El vapor geotérmico naturalmente contiene gases.

Estos gases pueden ser un inconveniente si no se tratan de manera adecuada, tanto que si se acumulan en el condensador, la unidad deja de generar.

Por lo tanto hay que evacuarlos. ¿cómo se evacúan?

Respuesta corta: eyectores y bombas de vacío…

Y como suele ser cada solución tiene sus complejidades.

El Problema

El vapor geotérmico suele venir acompañado de Gases No Condensable, mayormente CO2, H2S y trazas de Helio incluso…

Cada campo geotérmico es único, así cada pozo tiene un comportamiento particular, incluyendo la cantidad de Gases No Condensables del vapor que entrega…

El tipo de Sistema de Extracción de Gases No Condensables que se usa en el proceso de generación eléctrica depende de la cantidad de gases en el vapor.

Cuando el vapor sale de la turbina se dirige al condensador… dicho sea de paso… ¿para qué se instala un condensador en todo el proceso?… Sí, sí, para condensar… pero ¿para qué?…

Bueno… En el condensador, el vapor que ha salido de la turbina se “baña“ con agua de enfriamiento para condensarlo, además se debe mantener una presión baja, cercana a 0.10 bar absoluto.

Pero ¿qué pasa cuando al condensador llegan otros gases que cuando se “bañan“ con el agua no se vuelven líquido, es decir no se condensan? Resulta que estos se empiezan a acumular y la presión al interior también incrementa.

Entonces el salto energético del vapor es menor, por lo que se genera menos electricidad. El sistema pierde eficiencia y algunos componentes de la turbina y condensador empiezan a operar fuera de rango. Si los gases continúan acumulándose, la unidad se protege desconectándose de la red eléctrica, dejando de generar electricidad.

¿Y que tal si usamos una turbina que descargue el vapor a la atmósfera? “Ahorramos“ en equipos, en las bombas de agua de enfriamiento que tienen un consumo elevado (700hp o más), en la torre de enfriamiento de gran tamaño con grandes ventiladores que también consumen mucha electricidad… Estas son las unidades “a boca pozo“, pero tienen la contra que consumen el doble de vapor para generar la misma cantidad de energía.

Para centrales geotérmicas que trabajan a una presión de 8 barg de entrada en la turbina, el consumo de vapor típico suele rondar los 2kg/s por cada MWe cuando se usan unidades generadoras a condensación.

Si la turbina descargara a la atmósfera, el consumo de vapor se incrementa a 4kg/s o más por cada MW generado. A la larga se paga la inversión de una unidad a condensación a pesar de los equipos adicionales que se instalan.

Por esto, en algunos campos, en etapas tempranas se usan unidades a boca pozo para generar ingresos y verificar la disponibilidad del recurso en el tiempo, y después se instalan unidades generadoras a condensación.

Volviendo al tema principal, que ya me fuí por otro lado…

El punto es que el vapor geotérmico tiene gases que “no se condensan en el condensador“, se cumulan, incrementa la presión en el condensador y hacen que la turbina deje de operar.

Entonces se debe usar un sistema (varios equipos) que permitan sacar esos gases del condensador.

Recordemos que en el condensador la presión es menor a la atmosférica, entonces si “se abre un agujero para dejar escapar“ los gases, no salen… Es peor, entra aire. (Digo, por si acaso, alguien una vez hizo esta sugerencia)

Para hacer fluir un gas de un punto a otro se requiere una diferencia de presión. En este caso necesitamos un equipo que a la entrada genere una presión menor a la del condensador para succionar el gas, y una presión mayor a la atmosférica para poder descargarlo.

Ahí entran en juego los eyectores y bombas de vacío…

Pero este correo se está extendiendo así que en los próximos veremos qué criterios se usan para instalar eyectores, bombas, o sistemas híbridos, además de porqué se necesitan otros condensadores pequeños, bombas de agua, tanques, otros equipos auxiliares… De seguro aprendes uno que otro detalle adicional…

Que tengas una excelente semana, y si tienes alguna pregunta con algo de este correo o de otros temas, recuerda que puedes hacerla respondiendo a este correo.

Feliz semana!

Ricardo Castro.