Central térmica de ciclo combinado

¿Qué es una central térmica de ciclo combinado?

Las centrales térmicas de ciclo combinado transforman la energía térmica del gas natural en electricidad mediante el trabajo conjunto de una turbina de gas y otra de vapor. El proceso implica la puesta en marcha de dos ciclos consecutivos: el ciclo de Brayton, que corresponde a la turbina de gas convencional, y el ciclo de Rankine, que opera con la turbina de vapor.

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Ventajas del ciclo combinado

Las centrales térmicas de ciclo combinado se caracterizan por ser más flexibles que las convencionales. Esto significa que puede operar a plena carga o cargas parciales, hasta un mínimo de aproximadamente el 45% de la potencia máxima. Además, son más eficientes - mayor eficiencia por un margen más amplio de potencias-, sus emisiones son más bajas, el consumo de agua de refrigeración es más reducido y ahorran energía en forma de combustible. Por último, se construyen más rápidamente que otras centrales y requieren menor superficie por MW instalado, lo que reduce el impacto visual. 

Central térmica de ciclo combinado

Partes de una central de ciclo combinado

La central térmica de ciclo combinado se compone principalmente de tres elementos: turbina de gas, turbina de vapor y caldera de recuperación. A continuación, desgranamos los detalles de cada uno de ellos.

La turbina de gas es la parte fundamente del ciclo combinado. Es una turbina de combustión interna formada principalmente por:

  • Compresor. Su función es inyectar el aire a presión para la combustión del gas y la refrigeración de las zonas calientes.
  • Cámara de combustión. Lugar donde se mezcla el gas natural con el aire a presión, produciendo la combustión.
  • Turbina. Espacio donde se produce la expansión de gases que provienen de la cámara de combustión. Consta de tres o cuatro etapas de expansión. La temperatura de los gases de entrada puede llegar a los 1.400ºC, mientras que los gases de salida alcanzan los 600ºC.  

Turbina de vapor. Transforma la energía del vapor en energía cinética del rotor. Por lo general, consta de tres cuerpos y está basada en la tecnología convencional. Es muy habitual que la turbina de vapor y la de gas estén acopladas a un mismo eje, de manera que accionan un mismo generador eléctrico.

Otro elemento fundamental de las centrales de ciclo combinado es la caldera de recuperación. Se trata de una caldera convencional donde el calor de los gases que provienen de la turbina de gas se aprovecha en un ciclo de agua-vapor.

Turbina de vapor
Turbina de vapor del Bloque V de la Central Térmica de Ciclo Combinado de Besòs

Funcionamiento de una central térmica de ciclo combinado

El proceso de transformación del gas natural en electricidad comienza cuando el aire procedente del exterior se comprime a alta presión en el compresor. Desde ahí, se conduce a la cámara de combustión donde se mezcla con el combustible. Después, los gases de combustión pasan por la turbina de gas donde se expansionan. Esto provoca que la energía calorífica se transforme en energía mecánica, transmitiéndolo al eje.

Posteriormente, los gases que salen de la turbina de gas se llevan a una caldera de recuperación de calor para producir vapor. A partir de este momento se produce el ciclo de agua vapor convencional en el que el vapor hace girar la turbina de vapor. A la salida de la turbina el vapor se condensa (transformándose nuevamente en agua) y vuelve a la caldera para empezar un nuevo ciclo de producción de vapor. Por lo general, la turbina de gas y la turbina de vapor se acoplan a un mismo eje, de manera que accionan conjuntamente un mismo generador eléctrico.

 

Impactos medioambientales

Las centrales térmicas de ciclo combinado que funcionan con gas natural son más respetuosas con el medio ambiente que otras tecnologías de producción eléctrica. Además, forman parte de la política medioambiental de muchos países. Una de sus ventajas más destacadas es que las emisiones de CO2 en relación a los kilovatios/hora producidos son menos de la mitad que las emisiones de una central convencional de carbón.

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