¿Al gas natural que entra en una central termoeléctrica se le da un tratamiento diferente al que entraría a una tubería para ser comercializado? La respuesta es que sí, justo en la entrada de la central, el gas natural es tratado para su uso. Básicamente al gas:

Se filtra para eliminar partículas sólidas. Se modifica la presión. Se aumenta la temperatura. Se le quita humedad.

Para dar un ejemplo práctico, hablaremos del proceso en una central térmica de ciclo combinado (en este caso, la CTCC del Besòs):

El gas es conducido hasta la Estación de Regulación y Medida, que dispone de dos líneas redundantes para regulación de presión, medida del consumo de gas, filtración y calentamiento.

Las dos líneas disponen en el sentido del flujo de gas de válvula de aislamiento, filtro, calentadores, válvulas de seguridad, regulador monitor, regulador principal, válvula de alivio, medidor, corrector de volumen y válvula de aislamiento. Común a cada par de líneas hay una conexión de bypass para contratación de contadores. Las líneas 1 y 2 pueden aportar de forma independiente el 100% del caudal de gas.

Dichas líneas se unen en un colector común con salida hacia las turbinas de gas.

Las líneas 3 y 4, se unen en un colector común con salida de gas a:

calderas auxiliares calderas de producción de agua caliente para calentamiento del gas.

Asimismo se incluye el sistema de supervisión y control de la ERM, la instalación eléctrica necesaria, alumbrado y red de tierra, y sistema de detección de gas e incendios.

1. LA ERM. (Estación de medición y regulación)

El gas natural que se suministra a la turbina ha de tener unas condiciones muy determinadas. Debe tener una presión en un rango concreto, debe llegar a una temperatura correcta y el grado de limpieza debe estar controlado. Además, la composición química del gas natural tiene que estar controlada. Por último, debe conocerse la cantidad de gas que se consume y su poder calorífico, a efectos de facturación del combustible consumido. La estación de regulación y medida (ERM) tendrá

como función regular la presión del suministro de gas a la turbina para mantener siempre una presión constante y medir la cantidad suministrada a la instalación. El sistema de medición debe cumplir con los requerimientos de la compañía suministradora.

Por lo tanto las principales funciones de la estación de gas son:

· Que el gas que se reciba en la turbina tenga una presión constante y dentro de unos rangos muy concretos ya que la presión del gas suministrado a la ERM puede variar dependiendo del gaseoducto que nos alimentemos, si nos alimentamos de depósitos propios la podremos regular nosotros más fácilmente, no dependiendo que otro consumidor nos pueda tirar la presión de dicho gaseoducto al consumir mucho de repente.

· Que la temperatura sea la adecuada, para evitar la formación de hielo por la condensación del vapor de agua.

· Que el gas se reciba limpio, sin partículas que puedan ocasionar problemas.

· El caudal y la composición deben ser conocidos.

ELEMENTOS CONSTITUTIVOS DE UNA ERM.

Una estación de regulación y medida está compuesta principalmente por los siguientes equipos:

· Filtros: limpian el gas de las posibles impurezas sólidas que se pudiesen arrastrar. Pueden ser de varios tipos: de cartucho, ciclónicos, etc. Además de los filtros anteriores se colocan otros antes de la turbina para conseguir un filtrado más fino, intentando que no pase ninguna impureza.

· Válvulas reductoras de presión: si el gas tiene más presión de la que se necesita en la turbina, tendrá que atravesar unas válvulas reductoras de presión hasta ajustarse a la necesaria.

· Compresor para el aumento de presión: si por el contrario el gas de la línea de suministro tiene una presión inferior a la necesaria, será necesario comprimirlo. Es posible que subsistan los dos sistemas (compresión y expansión) en la misma ERM, ya que la presión del gas puede fluctuar, por efectos sobre el suministro de otros consumidores.

· Sistema de precalentamiento para elevar el punto de rocío, debe disponerse de un sistema de calefacción para evitar congelaciones del agua que pudiera contener el gas. Hay que tener en cuenta que ante una expansión, el gas pierde temperatura. Si como efecto de una expansión la temperatura bajara por debajo del punto de rocío, el agua contenida podría

Figura 1. Esquema del proceso realizado en la ERM.

congelarse, provocando la formación de hielo, cosa que no interesa ya que serían como proyectiles, sobre todo en la turbina de gas. El gas se calienta sólo ligeramente, hasta alcanzar los 15 o 20 grados.

· Sistema de calentamiento para la inyección del gas a turbina: antes de entrar en la turbina, y para una correcta combustión, el gas se calienta nuevamente, ya ajustado en presión, y puede alcanzar temperaturas de entre 25 y 140 ºC en la entrada. Para este calentamiento suele tomarse vapor del ciclo, utilizando intercambiadores, también pueden utilizarse calentadores eléctricos.

· Cromatógrafo y Caudalímetro: la compañía suministradora necesita, para facturar, que se instalen caudalímetros para saber el caudal de gas consumido. Además, hay que tener en cuenta que el gas no se factura por volumen o peso, sino que se factura como energía (actualmente se hacer por kWh, anteriormente la unidad era la termia, 1 termia = 1 millón de calorías, por tanto, es necesario saber cuál es el poder calorífico del gas, pues el caudalímetro nos dará el volumen de gas que ha atravesado la línea. Para conocer este poder calorífico se instala un cromatógrafo, debidamente calibrado, que se encargará de aportar el dato de la composición y el poder calorífico del gas. Habitualmente, caudalímetros y cromatógrafos pueden estar duplicados, pues las cantidades de dinero que se facturan a través de ellos justifica sobradamente la instalación de equipos de reserva

2. Válvulas de seguridad

3. Válvulas de alivio de presiónUna válvula de alivio de presión es un dispositivo automático de alivio de presión, el cual abre en forma gradual en proporción al incremento de presión. Una válvula de alivio se utiliza en el manejo de líquidos, exclusivamente

4. Válvulas de corte de suministro de gas combustible 5. Válvula principal de entrada6. Separador ciclónicoUn separador ciclónico es un equipo utilizado para separ particulas solidas

suspendidas en el aire, gas o flujo de líquido, sin el uso de unfiltro de aire, utilizando un vórtice para la separación. Los efectos de rotación y la gravedad son usados para separar mezclas de sólidos y fluidos. El método también puede separar pequeñas gotas de un líquido de un flujo gaseoso.

7. Medidor de flujo de gas combustible8. Analizadores en linea de calidad de gas combustible9. Compresores reciprocantes: CAMERON SUPERIOR WG64 10. Sistema de lubricación para compresores reciprocantes

Los sistemas de lubricación más comunes para compresores son:

Lubricación para salpicadura. Lubricación por gravedad. Lubricación por presión. Lubricación por eyección.

Lubricación por salpicaduraEn su forma más simple, la biela lleva un vástago que se sumerge dentro del depósito de aceite.De esta forma se crea una niebla de aceite que suministra lubricación a las superficies de los cojinetes y de los cilindros.Este sistema evita filtraciones de aceite. Se utiliza principalmente en compresores pequeños de pistón de simple efecto. Para obtener un control más apropiado de la cantidad de lubricante distribuido se toma el aceite de un recipiente donde el nivel esté continuamente controlado.Entre las ventajas de este sistema está la simplicidad y su funcionamiento independiente del sentido de la rotación.Entre sus desventajas está que la película de los cojinetes, por no estar a presión, es demasiado fina y que en el periodo de arranque la lubricación puede ser marginal.

El aceite es transportado por un anillo desde el fondo del depósito hasta una ranura en el cigüeñal, a través de la cual el aceite se distribuye a los diferentes puntos de lubricación.El anillo se encuentra montado sobre el cigüeñal de manera tal que su parte inferior queda sumergida en el aceite depositado en el cárter.Al girar el cigüeñal, este conduce el anillo por efecto de la fricción. La fuerza centrifuga creada, comunica al aceite la suficiente presión para que este alcance los puntos de lubricación.Este sistema permite un mejor control de aceite utilizado y la independencia respecto a la dirección de rotación para su funcionamiento.Sin embargo, su empleo debe limitarse a máquinas lentas y medianamente rápidas.

Lubricación por presión

El mejor sistema para lubricar las partes móviles de un compresor es por medio de la presión creada por una bomba de lubricación de émbolo o de engranajes. La bomba se diseña siempre con exceso de capacidad de forma que la presión del aceite de lubricación se pueda mantener siempre, incluso cuando el compresor está ya muy gastado.Las ventajas de este sistema de lubricación son:

El aceite llega a presión a todos los cojinetes, lo que representa menos pérdidas por fricción y menos desgaste.

La lubricación no varía con el nivel del aceite del cárter. El aceite puede filtrarse fácilmente. Buena lubricación en el arranque del compresor.

Para la lubricación de los cilindros de los compresores de cruceta se utilizan los lubricantes de émbolo que permiten un ajuste muy exacto de la cantidad de aceite suministrada a cada punto de lubricación.

Lubricación por inyecciónAlgunos tipos de compresores rotativos emplean inyección de aceite para lubricar las piezas que sufren desgaste en la cámara de compresión.Normalmente la presión del aire de descarga se emplea para inyectar el lubricante dentro del compresor.Sin embargo, frecuentemente se emplee una bomba para el transporte interno del aceite.

11. Sistema de enfriamiento de gas combustible (intercambiador de calor agua-gas combustible)

12. Sistema de enfriamiento de aceite de lubricación (intercambiador de calor agua-aceite)

13. Motor de arranque14. Filtros coalescentes