plantas de potencia

CAPÍTULO 1

PLANTAS DE POTENCIA DE CICLO COMBINADO

Las plantas de potencia de ciclo combinado son centrales de generación eléctrica que
están constituidas por dos o más ciclos térmicos. En este caso dirigiremos nuestra
atención a la combinación de un ciclo Brayton (Turbina de gas) y un ciclo Rankine
(Ciclo de vapor), como se describió en la introducción de este trabajo la PSE propone
unamayor participación de este tipo de tecnología en la generación eléctrica del país.
Por lo que es importante aportar más estudios en función de obtener mayores
beneficios tecnológicos, ambientales y económicos empleando las CCC.
La primer parte de este capítulo describe los ciclos combinados en general, es decir,
la combinación mencionada anteriormente no es la única. No obstante hoy en díaal
mencionar un ciclo combinado se sobreentiende que es una combinación de turbina
de gas y ciclo de vapor. En la segunda parte del capítulo se definen algunos
conceptos como: eficiencia de Carnot, Eficiencia de una CCC, y se realiza un análisis
teórico simple de cómo se comporta el ciclo cuando se tiene quemado de combustible
extra en el recuperador de calor. El tercer apartado describebrevemente algunas
configuraciones de estos sistemas.
1.1 Introducción [16]
La literatura regularmente sugiere combinar dos o más ciclos térmicos en una planta
simple de potencia. En todos los casos, la intención es incrementar la eficiencia de los
ciclos simples. Los procesos térmicos pueden ser combinados para operar con la
misma o con diferente tecnología. Sin embargo una combinación de cicloscon
diferente tecnología es más interesante, porque las ventajas de una complementan las
desventajas de la otra y viceversa.
Normalmente los ciclos son clasificados como superiores o inferiores. El primer ciclo,
que suministra mayor calor es llamado ciclo superior. El calor de desecho que produce
es entonces utilizado por un segundo proceso el cual opera a un nivel menor de
temperatura ypor lo tanto es denominado ciclo inferior.
La selección cuidadosa de la tecnología hace posible crear un proceso total que haga
el uso termodinámico óptimo del calor en el rango superior de temperaturas, y retorne
un calor de desecho al ambiente en el nivel de temperatura más bajo posible.
Normalmente el ciclo superior e inferior están acoplados por un intercambiador de
calor.

Capítulo 1Plantas de potencia de ciclo combinado

Hoy en día el ciclo combinado ha sido ampliamente aceptado: la combinación de una
turbina de gas y una planta convencional de vapor. Hasta ahora, las plantas de este
tipo generalmente utilizan combustibles fósiles para su funcionamiento (principalmente
combustibles líquidos y gaseosos).
La figura 1 muestra un diagrama de flujo para una instalación deeste tipo, en el cual
se observan dos turbinas de gas de ciclo abierto, seguidas de un proceso de
generación de vapor con el calor entregado por los gases de desecho y
posteriormente una generación eléctrica con el vapor generado. Como se puede
observar las turbinas de gas también esta generando electricidad.
Figura 1. Planta de generación de ciclo combinado.

Es posible utilizar otrosfluidos de trabajo, por ejemplo, un proceso de vapor de
mercurio o remplazar el agua con fluidos orgánicos o amoniaco.
El proceso de vapor de mercurio no es de interés hoy en día debido a que las plantas
de vapor alcanzan mayores eficiencias. Los fluidos orgánicos o amoniaco tienen
ciertas ventajas sobre el agua en el rango de bajas temperaturas, ya que se reduce el
flujo volumétrico y no hayhumedad. Sin embargo, las desventajas son: costos de
desarrollo, impacto ambiental, entre otras, lo anterior parece más que suficiente para
evitar el reemplazo del sistema de vapor en una planta de potencia de ciclo
combinado. La discusión que sigue trata principalmente con la combinación de una
turbina de gas de ciclo abierto (Ciclo Brayton) y un ciclo de vapor (Ciclo Rankine).
Algunas...