117 °F y se mide mediante un conjunto de 27termocuplas distribuidas en la salida del expansor. Se utiliza un sistema cerrado de agua-glicol para enfriar el aceite de lubricación de la turbina y a su vez se emplean radiadores de aire para extraer el calor del agua del sistema de refrigeración. La refrigeración de los generadores de las turbinas de gas se realiza mediante hidrogeno, el cual también es refrigerado por el sistema cerrado de agua....