Simuladores

EcosimPro, una herramienta de simulación para optimizar las centrales de Ciclo Combinado | | | |

Por Alfonso Junquera, Desarrollo de Sistemas Mecánicos de Empresarios AgrupadosEl análisis previo de los complejos procesos térmicos de las centrales de ciclo combinado permite optimizar su funcionamiento, reducir costes y asegurar la cadena de suministro. El empleo de herramientas matemáticasde modelado y simulación como EcosimPro resulta una pieza clave en estos entornos, ya que permite estudiar los estados transitorios que se producen en el sistema.
Los procesos de generación de energía en los ciclos combinados están sometidos a constantes cambios de temperaturas y presiones, entre otros aspectos. En estos casos, el uso de herramientas matemáticas de modelado y simulación comoEcosimPro, permite realizar cálculos de las variables dinámicas con el fin de optimizar el diseño de las plantas, evitar errores, aumentar su rendimiento, así como reducir costes y predecir comportamientos anómalos o peligrosos.
EcosimPro es una herramienta matemática de modelado y simulación de sistemas dinámicos, con una larga trayectoria en centrales térmicas de ciclos combinados. Entre susaplicaciones más recientes, EcosimPro se ha utilizado para estudiar los ciclos de vapor de una central de ciclo combinado y analizar todas las situaciones que se pueden presentar con antelación. También se ha usado para modelar complejos sistemas transitorios en tuberías y para evitar situaciones críticas en centrales de energía. Estos procesos se caracterizan por presentar diversas fases defuncionamiento (arranques, precalentamientos, etc.) que pueden presentar comportamientos muy complejos y dispares, lo que implica que haya que utilizar distintos criterios para su control en distintas situaciones. |

Entre los principales estudios en los que se emplea EcosimPro en las centrales de ciclo combinado se pueden destacar los siguientes:

1. Estudio de transitorios del Sistema de gas natural.Numerosas centrales de ciclo combinado disponen de varias turbinas de gas alimentadas desde un sistema común de gas natural. En estos casos es importante asegurar que tras el cierre súbito de la alimentación de combustible de alguna de las turbinas no se produce una oscilación de presión inadmisible para el resto que permanecen en operación. Es necesario, por tanto, realizar un estudio detransitorios para la especificación de las características de las válvulas reguladoras de la Estación de Regulación y Medida (ERM) y evaluar la necesidad de un tanque-reserva adicional de gas. Recientemente también se estudia la conveniencia de la instalación de un turboexpansor para generación de energía eléctrica aprovechando la gran diferencia existente en algunos emplazamientos entre la presión desuministro de gas y la requerida por las turbinas.
2. Estudio del tiempo de arranque de centrales de Ciclo Combinado. El objeto de este estudio ha sido analizar posibles soluciones para optimizar el tiempo de calentamiento de las tuberías de vapor que unen la caldera de recuperación de calor (CRC) con la turbina de vapor.

Dentro del proceso de arranque de una Central de Ciclo Combinado, existendiferentes etapas que determinan el tiempo de arranque del ciclo. La experiencia indica que la fase de calentamiento es frecuentemente la más complicada. El problema principal reside en que existe una gran masa de metal de tuberías a calentar. El vapor de precalentamiento que circula se va enfriando a lo largo de la línea, perdiendo capacidad de calentamiento, por lo que en el tramo más próximo ala turbina el tiempo necesario para alcanzar la temperatura del metal necesaria se prolonga por encima de los tiempos previamente estimados. Las posibles soluciones pasaban por incrementar el caudal másico de vapor en el tramo final de la tubería, con el fin de conseguir una mayor capacidad de calentamiento.

Para realizar el estudio, se generó el modelo de las líneas de vapor de las centrales...