En la figura podemos apreciar un esquema que muestra los componentes característicos de una central con turbina a vapor. El combustible y el aire ingresan (2 y 3) al generador de vapor o como le dicen vulgarmente, caldera (1), produciendo el vapor a temperatura y presión adecuadas. El vapor se lleva a la turbina (6) en donde se expande y al hacerlo, entrega su energía en forma de movimiento rotativo en su eje, el que a su vez, impulsa al alternador (16) o generador asincrónico, que produce la red trifásica que el transformador (17) adapta para la red o la línea de transmisión. El vapor, una vez que entrego su energía en la parte rotante sale a baja presión y temperatura e ingresa en el condensador (12), en donde se transforma en agua mediante el enfriamiento que le produce el agua de refrigeración proveniente de una fuente adecuada. Una vez salida el agua del condensador, una bomba de extracción (13) y otra de alimentación (13) la ingresan a la caldera, para reiniciar el ciclo. Como este ciclo termodinámico no puede ser perfecto y hay pérdidas (de vapor y de agua) que es necesario reponer, la instalación está provista del sistema de agua de reposición, con un tanque de agua cruda (7), su depurador (8) y su desgasificador (9).
También puede advertirse que el sistema muestra que de la turbina sale vapor que ya cumplió su misión pero aún conserva calor aprovechable y una extracción e intercambiador de calor (10) lo reingresan al ciclo. Este circuito muestra un sobrecalentador (5) que agrega más calor al vapor y un economizador (4) que calienta el agua al ingresar a la caldera para vaporizarse. Este ciclo termodinámico es muy sencillo y los que se emplean tienen más elementos, pero conservan los mismos lineamientos.
Como se tratan de instalaciones que tardan alrededor de 12 hs. para su puesta en marcha, funcionan como centrales de base (más de 6000 hs. al año), en las instalaciones modernas se puede llegar un rendimiento del 45% que va disminuyendo a un 28% cerca del final de su vida útil (aprox. 30 años).
Su regulación es muy difícil y lenta a partir del 40% de su potencia nominal.
En todos los casos el generador es de 2 polos y en el eje tiene un grupo excitador que está compuesto por dos ó más alternadores con un puente de diodos giratorios.
La inversión inicial para combustible líquido – gaseoso es de aproximadamente 1000 U$S/Kw, y para carbón aproximadamente 1300 U$S/Kw.
El costo de la energía es de aproximadamente 0,005 U$S/Kwh, llegando a alcanzar un rendimiento del 40% para presiones de 160 Kg./cm2 y temperaturas de 540ºC.
Como desventaja pueden citarse elevados tiempos de arranque que van de las 20 a las 30 horas.
El período de amortización llega a los 30 años, tiempo tras el cual los gastos de mantenimiento la hacen antieconómica. El tiempo de construcción llega a un total de 6 años.
Fórmula de funcionamiento:
η=860 / C
C: consumo del ciclo térmico (Kcal/Kwh)
A titulo de ejemplo, suministraremos a continuación algunos datos característicos de la unidad N° 7 de la central “Costanera” de la ya extinguida empresa SEGBA, que es una de las máquinas de mayor potencia a vapor, de Argentina.
Caldera:
- capacidad nominal 1000 ton/h
- presión de diseño 280 Kg/cm2
- presión de salida del sobrecalentador 258 Kg/cm2
- quemadores 24
Turbina:
- potencia 310 Mw
- velocidad 3000 r.p.m.
- temperatura del vapor vivo 540 °C
- Presión del vapor recalentado 40 Kg. /cm2
Generador:
- tensión nominal entre fases 20 Kv. K 5%
- velocidad 3000 r.p.m.
- potencia aparente nominal 364700 kva a 50 Hz
- intensidad nominal 10527 A K 5 %
Regulación de tensión:
- electrónico automático