Innovación tecnológica al servicio de la generación

Las centrales de Ciclo Combinado de Global Power Generation en México operan de forma continua con factores de carga muy elevados, disponiendo de cierta capacidad excedente, es decir, la diferencia entre la capacidad máxima producible y la capacidad contratada con contrato a largo plazo con la Comisión Federal de Electricidad (CFE).

Con objeto de aumentar la capacidad excedente y los ingresos netos por venta de electricidad, en GPG hemos analizado las tecnologías disponibles en el mercado para aumento de potencia, realizando estudios de viabilidad técnico/económica de la instalación de diferentes dispositivos.

La Central de Ciclo Combinado de Tuxpan, localizada en el estado de Veracruz, está constituida por dos bloques (III y IV) formados cada uno por dos turbinas de gas modelo Mitsubishi 501F, seguidas de dos calderas de recuperación de calor y una turbina común de vapor. La refrigeración principal se lleva a cabo en circuito abierto con agua de mar. El emplazamiento de la Central está situado en el Golfo de México a la altura del nivel del mar, lo que le confiere unas temperaturas altas con alto porcentaje de humedad. La potencia de cada unidad es de unos 500 MW con una variación entre condiciones de verano y de invierno de unos 40 MW.

A principios del mes de febrero la Central ha realizado una parada completa de ambos bloques para mantenimiento. En función de la rentabilidad de cada una de las alternativas estudiadas y de la factibilidad de implementar durante la parada programada las modificaciones que precisaba cada alternativa, se decidió que la solución óptima para la Central de Tuxpan era la instalación de un sistema de High Fogging, ya implantado en la Central de Hermosillo.

¿Cómo funciona el sistema High Fogging?

El aumento de la temperatura ambiente provoca una disminución de la densidad del aire. Los compresores de las turbinas de gas, que giran a revoluciones constantes, tienen poca capacidad de compensar este fenómeno y por ello, se produce una disminución de la masa de aire comprimida. Esto implica menos inyección de  oxígeno en la cámara de combustión y la consecuente disminución de la potencia.

Con el sistema de High Fogging se consigue enfriar el aire de entrada a las turbinas de gas y aumentar así la densidad del mismo, recuperando parte de la potencia que se pierde por el efecto del aumento de la temperatura ambiente. El agua se pulveriza mediante unas boquillas de inyección a alta presión, distribuidas uniformemente en la sección transversal del conducto de aire de entrada al compresor y aguas abajo del filtro de entrada.

El sistema permitirá aumentar la potencia generada por el ciclo combinado, en concreto, de 15 MW por turbina de gas, aproximadamente 56 MW netos total en la Central. Adicionalmente, está prevista una modificación por el tecnólogo en las turbinas de gas en los años 2018 (Tuxpan III) y 2019 (Tuxpan IV) que aumentará la potencia producida por las mismas pero limitará en cierta medida el uso del sistema de High Fogging.

Hacia la mejora continua de la eficiencia

El objetivo es aumentar la capacidad instalada en México con un coste unitario por kW relativamente bajo, incrementando la participación de GPG en este mercado energético. Para ello, se ha realizado un gran trabajo de estudio, diseño e implantación del sistema, en el que han colaborado estrechamente los equipos de Global Power Generation de la Central, GPG Operaciones e Ingeniería-Construcción (IDG), así como  los contratistas seleccionados.

Los próximos pasos del proyecto consisten en completar la instalación de elementos externos del sistema de inyección de agua, proceder con el suministro e instalación de la nueva planta de agua, de las interfaces de estos sistemas con la planta y su control. A continuación, se realizarán las pruebas y puesta en marcha de todos los componentes para comenzar su explotación a finales de 2017.

De cara al futuro, se han desarrollado estudios semejantes para las centrales de Norte Durango, Hermosillo y Naco Nogales, identificando la solución específica más interesante para cada una de ellas. Dado que la coyuntura actual parece ser favorable hacia la rentabilidad de estos proyectos, se espera poder lanzar en un próximo futuro  proyectos semejantes en dichas plantas.

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