Turbomaquinaria turbinas de vapor, Turbinas de gas

1. Turbomaquinaria
Introducción
El Ciclo Combinado de Huinalá implica la existencia de una turbina de gas, una caldera y
una turbina de vapor. Básicamente, se trata de generar electricidad a partir de la
combustión de un gas. Los gases de la combustión pasan a una turbina de gas que mueve
el alternador a la salida de la turbina, los gases han perdido temperatura y presión pero
aún contienen la suficiente energía como para aprovecharla en la caldera de recuperación
de calor. Una caldera es básicamente un intercambiador de calor a contracorriente donde
el gas calienta un grupo de tubos por donde circula agua o vapor cuya energía se
aprovecha en la turbina de vapor que a su vez acciona un alternador.
Funcionamiento
Un ciclo combinado Huinalá es una central térmica de generación de energía eléctrica
que, además del grupo de vapor propio de las centrales térmicas convencionales, dispone
de una o varias turbinas de gas cuyos gases de escape son enviados a una o varias
calderas, donde ceden gran parte de su energía térmica, a fin de generar el vapor
empleado en accionar la turbina de vapor.
La turbina, cuya función es la de transformar la entalpía de los gases en energía mecánica
de rotación, acciona el compresor de aire y el alternador. Los gases de escape, que
abandonan la turbina de gas con una temperatura comprendida entre los 500º C y los
650º C, tienen una entalpía elevada y se envían a una caldera para su aprovechamiento.
La caldera actúa como un intercambiador de calor en el que el fluido caliente son los gases
de escape de la turbina de gas, que circulan por el lado carcasa, mientras que el fluido frío
es el agua-vapor que circula por el interior de los tubos. Las calderas asociadas a los ciclos
combinados habitualmente trabajan con dos o tres niveles de presión.
La turbina de vapor es similar a la de una central térmica convencional con algunas
diferencias, tales como trabajar a menor presión y no disponer de extracciones de vapor
para calentar los sistemas de condensado y agua de alimentación.

2. Turbomaquinaria
Conceptos generales
Turbina de gas.
La turbina a gas es un motor de combustión interna, igual a la que usan los aviones, es
decir, que cuenta con una cámara de combustión que debe ser alimentada por un
combustible (diesel o gas) y aire comprimido (para quemar el combustible). Esta
combustión genera gases tan potentes que se utilizan para hacer girar una turbina que
esta acoplada a un generador de electricidad. La turbina es impulsada por el gas de
combustión generado en la cámara que esta se llama turbina a gas y no porque el
combustible usado haya sido gas.
Cabe indicar que este sistema aprovecha sólo el 35% del calor generado por el
combustible, quedando el 65% de energía libre a través de sus gases de escape
eliminados a 600ºC.
Turbina de Vapor.
La turbina a vapor es un motor de combustión externa que funciona en base a vapor
generado por una caldera. En este caso el vapor tiene la potencia suficiente para hacer
girar una turbina a vapor que esta acoplada a un generador eléctrico.
Esta instalación de generación eléctrica puede fácilmente utilizar los gases que elimina la
turbina a gas para producir vapor sin combustible adicional.

3. Turbomaquinaria
Calderas de Recuperación de calor.
Este equipo genera vapor de agua aprovechando la energía disponible en los gases de
escape de la Turbina de Gas, el cual se expansiona en la Turbina de Vapor. En este tipo de
instalaciones se dispone de una caldera de Recuperación por cada Turbina de Gas.
En la caldera de recuperación el agua pasa por tres sectores:
El economizador.
El sector de evaporación.
El sector de recalentamiento.
En el primer sector el agua se calienta hasta la temperatura de vaporización y en el último
se sobrecalienta hasta temperaturas máximas del orden de los 540oC aprovechando las
altas temperaturas a las que ingresan los gases de escape de la turbina de gas a la caldera
de recuperación.
Sistema de condensado.
El sistema de condensado se utiliza, en el recorrido hacia las calderas de recuperación,
como fluido refrigerante en los siguientes intercambiadores de calor: en el condensador
extractor de vapor de sellos, situado en el colector de descarga de las bombas de
condensado; en los dos enfriadores de purgas, situados, cada uno de ellos, en un ramal
que parte de la línea de condensado que se dirige al economizador de baja presión de la
caldera de recuperación correspondiente.
Otra de las funciones del sistema es mantener el nivel de agua en el condensador de
forma controlada.

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Desarrollo
Construcción de la Central de Ciclo Combinado de Huinalá
a) Primera Etapa
La dirección de la Comisión Federal de Electricidad (CFE), a partir del mes de Agosto de
1980 se inició la construcción de la Central Ciclo Combinado Huinalá en esta Región, como
parte del plan de emergencia para incrementar la capacidad disponible del sistema
eléctrico nacional. Seleccionándose la subestación Huinalá por reunir los requisitos
requeridos para este fin, tales como cercanía a los centros de consumo que permite
reducir la transmisión de energía y la infraestructura eléctrica necesaria para que en un
corto plazo se interconectara al sistema eléctrico nacional.
Se procedió a la construcción y montaje de 4 turbinas de gas de una capacidad de 63.73
MW cada una a condiciones de sitio, que sumadas dan una capacidad de 254.92 MW. La
generación producida por estas unidades tiene salida directa a dos transformadores
elevadores de 160 MVA 13.8/230 kV cada uno.
Esta primera etapa quedó concluida con la entrada comercial de las 4 unidades en el
siguiente orden:
UNIDAD No. 1.- 04 de Julio de 1981
UNIDAD No. 2.- 21 de Mayo de 1981
UNIDAD No. 3.- 27 de Mayo de 1981
UNIDAD No. 4.- O5 de Junio de 1981
b) Segunda Etapa
Se inició el día 15 de Mayo de 1982, con la construcción y montaje de una turbina de
vapor de 135.3 MW y cuatro generadores de vapor por recuperación de calor (CDRC), los
cuales aprovechan los gases de escape de cada turbina de gas en forma independiente.
Asimismo, se inició la construcción de la planta de tratamiento de aguas negras para el
enfriamiento del condensador de la turbina de vapor. La unidad de vapor o número 5 fue
entregada comercialmente el día 5 de Julio de 1985.

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Huinala
Capacidad
En las instalaciones de esta central se cuenta con ocho unidades generadoras para una
capacidad instalada total de 1,047.46 MW.
Ubicación
La planta termoeléctrica está ubicado en el municipio de Pesquería del estado de Nuevo
León. Su localización exacta es en el km 12.5 de la carretera que va de Monterrey a Dulces
Nombres.
Conclusiones
La central de Huinala es de ciclo combinado, es decir que funciona a partir de la
integración de dos diferentes tipos de unidad generadora: turbina de gas y vapor.
El proceso de combustión de las centrales de ciclo combinado es el más eficiente entre
todos los tipos de generación termoeléctrica convencional, ya que la combinación de los
dos tipos de generación permite el máximo aprovechamiento de los combustibles
utilizados y cuenta con una capacidad instalada total de 1,047.46 MW.