CENTRALES TERMOELCTRICAS

5/10/2018 CENTRALES TERMOELCTRICAS - slidepdf.com

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Gracias a la energía eléctrica la sociedad ha llegado a su actual desarrollo material.Puede producirse con diversos energéticos primarios:

la energía potencial del agua, combustibles fósiles (carbón, gas y petróleo), el vapor del subsuelo, la reacción

nuclear de fisión, el viento y el sol.



Ejemplos de plantas de generación de energía son:

Las centrales termoeléctricas, lasinstalaciones fotovoltaicas, las centraleshidroeléctricas, los automotores etcFuentes de energía en el mundo en 1991

Todas dedicadas a transformar energía de una fuente en alguna forma de energía útil ya sea trabajo,energía cinética, electricidad etc.

Figura: Fuentes de energía en el mundo en 1991



Una Central Termoeléctrica clásica es una instalación en donde la energía mecánica que se necesita para mover el rotor del generador y, por tanto, obtener la energía eléctrica, se obtiene a partir del vapor formadoal hervir el agua en una caldera.

Nos referimos mediante este término (Clasica) a las centrales que utilizan combustibles fossiles como materia prima, es decir, carbón, fuel y gas natural. En términos de producción de energía eléctrica, la única diferencia entre las centrales nucleares y las térmicas convencionales es la manera de generar el vapor para activar las

turbinas

En el proceso termoeléctrico existe una clasificación de tipos de generación, según la tecnología utilizada para hacer girar los generadores eléctricos, denominándoseles como sigue:

• Vapor• Turbogás• Combustión Interna • Ciclo Combinado

Otra clasificación de las centrales termoeléctricas corresponde al combustible primario para la producción de

vapor, según: Vapor (combustóleo, gas natural y diesel) Carboeléctrica (carbón) Dual (combustóleo y carbón) Geotermoeléctrica ( vapor extraído del subsuelo) Nucleoeléctrica (uranio enriquecido)



Una central termoeléctrica de tipo vapor es una instalación industrial enla que la energía química del combustible se transforma en energía

calorífica para producir vapor, este se conduce a la turbina donde suenergía cinética se convierte en energía mecánica, la que se transmite algenerador, para producir energía eléctrica.

FUNCIONAMIENTO BÁSICO

Figura: Secuencia de transformaciones de energía



PRINCIPIOS TERMODINÁMICOS

El 1º principio de la termodinámica, o de la conservación de la energía:«La energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma»

El 2º

principio de la termodinámica, o de la irreversibilidad:«La cantidad de entropía de cualquier sistema aislado termodinámicamente tiende a incrementarse con eltiempo, hasta alcanzar un valor máximo».

La entropía(o desorden), puede considerarse como una medida de lo próximo o no que se halla un sistema al equilibrio; también puede considerarse como una medida del desorden (espacial y térmico) del sistema.

La entropía de un sistema aislado sólo puede crecer.• Cuando un sistema aislado alcanza su máxima entropía, ya no puede experimentar cambios: ha alcanzado

el equilibrio.



El 1er y 2º

principios de la termodinámica implican que: La energía total de un sistema cerrado se conserve constante. La energía se pueda transformarse de calor en trabajo o de trabajo en calor. El calor y el trabajo son mecanismos por los que los sistemas intercambian energía entre sí. Cuando un sistema se pone en contacto con otro más frío que él, tiene lugar un proceso de igualación de las

temperaturas de ambos. Si no se realiza trabajo, es imposible transferir calor desde una región de temperatura más baja a una

región de temperatura más alta. Todos los procesos termodinámicos son irreversibles. Ninguna maquina térmica puede convertir todo el calor que recibe en trabajo útil.



CICLO DE CARNOT El ciclo de Carnot es un ciclo termodinámico ideal reversible, en cuatro fases, entre dos fuentes de temperatura, en el cual el rendimiento es máximo.

Ciclo de Carnot de una maquina C

El rendimiento ideal viene definido por:

Considerando los siguientes procesos termodinámicos en los cuales se tiene el ciclo de Carnot que se da encuatro fases se tiene:



Expansión isoterma: (proceso 1 -2)Entre 1 y 2 se transfiere calor al cilindro desde la fuente de calor, haciendo que el fluido se expanda a

temperatura constante. Al expandirse, el fluido tiende a enfriarse, pero absorbe calor y mantiene su temperatura constante. El calor transferido entre 1 y 2 es convertido en trabajo.

La entropía aumenta en este proceso, siendo el cociente entre el calor transferido y la temperatura de la fuente en un proceso reversible.



Expansión adiabática: (proceso 2 -3)Terminada la expansión isoterma en 2, el sistema se aísla térmicamente, con lo que no hay transferencia decalor con el exterior.Esta expansión adiabática hace que el gas se enfríe hasta alcanzar exactamente la temperatura T2 en el

momento en que el gas alcanza su volumen máximo, en 3.Al enfriarse disminuye su energía interna.Al no haber transferencia de calor, la entropía se mantiene constante.



Compresión isoterma: (proceso 3 -4)Se pone en contacto con el sistema la fuente de calor fría y el gas comienza a comprimirse, pero noaumenta su temperatura porque va cediendo calor a la fuente fría. Esta cesión de calor implica que hayque hacer un trabajo sobre el sistema.

Al ser el calor negativo, la entropía disminuye.



Compresión adiabática: (proceso 4 -1)Terminada la compresión isoterma en 4, el sistema se aísla térmicamente, con lo que no hay transferencia de calor con el exterior. Esta compresión, que requiere algo de trabajo, aumenta la temperatura hasta elestado inicial.

Al no haber transferencia de calor, la entropía se mantiene constante.Y vuelta a empezar.El resultado del ciclo es que el sistema ha realizado un trabajo sobre el exterior.



Todos los procesos reales tienes alguna irreversibilidad: El rozamiento. Las paredes reales del sistema no pueden ser completamente adiabáticas El aislamiento térmico total es imposible. Existen irreversibilidades inherentes a la transferencia de calor.

Por lo tanto, es imposible conseguir un ciclo real libre de irreversibilidades, y la eficiencia de un ciclo omáquina térmica real será siempre menor que este ciclo ideal.



CICLO DE RANKINE Es un ciclo de potencia representativo del proceso termodinámico que tiene lugar en una central térmica de vapor. Este presenta las siguientes ecuaciones:



Los procesos que se tienen son los siguientes (suponiendo ciclo ideal con procesos internamente reversibles):

•Proceso 1-2: Expansión isoentrópica del fluido de trabajo en la turbina desde la presión de la caldera hasta la presión del condensador.

•

Proceso 2-3: Transmisión de calor desde el fluido de trabajo al refrigerante a presión constante en elcondensador hasta el estado de líquido saturado.

•Proceso 3-4: Compresión isoentrópica en la bomba. En él se aumenta la presión del fluido mediante uncompresor o bomba, al que se le aporta un determinado trabajo.

•Proceso 4-1: Transmisión de calor hacia el fluido de trabajo a presión constante en la caldera.



El ciclo de Rankinese utiliza en las centrales térmicas, donde los elementos principales son los ya vistos: caldera (C), turbina (T), generador (G), condensador (F) y bomba (B).

La turbina (T) es el elemento donde el vapor a alta velocidad hace que los álabes móviles de la turbina girenalrededor de su eje al incidir sobre los mismos y produce energía cinética.Por lo general una turbina de vapor posee más de un conjunto tobera-álabe(o etapa), para aprovechar mejor la velocidad decreciente del vapor.



El generador (G), unido al eje de giro de la turbina, transforma la energía cinética en electricidad.Esta transformación se consigue por la acción de un campo eléctrico sobre los conductores eléctricos dispuestossobre una armadura (denominada también estator). Si mecánicamente se produce un movimiento relativo entre losconductores y el campo, se generara una fuerza electromotriz (F.E.M.).

Esto se hace mediante el intercambio de calor (cesión de calor) con otro medio, que típicamente puede ser: Aire, mediante el uso de radiadores y ventiladores. Agua en circuito abierto, tomada de un río, lago o del mar. Agua en circuito cerrado con torre de refrigeración.

El condensador (F), es un intercambiador térmico, en el que el vapor restante se enfría y pasa a estadolíquido.



La bomba (B) inyecta el agua en estado líquido de nuevo a la caldera, para poder repetir el ciclo. Por logeneral son bombas centrífugas, dotadas de álabes unidos a un eje rotatorio accionado por una pequeña

turbina alimentada por vapor de la caldera.

Combustibles fósiles: Carbón Petróleo (fuelóleo, gasóleo,...) Gas natural

Otros combustibles (Biomasa y residuos) Uranio fisionado en un reactor nuclear. Energías renovables:

-Energía solar-Geotérmica

La caldera (C) es el elemento donde se calienta agua para generar vapor. Existen diversas fuentes de calorpara lograr vapor:







1. TORRE DE REFRIGERACIÓN son dispositivos de enfriamiento artificial de agua.

Básicamente son cambiadores de calor de mezcla, efectuando la transmisión de calor por cambio desustancia y convección entre los medios.

Se clasifican como cambiadores de calor entre un volumen en circuito cerrado de agua y aire atmosférico.

Es capaz de enfriar eficientemente grandes volúmenes de agua.

Las torres de refrigeración son enormes cilindros contraídos a media altura (hiperboloides), que emitenconstantemente, vapor de agua; un pequeño porcentaje del agua es evaporado, expulsando consigo el calor a la atmósfera, como aire caliente y húmedo.

Figura 1. torre de refrigeracion



2. BOMBA HIDRAULICA

Es una máquina generadora que transforma la energía (generalmente energía mecánica)con la que es accionada en energía hidráulica del fluido incompresible que se mueve.

En la central termoeléctrica son bombasrotodinámicas (por lo general centrífugas),dotadas de álabes unidos a un eje rotatorioaccionado por una pequeña turbina alimentada por vapor de la caldera.

La bomba hidráulica es uno de los elementosprincipales que participan en el CICLO DERANKINE, en donde inyecta el agua en estadolíquido de nuevo a la caldera, para poder repetirel ciclo.



3. LÍNEA DE TRANSMISIÓN (TRIFÁSICA)RED DE TRANSPORTE DE ENERGÍA ELÉCTRICA:

La red de transporte de energía eléctrica es la parte delsistema de suministro eléctriconecesarios para llevar hasta los puntos de consumo.

Los volúmenes de energía eléctrica producidos deben ser

transformados, elevándose su nivel de tensión, al elevar elvoltaje se reduce la corriente que circulará, reduciéndose laspérdidas por Efecto Joule.De esta manera, una red de transmisión emplea usualmentevoltajes del orden de 220 kV y superiores, denominados alta

tensión, de 400 kV.

Una línea de transporte de energía eléctrica o línea de alta tensión es básicamente el medio físicomediante el cual se realiza la transmisión.



Está constituida tanto por el elemento conductor, usualmentecables de cobre o aluminio, como por sus elementos de soporte,las Torres de alta tensión y demás elementos.

ALTA TENSIÓNSe entiende por alta tensión toda aquella que supera los 1.000 voltios de valor nominal. Se suele hacer una subdivisión dentro de ella, separando media tensión, alta tensión y muy alta tensión, de una central eléctrica se sale en media tensión a unos 20kV, ésta es elevada a alta tensión, unos 60kV y más adelante se eleva a valores que llegan a los 400kV, lo que conocemos por muy alta tensión.

Características del sistema eléctrico actual: La corriente transportada: es del tipo alterna senoidal. que es el tipo de corriente eléctrica que seusa principalmente en las instalaciones de abonado.

La red de transporte: es de carácter trifásico, así se consigue una mayor eficiencia económica,reduciendo los valores de intensidad y calentamiento.

Frecuencia de servicio: indica la cantidad de ciclos de onda senoidal completa que se realizan enun segundo. En Europa son 50 hertzios (hz), en Estados Unidos este valor es de 60 hz.



FASES QUE COMPONEN EL TRANSPORTE DE ENERGÍA ELÉCTRICA:

Fase de generación.

Fase de transporte de energía. Elevación a muy alta tensión Transporte de energía eléctrica

1ª categoría: líneas de muy alta tensión.

2ª categoría: líneas de alta tensión.

3ª categoría: líneas de media tensión.

Fase de distribución en alta tensión. Subestaciones transformadoras Centro de reparto

PROTECCIÓN EN LAS REDES ELÉCTRICAS Protección contra descargas atmosféricas Conductores aéreos de tierra (cables de tierra) Tubos protectores. Pararrayos



4. TRANSFORMADOR

Un transformador es un dispositivo destinado a modificar el voltaje o tensión de una corriente alterna, enesencia esta constituidos por dos bobinas paralelas he independientes con un núcleo de hierro común enforma de cuadrad, una de las bobinas es la que esta en la corriente a modificar y se llama primario ,la otra , que se denomina secundario esta recorrida por una corriente inducida que forma en virtud elas variaciones de flujo magnético que se origina en su interior como consecuencia de ser alterna la corriente del primario.



TRIFÁSICO

En ingeniería eléctrica un sistema trifásico es un sistema de producción, distribución y consumo deenergía eléctrica formado por tres corrientes alternas monofásicas de igual frecuencia y amplitud (y

por consiguiente, valor eficaz) que presentan una cierta diferencia de fase entre ellas, en torno a 120°

,y están dadas en un orden determinado. Cada una de las corrientes monofásicas que forman elsistema se designa con el nombre de fase. Cuando alguna de las condiciones anteriores no se cumple (tensiones diferentes o distintos desfases entre

ellas), el sistema de tensiones es un desequilibrado o más comúnmente llamado un sistema desbalanceado .

TRANSFORMADOR TRIFÁSICO

Se dice de un sistema de tres corrientes eléctricas alternas iguales, desfasadas entre sí en un tercio deperíodo.

Voltaje de las fases de un sistema trifásico. Entre cada una de las fases hay un desfase de 120º.

http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:3-phase-voltage.svg



5. GENERADOR ELÉCTRICOEs un dispositivo que esta acoplado a las tres turbinas (alta, media y baja

presión) transforma la energía cinética del movimiento del vapor en energía eléctrica. Es un generador de tipo primario

Un generador eléctrico constan esencialmente de tres devanados (fases), o sea

disponen de 6 bornes , dos por cada fase, y los bornes activas de salida sedenominan U , V, W, y van conectados a los conductores activos R, S, T



6, 9, 11. TURBINA DE VAPOR Turbomáquina

Es una máquina cuyo elemento principal es un rodete (rotor) a través del cual pasa un fluido de forma continua, cambiando éste su cantidad de movimiento por acción de la máquina, dándose así una transferencia de energía entre la máquina y el fluido, la cual puede ser en sentido máquina-fluido o fluido-máquina.

¿Qué es una turbina de vapor?Una turbina de vapor es una turbomáquina motora, que transforma la energía de un flujo de vapor enenergía mecánica a través de un intercambio de cantidad de movimiento entre el fluido de trabajo (elvapor) y el rodete, que cuenta con palas o álabes los cuales tienen una forma particular para poderrealizar el intercambio energético.En la turbina se transforma la energía interna del vapor en energía mecánica que, típicamente, esaprovechada por un generador para producir electricidad. En una turbina se pueden distinguir dos partes, elrotor y el estator. El rotor está formado por ruedas de álabes unidas al eje y que constituyen la parte

móvil de la turbina. El estator también está formado por álabes, no unidos al eje sino a la carcasa de la turbina.



Principio de FuncionamientoLa ecuación general de las turbomáquinas fue hallada por Euler.Aplicando el teorema del momento cinético para las turbomáquinas se tiene que: el momento del impulso, conrelación al eje de la máquina, de las fuerzas exteriores que actúan sobre el fluido, es igual a la variacióndel momento cinético del fluido con relación al mismo eje, lo que se expresará, teniendo en cuenta la figura,

como:

Siendo:G, caudal másico que recorre la etapa de turbina u1, u2 velocidades radiales.c1u, c2u velocidades medias absolutas de entrada y componentes tangenciales o radiales,

de las salidas del álabe.Aplicando el primer principio para sistemas abiertos se tendrá que:



Aplicación de las Turbinas de Vapor en Ciclos de Potencia:

La aplicación más importante de la turbina de vapor es la de una maquina térmica que opera como componentede un motor térmico denominado planta de potencia de vapor, donde el fluido de trabajo (agua) describe un cicloperiódicamente, a este ciclo lo llamaremos ciclo de potencia. Los pasos seguidos en el ciclo son los siguientes:

El agua (aproximadamente a la temperatura ambiente) es bombeada en estado líquido hasta la caldera.Una vez en la caldera el calor obtenido por la combustión de un combustible fósil, es aportado al agua,pasando esta de estado liquido a estado de vapor a alta presión.El vapor se expande en la turbina transformando su energía en trabajo mecánico en un eje.El vapor saliente es licuado y enfriado hasta la temperatura ambiente en el condensador.

Puesto que estamos hablando de un ciclo en un sistema cerrado, la aplicación de la ecuación de balance energético,derivada del primer principio de la termodinámica, nos dice que:

“El trabajo neto desarrollado es igual al calor neto absorbido”

El rendimiento térmico o eficiencia térmica del ciclo se definirá como:

Así, el mayor rendimiento posible lo marca la máquina ideal de Carnot que trabaja de forma completamente reversible.



Nicolas Leonard Sadi Carnot definió las características de su máquina ideal. Esta máquina ideal trabaja según un ciclo de cuatro etapas, dando lugar al llamado ciclo de Carnot:

1. Un sistema inicialmente en equilibrio térmico con un sumidero a la temperatura TF, realiza un procesoadiabático reversible que causa que su temperatura se eleve hasta la de la fuente TC.

2. El sistema se mantiene en contacto con la fuente a TC y realiza un proceso isotermo reversible, duranteel cual se absorbe calor QC de la fuente.3. El sistema realiza un proceso adiabático reversible en la dirección opuesta al paso 1, lo que lleva de nuevo

a la temperatura del sumidero, TF.4. El sistema se mantiene en contacto con el sumidero a TF y realiza un proceso isotérmico reversible en la

dirección opuesta a la del paso 2, regresando a su estado inicial mediante rechazo de calor QF alsumidero.

Por lo tanto, cualquier máquina que funcione entre dos medios térmicos (cuerpos capaces de absorber orechazar cantidades infinitas de energía calorífica sin cambiar su temperatura) de forma reversible es una máquina de Carnot.El rendimiento del ciclo de Carnot se puede expresar como:

M l



Mas real ………………

El proceso seguido en las cuatro etapas del ciclo Rankine, se puede describir de la siguiente forma:

1-2 Proceso de calentamiento a presión constante en una caldera. La trayectoria sigue una isobara (la presiónde la caldera) y consta de tres secciones: calentamiento del agua líquida hasta su temperatura de saturación,

vaporización a temperatura y presión constante y sobrecalentamiento del vapor hasta una temperatura bastante superior a la de saturación.

2-3 Expansión adiabática reversible, por lo tanto isoentrópica, del vapor de agua hasta la presión delcondensador. La trayectoria normalmente cruza la curva de saturación y produce vapor húmedo a la descarga. Sin embargo, el sobrecalentamiento llevado a cabo en la etapa anterior lleva la descarga de la

turbina a condiciones próximas a las de vapor saturado, por lo que el contenido de líquido es pequeño (menor deun 10% para que la erosión provocada por las gotas de líquido, no degrade el material en poco tiempo).

3-4 En este proceso se condensa el vapor restante a la salida de la turbina. Esta condensación se realiza a presión y temperatura constante, llevando al fluido hasta las condiciones de líquido saturado.

4-1 Bombeo adiabático y reversible, por lo tanto isoentrópico del líquido condensado hasta la presión de la caldera. La trayectoria vertical de compresión es muy pequeña, puesto que el aumento de temperatura asociadoes muy pequeño. Muchos autores suelen despreciar esta etapa a la hora de realizar los balances del ciclo.



TURBINAS DE BAJA PRESIÓN Son las últimas de entre todas las etapas, son las más largas y ya no pueden ser más modeladas por la

descripción euleriana (demostración arriba) de las turbomáquinas. Estas turbinas expelen vapor en estadoparcialmente saturado, generalmente con calidad mayor al 90% a una presión bastante inferior a la atmosférica hacia un condensador.

TURBINAS DE ALTA PRESIÓN Son las más pequeñas de entre todas las etapas y son las primeras por donde entra el fluido de trabajo a la turbina.

EQUIPO DE TURBINA DE BAJA(1), MEDIA(2) Y ALTA PRESIÓN(3).



Las trayectorias :

1 -2 representa el bombeo del agua 2-2„ calentamiento del agua 2„-2„„ la evaporación a presión constante2„„-3 suministro de calor a presión constante en la caldera 3-4 la expansión en la tobera, debido a que hay una expansión del vapor, desciende la temperatura de este.4-5 recalentamiento Con frecuencia se utiliza el ciclo de recalentamiento para prevenir la formación de gotas,

este pal ciclo (recalentamiento), también recalentar el vapor que haya pasado por la turbina de alta presión y llegue a la turbina de presión intermedia a una temperatura optima.5-6 el vapor de agua pasa por la etapa de la turbina de baja presión6-1 cesión de calor a presión constante en el condensador.

CICLO CON RECALENTAMIENTO



7. BOMBA DE CALOR

Una bomba de calor es una máquina térmica que permite transferir energía enforma de calor de un ambiente a otro, según se requiera, basándose en elprincipio de Carnot.

Este fenómeno de transferencia de energía calorífica se realiza principalmentepor medio de un sistema de refrigeración por compresión de gasesrefrigerantes.

La bomba de calor utiliza las propiedades de cambio de estado de un fluido refrigerante.

Los elementos que componen, por tanto, una bomba de calor son: compresor, condensador, válvula

evaporador y el líquido refrigerante.



TIPOS DE BOMBAS DE CALORSe distinguen 3 tipos principales de bomba a calor:

Bomba a calor aire-aire: el calor que se toma del el aire se transfiere directamente al aire del localque debe calentarse.

Bomba a calor aire-agua: el calor se toma del aire y se transfiere a un circuito de agua que

abastecerá un suelo/techo radiante/refrescante, radiadores, ventiloconvectores o aerotermos. Bomba a calor agua-agua : el sistema toma el calor de un circuito de agua en contacto con un

elemento que le proporcionará el calor (la tierra, capa freática) para transferirlo a otro circuito deagua como en el caso anterior.



8. CONDENSADOR

La función principal del condensador en una central térmica es ser el foco frío o sumidero de calor dentro delciclo termodinámico del grupo térmico. Por tanto, su misión principal es condensar el vapor que proviene del escapede la turbina de vapor en condiciones próximas a la saturación y evacuar el calor de condensación (calor latente)al exterior mediante un fluido de intercambio (aire o agua).

El condensador es una gran cámara que se encuentra en la parte inferior del escape de la turbina. La cámara está atravesada por miles de tubos y por el interior de los tubos circula el agua necesaria para el enfriamientodel vapor. El vapor hace contacto con los tubos fríos y se condensa, formando gotas que se precipitan en la parte inferior del condensador. El agua de enfriamiento se conoce como "Agua de Circulación" y la proporcionan lasbombas de circulación, pudiendo ser aguas tratadas, agua de una laguna o de mar. Se requieren grandescantidades de agua de circulación. El agua de circulación sale con mayor temperatura y se envía a unas torres

de enfriamiento o se desecha nuevamente a la laguna, o mar, según corresponda.



La válvula es un aparato mecánico con el que se puede iniciar, detener o regular la circulación de un fluido.

Permite que en la central termoeléctrica se tenga un manejo manual y controlado de la turbina y del punto deajuste automático de seguimiento que se le debe hacer a las condiciones de temperatura y presión del vaporentrante a la turbina.

10. VÁLVULA DE CONTROL DE GASES

Esta válvula esta localizada antes de la turbina de alta presión.

Esta válvula es un punto de unión entre el vapor circundante que viene con alta presión y temperatura y la primera turbina.

La válvula regula el paso de vapor a la turbina para que esta actué sobre un volumen apropiado de vapor deagua y lo pueda comprimir es decir hace que disminuya tanto la presión como la temperatura y así poder ireste vapor al recalentador.



Sistemas en donde se necesita una

gama predeterminada de presiones,agua caliente, vapor de agua, gases,vapores.

Las válvulas adecuadas para usar en una central térmica son aquellas que manejen vapores de agua conalta temperatura:

•

Válvula de bola

• Válvula de elevación

•

Válvula de desahogo (alivio)

Para temperaturas altas.

Tuberías para vapor de agua, aire,gas, agua



El desgasificador es un calentador de mezcla, o un desaereador porque los principales gases contenidos en el agua son componentes del aire.

Tiene 3 funciones principales en una caldera:

• Extraer el oxígeno disuelto: análisis del daño que provoca instalaciones que trabajan con agua.• Calentar el agua de alimentación: el agua de alimentación es calentada, para que al entrar a la caldera no

sea necesaria tanta energía para llegar a una temperatura de utilización.• Almacenar agua de alimentación

12. DESGASIFICADOR

Los desaireadores o desgasificadores extraen el oxígeno y el dióxido de carbono del agua de alimentación de la caldera.

Su eliminación se puede realizar, bien químicamente (para el oxígeno), bien por vía termo-física (para el conjunto delos gases disueltos).

Esta situado sobre el tanque de agua de alimentación.

La necesidad de eliminar el oxígeno y dióxido de carbono del agua de alimentación utilizada en calderas, tiene porobjetivo prevenir daños por corrosión en el lado agua de estos equipos. La presencia de oxigeno disuelto en el agua causa daños por corrosión localizada, también conocidos como pitting.



TERMODINAMICAMENTE:

Un desgasificador divide el agua de alimentación en finas gotas, calentándolas a continuación para transformarlas en vapor dentro de este, y separar el aire, anhídrido carbónico y otros gases del vapor a medida que éste se va condensando.

En los desgasificadores el fluido calorífico acostumbra a ser el vapor, a presiones comprendidas entre valoresaltos hasta otros inferiores a la presión atmosférica.

La desgasificación se basa en la ley de Henry

DESAIREACIÓN POR VACÍO

Se logra la desaireación al llevar al agua a su punto de saturación mediante la aplicación de vacío.

El agua es alimentada a estos equipos mediante boquillas, que la atomizan en finas gotas previas alingreso a torres empaquetadas, para aumentar la superficie del líquido desde la que se puedan desprenderlos gases disueltos.



La desaireación se basa en los siguientes dos principios científicos:

• Ley de Henry afirma que la solubilidad de un gas en una solución disminuye, cuando la presión parcial sobrela solución disminuye

• Relación entre solubilidad y temperatura. La solubilidad de un gas en una solución disminuye a medida que la temperatura de la solución aumenta y alcanza la temperatura de saturación

Existen básicamente dos tipos de desaireadores térmicos, que emplean estos principios: los de bandejas (tray type)y los spray (spray type).



13. CALENTADOR

Calentador de agua, dispositivo termodinámico que utiliza energía para elevar la temperatura del agua. También llamados calentadores instantáneos o calentadores de flujo son también de reducido tamaño en

los modelos eléctricos y algo más grandes en los modelos de gas natural o GLP. Son unidades que estánapagadas, sin consumir energía, un sensor de flujo se activa cuando detectan circulación de agua einician su procedimiento de calentamiento. Los modelos eléctricos van desde los 8.000 W (1,91 k calorías/s)hasta los 22.000 W (5,26 kcalorías/s). Los modelos de gas pueden alcanzar las 8 kcal/s como es el

caso de un calentador de 18 L/min. Los modelos eléctricos están equipados con resistencias calentadorasde inmersión y los de gas encienden una llama que calienta un intercambiador de calor por dondecircula el agua.

EL PROCESO DEL CICLO

http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:CR-Prozess_T-s-Diagramm.jpg



14. CINTA TRANSPORTADORA. Una cinta transportadora es un sistema de transporte continuo formado básicamente por una banda

continua que se mueve entre dos tambores. La banda es arrastrada por fricción por uno de los tambores, que a su vez es accionado por un motor.

El otro tambor suele girar libre, sin ningún tipo de accionamiento, y su función es servir de retorno a la banda. La banda es soportada por rodillos entre los dos tambores.

En las termoeléctricas, las cintas trasportadoras se usan para llevar carbón del lugar de

almacenamiento a una tolva donde el carbón será procesado para la combustión.la velocidad de la cinta transportadora puede variar dependiendo la cantidad de carga que lleve, aunque el movimiento es lento.



15. TOLVA DE CARBÓN

Es un dispositivo que sirve para almacenar el carbón. Desde estas tolvas se transporta el carbón mediantebandas transportadoras superficiales o subterráneas hasta los vaciaderos de la central térmica, a menudo enlas estaciones de carga existen tolvas para el almacenaje de carbón con una altura de hasta 30 m (98 ft).

En la central térmica el portador energético principal es el carbón térmico que se caracteriza por tener contenido volátil alto entre 30 y 45%y tiene la propiedad que no sirven para producir coque, los tipos decarbones térmicos mas usados son el lignito, turbas, hullas y algunas

veces antracita. En algunas instalaciones se queman diariamente más de1000 toneladas de carbón en las calderas.



El pulverizador proporciona la mezcla activa necesaria para secar el porcentaje de materia volátil (carbón)en el combustible, el cual pulveriza el carbón para la combustión en el generador de vapor de los hornos de la

central termoeléctrica.

En la planta termoeléctrica generalmente el pulverizador conmolino vertical de rodillos donde se utiliza grandes "neumáticos"

para aplastar el carbón.Los molinos de rodillos tradicionalmente suelen ser molinos debarrido por aire y normalmente tienen en su interior

separadores de aire, por tanto son utilizados para moler muyfino en circuito cerrado secando simultáneamente el material.

16. PULVERIZADOR DE CARBÓN



18. TOLVA DE CENIZAS

La tolva es un dispositivo en el cual se deposita los residuos de la combustión del carbón en la caldera esta esta hecha de aluminio o de hierro o hierro la cual resiste diferentes temperaturas variadasporque las cenizas se depositan de forma caliente hasta que etas se enfrían, las cenizas contienendiferentes componentes .

CENIZAS

Residuo sólido de la combustión. Si la combustión ha sido completa, la ceniza es exclusivamenteinorgánica. El contenido de ceniza en el carbón varía desde un 3% en peso para determinados carbonessubbituminosos hasta un 28% para ciertos carbones mates. Su composición también puede variarmucho; la ceniza de carbón contiene carbonatos de sodio y potasio y grandes cantidades de silicatocombinado con una amplia gama de metales. La composición de la ceniza determina su punto defusión, es decir, la temperatura a la que forma escoria. Las temperaturas de fusión más bajas songeneralmente las del carbón con alto contenido de sílice.

19 SUP R AL NTADOR

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Es un dispositivo que calienta nuevamente el vapor generado por la caldera, incrementando su energía térmica y haciendo decrecer la posibilidad de condensación.

La instalación de un supercalentador tiene el efecto de reducir la cantidad de trabajo que se debe realizarpara producir la misma cantidad de energía. En otras palabras, instalar un supercalentador tiene el efecto deincrementar la capacidad de la planta con el mismo flujo de vapor.

19. SUPERCALENTADOR

El vapor que sale de la caldera pasa por unos serpentines en el horno y es sobrecalentado a presión constante.La presión en el supercalentador no puede ser superior a la presión en la caldera, ya que si fuera superior seinyectaría vapor en la caldera. La presión máxima en la caldera viene limitada por las características del

material del que está formada, normalmente acero.VENTAJAS

• Se aumenta la eficiencia total de la unidad.• Se aumenta la ganancia termodinámica del vapor.• Se obtiene un vapor más seco

TIPOSDE CONVECCION: El vapor absorbe el calor de los gases calientes, cuando estos viajan sobre la superficie desus tubos.

DE RADIACION: Reciben el calor intenso por radiación directa. La temperatura del vapor tiende a disminuircon los incrementos de carga debido a la alta rata de absorción de calor en las paredes del horno.

DE FUEGO SEPARADO O EXTERNO: Son usados cuando no es práctico tener un supercalentador dentro de la caldera.

V N LA O S O O A O N O



Un ventilador es una máquina de fluido concebida para producir una corriente de aire mediante un rodete conaspas que giran produciendo una diferencia de presiones.

Un ventilador es la turbomáquina que absorbe energía mecánica y la transfiere a un gas, proporcionándoleun incremento de presión no mayor de 1.000 mmH2O aproximadamente, por lo que da lugar a una variaciónmuy pequeña del volumen específico y suele ser considerada una máquina hidráulica.

Ventiladores centrífugos:

20 Y 26. VENTILADORES DE TIRO FORZADO E INDUCIDO

Presiones de un ventilador: Presión total = presión estática + presión dinámica. Presión dinámica: crea y mantiene la velocidad del aire o gas. Presión estática: presión compresiva en el seno del fluido para vencer los rozamientos y resistencias al

paso del gas.

Capacidad de un Ventilador: Q=V A



Potencia de un ventilador:La potencia de un ventilador en función de la presión total desarrollada por el ventilador es:

HP= Q Ht D/456000 Q = caudal de aire o gas movido, en m³/min. ht = diferencia de presiòn total creada por el ventilador, en cm de agua D = Densidad del agua a la temperatura del fluido medidor del tiro en kg/m³

Leyes de los ventiladores: Las leyes básicas de los ventiladores se refieren a un cambio de la velocidad del ventilador. A variaciones de la densidad del gas manipulado. A un aumento o disminución del tamaño del ventilador.

A la resistencia de la instalación

Ventiladores de tiro forzado:Para que exista una combustión necesitaremos aportar el aire suficiente para mantenerla. Debido a los

volúmenes de carga en los que se trabaja, necesitaremos unos ventiladores con una gran capacidad. Elaire que meteremos en la caldera se denomina aire secundario.

Ventiladores de tiro inducido:Se encargarán de evacuar los humos a la chimenea.

Pero antes tendrán los humos que tratarse en un sistema de desulfuración, eliminando con ello la mayorparte de SO2.Si enfriamos la caldera es recomendable tener los ventiladores inducidos arrancados para que baje más

rápidamente la temperatura.



21. RECALENTADOR Ó SUPERCALENTADOR

Un recalentador es un dispositivo instalado en una caldera que recibe vapor súper calentado que ha sidoparcialmente expandido a través de la turbina. La función del recalentador en la caldera es la devolver a súper calentar este vapor a una temperatura deseada.

En el ciclo de Rankine el recalentador se coloca en la salida del generador de vapor para aumentaraun más la temperatura del vapor antes de ser introducido a la turbina con el fin de aumentar la eficiencia del ciclo, cierta cantidad de este vapor ya expandido en la turbina es utilizado en loscalentadores de agua que pueden ser de tipo cerrado o abierto.



23. ECONOMIZADOR

Los economizadores son serpentines en donde se calienta el agua que va a ingresar a la caldera,utilizando como elemento calefactor a los mismos gases de combustión.

Al ser mayor la temperatura del agua que ingresa la caldera, menor será la cantidad de calor necesaria para producir su vaporización.Además al darle una mayor utilización a los gases de combustión, se consigue aumentar el rendimiento dela caldera.



23. PRECIPITADOR ELECTROSTÁTICO

Son dispositivos que se utilizan para atrapar partículas mediante su ionización, atrayéndolas por una carga electrostática inducida. Se emplean para reducir la contaminación atmosférica producida por humos y otrosdesechos industriales gaseosos, especialmente en las fábricas que funcionan con combustibles fósiles.

Los precipitadores electrostáticos son dispositivos de filtración altamente eficientes, que mínimamente impidenel flujo de los gases a través del dispositivo, y pueden eliminar fácilmente finas partículas como polvo yhumo de la corriente de aire.



27. CHIMENEA DE EMISIONESLa chimenea de emisiones es un sistema

usado para evacuar gasescalientes humo de calderas a la atmósfera. Como norma general son

completamente verticales para asegurar quelos gases calientes puedan fluir sin

problemas, moviéndose porconvección térmica (diferencia de

densidades.

En la chimenea de emisiones intervienen,fundamentalmente, los siguientes elementos:1. Sección interior, o de paso de gases2. Altura

2.1. Para dispersión de gases en la atmósfera libre.2.2. Para la obtención de una depresión mínima determinada en su base3. Tipo de material estructural (o externo)3.1. Resistencia a las acciones externas3.1.1. Viento3.1.2. Sismos

3.2. Cimentación4. Tipo de material de revestimiento interior



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CENTRALES TERMOELCTRICAS