INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA PAZ

INGERNIERIA ELECTROMECANICA

MÁQUINAS Y EQUIPOS TERMICOS

ING. DANIEL SOLORIO TRASVIÑA

CALCULOS DE UNA CENTRAL TERMOELECTRICA

SAÚL ADÁN RAMOS PÉREZ

MANUEL ALBERTO MONTAÑO SANTOS

JOSÉ ROBERTO SIDONIO BERNAL

MIGUEL ANGÉL CARBALLO NIETO

CRISTIAN EMANUELLE AGUIRRE GOMEZ

ERICK ARMANDO OSUNA ROJAS

JOSE LUIS CESEÑA LOPEZ

RICARDO EUSTACIO PEREZ RODRIGUEZ

SERGIO CASTRO GARCIA

MAQUINAS Y EQUIPOS TERMICOS

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22-ABRIL-2012

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Introducción

En general, la generación de energía eléctrica consiste en transformar alguna

clase de energía química, mecánica, térmica o luminosa, entre otras, en energía

eléctrica. Para la generación industrial se recurre a instalaciones denominadas

centrales eléctricas, que ejecutan alguna de las transformaciones citadas. Estas

constituyen el primer escalón del sistema de suministro eléctrico.

La generación eléctrica se realiza, básicamente, mediante un generador; si bien

estos no difieren entre sí en cuanto a su principio de funcionamiento, varían en

función a la forma en que se accionan. Explicado de otro modo, difiere en qué

fuente de energía primaria utiliza para convertir la energía contenida en ella, en

energía eléctrica.

Desde que Nikola Tesla descubrió la corriente alterna y la forma de producirla en

los alternadores, se ha llevado a cabo una inmensa actividad tecnológica para

llevar la energía eléctrica a todos los lugares habitados del mundo, por lo que,

junto a la construcción de grandes y variadas centrales eléctricas, se han

construido sofisticadas redes de transporte y sistemas de distribución. Sin

embargo, el aprovechamiento ha sido y sigue siendo muy desigual en todo el

planeta. Así, los países industrializados o del Primer mundo son grandes

consumidores de energía eléctrica, mientras que los países del llamado Tercer

mundo apenas disfrutan de sus ventajas.

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Central termoeléctrica

¿Qué es una central termoeléctrica?

En términos simples, es una forma de crear electricidad. Para ello se necesita pasar por diferentes etapas. Todo comienza en la caldera, que es el elemento fundamental donde se quema y se produce la combustión del carbón, fuel o gas. A su vez, pasa por ésta una tubería con agua que es calentada, generando vapor a alta presión, como una gran olla a presión. Este vapor confinado sale de esta gran olla para mover unas hélices curvas o álabes de unas turbinas que hacen girar el generador eléctrico formando la electricidad.La termoeléctrica puede ser de ciclo cerrado o abierto, esto se refiere a la captura del agua. Si es cerrado, significa que el agua que fue calentada es enfriada mediante una torre de enfriamiento donde el trabajo lo hace el aire. En el caso del ciclo abierto, el agua es tomada directamente del curso de agua para posteriormente ser eliminada al mar nuevamente, pero con varios centígrados de más.La única ventaja es que son económicas con respecto a otras formas de generar electricidad, por eso optan por este método, pero el que paga el precio es el medio ambiente.

Las desventajas de generar electricidad mediante este método El uso de combustibles fósiles genera emisiones de gases de efecto

invernadero y de lluvia acida a la atmósfera, junto a partículas volantes (en el caso del carbón) que pueden contener metales pesados.

Al ser los combustibles fósiles una fuente de energía finita (no renovable), su uso está limitado a la duración de las reservas y/o s rentabilidad económica.

Sus emisiones térmicas y de vapor pueden alterar el microclima local.

Generan grandes cantidades de CO2 acelerando el calentamiento global. Afectan negativamente a los ecosistemas fluviales debido a los vertidos de

agua caliente en estos.

Su rendimiento (en muchos casos) es nulo (comparado con el rendimiento ideal), a pesar de haberse realizado grandes mejoras en la eficiencia (un 90-91% de la energía liberada en la combustión se convierte en electricidad, de media).

Una termoeléctrica a carbón es tres veces más contaminantes que una a gas natural.

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Calculo de la central termoeléctrica

Se pretende diseñar una central termoeléctrica, se tiene como datos que la demanda a abastecer es de 44.292 MW, la caldera convertirá el agua a vapor sobresaturado a una presión de 15 MPa y una temperatura de 600 °C y el condensador tendrá una presión de 10 KPa.

El combustible utilizado es diesel:

Densidad=832 KgL

Poder calorífico bajo=10000 KcalKg

*Calcular:

1. M3 de combustible consumido por día2. Kg de vapor por segundo necesarios3. Tipo de caldera4. Eficiencia de la caldera

Eficiencia de la caldera

Primero procedemos a calcular la eficiencia, para asi proceder a calcular el combustible consumido.

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Estado 1.

P1=10 KPa.

h1=191.81 Kj/kg.

V1= 0.001010 m3/kg.

Estado 2.

P2= 15 MPa

S2=S1

h2= h1 + Wbomba = 206.884 Kj/kg.

Wbomba = V (P2-P1) = (0.001010 m3/kg)-(15000-75) KPa= 15.074 Kj/kg

Estado 3.

T3= 600°C.

P3= 15 MPa.

h3= 3583.1 Kj/kg.

S3= 6.6796 Kj/kg.

Estado 4.

P4= 10 KPa.

S4=S3.

CALIDAD X4= S4 – Sf /Sfg = 6.6796 – 0.6492 / 7.4996 = 0.8041.

h4=191.81 + (0.8041) (2392.1) = 2115.3 Kj/kg.

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Qin= h3 - h2 = (3583.1 Kj/kg) – (206.884 Kj/kg) = 3376.216 Kj/kg.

Qout= h4 – h1 = (2115.3 Kj/kg) - (191.81 Kj/kg) = 1923.5 Kj/kg.

EFICIENCIA

1- Qout / Qin = 1 – 1923.5 Kj/k / 3376.216 Kj/kg (100) = 43%

M3 de combustible consumido por día

Cálculo del consumo térmico específico: Es el Consumo Térmico Especifico que se calcula aplicando la fórmula siguiente, midiendo la energía eléctrica generada en la frontera comercial del generador.

HR=3600n

= KjKW h

HR=36000.43

HR=8372.09 KjKW h

Donde el cálculo por unidad de tiempo de calor que absorbe la caldera es

HR= QaKW h

Qah

=HR∗KW

Qah

=8372.09 KjKW h

∗44.292 x106Kw

Qa=3.71 x1011Kj /h

Calculo del flujo másico

Qa=m∗LHV

m= QaLHV

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m=3.71x 1011Kj /h

41868KjKg

m=8861.2K kgh

Diesel

1 Kcal = 4186.8 J/Kcal

1 m3 = 832 kg

1 día = 24 horas

m=8861.2K kgh⌊ 1832

m3

Kg⌋ [24 hd ]

Cantidad de combustible requerido:

m=255.6 m3

d

Kg de vapor por segundo necesarios

h3=3583.1 KjKg

Potencia=44300 Kjs

Kgde vapor=44300

Kjs

3583.1KjKg

Kgde vapor=12.36 Kgs

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Tipo de caldera

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Anexos- Formulas utilizadas

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