Este documento describe los principales componentes y procesos de una central térmica de turbina de vapor, incluyendo el precalentador de aire, la caldera, el calderín, el sobrecalentador, la turbina, el condensador, el precalentador de agua y el alternador. El vapor generado en la caldera impulsa la turbina, la cual acciona el alternador para producir electricidad. Luego el vapor se condensa en el condensador para volver a ser agua y reiniciar el ciclo.

1. Central térmica de
turbina de vapor
IES BELLAVISTA

2. Prec. Aire Caldera Calderín Sobrecalentador Turbina Condensador Alternador
Prec. Agua
Central térmica

3. Prec. Aire Caldera Calderín Sobrecalentador Turbina Condensador Alternador
Prec. Agua
El precalentador de aire
La combustión requiere aire exterior
rico en oxígeno. Cuanto mayor sea su
temperatura, mayor es el rendimiento
de la central.
El precalentador es un intercambiador
de calor que calienta el aire de
entrada a partir del calor residual de
los humos de escape.
Parámetros técnicos usuales:
• Flujo máximo de aire: 266.000 m3/h
• Temperatura de entrada del humo: 350 ºC
• Temperatura de salida del humo: 115 ºC

4. Prec. Aire Caldera Calderín Sobrecalentador Turbina Condensador Alternador
Prec. Agua
La caldera
1.- Quemadores: inyectan combustible. Para una central de
125 MW, el consumo es de unos 645.000 m3/h.
2.- Hogar: en él la temperatura es de unos 1300 ºC
3.- Zona de recuperación: sólo humos sin fuego (≈1290 ºC).
4.- Bajantes: traen el agua desde el calderín.
5.- Serpentín de calentamiento: circunda el hogar.
6.- Sistema de sobrecalentamiento.
7.- Salida de vapor seco a 168 bar y 545 ºC
8.- Salida de humos de la caldera a 450 ºC
La combustión del oxígeno con el combustible en los quemadores
(1) genera una masa de gases calientes en el hogar (2) que
transmiten calor al agua que, procedente del calderín, entra por el
bajante (4) y circula por el serpentín de calentamiento (5) que
circunda el hogar. El vapor generado se calienta en el serpentín y
pasa de nuevo al calderín para eliminar las gotas de agua que
pudiera arrastrar. Desde el calderín, el vapor seco pasa al
sobrecalentador (6) donde se eleva su temperatura y desde éste
a la turbina.

5. Prec. Aire Caldera Calderín Sobrecalentador Turbina Condensador Alternador
Prec. Agua
El calderín
La función del calderín es separar el agua del vapor,
ya que el vapor que pase al sobrecalentador no
debe arrastrar agua (dañaría la turbina por erosión).
El agua llega al calderín procedente del
precalentador. El agua sale por los sumideros por la
parte inferior, y baja por los bajantes (3) hasta el
serpentín de calentamiento (4). Desde el serpentín,
ya en estado vapor, vuelve al calderín por su parte
superior. Desde el calderín, el vapor seco se envía a
través de tuberías (5) al sobrecalentador (6). La
presión en el calderín puede ser de unos 180 bar y
la temperatura de unos 357 ºC
1.- Conducción de agua desde el precalentador.
2.- Vapor.
3.- Bajantes.
4.- Serpentín de calentamiento.
5.- Salida de vapor seco hacia sobrecalentador.
6.- Sobrecalentador.

6. Prec. Aire Caldera Calderín Sobrecalentador Turbina Condensador Alternador
Prec. Agua
El sobrecalentdor
El sobrecalentador es un intercambiador de
calor en el que el vapor seco procedente
del calderín eleva su temperatura a partir
del calor de los gases de combustión que
salen del hogar de la caldera.
1.- Hogar: (Temperatura humos ≈ 1320 ºC).
2.- Zona de recuperación: entrada de humos
al sobrecalentador (Tª humos ≈ 1290 ºC)
3.- Parte intermedia del sobrecalentador: Tª
humos ≈ 940 ºC
4.- Salida de humos del sobrecalentador: Tª
humos a ≈ 447 ºC)
5.- Entrada de vapor: Tª vapor ≈ 357 ºC.
6.- Salida de vapor: Tª vapor ≈ 545 ºC.

7. Prec. Aire Caldera Calderín Sobrecalentador Turbina Condensador Alternador
Prec. Agua
La turbina
La función de la turbina es obtener el movimiento de rotación necesario a partir de la presión del
vapor que incide sobre su álabes mediante un ciclo termodinámico de Rankine. La turbina consta
de tres etapas, en cada una de las cuales, el vapor pierde una parte de su potencia (se pueden
realizar recalentamientos del vapor entre etapas para aumentar su presión y mejorar el
rendimiento). En la turbina de alta presión, entra el vapor seco a alta presión y temperatura
procedente del sobrecalentador. La turbina de media presión, tiene álabes mayores (mayor
superficie de incidencia) para compensar la menor presión del vapor. La turbina de baja presión
aprovecha la presión residual del vapor. A la salida de ésta, la presión del vapor es ya muy baja y
no se puede aprovechar, por lo que se envía al condensador para volver a transformar el vapor en
agua.

8. Prec. Aire Caldera Calderín Sobrecalentador Turbina Condensador Alternador
Prec. Agua
El condensador
El condensador es un intercambiador de calor en el
que se le quita calor al vapor procedente de la turbina
(4) para transformarlo de nuevo en agua líquida
(condensación). Para ello, se hace pasar agua fría
procedente de un río, un embalse o de una torre de
refrigeración por el serpentín (2) mediante bombas de
refrigeración (1). El agua condensada (5) se envía de
nuevo hacia el precalentador mediante una bomba de
alimentación.
1.- Bomba(s) de refrigeración: caudal nominal de 9 m3/s.
2.- Serpentín: de un material con buena conductividad térmica.
3.- Retorno del agua de refrigeración.
4.- Entrada de vapor procedente de la turbina (Tª ≈ 300 ºC,
presión ≈ 4 bar).
5.- Salida de agua condensada hacia el precalentador. (Tª ≈
250 ºC, presión ≈ 4 bar).

9. Prec. Aire Caldera Calderín Sobrecalentador Turbina Condensador Alternador
Prec. Agua
El precalentador de agua o economizador
El precalentador o economizador es un
intercambiador de calor en el que se
aprovecha el calor residual de los humos de
escape para calentar el agua antes de
enviarla al calderín, lo que mejora el
rendimiento de la central térmica.
1.- Entrada de agua: procedente de la bomba de
alimentación a una presión de 185 bar y 250 ºC
2.- Salida de agua: hacia calderín a una Tª ≈ 286 ºC.
3.- Entrada de humos: desde el sobrecalentador a
una Tª ≈ 450 ºC.
4.- Salida de humos: hacia chimenea. Tª ≈ 350 ºC.
5.- Serpentín de precalentamiento.

10. Prec. Aire Caldera Calderín Sobrecalentador Turbina Condensador Alternador
Prec. Agua
La transformación en energía eléctrica
El movimiento de rotación del eje de la turbina se transmite al rotor del generador (en este
caso un alternador), en el cual se induce la corriente eléctrica. Como la tensión de esta
corriente es baja (en torno a 16 kV) para ser transportada sin pérdidas considerables, se
transforma en el transformador a altas tensiones (de 220 a 400 kV).
1.- Transmisión de giro entre ejes de turbina y generador.
2.- Generador: Potencia ≈ 215 MW.
3.- Entrada a transformador: Tensión = 16 KV.
4.- Salida de transformador: Tensión = 400 KV.

11. Prec. Aire Caldera Calderín Sobrecalentador Turbina Condensador Alternador
Prec. Agua
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no-renovables/05-centrales-termoelectricas