Descripción del proceso de plantas de turbogas La generación de energía eléctrica en las unidades de turbogas, se realiza directamente la energía cinética resultante de la expansión de aire comprimido y los gases de combustión. La turbina está unida al generador de rotor, dando lugar a la producción de energía eléctrica. Los gases de la combustión, se descargan directamente a la atmósfera después de trabajar en la turbina. Esquema de una planta geotérmica
Estas unidades utilizan el gas natural o diesel como combustible. Desde el punto de vista operativo, el breve tiempo de arranque y la variación a la inconsistencia de la demanda, la turbina de gas satisface cargas de suministro y capacidad de el sistema eléctrico. Sin Zona Centro Nombre de la central
Número de unidades
Fecha de entrada en Capacidad efectiva operación instalada (MW)
Ubicación
Caborca
2
03-Nov-1970
42
Caborca, Sonora
Cancún
4
01-Ene-1974
102
Cancún, Quintana Roo
Chankanaab
3
01-Mar-1968
53
Cozumel, Quintana Roo
Chávez (TG. Laguna Chávez)
2
07-Jul-1971
28
Francisco I. Madero, Coahuila
Ciprés
1
12-Dic-1981
27
Ensenada, Baja California
Ciudad Constitución
1
26-Oct-1984
33
Cd. Constitución, Baja California Sur
Ciudad del Carmen
3
28-Jul-1986
47
Ciudad del Carmen, Campeche
Ciudad Obregón
2
01-Jun-1972
28
Cajeme, Sonora
Culiacán
1
01-Ene-1990
30
Culiacán, Sinaloa
El verde
1
01-Feb-1973
0
El salto, Jalisco
Esperanzas
1
16-Nov-1971
12
Múzquiz, Coahuila
Fundidora (TG. Monterrey)
1
05-Abr-1971
12
Monterrey, Nuevo León
Industrial (TG. Juárez)
1
01-Mar-1977
18
Cd. Juárez, Chihuahua
La Laguna (TG. Laguna - Chávez)
4
05-May-1970
56
Gómez Palacio, Durango
La Paz
2
01-Jun-1977
43
La Paz, Baja California Sur
Las cruces
3
01-Ene-1969
0
Acapulco, Guerrero
Leona (TG. Monterrey)
2
01-Mar-1972
24
Monterrey, Nuevo León
Los Cabos
3
30-Nov-1983
85
Los Cabos, Baja California Sur
Mérida II
1
01-Abr-1981
30
Mérida, Yucatán
Mexicali
3
01-Oct-1974
62
Mexicali, Baja California
Monclova
3
01-Dic-1975
48
Monclova, Coahuila
Nachi-Cocom
1
16-Mar-1987
30
Mérida, Yucatán
Nizuc
2
01-Abr-1980
88
Cancún, Quintana Roo
Parque (TG. Juárez)
4
01-Oct-1974
59
Cd. Juárez, Chihuahua
Tecnológico (TG. Monterrey)
1
01-Feb-1974
26
Monterrey, Nuevo León
Tijuana
3
01-Jul-1982
210
Rosarito, Baja California
Universidad (TG. Monterrey)
2
31-Oct-1970
24
Monterrey, Nuevo León
Xul-Ha
2
05-Nov-1980
26
Othón P. Blanco, Quintana Roo
Huinalá
1
02-mar-99
150
Pesquería, Nuevo León
Pdte. Adolfo López M. (Tuxpan)
1
02-ene-04
163
Tuxpan, Veracruz
P. Móvil OT-5000-1
1
02-oct-84
3
Guerrero Negro, B.C.S
P. Móvil T-14000-1
1
07-ene-70
13
Santa Rosalía, B.C.S.
P. Móvil T-14000-2
1
13-feb-72
13
Cabo San Lucas, B.C.S
P. Móvil T-18000-1
1
01-jul-87
13
Chetumal, Quintana Roo
P. Móvil T-25000-1
1
01-jun-87
19
Cabo San Lucas, B.C.S.
P. Móvil T-25000-2
1
28-ene-88
19
Cabo San Lucas, B.C.S
P. Móvil T-25000-3
1
26-ene-77
20
Gomez Palacio, DGO.
P. Móvil T-25000-4
1
01-jun-87
17
Ensenada, Baja California
Centrales fuera de servicio: Chaveña
1
01-jun-70
0
Cd. Juárez, Chihuahua
Chihuahua
4
01-Abr-1972
0
Chihuahua, Chihuahua
El Verde
1
01-Feb-1973
0
El Salto, Jalisco
Las Cruces
3
01-Ene-1969
0
Acapulco, Guerrero
Nuevo Laredo (Arroyo del Coyote)
2
10-Dic-1980
0
Nuevo Laredo, Tamaulipas
Zona Centro Nombre de la central
Número de unidades
Capacidad efectiva instalada (MW)
Lechería
4
138
Nonoalco
4
148
Valle de México
3
88
Atenco
1
32
Remedios
1
32
Victoria
1
32
Villa de las Flores
1
32
Cuautitlán
1
32
Ecatepec
1
32
Coyotepec
2
64
Vallejo
1
32
Iztapalapa
1
32
Coapa
1
32
Santa Cruz
1
32
Magdalena
1
32
Aragón
1
32
Montaje de una turbina de gas
Ciclo de trabajo de la turbina de gas La turbina de gas es una máquina de combustión interna que transforma la energía química de una fuente combustible en potencia mecánica útil, es decir, en energía mecánica rotatoria. En general, las turbinas de gas se basan en cuatro fases de operación (ciclo Brayton) y cuatro componentes principales , que funcionan simultáneamente y continuamente, para producir potencia mecánica los cuales se describen mas adelante. La operación de una turbina de gas de ciclo simple puede explicarse mediante el ciclo Brayton, el cual consiste de cuatro fases: compresión, adición de calor, expansión y expulsión del calor. La cantidad de trabajo que se produce durante el ciclo, está relacionada con la cantidad de calor que produce el combustible y que señala la cantidad de trabajo que producirá la turbina de gas. Debido a que la cantidad de calor se indica por la temperatura y la entropía; el ciclo Brayton se aprecia en la figura. b).
Partes principales de la combustión que se lleva acabo en la planta generadora tipo turbogas .
Ciclo brayton (4 fases).
Examinando el ciclo Brayton, se observa que el punto 1 describe la temperatura y presión del aire ambiente. Estas condiciones ambientales tienen un efecto significante en el trabajo de salida y en la eficiencia de ciclo de la turbina. La turbina de gas obtiene aire a estas condiciones y lo comprime hasta cierta presión; este aumento de la presión del aire ocasiona un incremento en su temperatura. En la figura b) se aprecia el cambio del punto 1 al punto 2. Nótese que la trayectoria es en forma vertical, la razón es que el proceso de compresión ideal es isoentrópico (no hay variación en el grado de orden o desorden molecular del gas), esto significa que no existe transferencia de calor con el aire. Por lo tanto, aun cuando la temperatura del gas puede cambiar en el proceso, su entropía no lo hará.
Después de la compresión el aire pasa al sistema de combustión donde se añade calor. El aire se mezcla con el combustible y la mezcla se enciende causando un incremento muy grande en la temperatura. Esto se realiza a presión constante, así que el proceso se ilustra en la figura como un cambio del punto 2 al 3. Cuando entra la mezcla a la sección de la turbina, su presión incide (otra vez isoentrópicamente, es decir sin variación) contra los alabes de la turbina, ocasionando que su eje gire y el gas continúa expandiéndose hasta que regresa a la presión ambiente. Este proceso es mostrado en la figura en el cambio del punto 3 al punto 4.
Debido a las curvaturas de las líneas de presión constante, la temperatura de la mezcla todavía es alta comparada con la temperatura ambiente, lo que indica que todavía existe una cantidad significante de calor. Este calor es rechazado cuando la mezcla se enfría a la temperatura ambiente; trayectoria del punto 4 al punto 1. El ciclo real de la turbina de gas difiere poco del caso ideal; la diferencia principal entre el ciclo Brayton ideal y el ciclo real es que tanto los procesos de compresión como el de expansión no son isoentrópicos, además de que existen diversas clases de perdidas mecánicas. Transformaciones de energía en una central turbogas. En una central generadora, la energía eléctrica se produce como resultado de una serie de transformaciones que se inician a partir de alguna fuente de energía disponible. Para el caso particular de una Central Turbogas, las transformaciones de energía que ocurren en este tipo de central se muestran en la figura (a). La fuente de energía primaria es un combustible, generalmente gas natural o diesel. La energía se encuentra almacenada en el combustible de acuerdo a su composición química y se libera haciendo que se produzca una reacción química por medio del proceso de combustión. Al producirse la combustión, se tiene la primera transformación de energía, ya que la energía química del combustible se transforma en energía calorífica en la flama y en los gases calientes producto de la combustión. Este proceso se realiza en la cámara de combustión de la turbina de gas. Los gases calientes producto de la combustión se envían a una turbina, en donde se expanden y desarrollan trabajo mecánico. De esta manera, la energía calorífica producida por la combustión, es transformada en energía mecánica rotatoria por la turbina, la cual gira debido a la energía cinética de los gases en expansión.
La turbina de gas se encuentra acoplada mecánicamente a un generador eléctrico y, mediante éste, la energía mecánica producida puede ser transformada finalmente en energía eléctrica. Operación típica de una unidad turbogas Los componentes principales de una unidad turbogas (UTG) son: a) La turbina de gas, compuesta por el compresor, la cámara de combustión y la turbina propiamente dicha. b) El generador eléctrico. La representación esquemática de una UTG se puede observar en la figura 1.3, en la cual se muestra una turbina de gas de un solo eje y de ciclo abierto, acoplada a un generador eléctrico. Mediante esta figura, se puede conocer la operación básica de una
UTG. Un compresor gira e introduce aire del medio ambiente que posteriormente se comprime hasta un valor aproximado de 10 Atmósferas y se envía a la cámara de combustión. De esta manera se proporciona el suministro de oxígeno necesario para poder quemar el combustible. Aunque en esta etapa aún no se ha agregado calor, la temperatura del aire se incrementa debido a la compresión. En la cámara de combustión, el aire comprimido se combina con el combustible alimentado y, con la ayuda de una bujía de ignición, se produce la combustión, que provoca un incremento substancial de la temperatura. Los gases producto de la combustión son enviados a la turbina de gas, en donde se expanden y desarrollan trabajo mecánico que se aprovecha para impulsar un generador eléctrico y producir energía eléctrica.
Durante la expansión de los gases, su temperatura y presión se reducen continuamente mientras realizan trabajo en los álabes de la turbina. Después de realizar trabajo, los gases de escape, aún calientes, son enviados a la atmósfera, en donde se enfrían a temperatura ambiente
