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Jornada Técnica SP - CNO

JORNADAS TÉCNICAS SUBCOMITÉ DE PLANTAS

Agosto de 2019

INTRODUCCIÓN CICLOS COMBINADOS VS. DINÁMICA DEL SECTOR GAS

Jornada Técnica SP - CNO 2019-08-21INTRODUCCIÓN CICLOS COMBINADOS VS DINÁMICA DEL SECTOR GAS

Principios generales ciclos combinados

Tipos de mantenimiento turbinas ciclo combinado

Impactos de la regulación de gas natural

en la operación

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CONTENIDO

Jornada Técnica SP - CNO 2019-08-21INTRODUCCIÓN CICLOS COMBINADOS VS DINÁMICA DEL SECTOR GAS 3

1992TEBSA nace como consecuencia de la crisis energética de 1992, que se dio bajo el gobierno del presidente César Gaviria, época que los colombianos recordamos como “El apagón”.

Durante dos años, el país tuvo que racionar cerca de 5.000 GW/h equivalente aproximadamente a dos meses del consumo de nacional de energía.

Este hecho se dio principalmente por razones coyunturales y estructurales: la sequía que se atravesó en el momento y el desequilibrio entre la generación hidráulica y térmica.

El objetivo era generar proyectos de energía térmica para llevar una relación de un 80% - 20% a un 70% -30% y así mismo, recuperar el porcentaje térmico que estaba en muy malas condiciones.

1994En 1994 se establece la Ley 142 y 143 para la regulación de los servicios públicos domiciliarios y la generación de energía eléctrica.

TEBSA fue uno de los pioneros en la inversión privada en el sector eléctrico. El ingreso de nuevas tecnologías, como la de ciclo combinado, ha redundado en un más alto nivel de capacitación de la fuerza laboral técnica local y sus beneficios hacia la comunidad han sido incalculables.

1995TEBSA suscribe un contrato de PPA para la venta de energía, aportando confiabilidad al país y soporte al desarrollo industrial y comercial de la costa atlántica.

2016El 21 de Abril de 2016 TEBSA después de la finalización del PPA, inicia su participación directa en el Mercado de energía mayorista y el mercado de gas natural en Colombia convirtiéndonos en un referente para el mercado.

HISTORIA DE TEBSA


Terreno de 40 hectáreas

Termobarranquilla S.A. E.S.P.



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CONTENIDO


¿Qué es un Ciclo Combinado?


2019-08-21INTRODUCCIÓN CICLOS COMBINADOS VS DINÁMICA DEL SECTOR GAS 6

Es un ciclo de potencia que se basa en el acoplamiento de dos ciclosdiferentes, uno de turbina de vapor (ciclo rankine) y otro de turbina degas (ciclo Brayton). El calor no utilizado por uno de los ciclos se empleacomo fuente de calor del otro. De esta forma los gases calientes deescape del ciclo de turbinas de gas entregan la energía necesaria para elfuncionamiento del ciclo de vapor acoplado. Esta configuración permiteun muy eficiente empleo del combustible.


El aire entra al compresor (1), a las condiciones de presión,temperatura y humedad relativa del sitio. Posteriormente, dichoaire es comprimido adiabáticamente (sin adición de calor) en elcompresor. Como resultado de dicha compresión las propiedadestermodinámicas del aire cambian según se muestra en la imagen.



Ciclo BRAYTON

Una vez el aire comprimido sale del compresor, entra a la cámara decombustión (2) en la cual se adiciona combustible. El proceso decombustión se realiza a presión constante y genera un aumentoconsiderable en la temperatura de los gases producto de lacombustión. Después de pasar por la cámara de combustión, losgases a alta presión y temperatura, son dirigidos hacia la sección deturbina (3). Los gases de combustión salen de la turbina (4) atemperaturas alrededor de 500°C.



Ciclo BRAYTON

Admisión aire

Admisión aire

GAS


Turbina a vapor


FUNCIONAMIENTO DEL CICLO COMBINADO

Energía Eléctrica

Agua desmineralizada

Vapor

Gases de combustión



FUNCIONAMIENTO DEL CICLO COMBINADO


✔En coordinación con el fabricante de los equipos (ALSTOM hoy GE)y alineado con los valores corporativos, TEBSA ha realizado losmantenimientos, modificaciones e inversiones necesarias paragarantizar el estado del arte tecnológico para las Unidades, lograndoel mejor desempeño (eficiencia) y la máxima Capacidad disponibledel ciclo combinado.

✔Como resultado de lo anterior, TEBSA cuenta hoy en día, con unciclo combinado que tiene una Capacidad de Generación de hasta815 MW.

Casas de filtros modificadas

Mejoras durante inspecciones Tipo C en turbinas de gas:

✔ Actualización en las turbinas GT11N2 a versión XL

✔ Compresores con nuevo diseño, más eficientes.


Mejoras implementadas al TEBSA ciclo combinado – turbinas de gas


Mejoras durante inspecciones Tipo C turbinas de vapor:

✔Nuevo rotor de generador para las Turbinas de vaporST14 y ST24.

✔Reemplazo del estator del generador, carcasas de laturbina de alta presión y álabes móviles L0 y L1 de laturbina de baja presión de la ST14.

✔Rotor compresor turbina reacondicionado para la GT11.

Como solución a los problemas encontrados en la partede baja presión de las Turbinas a vapor, el fabricanterecomienda trabajar las unidades en carga base o ensu defecto, mínimo hasta el 50% de su capacidadefectiva neta, que equivale a 85 MW por unidad (CEN=170 MW).


Mejoras implementadas al TEBSA ciclo combinado – turbinas de vapor


TEBSA Ciclo Combinado ha respondido a las solicitudes

presentadas por el CND brindando confiabilidad al sistema


Estadísticas de TEBSA ciclo combinado



Estadísticas de TEBSA ciclo combinado


Tipos de mantenimiento turbinas ciclo combinado

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CONTENIDO


INSPECCIÓN TIPO AEs una inspección que involucra principalmente las partesde la ruta del gas caliente. Esta verificación se emplea

para:- identificación temprana de cambios en la condición delas partes de la ruta del gas caliente.- Iniciación de las acciones de rectificación según sea

necesario.- Obtener una impresión general de la turbina a gas.

Duración Aproximada: 3 días.

INSPECCIÓN TIPO BAdemás de las inspecciones que se realizan en lainspección tipo A, se hace verificación del equipo deseguridad de la Turbina a Gas y del Sistema Hidráulico yde control electrónico y sistemas indicadores del conjunto

turbogas.Duración aproximada: 3 a 5 Días.

Tipos de mantenimientos Turbina ciclo combinado

Inspección tipo A y tipo B Turbinas de gas


Características de inspecciones Tipo C:

✔Se planean con suficiente Antelación.

✔Se verifican componentes importantes y equipos deseguridad, control y monitoreo de turbinas de gas.

✔Se remueven carcazas y se expone el rotor.

✔Se realizan trabajos de rectificación hallados eninspecciones Tipo A y B.

De acuerdo con lo estipulado en el Artículo 12 de laResolución MINAMBIENTE 909 de 2008, sobre emisionesatmosféricas, la frecuencia de las mediciones directas en lascentrales térmicas debe realizarse al finalizar elmantenimiento de la zona caliente recomendado por elfabricante.

DURACIÓN APROXIMADA: 30 A 45 DÍAS.


Inspección tipo C Turbinas de gas


C CA A A AB B

9000 900018000 1800027000 2700036000 36000

9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000


Ciclos de Mantenimientos de turbinas a GAS por número de EOH´s


INSPECCIÓN MENOR- Apertura de la carcasa de la turbina , si es necesario.- Inspección visual de la última etapa de álabes de la turbina de baja presión.- Inspección de rodamientos e inspección de las válvulas de vapor.- Mantenimiento del sistema de control de la turbina, de la bomba de aceite, etc.- Examen de los sistemas de condensación y de alimentación de calor.- Inspección visual de las bobinas del estator, sus barrajes, terminales y verificación del equipo de excitación.

DURACIÓN APROXIMADA: 10 DÍAS

INSPECCIÓN MAYORComprende un examen completo de todo el conjunto generador turbina de vapor:- Apertura de la carcasa de la Turbina- Examen de los álabes.- Examen completo de los acoplamientos.- Desarme y examen del rotor del generador.- Inspección de todo el núcleo del estator.- Desmontaje e inspección del equipo de excitación.

DURACIÓN APROXIMADA: 30 A 35 DÍAS


Inspección menor y mayor turbinas a vapor


GENERADOR

TURBINA


Ciclos de mantenimientos de turbinas a vapor por número de EOH´s


✔Operación a carga o baja o mínimo técnico generadeterioro en la parte de baja presión de turbinas devapor.

✔Operar turbinas de vapor a temperaturas inadecuadasgenera condensación del vapor que se convierten en“proyectiles” que terminan erosionando los materiales.

✔En operación continua, tales turbinas de vapor enoperación por debajo del mínimo técnico tienenimplicaciones que compromete la confiabilidad.

✔Operar en cargas bajas dificulta el aseguramiento dela combustión estable.



Operar por debajo de mínimo técnico


● Los tiempos de arranque más rápidos generan mayor estréstérmico a los componentes de una planta.

● Ante repetitivos arranques, la temperatura Firing resulta dealto nivel de estrés para las componentes de una planta

● Desoptimización del consumo de combustible, dado que lasmismas al ser requeridas, podría conllevar a que las turbinasde vapor queden en reserva.

● El aumento del ciclaje en la operación de las centraleseléctricas de ciclo combinado es técnicamente posible peroreduce la vida útil de los activos de generación.

● Las centrales eléctricas térmicas en sistemas con una altaparticipación de fuentes renovables variables puedenaumentar los costos de operación y mantenimientoaproximadamente en un 2 – 5%.



Efectos de ciclaje ciclo combinado


◼ El daño por fatiga se calcula típicamente como unporcentaje de la vida útil que se consume en un“ciclo de operación”.

◼ Un “ciclo de operación” es una combinación demodos de operación de manera que la condición finales la misma que la condición inicial. Por tanto, unciclo de operación requiere dos modos de operaciónopuestos:

- Arranque/parada

- Rampa a subir/rampa a bajar (si potencia inicialy final son iguales).

◼ Considerando que el ciclo combinado tiene quecompensar la producción renovable, el perfil deoperación cambia.



Acumulación de daño por fatiga termomecánica


Impactos de la regulación de gas natural

en la operación

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CONTENIDO

Jornada Técnica SP - CNOTIEMPOS DE AVISOS PARA LA LOGÍSTICA DEL RECURSO PRIMARIO

Impactos de la regulación de gas natural en la operación

Tiempos de avisos para la logística del recurso primario


▪ Incurrir en Variaciones de Salida Netas Negativas con el Transportador.▪ Penalizaciones por Incumplimiento de Gas Natural.▪ Penalizaciones por ocurrencia de Desviaciones en Despacho de energía.▪ Posible Desatención de Demanda de Energía Eléctrica y Gas Natural.


Riesgos en la operación de las plantas

¿COSTO DE COMBUSTIBLE?

CONDICIÓN: Presiones Bajas en Gasoducto

del Remitente

Aumento de Generación Térmica


▪ Posibilidad de NO Autorización de re-nominación solicitada por el agente generador al transportador.▪ Aplicación de Res. CREG 008 de 2018 (Balances de Gas Natural con el transportador).▪ Riesgos en la operación de Gasoductos.▪ Posible riesgo de desatención de demanda de gas por ocurrencias de fallas en condiciones no deseadas.▪ Carga Adicional a la operación de la planta.


Riesgos en la operación de las plantas

¿COSTO DE COMBUSTIBLE?

Presiones Altas en Gasoducto del Remitente

Disminución de Generación Térmica


¡GRACIAS!

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