En el análisis pericial del proceso productivo aplicado a una central termoeléctrica también conocida como planta de generación termoeléctrica, es un sistema constituido para generar energía eléctrica mediante la liberación de calor, a través de la quema de combustibles solido (carbón).
La ceniza producida en una central termoeléctrica hace referencia a los residuos sólidos que quedan después de la combustión de materiales orgánicos, como el carbón, para generar electricidad mediante la producción de vapor que impulsa una turbina. Calcular la cantidad de ceniza producida es importante para la gestión de residuos con alto potencial de aprovechamiento económico.
Es importante señalar que las plantas termoeléctricas suelen realizar análisis químicos detallados del carbón que están utilizando para determinar el porcentaje de ceniza de manera precisa, ya que esto puede variar significativamente de una fuente de carbón a otra. Estos análisis químicos se realizan en laboratorios especializados, como parte del análisis pericial del proceso productivo, análisis que realiza el perito experto.
Proceso de producción de energía a carbón
El proceso de producción de energía en una central termoeléctrica tiene un ciclo de producción que se divide por los siguientes componentes:
Caldera: el proceso de generación de energía en la central térmica se inicia con la recepción de carbón proveniente de las minas. Este carbón se almacena en pilas de acopio y luego se transporta a través de bandas transportadoras y tolvas de almacenamiento. Posteriormente, pasa por una etapa de trituración y homogenización antes de ser enviado a los pulverizadores, donde se mezcla con aire caliente. La mezcla resultante es llevada a los quemadores y la cámara de combustión de la caldera.
La caldera, componente principal del sistema, está compuesta por un conjunto de quemadores, un tambor, sobre calentadores de baja y alta temperatura, atemperador, economizador, calentador de aire, ventiladores de tiro forzado e inducido, entre otros. Estos elementos permiten calentar el agua circulante en los tubos de la caldera hasta convertirla en vapor saturado y sobrecalentado, que luego es utilizado para impulsar la turbina.
La turbina y generador: a través de la expansión del vapor, convierte la energía mecánica de rotación en movimiento. Este movimiento es transmitido al alternador, que a su vez convierte la energía mecánica en energía eléctrica. El alternador opera a 3.600 RPM, generando una tensión de 13.800 voltios y una frecuencia de 60 Hz.
La subestación: se encarga de transformar la corriente y el voltaje del generador a diferentes niveles de tensión e intensidad, utilizando transformadores, disyuntores, seccionadores, entre otros componentes. Una planta termoeléctrica cuenta con dos procesos para la generación de energía; uno realizado con combustible sólido y uno con agua desmineralizada.
- El proceso realizado con combustible sólido empieza con la llegada del carbón proveniente de las minas cercanas y posteriormente pasa a unos controles iniciales, los cuales deben satisfacer ciertas especificaciones y parámetros exigidos por la planta.
- Seguido a esto, el carbón es almacenado, donde luego es transportado en bandas transportadoras para ser triturado y poder homogenizar su tamaño.
- Una vez hecho esto, se dosifica el carbón para alimentar la tolva.
- Se dosifica el carbón al pulverizador, según la norma ASTM C136.
- El carbón pulverizado se transporta por un ventilador a cada uno de los pisos de quemadores de la caldera, en los cuales la temperatura puede alcanzar los 1200°C. Para el arranque de estas, se emplea gas licuado de petróleo, este proceso dura alrededor de las 12 horas, y es necesario un calentamiento progresivo. Para una mayor eficiencia del proceso, es necesario un precalentador de gas ambiente. Luego de esto, se condensa y ocurre un cambio de estado, de vapor saturado pasa a vapor sobrecalentado.
- En la Torre de refrigeración, El vapor de agua se traslada a una torre de refrigeración para drenar dicho vapor hacia el exterior, a través del paso por una malla metálica muy fina. Aquí ocurren dos salidas, un vapor de salida y otro de entrada que es el cual permite el funcionamiento del ciclo, pues el otro es liberado directamente a la atmosfera.
- El vapor sobrecalentado se conduce por una tubería aislada con una presión de 88 psi y 510°C, el vapor a esas condiciones llega a la turbina y la mueve a 3.600 revoluciones/min, mueve tanto la turbina como el eje a una F de 60 Hz.
- La energía eléctrica se transforma y llega a la subestación, desde la subestación, la energía es transportada hacia las líneas de transmisión, donde se incorpora al sistema eléctrico para su consumo.
- Por último, en la chimenea se expulsan los gases y los residuos producto de la quema de combustible hacia el ambiente, aquí los gases pasan a un precipitador electroestático el cual es un filtro para que estos gases no sean tan perjudiciales.
Proceso de generación de energía con agua desmineralizada
- Una planta termoeléctrica dispone de lagos de enfriamiento, los cuales son provenientes del Río
- En el laboratorio de aguas, se desmineraliza (se retiran todos los sólidos y las materias orgánicas)
- En el condensador como la temperatura de condensación es muy inferior a 100ºC y suele estar muy cercana a la temperatura ambiente, la presión dentro del condensador está por debajo de la presión atmosférica y típicamente está por debajo de 0,1 bar absolutos. Esto hace que la máquina que opera entre la caldera y el condensador disponga de un mayor salto de presión utilizable.
