Se denomina ciclo combinado en la generación de energía a la coexistencia de dos ciclos termodinámicos en un mismo sistema, uno cuyo fluido de trabajo es el vapor de agua y otro cuyo fluido de trabajo es un gas producto de una combustión o quema.1 En la propulsión de buques se denomina ciclo combinado al sistema de propulsión COGAS.
1.-Generadores eléctricos
2.-Turbina de vapor
3.-Condensador.
4.-Bomba impulsora
5.-Intercambiador de calor
6.-Turbina de gas
Central termoeléctrica ciclo combinado[editar]
Una central de ciclo combinado es una central eléctrica en la que la energía térmica del combustible se transforma en electricidad mediante dos ciclos termodinámicos: el correspondiente a una turbina de gas, generalmente gas natural, mediante combustión (ciclo Brayton) y el convencional de agua/turbina de vapor (ciclo de Rankine).2
El funcionamiento de una central de ciclo combinado es algo más complejo que el de las centrales convencionales. En primer lugar, se quema gas natural en una cámara de combustión y se hace pasar por una turbina de gas conectada a un alternador. Los gases calientes que ya turbinados se aprovechan para calentar agua y convertirla en vapor en un recuperador de calor. Este vapor se hace pasar por una segunda turbina conectada a otro alternador, de forma que ambos generan energía eléctrica.
Ciclo combinado a condensación[editar]
Una variante del ciclo combinado de contrapresión clásico es el ciclo combinado a condensación, que se realiza en procesos estrictamente cogenerativos. Se basa en una gran capacidad de regulación ante demandas de vapor muy variables.
El proceso clásico de regulación de una planta de cogeneración consiste en evacuar gases a través del bypass cuando la demanda de vapor es menor a la producción y utilizar la post-combustión cuando sucede lo contrario.
Bajando sensiblemente su potencia, no se consigue adaptarla a la demanda de vapor, debido a una importante bajada en el rendimiento de recuperación, ya que los gases de escape mantienen prácticamente su caudal y bajan ostensiblemente su temperatura. Por ello, las pérdidas de calor se mantienen prácticamente constantes, y la planta deja de cumplir los requisitos de rendimiento.
Cogeneración.[editar]
Los sistemas de intercambio de cogeneración son sistemas de producción en los que se obtiene simultáneamente energía eléctrica y energía térmica útil partiendo de un único combustible.
Al generar electricidad con un motor generador o una turbina, el aprovechamiento de la energía primaria del combustible es del 25% al 35%. El resto se pierde en forma de calor. Al cogenerar, se puede llegar a aprovechar del 70% al 85% de la energía que entrega el combustible. La mejora de la eficiencia térmica de la cogeneración se basa en aprovechar el calor residual de los sistemas de refrigeración de los motores de combustión interna al generar electricidad, utilizando el calor para calefacción.
El gas natural es la energía primaria más utilizada para el funcionamiento de las centrales de cogeneración de electricidad. También se pueden utilizar fuentes de energía renovables y residuos como biomasa o residuos que se incineran.
Además, esta tecnología reduce el impacto ambiental, porque aprovecha mejor la energía primaria. Si para producir una unidad eléctrica por medios convencionales se necesitan 3 unidades térmicas, mientras que en cogeneración se necesitan 1,5 unidades, la cantidad total de agentes contaminantes emitidos disminuirá en un 50%.
Este procedimiento tiene aplicaciones tanto industriales como en ciertos edificios singulares, en los que el calor puede emplearse para calentar u obtener agua caliente sanitaria, como por ejemplo ciudades universitarias, hospitales, etc.
Con estos sistemas se mejora la eficiencia energética, produciendo más energía con el mismo combustible. Por tanto, se consigue un ahorro de éste y también disminuir las emisiones de CO2.
El gas blau1 (del alemán Blaugas, «gas azul» ) fue un gas de principios del siglo XX que daría origen al gas licuado del petróleo actual. Fue un gas artificial de iluminación constituido fundamentalmente por propano, llamado así en honor de su inventor, el químico alemán Hermann Blau de Augsburgo, quien lo sintetizó por primera vez en 1904. Se fabricaba descomponiendo, con calor, petróleo en retortas, y comprimiendo la gasolina resultante hasta licuarla. Se transportaba en estado líquido, y luego -al bajar la presión- el compuesto volvía a su estado gaseoso.
El gas blau se utilizaba para iluminación y calefacción. Una forma menos pura, conocida como gas Pintsch, se utilizó en motores de automóviles, iluminación y cocinas a finales del Siglo XIX y principios del XX.
El gas blau se hizo conocido, sin embargo, como combustible del LZ 127 Graf Zeppelin.2 Para este uso tenía varias ventajas sobre la gasolina, ya que no era explosivo, y su peso en estado gaseoso era similar al del aire atmosférico, por lo que al quemarlo y reemplazar su volumen con aire no se agregaba peso adicional al dirigible, y se evitaba la necesidad de ajustar las variables del vuelo.
Producción industrializada[editar]
El gas blau se conoce actualmente por las siglas GLP (Gas licuado de petróleo). La primera planta de destilación se construyó en Estados Unidos en 1912, donde asimismo comenzó la distribución comercial en 1920. El éxito logrado produjo su pronta introducción en Europa, incluyendo Francia, Bélgica, los Países Bajos y Alemania. Durante la Segunda Guerra Mundial el uso predominante fue como combustible para vehículos, pero luego comenzó su utilización doméstica e industrial.
El gas se utiliza todavía en los lugares donde no está disponible el gas natural, ya sea porque la cobertura de distancias importantes o la baja densidad poblacional hacen antieconómica la construcción de redes de infraestructura. En tales casos, para uso doméstico o de pequeñas industrias, se utilizan depósitos autónomos de GPL, alimentados periódicamente por camiones cisterna.4
Por una coincidencia lingüística, en países como Argentina y otros se suele llamar Zeppelin a los tanques de almacenaje de gas.
Composición[editar]
El gas Blau contiene aproximadamente el 50% de olefinas (alcanos), el 37% de metano y otros alcanos, el 6% de hidrógeno y la resto es aire. Cuenta con una energía específica de 15.349 kcal / m 3 o 3000 Hefnerkerze. Hay que remarcar de forma especial que el gas Azul no contenía monóxido de carbono, lo que, aparte de los porcentajes, el desmarca completamente del gas de agua.
gas de alumbrado, gas de hulla o gas de coque, y en algunos países gas ciudad, se designan a las mezclas de gases combustibles que arden con llama luminosa y que se forman por destilación seca de hulla o carbón de piedra, sin aire, a temperaturas de 1200 a 1300 °C. También pueden emplearse para obtenerlo otros materiales, como la madera.
Esta tecnología fue empleada antes del desarrollo de la explotación y conducción del gas natural desde el yacimiento hasta los grandes consumidores.
En 2006 se produce el SinteGas, (del inglés SynGas, synthesis & gas), para usos petroquímicos, desde el propio gas natural:[cita requerida]
- CH4 + H2O → CO + 3 H2
Antecedentes[editar]
1727: El concepto de un gas inflamable a partir del carbón o de otras materias orgánicas surge con Stephen Hales, párroco inglés. En su libro Vegetable Staticks, menciona: "... al calentar carbón en un recipiente sellado emitía un «aire inflamable»...".1801: El ingeniero francés Philippe Lebon demostró en una vivienda de París que este gas se podía usar para calentar y para alumbrar, y que se podía conducir de la fábrica a los consumidores mediante tuberíasempotradas, pero sus experimentos despertaron poco entusiasmo y llegaron a su fin en 1804, cuando es asesinado en los Campos Elíseos.1792: El mecánico escocés William Murdoch logra alumbrar una casa en Redruth (Cornwall). En 1802 instaló antorchas de gas en cada extremo del edificio principal de los ingenieros Boulton y Watt, en Birmingham, para los que trabajaba. La compañía comercializó el sistema y efectuó su primera venta cuando los propietarios de una importante industria textil de Lancashire instalaron 900 luces de gas para iluminar la fábrica.La luz de gas transformó la vida en el siglo XIX: iluminó el hogar, prolongó el día y civilizó las calles, que dejaron de ser peligrosas durante la noche. Sin embargo, las primeras lámparas de gas distaban mucho de ser agradables: olían mal, sólo emitían un débil resplandor amarillento y, en habitaciones pequeñas, calentaban y enrarecían la atmósfera haciéndola irrespirable.1885: El físico austríaco Carl Auer von Welsbach, hijo del director de la Imprenta Imperial de Viena, hace más eficiente la luz de gas. Coloca alrededor de la llama un manguito de gasa impregnada de torio y óxido de cerio. Como éste se hacía incandescente, aumentaba la intensidad luminosa. El manguito incandescente condujo a la popularidad de la luz de gas a finales del s. XIX y principios del XX, antes de que fuese desplazada por el alumbrado eléctrico de Edison y Swan, aunque siguió empleándose como combustible para las cocinas domésticas y la calefacción industrial. El gas de hulla también resulta una importante fuente de energía mecánica en los motores de gas.Composición[editar]
Tal como llega al usuario, tiene aproximadamente la siguiente composición:- hidrógeno: 45,0 %
- metano: 35 %
- etileno: 4 %
- monóxido de carbono: 8 %
- dióxido de carbono: 2 %
- nitrógeno: 5,5 %
- oxígeno: 0,5%
Fabricación[editar]
Para fabricarlo se destila la hulla en retortas de material refractario, a temperaturas de 1200 a 1300°C, sin contacto con el aire. Los productos volátiles, gases y vapores, pasan de las retortas a un colector, que contiene alquitrán y agua. En las retortas queda coque como residuo. En el colector, los gases y vapores destilados condensan agua y alquitrán. Después, aún impuros y calientes, pasan a otros condensadores, donde queda el resto de alquitrán y de amoníaco. En las fábricas modernas, después de separar de los gases la totalidad de alquitrán, se hacen pasar por lavadores (scrubbers), donde se elimina el sulfuro de hidrógeno y otras impurezas. Finalmente, se elimina con purificadores el total del sulfuro de hidrógeno y demás impurezas.El gas procedente de las fábricas se almacena en grandes depósitos cilíndricos llamados gasómetros, de donde, regulada su presión, pasa a las cañerías para el consumo. En algunas ciudades hasta pasado el tercer cuarto del siglo XX todavía quedaban ejemplos de fábricas de gas, como en el caso de la ciudad de Tortosa, en la provincia de Tarragona. Todavía se puede apreciar desde la calle algunos restos de la antigua fábrica, fundada en 1877, donde desde el año 1987 se levanta la Escuela de educación primaria "La Mercè".1Subproductos[editar]
De la fabricación del gas de hulla se cuentan el alquitrán de hulla , el coque y el amoníaco. De una tonelada de carbón mineral se extraen:Antecedentes en Chile del alumbrado a gas[editar]
- 1856: En la ciudad de Valparaíso se instalaron 700 faroles de alumbrado público.
Antecedentes en Argentina del gas de hulla[editar]
- 1858: comienza a utilizarse el gas de coque como combustible para el alumbrado público de la ciudad de Buenos Aires. Las empresas de gas eran inglesas, igual que el carbón usado en el proceso. Por esas razones sólo llegó a haber redes de gas en tres ciudades portuarias, y su precio lo hizo accesible sólo a un sector limitado de la población.
- 1910: fusión de las cuatro empresas que operaban en el área, una de ellas la Compañía Primitiva de Gas, nace la "Compañía Primitiva de Gas de Buenos Aires", constituida sobre la base de capitales de origen británico.
- 1919: el gas avanza en el área provista de cañerías de reparto, como fuente de calor para el hogar: primeras cocinas a gas y otros artefactos.
- 1926: las ciudades de Rosario y de San Nicolás, cuentan con una red subterránea de distribución de gas de alumbrado. Empresa británica.
- 1945: iniciativa del ingeniero Julio Canessa, YPF comienza a instalar redes de captación de gas en sus yacimientos y se crea la Dirección Nacional de Gas del Estado, que se hace cargo de las empresas inglesas nacionalizadas.
- 1947 se inicia la construcción del gasoducto Comodoro Rivadavia - Ciudad de Buenos Aires, de 1605 km.
- 1949: Gas del Estado termina el primer gasoducto de gas natural. Esta obra pone el gas natural al alcance de casi todas las clases sociales. También se reducen importaciones de carbón, y reemplazo con combustibles locales como kerosén, leña, carbón vegetal.
- 1951: se inyecta gas natural (de 12.000 cal/m³) en las cañerías de distribución, en Buenos Aires.
- 1960: se inyecta gas natural en Rosario y San Nicolás, cesando la producción de gas de alumbrado (de 7.000 cal/m³).
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