TERMODINAMICA
PLANTAS TERMOELCTRICAS
PROFESOR:ING. ADRIN FELIPE MARTNEZ
ESTUDIANTES:SCHNEIDER VILLEGAS ALCALDEESTEBAN CASTILLO
INSTITUTO TECNOLGICO METROPOLITANO
TECNOLOGA ELECTROMECNICA
MEDELLIN- ANTIOQUIA2015
CONTENIDO pg.1. GLOSARIO 3
2. INTRODUCCIN 4
3. QUE ES UNA PLANTA TERMOELCTRICA 5 2.1. CENTRAL TERMOELCTRICA
CLSICA O CONVENCIONAL 52.2. ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO DE UNA
CENTRAL CLSICA O CONVENCIONAL 72.3. CENTRAL TERMOELCTRICA CICLO
COMBINADO 82.3.1. VENTAJAS DEL CICLO COMBINADO 9 2.3.2. PARTES
FUNDAMENTALES DE UNA CENTRAL DE CICLO COMBINADO 9 2.4. ESQUEMA DE
FUNCIONAMIENTO DE UNA PLANTA DE CICLO COMBINADO 11 3. DISEO DE UNA
CENTRAL TERMOELCTRICA 12 3.1. CRITERIOS DE DISEO DE UNA CENTRAL
TERMOELCTRICA 133.1.1. DISEO DE CAPAS DE SEGURIDAD 13 4.
APLICACIONES DE UNA CENTRAL TERMOELCTRICA 17 5. IMPACTO AMBIENTAL
176. CONCLUSIONES 187. BIBLIOGRAFIA 19
1. GLOSARIO
COMBUSTIBLE: es cualquier material capaz de liberar energa
cuando se oxida de forma violenta con desprendimiento de calor.
Supone la liberacin de unaenergade su forma potencial (energa de
enlace) a una forma utilizable sea directamente (energa trmica) o
energa mecnica (motores trmicos) dejando como residuo calor (energa
trmica),dixido de carbonoy algn otro compuesto qumico.
TURBINA:es el nombre genrico que se da a la mayora de
lasturbomquinasmotoras. stas son mquinas de fluido, a travs de las
cuales pasa un fluido en forma continua y ste le entrega su energa
a travs de un rodete con paletas olabes.
ALABE: es la paleta curva de unaturbomquinaomquina de
fluidorotodinmica. Forma parte delrodetey, en su caso, tambin del
difusor o del distribuidor. Los labes desvan el flujo de corriente,
bien para la transformacin entreenerga cinticay energa de presin
por elprincipio de Bernoulli, o bien para intercambiarcantidad de
movimientodel fluido con unmomento de fuerzaen eleje.
CALDERA: en la industria, es unamquinao dispositivo de ingeniera
diseado para generar vapor. Estevaporse genera a travs de
unatransferencia de calorapresinconstante, en la cual el fluido,
originalmente en estadolquido, se calienta ycambia su fasea vapor
saturado.
TRANSFORMADOR undispositivo elctricoque permite aumentar o
disminuir latensinen un circuito elctrico decorriente alterna,
manteniendo lapotencia. Lapotenciaque ingresa al equipo, en el caso
de un transformador ideal (esto es, sin prdidas), es igual a la que
se obtiene a la salida. Las mquinas reales presentan un pequeo
porcentaje de prdidas, dependiendo de su diseo y tamao, entre otros
factores.
1. INTRODUCCION
Se denominanfenmenos termoelctricosotermoelectricidada tres
fenmenos relacionados entre s por lasrelaciones de Thomson,
descubiertas porlord Kelvin:elefecto Seebeck, elefecto Peltiery
elcalor de Thomson.Cuando dos metales distintos a temperaturas
diferentes se ponen en contacto formando una unin bimetlica, entre
ambos lados de la unin se genera una fuerza electromotriz. Este
fenmeno se denomina efecto Seebeck y es la base del funcionamiento
de los termopares, un tipo de termmetro usado en el control del
flujo de gas en dispositivos domsticos comococinas,calefactoresy
calentadores de agua corriente.Cuando se hace circular una
corriente a travs de una unin bimetlica, para mantener constante la
temperatura de la unin hay que entregar o extraer calor, segn sea
el sentido de circulacin. Este fenmeno, llamadoefecto Peltier,
tiene aplicacin prctica en dispositivos de refrigeracin pequeos,
teniendo la ventaja, a diferencia de losrefrigeradoresbasados en la
compresin y descompresin de gases, de no tener partes mviles que se
desgasten.Es menos conocido el fenmeno denominado calor de Thomson,
descubierto porWilliam Thomson, lord Kelvin. Cuando fluye una
corriente a travs de un conductor homogneo de seccin transversal
constante donde se ha establecido un gradiente de temperatura, para
mantener invariable la distribucin de temperatura hay que entregar
o extraer calor del conductor. La primera central termoelctrica fue
construida por Sigmund Schuckert en la ciudad deEttalenBavieray
entr en funcionamiento en 1878. Las primeras centrales comerciales
fueronPearl Street Stationen Nueva York y laEdison Electric Light
Station, en Londres, que entraron en funcionamiento en 1882.Estas
primeras centrales utilizaban motores de vapor de pistones. El
desarrollo de laturbina de vaporpermiti construir centrales ms
grandes y eficientes por lo que hacia 1905 la turbina de vapor haba
reemplazado completamente a los motores de vapor de pistones en las
grandes centrales elctricas. (1)
2. QUE ES UNA PLANTA TERMOELCTRICA?
Una Central Termoelctrica es una instalacin en donde la energa
mecnica que se necesita para mover el rotor del generador y, por
tanto, obtener la energa elctrica, se obtiene a partir del vapor
formado al hervir el agua en una caldera. El vapor generado tiene
una gran presin, y se hace llegar a las turbinas para que en su
expansin sea capaz de mover los labes de las mismas.Una central
termoelctrica clsica se compone de una caldera y de una turbina que
mueve el generador elctrico. La caldera es el elemento fundamental
y en ella se produce la combustin del carbn, fuel o gas.Hay dos
tipos de centrales termoelctricas:-Central termoelctrica clsica o
convencionales-Central termoelctrica de ciclo combinado
2.1 CENTRAL TERMOELCTRICA CLSICA O CONVENCIONAL:
Se denominan centrales termoelctricas clsicas o convencionales
aquellas centrales que producen energa elctrica a partir de la
combustin de carbn, fueloil o gas en una caldera diseada al efecto.
El apelativo de "clsicas" o "convencionales" sirve para
diferenciarlas de otros tipos de centrales termoelctricas
(nucleares y solares, por ejemplo), las cuales generan electricidad
a partir de un ciclo termodinmico, pero mediante fuentes energticas
distintas de los combustibles fsiles empleados en la produccin de
energa elctrica desde hace dcadas y, sobre todo, con tecnologas
diferentes y mucho ms recientes que las de las centrales
termoelctricas clsicas.Independientemente de cul sea el combustible
fsil que utilicen (fuel-ol, carbn o gas), el esquema de
funcionamiento de todas las centrales termoelctricas clsicas es
prcticamente el mismo. Las nicas diferencias consisten en el
distinto tratamiento previo que sufre el combustible antes de ser
inyectado en la caldera y en el diseo de los quemadores de la
misma, que varan segn sea el tipo de combustible empleado.Una
central termoelctrica clsica posee, dentro del propio recinto de la
planta, sistemas de almacenamiento del combustible que utiliza
(parque de carbn, depsitos de fuel-ol) para asegurar que se dispone
permanentemente de una adecuada cantidad de ste. Una vez en la
caldera, los quemadores provocan la combustin del carbn, fuel-ol o
gas, generando energa calorfica. Esta convierte a su vez, en vapor
a alta temperatura el agua que circula por una extensa red formada
por miles de tubos que tapizan las paredes de la caldera. Este
vapor entre a gran presin en la turbina de la central, la cual
consta de tres cuerpos -de alta, media y baja presin,
respectivamente- unidos por un mismo eje.En el primer cuerpo (alta
presin) hay centenares de labes o paletas de pequeo tamao. El
cuerpo a media presin posee asimismo centenares de labes pero de
mayor tamao que los anteriores. El de baja presin, por ltimo, tiene
labes an ms grandes que los precedentes. El objetivo de esta triple
disposicin es aprovechar al mximo la fuerza del vapor, ya que este
va perdiendo presin progresivamente, por lo cual los labes de la
turbina se hacen de mayor tamao cuando se pasa de un cuerpo a otro
de la misma., Hay que advertir, por otro lado, que este vapor,
antes de entrar en la turbina, ha de ser cuidadosamente
deshumidificado. En caso contrario, las pequesimas gotas de agua en
suspensin que transportara seran lanzadas a gran velocidad contra
los labes, actuando como si fueran proyectiles y erosionando las
paletas hasta dejarlas inservibles.El vapor de agua a presin, por
lo tanto, hace girar los labes de la turbina generando energa
mecnica. A su vez, el eje que une a los tres cuerpos de la turbina
(de alta, media y baja presin) hace girar al mismo tiempo a un
alternador unido a ella, produciendo as energa elctrica. Esta es
vertida a la red de transporte a alta tensin mediante la accin de
un transformador.Por su parte, el vapor -debilitada ya su presin-
es enviado a unos condensadores. All es enfriado y convertido de
nuevo en agua. Esta es conducida otra vez a los tubos que tapizan
las paredes de la caldera, con lo cual el ciclo productivo puede
volver a iniciarse.
2.2 ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO DE UNA CENTRAL CLSICA O
CONVENCIONAL
1. Cinta transportadora2. Tolva3. Molino4. Caldera5. Cenizas6.
Sobre calentador7. Recalentador8. Economizador9. Calentador de
aire10. Precipitador11. Chimenea12. Turbina de alta presin13.
Turbina de media presin14. Turbina de baja presin15. Condensador16.
Calentadores17. Torre de refrigeracin18. Transformadores19.
Generador20. Lnea de transporte de energa elctrica
El funcionamiento de una central termoelctrica de carbn, como la
representada en la figura, es la siguiente: el combustible est
almacenado en los parques adyacentes de la central, desde donde,
mediantecintas transportadoras-1-, es conducido almolino-3- para
ser triturado. Una vez pulverizado, se inyecta, mezclado con aire
caliente a presin, en lacaldera
