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Se denomina ciclo combinado en la generación de energía a la coexistencia de dos ciclos termodinámicos en un mismo sistema, uno cuyo fluido de trabajo es el vapor de agua y otro cuyo fluido de trabajo es un gas producto de una combustión o quema.

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En esta turbina se transforma la energía del vapor en energía cinética del rotor. La turbina está formada por una serie de válvulas fijas y móviles a través de los cuales se expande el vapor y hace girar el rotor de la turbina.

La turbina de vapor es más robusta que la turbina de gas, ya que la presión del vapor a la entrada de la turbina es más alta que la presión de entrada del gas. No obstante la refrigeración de la turbina no es necesaria porque la temperatura del vapor es menor que la temperatura del gas.

La turbina de gas y la turbina de vapor están acopladas a un mismo generador mediante un embrague hidráulico, esta disposición permite el funcionamiento independiente de la turbina de gas.

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La turbina de gas constituye el núcleo de la central de ciclo combinado. Se trata de una turbina de combustión interna que utiliza el gas natural como combustible principal.

La combustión se realiza en dos anillos quemadores, de forma que los productos de combustión del primero constituyen el aire de combustión del segundo. Esta técnica, conocida como combustión secuencial, permite minimizar la emisión de productos contaminantes.

El modo de funcionamiento de la turbina de gas se basa en el principio del ciclo Brayton. En el cual el aire comprimido se mezcla con el combustible y se produce la combustión en condiciones de presión constante. Los gases calientes, producidos por la combustión, se expanden a través de una turbina, provocando el movimiento de la misma y la consecuente generación de energía. De la energía generada, aproximadamente 2/3 se utiliza para comprimir el aire y 1/3 queda disponible para producir energía eléctrica.

Una turbina de gas simple consta de tres secciones principales;

Compresor: El compresor consta de 22 etapas y es de tipo axial. Está formado por una serie de válvulas fijas y móviles a través de las cuales se comprime el aire des de la presión atmosférica (0.98 bar) hasta la presión óptima para la combustión (2 bar).

El aire comprimido se utiliza principalmente como comburente en la combustión y una parte muy pequeña se utiliza para refrigerar algunas partes de la turbina de alta presión de la turbina de gas.

| Cámara de combustión: En esta zona se mezcla el combustible con el aire comprimido y se produce la combustión. En el interior de la cámara de combustión encontramos los quemadores, dispuestos en dos anillos de 24 quemadores cada uno. El diseño y disposición de los quemadores es de vital importancia para tener una buena combustión y minimizar las emisiones.

Turbina: La turbina consta de diferentes etapas de válvulas fijas y móviles a través de las cuales se expanden los gases generados en la combustión y provocan la rotación del eje del motor.

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Generador de vapor/Caldera de recuperación

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Generador de vapor/Caldera de recuperación

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Los gases generados en la combustión salen de la turbina de gas a temperaturas superiores a 600ºC, Este hecho se aprovecha para recuperar esta energía en la caldera de recuperación para producir vapor que se utilizará como alimentación en la turbina de vapor.

La caldera de recuperación está formada por una serie de tubos dispuestos en posición horizontal. Por el interior de estos circula la mezcla agua-vapor y por la parte exterior circulan los gases de combustión que provienen de la turbina de gas.

El ciclo agua-vapor que alimenta a la caldera de recuperación es cerrado y empieza en el pozo del condensador. El agua es aspirada mediante unas bombas las cuales la conducen al desgasificador/calentador, en este se calienta el agua y se elimina el aire y los gases que pueda contener. Finalmente el agua caliente se almacena en un tanque, desde este las bombas de alimentación la impulsarán hasta la caldera de recuperación.

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Un condensador es un intercambiador térmico, en cual se pretende que el fluido que lo recorre cambie a fase líquida desde su fase gaseosa mediante el intercambio de calor (cesión de calor al exterior, que se pierde sin posibilidad de aprovechamiento) con otro medio.

La condensación se puede producir bien utilizando aire mediante el uso de un ventilador (aerocondensadores) o con agua (esta última suele ser en circuito semicerrado con torre de refrigeración, o en circuito abierto proveniente de un río o del mar). El tipo de condensador más empleado en centrales termoeléctricas es el que utiliza agua como fluido refrigerante, que además  utiliza un circuito semiabierto de refrigeración con una torre evaporativa como sumidero del calor latente de vaporización.

Las razones para condensar el vapor son tres:

Se aprovecha el vapor a la salida de la turbina, cerrando el ciclo del agua

Se reduce la presión a la salida, incluso por debajo de la atmosférica, con lo que el salto de presión es mayor y por lo tanto el rendimiento y la potencia de la turbina aumentan

El posterior aumento de presión del fluido puede realizarse en una bomba hidráulica, con un consumo energético menor que si se realiza en una caldera o en un compresor

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El generador eléctrico rotativo es una máquina capaz de convertir el movimiento rotativo de un eje en energía eléctrica. En el caso concreto de las centrales de ciclo combinado el eje que acciona el generador está unido a una turbina de gas o a una de vapor.

El generador eléctrico rotativo de corriente alterna se basa en el hecho de que al hacer girar unos cables que forman un circuito eléctrico cerrado en el seno de un campo magnético, en el circuito se genera una corriente de voltaje e intensidad variable: cuando la superficie encerrada por los hilos que forman el circuito eléctrico bobina se encuentra en posición completamente perpendicular a las líneas del campo magnético el voltaje y la intensidad se hacen máximas, y cuando en cambio la superficie encerrada por los hilos es paralela a las líneas del campo magnético la tensión y la intensidad que circula por el circuito eléctrico se hacen cero.

Es posible clasificar los generadores eléctricos rotativos de acuerdo con diferentes criterios. Los más importantes son los siguientes:

De acuerdo con el tipo de corriente

De acuerdo con el tipo de corriente que generan, existen dos tipos de generadores: generadores de corriente continua y generadores de corriente alterna.

De acuerdo con la velocidad de giro

Los generadores pueden girar a una velocidad fija marcada definida por la frecuencia de la red eléctrica a la que están conectados o pueden tener una velocidad variable, que no se ajusta exactamente a la frecuencia de la red. Los primeros se denominan ‘síncronos’, y Los segundos se denominan ’asíncronos’.

De acuerdo con el tipo de refrigeración

De acuerdo con el tipo de refrigeración, los generadores se dividen en tres tipos principales: refrigerados por aire en circuito abierto, refrigerados por aire en circuito cerrado o refrigerados por otro gas, como el hidrógeno.

De acuerdo con el número de fases

De acuerdo con el número de fases con los que cuenta el generador, existen dos tipos principales: los generadores síncronos de corriente alterna monofásicos y los generadores trifásicos.

Por el tipo de polos: Generadores de polos salientes,  y Generadores de polos lisos,

Un generador tiene una serie de parámetros que lo identifican, y que dan una idea cuantitativa de las características o propiedades del generador. Estos parámetros, para cualquier máquina, se denominan ‘parámetros característicos’ o prestaciones. Los principales parámetros característicos de un generador son los siguientes: Potencia aparente máxima, Potencia activa y coseno, Intensidad máxima, Voltaje de generación, Número de polos del rotor, Número de fases del estator, Velocidad de rotación, Corrientes de excitación nominales, Razón de corto circuito RCC, Tipo de refrigeración, Tipo de excitatriz, Clase de servicio, Tipo de aislamiento, Grado de protección, La placa de características, La hoja de datos técnicos del generador.

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Se utilizan precisamente para eso, para transformar energía eléctrica. Utilizando el fenómeno de la inducción electromagnética, los transformadores son capaces de transformar energía eléctrica de un determinado voltaje en energía eléctrica de voltaje diferente (el voltaje es la medida de la tensión eléctrica, esto es, la cantidad de electrones que fluyen por la corriente).

La electricidad de alto voltaje puede recorrer mayores distancias de forma más eficiente al reducirse las pérdidas por efecto Joule, y para hacerla utilizable a nivel doméstico e industrial se hace pasar por transformadores que reducen la tensión manteniendo la potencia. De esto modo, el uso de transformadores hace que la electricidad se pueda transportar largas distancias de forma muy eficiente.

Los transformadores en el transporte de electricidad

Probablemente el uso más común, y quizás el más necesario, de los transformadores eléctricos sea en el transporte de la electricidad desde las plantas de producción a los hogares y negocios. Debido a que la electricidad a menudo tiene que recorrer grandes distancias, la electricidad que sale de las centrales es de alto votlaje y es transformada en varios puntos hasta alcanzar los niveles de voltaje adecuados para el uso doméstico e industrial según el caso.

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Generación Electrica: Central de Ciclo Combinado - VOXEL