Las plantas de energía son una industria clave para nuestra sociedad, tanto económicamente como a nivel de seguridad y de producción, donde es imperativo controlar ciertos parámetros del proceso para tener el sistema de generación de energía optimizado, controlado y con todas las garantías de seguridad que requieren las Centrales nucleares (NPP) y Centrales de Ciclo Combinado (CCTC), entre otras.
En una Central de Ciclo Combinado se obtiene electricidad en dos etapas, con una única fuente de energía.
Sus ventajas son variadas:
- Rendimientos mayores del 57% (más que cualquier central convencional).
- Mayor capacidad de regulación de la producción para adaptarse a la demanda de electricidad.
- Bajas emisiones (se reducen un 60% en CO2 y un 70% en NOx respecto de las Centrales convencional. Las emisiones de SO2 y de partículas son prácticamente nulas).
- Consume solamente 1/3 del agua de refrigeración respecto al gasto que requiere una Central convencional de la misma potencia.
- La instalación ocupa menos espacio.
Plantas de energía: los circuitos de una Central de Ciclo Combinado
A continuación, os presentamos el circuito agua-vapor y aire-gas de una CTCC:
1. Circuito aire-gas
Los gases de combustión (a alta presión y temperatura), pasan a través de la turbina de gas, moviendo sus álabes y generando electricidad en un alternador.
El gas de combustión pasa a la caldera de recuperación y de ahí a la atmósfera por la chimenea.
2. Circuito Agua-vapor
- Primera etapa: El agua de alimentación entra en la caldera por el economizador, donde se produce el calentamiento. Sale del economizador a alta temperatura y entra en el calderín (aquí coexisten líquido y vapor, y sirven para separar ambos).
- Segunda etapa: Del calderín sale por la zona inferior el agua líquida que pasa por el evaporador, donde se produce el vapor húmedo que vuelve al calderín. También sale por la zona superior el vapor saturado seco hacia el recalentador. Del calentador sale vapor recalentado hacia la turbina de vapor.
- Tercera etapa: El vapor sobrecalentado mueve los álabes de la turbina, generando electricidad en el alternador. De la turbina sale vapor. Parte de este vapor se envía al desgasificador y el resto se envía al condensador, del que sale de forma líquida. El condensado, se envía al tanque de agua de alimentación pasando por el desgasificador que elimina los gases disueltos, añadiendo vapor a la turbina.
Un buen control sobre la calidad en el ciclo agua-vapor de las plantas de generación de vapor es de gran importancia preservar la pureza y para la mejor protección posible contra la corrosión de las instalaciones. Para ello, es necesario analizar analíticamente y monitorear el ciclo en diferentes puntos del proceso.
Dado que se trata de circuitos cerrados, el agua se va contaminando en sales y se debe purgar/reponer.
Los puntos de medida en el ciclo de vapor-agua son:
• Agua de alimentación a calderas.
• Calderines de los evaporadores (altas temperaturas).
• Vapor (Altas temperaturas y altas presiones).
• Condensado.
• Calderas auxiliares.
Parámetros a medir (analizadores):
Los parámetros básicos de medición serían: pH, CE, CC, DO, SiO2, Na+
Además, se pueden medir otros parámetros como: CCD, Redox, PO43-, N2H4, TOC, Turbidez, H2, …
A estos sistemas de medición hay que añadir un conjunto de sistemas adicionales, necesarios:
- El sistema de toma de muestra.
- El sistema de adecuación de la muestra.
- Sistema de drenaje.
Toda la solución de ingeniería la puede realizar Labprocess junto con la empresa Dr.Thiedig, conociendo las necesidades del cliente, o bien, ejecutado por una ingeniería/integrador. En este caso, Labprocess se encargaría de suministrar los elementos necesarios (analizadores, elementos de adecuación de la muestra, sistemas completos de muestreo, …) para que al cliente le llegue un “llave en mano” a través de dicha ingeniería/integrador.
Los parámetros de calidad en las CCTC
En el control de los parámetros de la calidad de agua en una Central de pH: debe ser regulado para evitar problemas de corrosión (adición de NH3 u otros productos)ciclo combinado CCTC es importante conocer el por qué se ha de controlar según qué parámetros:
- Conductividad Específica (CE): da idea de la contaminación por sales del agua. Controla el ciclo de purgas/reposición de agua
- Conductividad catiónica o ácida (CC): medida de CE después de pasar por una resina de intercambio de cationes. Mide la conductividad debida a los aniones. Dado que el NH3 añadido se disocia a NH4+, este enmascarará la medida de CE (sin ser debido a la contaminación del agua, esta aumenta) por lo que la medida de la CC, es mejor que la CE.
- Conductividad catiónica Desgasificada (CCD): medida de CE después de pasar por una resina de intercambio de cationes y un desgasificador. Mide tan solo la conductividad debida a los aniones, excepto HCO3- y CO3-2 (sobre todo durante las paradas y puestas en marcha, que se disuelve aire en el agua, con lo que el CO2 disuelto se disocia en HCO3- y CO3-2 que enmascaran la medida de CC, la cual aumenta sin ser debido a la contaminación del agua).
- Oxígeno disuelto (DO): debe mantenerse en niveles muy bajos para evitar problemas de corrosión.
- Hidrazina (N2H4): reactivo añadido para bajar la concentración de DO. Su medida directa permite optimizar su adición.
- Sodio (Na+): el sodio es el ion más pequeño de todos, por lo que es el primero que pasa a través de las resinas una vez éstas comienzan a agotarse y es el primero que pasa por pequeñas fugas en los circuitos de refrigeración. Debido a esta propiedad, su medida, permite establecer una alarma temprana de estos efectos.
- Redox: debe mantenerse en valores que no favorezcan la corrosión.
- Sílica (SiO2): tiende a depositarse sobre los álabes de las turbinas, pudiendo desestabilizarlas y dañarlas.
- Fosfatos (PO4-3): en ocasiones se añade como reactivo para tratamiento de agua (agente anti-corrosión) y debe regularse su concentración.
- Hidrógeno disuelto (H2): en ocasiones el sistema de refrigeración de la turbina es con H2 y puede haber fugas hacia el vapor. De este modo, se detectan. En otras ocasiones provoca la formación de H2 que se disuelve en agua. De esta manera se controla la magnitud del efecto.
Otros puntos donde se pueden realizar las medidas son:
- Circuito cerrado de refrigeración.
- Torres de refrigeración.
- Calidad de agua de la planta desmineralizadora.
- Agua de vertido (Criterios medioambientales).
Para estos puntos, los parámetros a medir suelen ser: Desinfectantes, turbidez, conductividad, pH, TOC, HC en agua y dureza.
Labprocess, de la mano del fabricante Dr.Thiedig, está capacitado para asesorar y acompañar a todos nuestros clientes en la adecuación, medición y control de sus procesos en el campo de la energía. Así como la optimización energética y económica de dichos procesos, garantizando la seguridad y la calidad que nos brinda la marca alemana Dr.Thiedig.
