Principios de Operación y Control en Centrales Eléctricas: Turbinas y Sistemas

Funciones Principales de Control en Turbinas

1. Limitar el aumento de velocidad de las turbinas frente a una desconexión de la carga (protección).
2. Controlar la potencia generada.
3. Controlar el régimen de las turbinas durante las secuencias de arranque, parada y sincronización (banda muerta de 0,1 Hz para sistemas con conexión en red).
4. Equilibrar la potencia generada con la carga respondiendo a cambios de frecuencia (operando en modo aislado, a un cambio del 1% en la frecuencia por variación de régimen, se responde con un 20 % de variación de carga).

Dispositivos Principales de Control

Centrales Nucleares y Térmicas Convencionales (CN y CT)

1. La turbina de vapor (TV) debe modificar inmediatamente sus condiciones de operación cambiando el flujo de vapor:
   • Válvula de sobrevelocidad.
   • Válvula de mariposa.
   • Bypass al condensador.
2. La inercia del generador de vapor (reactor o caldera) obliga a la instalación de acumuladores de vapor/líquido.
3. Un cambio prolongado de la condición de operación requiere actuar sobre el reactor (barras de control) o sobre el suministro de combustible.
4. Se requiere actuar asimismo sobre flujos de extracción y precalentadores para corregir desequilibrios que pueden desencadenar una avería severa.

Centrales de Ciclo Combinado con Turbina de Gas (CGCC)

1. La turbina de gas (TG) responde de modo inmediato a las variaciones de carga:
   • Geometría de admisión variable (VIGV): Control del caudal de aire.
   • Temperatura de salida de la turbina (TAT): Control del combustible (de combustión suplementaria, si existe).
   • Temperatura de entrada a la turbina (TIT): Control del combustible de la cámara de combustión de la TG.
2. La turbina de vapor (TV) sigue a la turbina de gas, generando la potencia que le permite el vapor producido por el HRSG (Generador de Vapor por Recuperación de Calor).
   • Solo se requiere un control específico de la TV en plantas con combustión suplementaria (de tipo similar a las térmicas convencionales).
   • Bypass al condensador.
3. Los cambios de velocidad (respuesta en frecuencia) se realizan en segundos. Los de carga, en varios minutos.

Secuencia de Arranque de Centrales Eléctricas

1. Barrido de gases de la cámara de combustión y de la caldera o del HRSG.
2. Purga de los tubos de la caldera o del HRSG.
3. Puesta en marcha de bombas (circuito primario y de refrigeración del condensador).
4. Arranque de la turbina de gas (en CGCC) o de la caldera (en CT convencionales). Puesta en régimen de operación del reactor (en centrales nucleares). Acumulación de vapor y/o envío al condensador.
5. Sincronización y puesta en carga de la turbina de gas (en CGCC).
6. Arranque de la turbina de vapor.
7. Sincronización y puesta en carga de la turbina de vapor.
8. Cierre del bypass al condensador.
9. Arranque de la combustión suplementaria (en CGCC que la utilicen).

Secuencia de Parada de Centrales Eléctricas

1. Reducción de carga en la turbina de gas (en CGCC).
2. Reducción de carga en el reactor o la caldera.
3. Cuando la temperatura del reactor o de salida de gases de la caldera ha descendido a un valor prefijado, se reduce progresivamente la carga de la turbina de vapor.