CICLO SIMPLE

En la turbina de gas de ciclo simple solamente un fluido realiza todo el trabajo, un gas, generalmente el aire. El compresor de la turbina toma el aire de la atmósfera y lo comprime para llevarlo a la cámara de combustión, donde al combinarse con el combustible se enciende la mezcla y aumenta de temperatura y de volúmen. El gas de alta presión y temperatura se expande en la turbina y produce la energía mecánica necesaria para la generación de electricidad. Los gases que se liberan a la atmósfera tienen una temperatura relativamente alta e implican una pérdida de energía, contaminando térmica y químicamente el ambiente

COMBINADO

FUNCIONAMIENTO

En la figura 2 se muestra un esquema simplificado de un circuito típico de un ciclo combinado para generación de energía eléctrica, de un sólo nivel de presión. El aire aspirado desde el ambiente ingresa a la turbina de gas, es comprimido por un compresor, a continuación se mezcla con el combustible en la cámara de combustión para su quemado. En esta cámara el combustible ingresa atomizado. Los gases de combustión calientes se expanden luego en la turbina de expansión proporcionando el trabajo para la operación del  compresor y del generador eléctrico asociado al ciclo de gas. 

Figura 2. Esquema de funcionamiento de una central de ciclo combinado.

 Los gases de escape calientes salientes de la turbina de gas, a temperaturas superiores a los 500 ºC ingresan a la caldera de recuperación. En esta caldera de recuperación se produce el intercambio de calor entre los gases calientes de escape y el agua a alta presión del ciclo de vapor; es decir, el aprovechamiento del calor de los gases de escape llevando su temperatura al valor más bajo posible. Los gases enfriados son descargados a la atmósfera a través de una chimenea. En relación con el ciclo de vapor, el agua proveniente del condensador se acumula en un tanque de alimentación desde donde se envía a distintos calderines de alimentación de intercambiadores de calor de la caldera de recuperación, según se trate de ciclos combinados de una o más presiones.

 En la caldera de recuperación el agua pasa por tres tipos de sectores:

 

1) Economizadores, que elevan la temperatura del agua hasta casi la temperatura de ebullición

2) Los sectores de evaporación, situado en la zona central de la caldera, donde se produce el cambio de fase líquido-vapor (apenas se eleva la temperatura, sólo se vaporiza el agua).

3) Los sectores de sobrecalentamiento, que hace que el vapor adquiera un mayor nivel energético, aumente su entalpía, aumentando su temperatura. Está situado en la zona más próxima al escape de la turbina, donde la temperatura es más alta, 500 ºC o más.

El vapor producido se expande ahora en una turbina de vapor. El vapor pierde su energía y se vuelve a condensar en el condensador, a presión inferior a la atmosférica.

La unión de los dos ciclos, la turbina de gas y la de vapor, permite producir más energía que un ciclo abierto, y por supuesto, con un rendimiento energético mayor, pues aprovecha el calor contenido en los gases de escape de la turbina de gas, que se tirarían a la atmósfera a través de la chimenea. De esta forma, el rendimiento supera el 55 %, cuando una turbina de gas rara vez supera el 40 %, los valores normales están entorno al 35 %.