centrales termoelectricas

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UNIVERSIDAD SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO CARRERA PROFECIONAL: INGENIERIA MECANICA Aparatos Térmicos Integrante s BUSTAMANTE CHIHUANTITO JOSE LUIS CHAVEZ OCROS JOSE PEDRO GUEVARA VASQUEZ OSCAR VALVERDE TAPIA JUAN CARLOS CENTRALES TERMICAS DE VAPOR

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descripción de el funcionamiento de las centrales termoelectrica, describiendo las partes que tienen y explicando el funcionamiento y la funcion que tiene cada una de ellas.tambien se explica con detalle las fallas posibles en los equipos que conforman las centrales y formas de prevenir los fallos en ellos.

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Page 1: centrales termoelectricas

UNIVERSIDAD SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO

CARRERA PROFECIONAL INGENIERIA MECANICA

Aparatos Teacutermicos

Integrantes

BUSTAMANTE CHIHUANTITO JOSE LUIS CHAVEZ OCROS JOSE PEDRO GUEVARA VASQUEZ OSCAR VALVERDE TAPIA JUAN CARLOS

CENTRALES TERMICAS DE VAPOR

CENTRALES TERMOELECTRICAS

Introduccioacuten

la energiacutea eleacutectrica se produce fundamentalmente mediante el uso de turbinas de vapor turbinas de gas turbinas hidraacuteulicas motores diesel etc La turbina de vapor permite alcanzar la mayor capacidad de generacioacuten

Una central teacutermica es un sistema de dispositivos que tiene la finalidad d de convertir la energiacutea quiacutemica de el combustible en el energiacutea mecaacutenica aprovechable

Al hablar de una turbina de vapor se presentan en general de una turbina con fluido agua-vapor que en comparacioacuten con otros fluidos (por ejemplo mercurio amoniaco o fluidos friacuteo-criogeacutenicos) tiene las siguientes ventajasbull Agua es extremadamente baratabull Agua no venenosabull Agua es muy manejable y poco corrosivabull Las curvas de la presioacuten de vapor permanecen muy

favorables

CICLO RANKINE

Rankine simple

Rankine con sobrecalentamiento

Rankine con recalentamiento

Mejoras del Ciclo Rankine Aumentar el salto entaacutelpico entre 1 y 2

(tanto de carboacuten como ciclos combinados o nucleares) son

bull Reduccioacuten de la presioacuten del condensador otorga un mayor trabajo a la turbina una disminucioacuten del calor rechazado La desventaja es que la humedad del vapor empieza a aumentar ocasionando erosioacuten en turbina

bull Aumentar la presioacuten de la caldera para una temperatura fija Al aumentar la presioacuten aumenta la temperatura a la cual se antildeade calor aumentando el rendimiento de la turbina La desventaja es la humedad excesiva que aparece

bull Sobrecalentar la temperatura de entrada de la turbina trabajar con vapor sobrecalentado se procede a recalentar el vapor a altas temperaturas para obtener un mayor trabajo de la turbina tiene como ventaja que la humedad disminuye estaacute limitado por los materiales a soportar altas temperaturas

bull Recalentamientos intermedios del vapor escalonando su expansioacuten Esto es tener varias etapas de turbina llevando a condiciones de sobrecalentamiento mediante recalentadores (Moisture Steam Reheaters en el caso de centrales nucleares) y de economizador Este escalonamiento de la expansioacuten da lugar a los cuerpos de alta media y baja presioacuten de turbina

bull Realizar extracciones de vapor en la turbina calentando el agua de alimentacioacuten a la caldera aumentando su entalpiacutea El nuacutemero de extracciones no suele superar las 7 ya que no implicariacutea una mejora de rendimiento considerable frente a la complicacioacuten teacutecnica que conllevan

CENTRALES TERMICAS Una central teacutermica transforma la energiacutea Quiacutemica de un combustible (gascarboacuten fuel) en energiacutea eleacutectrica Es una instalacioacuten en donde la energiacutea mecaacutenica que se necesita para mover el generador y por tanto para obtener la energiacutea eleacutectrica se obtiene a partir del vapor formado al hervir el agua en una caldera Todas las centrales teacutermicas siguen un ciclo de produccioacuten de vapor

Conversioacuten energeacutetica quiacutemica-teacutermica-mecaacutenica-eleacutectrica

bull El combustible (carboacuten fuel gas) se quema en la caldera Vapor de rArragua

bull Turbina de vapor Energiacutea mecaacutenica a partir del vapor a alta presioacuten rArr(expansioacuten adiabaacutetica)

bull Generador Conversioacuten energiacutea mecaacutenica en eleacutectrica rArr

ESQUEMA DE FUNCIONAMENTo

El circuito primario (agua-vapor)

CALDERA

CHIMENEA

TURBINA - ALTERNADOR

CONDENSADOR

ESQUEMA DE FUNCIONAMENTO

circuito secundario

CONDENSADOR

TORRE DEREFRIGERACIon

Fases

1 Se emplea combustible generalmente un derivado del petroacuteleo llamado fuel-oil aunque hay centrales de gas o de carboacuten

2 Se calienta el agua liacutequida El calentamiento de agua se produce gracias a una caldera que obtiene energiacutea de la combustioacuten del combustible (carboacuten pulverizado fuel o gas)

3 El agua liacutequida pasa a transformarse en vapor este vapor es huacutemedo y poco energeacutetico

4 Se sobrecalienta el vapor que se vuelve seco hasta altas temperaturas y presiones

5 El vapor sobrecalentado pasa por un sistema de conduccioacuten y se libera hasta una turbina provocando su movimiento a gran velocidad

6 La turbina estaacute acoplada a un alternador solidariamente que finalmente produce la energiacutea eleacutectrica

7 En esta etapa final el vapor se enfriacutea se condensa y regresa al estado liacutequido La instalacioacuten donde se produce la condensacioacuten se llama condensador

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

CALDERAS

bull La caldera es una maacutequina o dispositivo de ingenieriacutea disentildeado para generar vapor

bull Una caldera es un cambiador de calor transforma la energiacutea quiacutemica del combustible en energiacutea caloriacutefica Ademaacutes intercambia este calor con un fluido generalmente agua que se transforma en vapor de agua En una caldera se produce la combustioacuten que es la liberacioacuten del calor del combustible y la captacioacuten del calor liberado por el fluido

PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA

bull HOGAR O FOGOacuteN (Caacutemara de combustioacuten)bull PUERTA DEL HOGARbull PARRILLAS (o emparrillado)bull CENICERObull PUERTA DEL CENICERObull ALTARbull MANPOSTERIAbull CONDUCTOS DE HUMObull CAJA DE HUMObull CHIMENEAbull REGULADOR DE TIRO O TEMPLADORbull TAPAS DE REGISTRO O PUERTAS DE INSPECCIOacuteNbull PUERTAS DE EXPLOSIOacuteNbull CAMARA DE AGUAbull CAMARA DE VAPORbull CAacuteMARA DE ALIMENTACIOacuteN DE AGUA

TIPOS DE CALDERADe tubos de agua (Acuotubulares) son aquellas calderas en las que el fluido

de trabajo se desplaza por tubos durante su calentamiento Son las maacutes utilizadas en las centrales termoeleacutectricas ya que permiten altas presiones a su salida y tienen gran capacidad de generacioacuten

Las ventajas de este tipo de calderas son bullPuede obtenerse mayor capacidad aumentando el nuacutemero de tubos independientemente del diaacutemetro del caldero de vaporbullEl caldero estaacute expuesto al calor radiante de la llamabullLa mayor ventaja es la libertad de incrementar las capacidades y presiones

TIPOS DE CALDERADe tubos de humo (Pirotubulares)- En este tipo el fluido en estado liacutequido se encuentra en

un recipiente atravesado por tubos por los cuales circulan gases a alta temperatura producto de un proceso de combustioacuten El agua se evapora al contacto con los tubos calientes productos a la circulacioacuten de los gases de escape

Las calderas pirotubulares tienen una serie de ventajas que son las siguientesbull Bajo costebull Bajo mantenimientobull Capacidad de soportar fluctuaciones de carga grandes y bruscas y variaciones de

presioacutenbull Simplicidad de instalacioacuten

A pesar de las ventajas que presentan las calderas pirotubulares tambieacuten tienen algunas desventajas tales como

bull La limitacioacuten del tamantildeo por la resistencia de la carcasabull Tensiones teacutermicasbull Peligro de explosioacutenbull Difiacutecil mantenimiento

SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERAEntre los diversos datos debemos conocerbull La Potencia de la Calderabull El Voltaje que esta Requierebull El Tipo de Combustible que esta Necesita para Trabajarbull La Demanda de Vapor que se Requiere etc

Factores importantes bull Capacidad de Consumo de la Empresabull Capacidad de la Calderabull Capacidad de Turbina Generador

Requisitos baacutesicosbull Seguridad en el serviciobull Sencillezbull Bajo costo de adquisicioacuten operacioacuten y mantencioacutenbull Servicio adecuadobull Entrega inmediata

COMBUSTIOacuteNDefinimos la combustioacuten como una reaccioacuten quiacutemica raacutepida

exoteacutermica en la que se realiza la oxidacioacuten de una sustancia y la reduccioacuten de otra Las temperaturas de combustioacuten oscilan entre 1000 ordmC y 1650 ordmC

Para que se produzca la combustioacuten es necesario que haya tres elementos fundamentales

bull Comburente es la sustancia que se reduce El comburente maacutes habitual es el oxiacutegeno contenido en el aire atmosfeacuterico

bull Combustible la sustancia que se oxida es decir el elemento que se quema Los maacutes habituales son C H O y a veces N y S

bull Temperatura de ignicioacuten debe ser lo suficientemente elevada como para producir el encendido

COMBUSTIBLESbull Llamamos combustible a toda sustancia capaz de arder es decir aquella que es

capaz de combinarse raacutepidamente con oxiacutegeno con un desprendimiento de calor maacutes o menos interno

LOS QUEMADORES

Es un mecanismo que introduce la mezcla adecuada de combustible y aire a la caacutemara de combustioacuten donde la mezcla es quemada y los productos de la combustioacuten son removidos

Funciones

bull Entregar el combustible a la caacutemara de combustioacutenbull Entregar el aire a la caacutemara de combustioacutenbull Mezclar el combustible y el airebull Hacer la ignicioacuten y quemar la mezclabull Remover los productos de la combustioacuten

ELEMENTOS DE MEDICIONMedicioacuten de agua

bull Regulador mecaacutenico-termostaacuteticobull Fluido termostaacuteticobull Flotador o boya

Medicioacuten de temperatura

Mecaacutenicosbull Termoacutemetros bimetaacutelicosbull Termoacutemetros rellenos de liquido

Electroacutenicosbull Detectores de temperatura o resistenciabull Termoparesbull Termistores

ELEMENTOS DE MEDICION

Medicioacuten de presioacuten

bull Tubo Bourdon bull El diafragma

Medicioacuten del caudal

bull La medida del caudal se basa en la caiacuteda de presioacuten a traveacutes de un orificio aplicando el principio de Bernoulli podremos conocer la velocidad del fluido y con ello determinar el caudal Entre los elementos auxiliares de la tuberiacutea de vapor se puede incluir estaciones reductoras de presioacuten con las que se pretende obtener menor presioacuten o vapor saturado y estaciones de desrecalentamiento

VALVULAS DE SEGURIDADLas vaacutelvulas de seguridad se tratan de los dispositivos maacutes importantes

en una caldera y pueden tratarse de la uacuteltima defensa contra una explosioacuten por sobrepresioacuten

Tipos de vaacutelvulas bull Vaacutelvulas de vapor a colectores principalesbull Vaacutelvulas de alimentacioacuten de agua de la calderabull Vaacutelvulas de drenaje en las columnas de H2Obull Vaacutelvulas de purgabull Vaacutelvulas de comprobacioacutenbull Vaacutelvulas antiretornobull Vaacutelvulas de compuertabull Vaacutelvulas de aacutengulobull Vaacutelvulas reguladoras de presioacuten

TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERASSeguacuten la concentracioacuten de elementos disueltos y elementos en suspensioacuten nos

podemos encontrar con diferentes tipos de aguasAguas Durasbull Importante presencia de compuestos de calcio y magnesio poco solubles

principales responsables de la formacioacuten de depoacutesitos e incrustaciones Aguas Blandasbull Su composicioacuten principal estaacute dada por sales minerales de gran solubilidad

Aguas Neutrasbull Componen su formacioacuten una alta concentracioacuten de sulfatos y cloruros que no

aportan al agua tendencias aacutecidas o alcalinas o sea que no alteran sensiblemente el valor de pH

Aguas Alcalinasbull Las forman las que tienen importantes cantidades de carbonatos y bicarbonatos

de calcio magnesio y sodio las que proporcionan al agua reaccioacuten alcalina elevando en consecuencia el valor del pH presente

DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO

bull Falla debido al mal estado de refractariosbull Incrustaciones por falta de tratamiento

quiacutemico del aguabull Ataque y dantildeos por corrosioacutenbull Dantildeos por Bajo nivelbull Implosioacuten y explosioacuten

Normas de fabricacioacutenLas calderas son fabricadas con el cumplimiento de las normas de la Sociedad

Americana de Ingenieros Mecaacutenicos ASME vigente con sus respectivos adendos actualizados hasta la fecha de iniciacioacuten de la construccioacuten de la caldera

MATERIALES DE CONSTRUCCIOacuteN EN CALDERAS

bull Caacutemara de combustioacuten en laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C

bull Tubos de Humo Tubos sin costura de 2-12 de diaacutemetro exterior en calidad certifica ASTM A 192

bull Accesorios Las uniones y accesorios en el cuerpo de presioacuten de la caldera seraacuten de clase 3000 seguacuten las normas del Coacutedigo ASME

bull Cilindro exterior Laacutemina de acero al carbono en Calidad Certificada ASTM A 285 grado C o ASTM A 515 Grado 70

bull Placatubos Laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C o 515 grado 70

Turbinas de Vapor

bull La turbina de vapor de una planta de produccioacuten de energiacutea es un equipo sencillo y como maacutequina industrial es una maacutequina madura La turbina de vapor es una maacutequina muy conocida para los disentildeadores constructores instaladores y mantenedores Se conoce casi todo de ella y de hecho maacutes del 70 de la energiacutea eleacutectrica generada en el mundo se produce diariamente con turbinas de vapor

NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO

bull Utilizar un vapor de las caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas apropiadasbull Respetar las instrucciones de operacioacuten en arranques durante la marcha y

durante las paradas del equipobull Vigilar muy especialmente el aceite de lubricacioacuten Realizar anaacutelisis perioacutedicos y

comprobar que la calidad del aceite su presioacuten temperatura y presencia de contaminantes estaacute dentro de los maacutergenes adecuados

bull Respetar las consignas de proteccioacuten del equipo (valores de alarma y disparo para cada uno de los paraacutemetros controlados por el sistema de control) Si la turbina da alguacuten siacutentoma de mal funcionamiento (vibraciones temperaturas elevadas falta de potencia etc) parar y revisar el equipo nunca sobrepasar los liacutemites de determinados paraacutemetros para poder seguir con ella en produccioacuten o incluso para poder arrancarla

bull Realizar los mantenimientos programados con la periodicidad previstabull Si se produce una parada por alguna causa investigar y solucionar el problema

antes de poner el equipo en marcha nuevamente

CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS

bull Turbinas de condensacioacuten

bull Turbinas de descarga atmosfeacuterica

bull Turbinas de contrapresioacuten

PRINCIPALES PARTES SISTEMA EXTERIORROTOR CARCAZAALABESVALVULA DE REGULACIOCOJINETES DE APOYO O BANCADA COJINETE DE EMPUJE AXIAL

SISTEMA DE LUBRICACION

BOMBA MECANICA PRINCIPALBOMBA AUXILIAR BOMBA DE ENERGENCIA

SISTEMA DE EXTRACCION DE VAHOS

SISTEMA DE REFRIGERACION DE ACEITE

SISTEMA DE ACEITE DE CONTROL

SISTEMA DE SELLADO DE VAPOR

COMPENSADOR

VIRADOR

PRINCIPALES FALLASbull Fallo en vaacutelvulas de

controlFallo en los aacutelabes por resonancia

VibracionesEntrada de agua

Es la causa de fallo maacutes frecuente en turbinas de vapor En el momento que entra agua al cuerpo de la turbina que estaacute a una temperatura elevada produce cambios teacutermicos en los elementos como aacutelabes ademaacutes de producir golpes contra los mismos pudiendo provocar desde un incremento del rendimiento hasta erosioacuten en las partes mecaacutenicas de la turbina Se puede ver provocada la entrada de agua a la turbina gracias a retornos de liacuteneas de purga o aperturas erroacuteneas de diferentes vaacutelvulas

Erosioacuten

Erosioacuten del alabe

FatigaLa fatiga se presenta en materiales metaacutelicos a temperaturas superiores a 400 degC Tensioacuten teacutermicaEl vapor cuando entra en contacto con una superficie friacutea como lo es la turbina en la etapa de puesta en marcha puede transmitir el calor a traveacutes del metal a una velocidad superior que la capacidad de transferencia de calor que posee el metal esto conlleva a una diferencia de temperaturas en los cuerpos de la turbina muy elevadas dependiendo de la altura de los mismos CorrosioacutenSe debe a la concentracioacuten de agentes quiacutemicos en el agua estos compuestos estaacuten formados por oacutexidos silicatos sulfatos cloruros etc

OTRAS FALLAS

bull DESPLAZAMIENTO EXCESIVO DEL ROTOR POR MAL ESTADO DEL COJINETE DE EMPUJE O AXIAL

bull FALLOS DIVERSOS DE LA INSTRUMENTACIOacuteNbull VIBRACIOacuteN EN REDUCTOR O ALTERNADORbull FUGA DE VAPORbull FUNCIONAMIENTO INCORRECTO DE LA VAacuteLVULA DE

CONTROLbull DIFICULTAD O IMPOSIBILIDAD DE LA SINCRONIZACIOacuteNbull BLOQUEO DEL ROTOR POR CURVATURA DEL EJEbull GRIPAJE DEL ROTOR

Mantenimiento de Turbinas de vapor

La mayor parte de la energiacutea generada en el mundo se produce con turbinas de vapor Se trata de un equipo robusto bien conocido y muy experimentado Casi la mayor parte de los problemas que puede tener se conocen bien y se conoce ademaacutes como solucionarlos Por ello respetar las instrucciones de operacioacuten y realizar un mantenimiento adecuado conduce a una alta disponibilidad y a bajos costes de mantenimiento

Mantenimiento Operativo Diario

bull Comprobacioacuten de alarmas y avisosbull Vigilancia de paraacutemetrosbull Inspeccioacuten visual de la turbina y sus

auxiliares

Rotor de turbina durante revicion

Mantenimiento Quincenal

bull Inspeccioacuten visual de la turbinabull Inspeccioacuten de fugas de aceitebull Limpieza de aceite (si procede)bull Comprobacioacuten del nivel de aceitebull Inspeccioacuten de fugas de vaporbull Inspeccioacuten de fugas de agua de refrigeracioacutenbull Lectura de vibraciones (amplitud)bull Inspeccioacuten visual de la bancadabull Purga de agua del aceite de lubricacioacutenbull Inspeccioacuten visual del grupo hidraacuteulico de aceite de controlbull Inspeccioacuten visual del sistema de eliminacioacuten de vahos

Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual

bull Muestra de aceite para anaacutelisisbull Purga de agua del aceitebull Comprobacioacuten de lubricacioacuten de reductor y de alternadorbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten en turbina reductor y alternador a velocidad

nominal

Revisioacuten anualbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten de

turbina reductor y alternador a distintas velocidades y en aceleracioacuten

bull Inspeccioacuten boroscoacutepica de aacutelabesbull Apertura de cojinetes y comprobacioacuten del

estadobull Cambio de aceite si procede (seguacuten

anaacutelisis) bull Cambio de filtros de aceite bull Inspeccioacuten de la vaacutelvula de regulacioacuten de

turbina

bull Inspeccioacuten del grupo hidraacuteulicobull Comprobacioacuten de pares de apriete de tornillos bull Calibracioacuten de la instrumentacioacuten bull Comprobacioacuten de la presioacuten del vapor de

sellos bull Termografiacutea de la turbina bull Limpieza y mantenimiento del cuadro de

control bull Cambio de filtros del alternador

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CONDENSADORES

SON LOS EQUIPOS ENCARGADOS DE TRANSFERIR AL AMBIENTE EL CALOR ABSORBIDO EN EL EVAPORADOR Y EN LA ETAPA DE COMPRESIOacuteN

RECIBEN EL VAPOR RECALENTADO PROVENIENTE DEL COMPRESOR Y DEBEN SER APTOS PARA ELIMINAR EL RECALENTAMIENTO Y EFECTUAR LA CONDENSACION

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SE UTILIZAN 3 TIPOS BASICOS DE CONDENSADORES

bull ENFRIADOS POR AIRE

bull ENFRIADOS POR AGUA

bull EVAPORATIVOS

LOS ENFRIADOS POR AIRE SE EMPLEAN MAYORITARIAMENTE EN REFRIGERACION PARA AIRE ACONDICIONADO

LOS OTROS DOS SON MAS UTILIZADOS EN REFRIGERACION INDUSTRIAL

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Condesadores Enfriados por Aire

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Condensador Casco y Tubos

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Condensador Evaporativo

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CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

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CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

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El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

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CONDENSADORES

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COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

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TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

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CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

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CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

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Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
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  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
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  • PRINCIPALES FALLAS
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
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  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
  • Slide 55
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  • CONDENSADORES (2)
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  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • Slide 62
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
  • Slide 86
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 2: centrales termoelectricas

CENTRALES TERMOELECTRICAS

Introduccioacuten

la energiacutea eleacutectrica se produce fundamentalmente mediante el uso de turbinas de vapor turbinas de gas turbinas hidraacuteulicas motores diesel etc La turbina de vapor permite alcanzar la mayor capacidad de generacioacuten

Una central teacutermica es un sistema de dispositivos que tiene la finalidad d de convertir la energiacutea quiacutemica de el combustible en el energiacutea mecaacutenica aprovechable

Al hablar de una turbina de vapor se presentan en general de una turbina con fluido agua-vapor que en comparacioacuten con otros fluidos (por ejemplo mercurio amoniaco o fluidos friacuteo-criogeacutenicos) tiene las siguientes ventajasbull Agua es extremadamente baratabull Agua no venenosabull Agua es muy manejable y poco corrosivabull Las curvas de la presioacuten de vapor permanecen muy

favorables

CICLO RANKINE

Rankine simple

Rankine con sobrecalentamiento

Rankine con recalentamiento

Mejoras del Ciclo Rankine Aumentar el salto entaacutelpico entre 1 y 2

(tanto de carboacuten como ciclos combinados o nucleares) son

bull Reduccioacuten de la presioacuten del condensador otorga un mayor trabajo a la turbina una disminucioacuten del calor rechazado La desventaja es que la humedad del vapor empieza a aumentar ocasionando erosioacuten en turbina

bull Aumentar la presioacuten de la caldera para una temperatura fija Al aumentar la presioacuten aumenta la temperatura a la cual se antildeade calor aumentando el rendimiento de la turbina La desventaja es la humedad excesiva que aparece

bull Sobrecalentar la temperatura de entrada de la turbina trabajar con vapor sobrecalentado se procede a recalentar el vapor a altas temperaturas para obtener un mayor trabajo de la turbina tiene como ventaja que la humedad disminuye estaacute limitado por los materiales a soportar altas temperaturas

bull Recalentamientos intermedios del vapor escalonando su expansioacuten Esto es tener varias etapas de turbina llevando a condiciones de sobrecalentamiento mediante recalentadores (Moisture Steam Reheaters en el caso de centrales nucleares) y de economizador Este escalonamiento de la expansioacuten da lugar a los cuerpos de alta media y baja presioacuten de turbina

bull Realizar extracciones de vapor en la turbina calentando el agua de alimentacioacuten a la caldera aumentando su entalpiacutea El nuacutemero de extracciones no suele superar las 7 ya que no implicariacutea una mejora de rendimiento considerable frente a la complicacioacuten teacutecnica que conllevan

CENTRALES TERMICAS Una central teacutermica transforma la energiacutea Quiacutemica de un combustible (gascarboacuten fuel) en energiacutea eleacutectrica Es una instalacioacuten en donde la energiacutea mecaacutenica que se necesita para mover el generador y por tanto para obtener la energiacutea eleacutectrica se obtiene a partir del vapor formado al hervir el agua en una caldera Todas las centrales teacutermicas siguen un ciclo de produccioacuten de vapor

Conversioacuten energeacutetica quiacutemica-teacutermica-mecaacutenica-eleacutectrica

bull El combustible (carboacuten fuel gas) se quema en la caldera Vapor de rArragua

bull Turbina de vapor Energiacutea mecaacutenica a partir del vapor a alta presioacuten rArr(expansioacuten adiabaacutetica)

bull Generador Conversioacuten energiacutea mecaacutenica en eleacutectrica rArr

ESQUEMA DE FUNCIONAMENTo

El circuito primario (agua-vapor)

CALDERA

CHIMENEA

TURBINA - ALTERNADOR

CONDENSADOR

ESQUEMA DE FUNCIONAMENTO

circuito secundario

CONDENSADOR

TORRE DEREFRIGERACIon

Fases

1 Se emplea combustible generalmente un derivado del petroacuteleo llamado fuel-oil aunque hay centrales de gas o de carboacuten

2 Se calienta el agua liacutequida El calentamiento de agua se produce gracias a una caldera que obtiene energiacutea de la combustioacuten del combustible (carboacuten pulverizado fuel o gas)

3 El agua liacutequida pasa a transformarse en vapor este vapor es huacutemedo y poco energeacutetico

4 Se sobrecalienta el vapor que se vuelve seco hasta altas temperaturas y presiones

5 El vapor sobrecalentado pasa por un sistema de conduccioacuten y se libera hasta una turbina provocando su movimiento a gran velocidad

6 La turbina estaacute acoplada a un alternador solidariamente que finalmente produce la energiacutea eleacutectrica

7 En esta etapa final el vapor se enfriacutea se condensa y regresa al estado liacutequido La instalacioacuten donde se produce la condensacioacuten se llama condensador

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

CALDERAS

bull La caldera es una maacutequina o dispositivo de ingenieriacutea disentildeado para generar vapor

bull Una caldera es un cambiador de calor transforma la energiacutea quiacutemica del combustible en energiacutea caloriacutefica Ademaacutes intercambia este calor con un fluido generalmente agua que se transforma en vapor de agua En una caldera se produce la combustioacuten que es la liberacioacuten del calor del combustible y la captacioacuten del calor liberado por el fluido

PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA

bull HOGAR O FOGOacuteN (Caacutemara de combustioacuten)bull PUERTA DEL HOGARbull PARRILLAS (o emparrillado)bull CENICERObull PUERTA DEL CENICERObull ALTARbull MANPOSTERIAbull CONDUCTOS DE HUMObull CAJA DE HUMObull CHIMENEAbull REGULADOR DE TIRO O TEMPLADORbull TAPAS DE REGISTRO O PUERTAS DE INSPECCIOacuteNbull PUERTAS DE EXPLOSIOacuteNbull CAMARA DE AGUAbull CAMARA DE VAPORbull CAacuteMARA DE ALIMENTACIOacuteN DE AGUA

TIPOS DE CALDERADe tubos de agua (Acuotubulares) son aquellas calderas en las que el fluido

de trabajo se desplaza por tubos durante su calentamiento Son las maacutes utilizadas en las centrales termoeleacutectricas ya que permiten altas presiones a su salida y tienen gran capacidad de generacioacuten

Las ventajas de este tipo de calderas son bullPuede obtenerse mayor capacidad aumentando el nuacutemero de tubos independientemente del diaacutemetro del caldero de vaporbullEl caldero estaacute expuesto al calor radiante de la llamabullLa mayor ventaja es la libertad de incrementar las capacidades y presiones

TIPOS DE CALDERADe tubos de humo (Pirotubulares)- En este tipo el fluido en estado liacutequido se encuentra en

un recipiente atravesado por tubos por los cuales circulan gases a alta temperatura producto de un proceso de combustioacuten El agua se evapora al contacto con los tubos calientes productos a la circulacioacuten de los gases de escape

Las calderas pirotubulares tienen una serie de ventajas que son las siguientesbull Bajo costebull Bajo mantenimientobull Capacidad de soportar fluctuaciones de carga grandes y bruscas y variaciones de

presioacutenbull Simplicidad de instalacioacuten

A pesar de las ventajas que presentan las calderas pirotubulares tambieacuten tienen algunas desventajas tales como

bull La limitacioacuten del tamantildeo por la resistencia de la carcasabull Tensiones teacutermicasbull Peligro de explosioacutenbull Difiacutecil mantenimiento

SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERAEntre los diversos datos debemos conocerbull La Potencia de la Calderabull El Voltaje que esta Requierebull El Tipo de Combustible que esta Necesita para Trabajarbull La Demanda de Vapor que se Requiere etc

Factores importantes bull Capacidad de Consumo de la Empresabull Capacidad de la Calderabull Capacidad de Turbina Generador

Requisitos baacutesicosbull Seguridad en el serviciobull Sencillezbull Bajo costo de adquisicioacuten operacioacuten y mantencioacutenbull Servicio adecuadobull Entrega inmediata

COMBUSTIOacuteNDefinimos la combustioacuten como una reaccioacuten quiacutemica raacutepida

exoteacutermica en la que se realiza la oxidacioacuten de una sustancia y la reduccioacuten de otra Las temperaturas de combustioacuten oscilan entre 1000 ordmC y 1650 ordmC

Para que se produzca la combustioacuten es necesario que haya tres elementos fundamentales

bull Comburente es la sustancia que se reduce El comburente maacutes habitual es el oxiacutegeno contenido en el aire atmosfeacuterico

bull Combustible la sustancia que se oxida es decir el elemento que se quema Los maacutes habituales son C H O y a veces N y S

bull Temperatura de ignicioacuten debe ser lo suficientemente elevada como para producir el encendido

COMBUSTIBLESbull Llamamos combustible a toda sustancia capaz de arder es decir aquella que es

capaz de combinarse raacutepidamente con oxiacutegeno con un desprendimiento de calor maacutes o menos interno

LOS QUEMADORES

Es un mecanismo que introduce la mezcla adecuada de combustible y aire a la caacutemara de combustioacuten donde la mezcla es quemada y los productos de la combustioacuten son removidos

Funciones

bull Entregar el combustible a la caacutemara de combustioacutenbull Entregar el aire a la caacutemara de combustioacutenbull Mezclar el combustible y el airebull Hacer la ignicioacuten y quemar la mezclabull Remover los productos de la combustioacuten

ELEMENTOS DE MEDICIONMedicioacuten de agua

bull Regulador mecaacutenico-termostaacuteticobull Fluido termostaacuteticobull Flotador o boya

Medicioacuten de temperatura

Mecaacutenicosbull Termoacutemetros bimetaacutelicosbull Termoacutemetros rellenos de liquido

Electroacutenicosbull Detectores de temperatura o resistenciabull Termoparesbull Termistores

ELEMENTOS DE MEDICION

Medicioacuten de presioacuten

bull Tubo Bourdon bull El diafragma

Medicioacuten del caudal

bull La medida del caudal se basa en la caiacuteda de presioacuten a traveacutes de un orificio aplicando el principio de Bernoulli podremos conocer la velocidad del fluido y con ello determinar el caudal Entre los elementos auxiliares de la tuberiacutea de vapor se puede incluir estaciones reductoras de presioacuten con las que se pretende obtener menor presioacuten o vapor saturado y estaciones de desrecalentamiento

VALVULAS DE SEGURIDADLas vaacutelvulas de seguridad se tratan de los dispositivos maacutes importantes

en una caldera y pueden tratarse de la uacuteltima defensa contra una explosioacuten por sobrepresioacuten

Tipos de vaacutelvulas bull Vaacutelvulas de vapor a colectores principalesbull Vaacutelvulas de alimentacioacuten de agua de la calderabull Vaacutelvulas de drenaje en las columnas de H2Obull Vaacutelvulas de purgabull Vaacutelvulas de comprobacioacutenbull Vaacutelvulas antiretornobull Vaacutelvulas de compuertabull Vaacutelvulas de aacutengulobull Vaacutelvulas reguladoras de presioacuten

TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERASSeguacuten la concentracioacuten de elementos disueltos y elementos en suspensioacuten nos

podemos encontrar con diferentes tipos de aguasAguas Durasbull Importante presencia de compuestos de calcio y magnesio poco solubles

principales responsables de la formacioacuten de depoacutesitos e incrustaciones Aguas Blandasbull Su composicioacuten principal estaacute dada por sales minerales de gran solubilidad

Aguas Neutrasbull Componen su formacioacuten una alta concentracioacuten de sulfatos y cloruros que no

aportan al agua tendencias aacutecidas o alcalinas o sea que no alteran sensiblemente el valor de pH

Aguas Alcalinasbull Las forman las que tienen importantes cantidades de carbonatos y bicarbonatos

de calcio magnesio y sodio las que proporcionan al agua reaccioacuten alcalina elevando en consecuencia el valor del pH presente

DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO

bull Falla debido al mal estado de refractariosbull Incrustaciones por falta de tratamiento

quiacutemico del aguabull Ataque y dantildeos por corrosioacutenbull Dantildeos por Bajo nivelbull Implosioacuten y explosioacuten

Normas de fabricacioacutenLas calderas son fabricadas con el cumplimiento de las normas de la Sociedad

Americana de Ingenieros Mecaacutenicos ASME vigente con sus respectivos adendos actualizados hasta la fecha de iniciacioacuten de la construccioacuten de la caldera

MATERIALES DE CONSTRUCCIOacuteN EN CALDERAS

bull Caacutemara de combustioacuten en laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C

bull Tubos de Humo Tubos sin costura de 2-12 de diaacutemetro exterior en calidad certifica ASTM A 192

bull Accesorios Las uniones y accesorios en el cuerpo de presioacuten de la caldera seraacuten de clase 3000 seguacuten las normas del Coacutedigo ASME

bull Cilindro exterior Laacutemina de acero al carbono en Calidad Certificada ASTM A 285 grado C o ASTM A 515 Grado 70

bull Placatubos Laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C o 515 grado 70

Turbinas de Vapor

bull La turbina de vapor de una planta de produccioacuten de energiacutea es un equipo sencillo y como maacutequina industrial es una maacutequina madura La turbina de vapor es una maacutequina muy conocida para los disentildeadores constructores instaladores y mantenedores Se conoce casi todo de ella y de hecho maacutes del 70 de la energiacutea eleacutectrica generada en el mundo se produce diariamente con turbinas de vapor

NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO

bull Utilizar un vapor de las caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas apropiadasbull Respetar las instrucciones de operacioacuten en arranques durante la marcha y

durante las paradas del equipobull Vigilar muy especialmente el aceite de lubricacioacuten Realizar anaacutelisis perioacutedicos y

comprobar que la calidad del aceite su presioacuten temperatura y presencia de contaminantes estaacute dentro de los maacutergenes adecuados

bull Respetar las consignas de proteccioacuten del equipo (valores de alarma y disparo para cada uno de los paraacutemetros controlados por el sistema de control) Si la turbina da alguacuten siacutentoma de mal funcionamiento (vibraciones temperaturas elevadas falta de potencia etc) parar y revisar el equipo nunca sobrepasar los liacutemites de determinados paraacutemetros para poder seguir con ella en produccioacuten o incluso para poder arrancarla

bull Realizar los mantenimientos programados con la periodicidad previstabull Si se produce una parada por alguna causa investigar y solucionar el problema

antes de poner el equipo en marcha nuevamente

CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS

bull Turbinas de condensacioacuten

bull Turbinas de descarga atmosfeacuterica

bull Turbinas de contrapresioacuten

PRINCIPALES PARTES SISTEMA EXTERIORROTOR CARCAZAALABESVALVULA DE REGULACIOCOJINETES DE APOYO O BANCADA COJINETE DE EMPUJE AXIAL

SISTEMA DE LUBRICACION

BOMBA MECANICA PRINCIPALBOMBA AUXILIAR BOMBA DE ENERGENCIA

SISTEMA DE EXTRACCION DE VAHOS

SISTEMA DE REFRIGERACION DE ACEITE

SISTEMA DE ACEITE DE CONTROL

SISTEMA DE SELLADO DE VAPOR

COMPENSADOR

VIRADOR

PRINCIPALES FALLASbull Fallo en vaacutelvulas de

controlFallo en los aacutelabes por resonancia

VibracionesEntrada de agua

Es la causa de fallo maacutes frecuente en turbinas de vapor En el momento que entra agua al cuerpo de la turbina que estaacute a una temperatura elevada produce cambios teacutermicos en los elementos como aacutelabes ademaacutes de producir golpes contra los mismos pudiendo provocar desde un incremento del rendimiento hasta erosioacuten en las partes mecaacutenicas de la turbina Se puede ver provocada la entrada de agua a la turbina gracias a retornos de liacuteneas de purga o aperturas erroacuteneas de diferentes vaacutelvulas

Erosioacuten

Erosioacuten del alabe

FatigaLa fatiga se presenta en materiales metaacutelicos a temperaturas superiores a 400 degC Tensioacuten teacutermicaEl vapor cuando entra en contacto con una superficie friacutea como lo es la turbina en la etapa de puesta en marcha puede transmitir el calor a traveacutes del metal a una velocidad superior que la capacidad de transferencia de calor que posee el metal esto conlleva a una diferencia de temperaturas en los cuerpos de la turbina muy elevadas dependiendo de la altura de los mismos CorrosioacutenSe debe a la concentracioacuten de agentes quiacutemicos en el agua estos compuestos estaacuten formados por oacutexidos silicatos sulfatos cloruros etc

OTRAS FALLAS

bull DESPLAZAMIENTO EXCESIVO DEL ROTOR POR MAL ESTADO DEL COJINETE DE EMPUJE O AXIAL

bull FALLOS DIVERSOS DE LA INSTRUMENTACIOacuteNbull VIBRACIOacuteN EN REDUCTOR O ALTERNADORbull FUGA DE VAPORbull FUNCIONAMIENTO INCORRECTO DE LA VAacuteLVULA DE

CONTROLbull DIFICULTAD O IMPOSIBILIDAD DE LA SINCRONIZACIOacuteNbull BLOQUEO DEL ROTOR POR CURVATURA DEL EJEbull GRIPAJE DEL ROTOR

Mantenimiento de Turbinas de vapor

La mayor parte de la energiacutea generada en el mundo se produce con turbinas de vapor Se trata de un equipo robusto bien conocido y muy experimentado Casi la mayor parte de los problemas que puede tener se conocen bien y se conoce ademaacutes como solucionarlos Por ello respetar las instrucciones de operacioacuten y realizar un mantenimiento adecuado conduce a una alta disponibilidad y a bajos costes de mantenimiento

Mantenimiento Operativo Diario

bull Comprobacioacuten de alarmas y avisosbull Vigilancia de paraacutemetrosbull Inspeccioacuten visual de la turbina y sus

auxiliares

Rotor de turbina durante revicion

Mantenimiento Quincenal

bull Inspeccioacuten visual de la turbinabull Inspeccioacuten de fugas de aceitebull Limpieza de aceite (si procede)bull Comprobacioacuten del nivel de aceitebull Inspeccioacuten de fugas de vaporbull Inspeccioacuten de fugas de agua de refrigeracioacutenbull Lectura de vibraciones (amplitud)bull Inspeccioacuten visual de la bancadabull Purga de agua del aceite de lubricacioacutenbull Inspeccioacuten visual del grupo hidraacuteulico de aceite de controlbull Inspeccioacuten visual del sistema de eliminacioacuten de vahos

Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual

bull Muestra de aceite para anaacutelisisbull Purga de agua del aceitebull Comprobacioacuten de lubricacioacuten de reductor y de alternadorbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten en turbina reductor y alternador a velocidad

nominal

Revisioacuten anualbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten de

turbina reductor y alternador a distintas velocidades y en aceleracioacuten

bull Inspeccioacuten boroscoacutepica de aacutelabesbull Apertura de cojinetes y comprobacioacuten del

estadobull Cambio de aceite si procede (seguacuten

anaacutelisis) bull Cambio de filtros de aceite bull Inspeccioacuten de la vaacutelvula de regulacioacuten de

turbina

bull Inspeccioacuten del grupo hidraacuteulicobull Comprobacioacuten de pares de apriete de tornillos bull Calibracioacuten de la instrumentacioacuten bull Comprobacioacuten de la presioacuten del vapor de

sellos bull Termografiacutea de la turbina bull Limpieza y mantenimiento del cuadro de

control bull Cambio de filtros del alternador

48

49

CONDENSADORES

SON LOS EQUIPOS ENCARGADOS DE TRANSFERIR AL AMBIENTE EL CALOR ABSORBIDO EN EL EVAPORADOR Y EN LA ETAPA DE COMPRESIOacuteN

RECIBEN EL VAPOR RECALENTADO PROVENIENTE DEL COMPRESOR Y DEBEN SER APTOS PARA ELIMINAR EL RECALENTAMIENTO Y EFECTUAR LA CONDENSACION

50

SE UTILIZAN 3 TIPOS BASICOS DE CONDENSADORES

bull ENFRIADOS POR AIRE

bull ENFRIADOS POR AGUA

bull EVAPORATIVOS

LOS ENFRIADOS POR AIRE SE EMPLEAN MAYORITARIAMENTE EN REFRIGERACION PARA AIRE ACONDICIONADO

LOS OTROS DOS SON MAS UTILIZADOS EN REFRIGERACION INDUSTRIAL

51

Condesadores Enfriados por Aire

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Condensador Casco y Tubos

53

Condensador Evaporativo

54

CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

55

CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

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CONDENSADORES

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COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

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TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

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CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

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CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

  • Slide 1
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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
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  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
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  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
  • Slide 55
  • Slide 56
  • CONDENSADORES (2)
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  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • Slide 62
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
  • Slide 86
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 3: centrales termoelectricas

Introduccioacuten

la energiacutea eleacutectrica se produce fundamentalmente mediante el uso de turbinas de vapor turbinas de gas turbinas hidraacuteulicas motores diesel etc La turbina de vapor permite alcanzar la mayor capacidad de generacioacuten

Una central teacutermica es un sistema de dispositivos que tiene la finalidad d de convertir la energiacutea quiacutemica de el combustible en el energiacutea mecaacutenica aprovechable

Al hablar de una turbina de vapor se presentan en general de una turbina con fluido agua-vapor que en comparacioacuten con otros fluidos (por ejemplo mercurio amoniaco o fluidos friacuteo-criogeacutenicos) tiene las siguientes ventajasbull Agua es extremadamente baratabull Agua no venenosabull Agua es muy manejable y poco corrosivabull Las curvas de la presioacuten de vapor permanecen muy

favorables

CICLO RANKINE

Rankine simple

Rankine con sobrecalentamiento

Rankine con recalentamiento

Mejoras del Ciclo Rankine Aumentar el salto entaacutelpico entre 1 y 2

(tanto de carboacuten como ciclos combinados o nucleares) son

bull Reduccioacuten de la presioacuten del condensador otorga un mayor trabajo a la turbina una disminucioacuten del calor rechazado La desventaja es que la humedad del vapor empieza a aumentar ocasionando erosioacuten en turbina

bull Aumentar la presioacuten de la caldera para una temperatura fija Al aumentar la presioacuten aumenta la temperatura a la cual se antildeade calor aumentando el rendimiento de la turbina La desventaja es la humedad excesiva que aparece

bull Sobrecalentar la temperatura de entrada de la turbina trabajar con vapor sobrecalentado se procede a recalentar el vapor a altas temperaturas para obtener un mayor trabajo de la turbina tiene como ventaja que la humedad disminuye estaacute limitado por los materiales a soportar altas temperaturas

bull Recalentamientos intermedios del vapor escalonando su expansioacuten Esto es tener varias etapas de turbina llevando a condiciones de sobrecalentamiento mediante recalentadores (Moisture Steam Reheaters en el caso de centrales nucleares) y de economizador Este escalonamiento de la expansioacuten da lugar a los cuerpos de alta media y baja presioacuten de turbina

bull Realizar extracciones de vapor en la turbina calentando el agua de alimentacioacuten a la caldera aumentando su entalpiacutea El nuacutemero de extracciones no suele superar las 7 ya que no implicariacutea una mejora de rendimiento considerable frente a la complicacioacuten teacutecnica que conllevan

CENTRALES TERMICAS Una central teacutermica transforma la energiacutea Quiacutemica de un combustible (gascarboacuten fuel) en energiacutea eleacutectrica Es una instalacioacuten en donde la energiacutea mecaacutenica que se necesita para mover el generador y por tanto para obtener la energiacutea eleacutectrica se obtiene a partir del vapor formado al hervir el agua en una caldera Todas las centrales teacutermicas siguen un ciclo de produccioacuten de vapor

Conversioacuten energeacutetica quiacutemica-teacutermica-mecaacutenica-eleacutectrica

bull El combustible (carboacuten fuel gas) se quema en la caldera Vapor de rArragua

bull Turbina de vapor Energiacutea mecaacutenica a partir del vapor a alta presioacuten rArr(expansioacuten adiabaacutetica)

bull Generador Conversioacuten energiacutea mecaacutenica en eleacutectrica rArr

ESQUEMA DE FUNCIONAMENTo

El circuito primario (agua-vapor)

CALDERA

CHIMENEA

TURBINA - ALTERNADOR

CONDENSADOR

ESQUEMA DE FUNCIONAMENTO

circuito secundario

CONDENSADOR

TORRE DEREFRIGERACIon

Fases

1 Se emplea combustible generalmente un derivado del petroacuteleo llamado fuel-oil aunque hay centrales de gas o de carboacuten

2 Se calienta el agua liacutequida El calentamiento de agua se produce gracias a una caldera que obtiene energiacutea de la combustioacuten del combustible (carboacuten pulverizado fuel o gas)

3 El agua liacutequida pasa a transformarse en vapor este vapor es huacutemedo y poco energeacutetico

4 Se sobrecalienta el vapor que se vuelve seco hasta altas temperaturas y presiones

5 El vapor sobrecalentado pasa por un sistema de conduccioacuten y se libera hasta una turbina provocando su movimiento a gran velocidad

6 La turbina estaacute acoplada a un alternador solidariamente que finalmente produce la energiacutea eleacutectrica

7 En esta etapa final el vapor se enfriacutea se condensa y regresa al estado liacutequido La instalacioacuten donde se produce la condensacioacuten se llama condensador

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

CALDERAS

bull La caldera es una maacutequina o dispositivo de ingenieriacutea disentildeado para generar vapor

bull Una caldera es un cambiador de calor transforma la energiacutea quiacutemica del combustible en energiacutea caloriacutefica Ademaacutes intercambia este calor con un fluido generalmente agua que se transforma en vapor de agua En una caldera se produce la combustioacuten que es la liberacioacuten del calor del combustible y la captacioacuten del calor liberado por el fluido

PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA

bull HOGAR O FOGOacuteN (Caacutemara de combustioacuten)bull PUERTA DEL HOGARbull PARRILLAS (o emparrillado)bull CENICERObull PUERTA DEL CENICERObull ALTARbull MANPOSTERIAbull CONDUCTOS DE HUMObull CAJA DE HUMObull CHIMENEAbull REGULADOR DE TIRO O TEMPLADORbull TAPAS DE REGISTRO O PUERTAS DE INSPECCIOacuteNbull PUERTAS DE EXPLOSIOacuteNbull CAMARA DE AGUAbull CAMARA DE VAPORbull CAacuteMARA DE ALIMENTACIOacuteN DE AGUA

TIPOS DE CALDERADe tubos de agua (Acuotubulares) son aquellas calderas en las que el fluido

de trabajo se desplaza por tubos durante su calentamiento Son las maacutes utilizadas en las centrales termoeleacutectricas ya que permiten altas presiones a su salida y tienen gran capacidad de generacioacuten

Las ventajas de este tipo de calderas son bullPuede obtenerse mayor capacidad aumentando el nuacutemero de tubos independientemente del diaacutemetro del caldero de vaporbullEl caldero estaacute expuesto al calor radiante de la llamabullLa mayor ventaja es la libertad de incrementar las capacidades y presiones

TIPOS DE CALDERADe tubos de humo (Pirotubulares)- En este tipo el fluido en estado liacutequido se encuentra en

un recipiente atravesado por tubos por los cuales circulan gases a alta temperatura producto de un proceso de combustioacuten El agua se evapora al contacto con los tubos calientes productos a la circulacioacuten de los gases de escape

Las calderas pirotubulares tienen una serie de ventajas que son las siguientesbull Bajo costebull Bajo mantenimientobull Capacidad de soportar fluctuaciones de carga grandes y bruscas y variaciones de

presioacutenbull Simplicidad de instalacioacuten

A pesar de las ventajas que presentan las calderas pirotubulares tambieacuten tienen algunas desventajas tales como

bull La limitacioacuten del tamantildeo por la resistencia de la carcasabull Tensiones teacutermicasbull Peligro de explosioacutenbull Difiacutecil mantenimiento

SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERAEntre los diversos datos debemos conocerbull La Potencia de la Calderabull El Voltaje que esta Requierebull El Tipo de Combustible que esta Necesita para Trabajarbull La Demanda de Vapor que se Requiere etc

Factores importantes bull Capacidad de Consumo de la Empresabull Capacidad de la Calderabull Capacidad de Turbina Generador

Requisitos baacutesicosbull Seguridad en el serviciobull Sencillezbull Bajo costo de adquisicioacuten operacioacuten y mantencioacutenbull Servicio adecuadobull Entrega inmediata

COMBUSTIOacuteNDefinimos la combustioacuten como una reaccioacuten quiacutemica raacutepida

exoteacutermica en la que se realiza la oxidacioacuten de una sustancia y la reduccioacuten de otra Las temperaturas de combustioacuten oscilan entre 1000 ordmC y 1650 ordmC

Para que se produzca la combustioacuten es necesario que haya tres elementos fundamentales

bull Comburente es la sustancia que se reduce El comburente maacutes habitual es el oxiacutegeno contenido en el aire atmosfeacuterico

bull Combustible la sustancia que se oxida es decir el elemento que se quema Los maacutes habituales son C H O y a veces N y S

bull Temperatura de ignicioacuten debe ser lo suficientemente elevada como para producir el encendido

COMBUSTIBLESbull Llamamos combustible a toda sustancia capaz de arder es decir aquella que es

capaz de combinarse raacutepidamente con oxiacutegeno con un desprendimiento de calor maacutes o menos interno

LOS QUEMADORES

Es un mecanismo que introduce la mezcla adecuada de combustible y aire a la caacutemara de combustioacuten donde la mezcla es quemada y los productos de la combustioacuten son removidos

Funciones

bull Entregar el combustible a la caacutemara de combustioacutenbull Entregar el aire a la caacutemara de combustioacutenbull Mezclar el combustible y el airebull Hacer la ignicioacuten y quemar la mezclabull Remover los productos de la combustioacuten

ELEMENTOS DE MEDICIONMedicioacuten de agua

bull Regulador mecaacutenico-termostaacuteticobull Fluido termostaacuteticobull Flotador o boya

Medicioacuten de temperatura

Mecaacutenicosbull Termoacutemetros bimetaacutelicosbull Termoacutemetros rellenos de liquido

Electroacutenicosbull Detectores de temperatura o resistenciabull Termoparesbull Termistores

ELEMENTOS DE MEDICION

Medicioacuten de presioacuten

bull Tubo Bourdon bull El diafragma

Medicioacuten del caudal

bull La medida del caudal se basa en la caiacuteda de presioacuten a traveacutes de un orificio aplicando el principio de Bernoulli podremos conocer la velocidad del fluido y con ello determinar el caudal Entre los elementos auxiliares de la tuberiacutea de vapor se puede incluir estaciones reductoras de presioacuten con las que se pretende obtener menor presioacuten o vapor saturado y estaciones de desrecalentamiento

VALVULAS DE SEGURIDADLas vaacutelvulas de seguridad se tratan de los dispositivos maacutes importantes

en una caldera y pueden tratarse de la uacuteltima defensa contra una explosioacuten por sobrepresioacuten

Tipos de vaacutelvulas bull Vaacutelvulas de vapor a colectores principalesbull Vaacutelvulas de alimentacioacuten de agua de la calderabull Vaacutelvulas de drenaje en las columnas de H2Obull Vaacutelvulas de purgabull Vaacutelvulas de comprobacioacutenbull Vaacutelvulas antiretornobull Vaacutelvulas de compuertabull Vaacutelvulas de aacutengulobull Vaacutelvulas reguladoras de presioacuten

TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERASSeguacuten la concentracioacuten de elementos disueltos y elementos en suspensioacuten nos

podemos encontrar con diferentes tipos de aguasAguas Durasbull Importante presencia de compuestos de calcio y magnesio poco solubles

principales responsables de la formacioacuten de depoacutesitos e incrustaciones Aguas Blandasbull Su composicioacuten principal estaacute dada por sales minerales de gran solubilidad

Aguas Neutrasbull Componen su formacioacuten una alta concentracioacuten de sulfatos y cloruros que no

aportan al agua tendencias aacutecidas o alcalinas o sea que no alteran sensiblemente el valor de pH

Aguas Alcalinasbull Las forman las que tienen importantes cantidades de carbonatos y bicarbonatos

de calcio magnesio y sodio las que proporcionan al agua reaccioacuten alcalina elevando en consecuencia el valor del pH presente

DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO

bull Falla debido al mal estado de refractariosbull Incrustaciones por falta de tratamiento

quiacutemico del aguabull Ataque y dantildeos por corrosioacutenbull Dantildeos por Bajo nivelbull Implosioacuten y explosioacuten

Normas de fabricacioacutenLas calderas son fabricadas con el cumplimiento de las normas de la Sociedad

Americana de Ingenieros Mecaacutenicos ASME vigente con sus respectivos adendos actualizados hasta la fecha de iniciacioacuten de la construccioacuten de la caldera

MATERIALES DE CONSTRUCCIOacuteN EN CALDERAS

bull Caacutemara de combustioacuten en laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C

bull Tubos de Humo Tubos sin costura de 2-12 de diaacutemetro exterior en calidad certifica ASTM A 192

bull Accesorios Las uniones y accesorios en el cuerpo de presioacuten de la caldera seraacuten de clase 3000 seguacuten las normas del Coacutedigo ASME

bull Cilindro exterior Laacutemina de acero al carbono en Calidad Certificada ASTM A 285 grado C o ASTM A 515 Grado 70

bull Placatubos Laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C o 515 grado 70

Turbinas de Vapor

bull La turbina de vapor de una planta de produccioacuten de energiacutea es un equipo sencillo y como maacutequina industrial es una maacutequina madura La turbina de vapor es una maacutequina muy conocida para los disentildeadores constructores instaladores y mantenedores Se conoce casi todo de ella y de hecho maacutes del 70 de la energiacutea eleacutectrica generada en el mundo se produce diariamente con turbinas de vapor

NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO

bull Utilizar un vapor de las caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas apropiadasbull Respetar las instrucciones de operacioacuten en arranques durante la marcha y

durante las paradas del equipobull Vigilar muy especialmente el aceite de lubricacioacuten Realizar anaacutelisis perioacutedicos y

comprobar que la calidad del aceite su presioacuten temperatura y presencia de contaminantes estaacute dentro de los maacutergenes adecuados

bull Respetar las consignas de proteccioacuten del equipo (valores de alarma y disparo para cada uno de los paraacutemetros controlados por el sistema de control) Si la turbina da alguacuten siacutentoma de mal funcionamiento (vibraciones temperaturas elevadas falta de potencia etc) parar y revisar el equipo nunca sobrepasar los liacutemites de determinados paraacutemetros para poder seguir con ella en produccioacuten o incluso para poder arrancarla

bull Realizar los mantenimientos programados con la periodicidad previstabull Si se produce una parada por alguna causa investigar y solucionar el problema

antes de poner el equipo en marcha nuevamente

CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS

bull Turbinas de condensacioacuten

bull Turbinas de descarga atmosfeacuterica

bull Turbinas de contrapresioacuten

PRINCIPALES PARTES SISTEMA EXTERIORROTOR CARCAZAALABESVALVULA DE REGULACIOCOJINETES DE APOYO O BANCADA COJINETE DE EMPUJE AXIAL

SISTEMA DE LUBRICACION

BOMBA MECANICA PRINCIPALBOMBA AUXILIAR BOMBA DE ENERGENCIA

SISTEMA DE EXTRACCION DE VAHOS

SISTEMA DE REFRIGERACION DE ACEITE

SISTEMA DE ACEITE DE CONTROL

SISTEMA DE SELLADO DE VAPOR

COMPENSADOR

VIRADOR

PRINCIPALES FALLASbull Fallo en vaacutelvulas de

controlFallo en los aacutelabes por resonancia

VibracionesEntrada de agua

Es la causa de fallo maacutes frecuente en turbinas de vapor En el momento que entra agua al cuerpo de la turbina que estaacute a una temperatura elevada produce cambios teacutermicos en los elementos como aacutelabes ademaacutes de producir golpes contra los mismos pudiendo provocar desde un incremento del rendimiento hasta erosioacuten en las partes mecaacutenicas de la turbina Se puede ver provocada la entrada de agua a la turbina gracias a retornos de liacuteneas de purga o aperturas erroacuteneas de diferentes vaacutelvulas

Erosioacuten

Erosioacuten del alabe

FatigaLa fatiga se presenta en materiales metaacutelicos a temperaturas superiores a 400 degC Tensioacuten teacutermicaEl vapor cuando entra en contacto con una superficie friacutea como lo es la turbina en la etapa de puesta en marcha puede transmitir el calor a traveacutes del metal a una velocidad superior que la capacidad de transferencia de calor que posee el metal esto conlleva a una diferencia de temperaturas en los cuerpos de la turbina muy elevadas dependiendo de la altura de los mismos CorrosioacutenSe debe a la concentracioacuten de agentes quiacutemicos en el agua estos compuestos estaacuten formados por oacutexidos silicatos sulfatos cloruros etc

OTRAS FALLAS

bull DESPLAZAMIENTO EXCESIVO DEL ROTOR POR MAL ESTADO DEL COJINETE DE EMPUJE O AXIAL

bull FALLOS DIVERSOS DE LA INSTRUMENTACIOacuteNbull VIBRACIOacuteN EN REDUCTOR O ALTERNADORbull FUGA DE VAPORbull FUNCIONAMIENTO INCORRECTO DE LA VAacuteLVULA DE

CONTROLbull DIFICULTAD O IMPOSIBILIDAD DE LA SINCRONIZACIOacuteNbull BLOQUEO DEL ROTOR POR CURVATURA DEL EJEbull GRIPAJE DEL ROTOR

Mantenimiento de Turbinas de vapor

La mayor parte de la energiacutea generada en el mundo se produce con turbinas de vapor Se trata de un equipo robusto bien conocido y muy experimentado Casi la mayor parte de los problemas que puede tener se conocen bien y se conoce ademaacutes como solucionarlos Por ello respetar las instrucciones de operacioacuten y realizar un mantenimiento adecuado conduce a una alta disponibilidad y a bajos costes de mantenimiento

Mantenimiento Operativo Diario

bull Comprobacioacuten de alarmas y avisosbull Vigilancia de paraacutemetrosbull Inspeccioacuten visual de la turbina y sus

auxiliares

Rotor de turbina durante revicion

Mantenimiento Quincenal

bull Inspeccioacuten visual de la turbinabull Inspeccioacuten de fugas de aceitebull Limpieza de aceite (si procede)bull Comprobacioacuten del nivel de aceitebull Inspeccioacuten de fugas de vaporbull Inspeccioacuten de fugas de agua de refrigeracioacutenbull Lectura de vibraciones (amplitud)bull Inspeccioacuten visual de la bancadabull Purga de agua del aceite de lubricacioacutenbull Inspeccioacuten visual del grupo hidraacuteulico de aceite de controlbull Inspeccioacuten visual del sistema de eliminacioacuten de vahos

Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual

bull Muestra de aceite para anaacutelisisbull Purga de agua del aceitebull Comprobacioacuten de lubricacioacuten de reductor y de alternadorbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten en turbina reductor y alternador a velocidad

nominal

Revisioacuten anualbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten de

turbina reductor y alternador a distintas velocidades y en aceleracioacuten

bull Inspeccioacuten boroscoacutepica de aacutelabesbull Apertura de cojinetes y comprobacioacuten del

estadobull Cambio de aceite si procede (seguacuten

anaacutelisis) bull Cambio de filtros de aceite bull Inspeccioacuten de la vaacutelvula de regulacioacuten de

turbina

bull Inspeccioacuten del grupo hidraacuteulicobull Comprobacioacuten de pares de apriete de tornillos bull Calibracioacuten de la instrumentacioacuten bull Comprobacioacuten de la presioacuten del vapor de

sellos bull Termografiacutea de la turbina bull Limpieza y mantenimiento del cuadro de

control bull Cambio de filtros del alternador

48

49

CONDENSADORES

SON LOS EQUIPOS ENCARGADOS DE TRANSFERIR AL AMBIENTE EL CALOR ABSORBIDO EN EL EVAPORADOR Y EN LA ETAPA DE COMPRESIOacuteN

RECIBEN EL VAPOR RECALENTADO PROVENIENTE DEL COMPRESOR Y DEBEN SER APTOS PARA ELIMINAR EL RECALENTAMIENTO Y EFECTUAR LA CONDENSACION

50

SE UTILIZAN 3 TIPOS BASICOS DE CONDENSADORES

bull ENFRIADOS POR AIRE

bull ENFRIADOS POR AGUA

bull EVAPORATIVOS

LOS ENFRIADOS POR AIRE SE EMPLEAN MAYORITARIAMENTE EN REFRIGERACION PARA AIRE ACONDICIONADO

LOS OTROS DOS SON MAS UTILIZADOS EN REFRIGERACION INDUSTRIAL

51

Condesadores Enfriados por Aire

52

Condensador Casco y Tubos

53

Condensador Evaporativo

54

CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

55

CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

57

CONDENSADORES

58

COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

59

TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

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CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

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CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
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  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
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  • PRINCIPALES FALLAS
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
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  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
  • Slide 55
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  • CONDENSADORES (2)
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  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • Slide 62
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 4: centrales termoelectricas

CICLO RANKINE

Rankine simple

Rankine con sobrecalentamiento

Rankine con recalentamiento

Mejoras del Ciclo Rankine Aumentar el salto entaacutelpico entre 1 y 2

(tanto de carboacuten como ciclos combinados o nucleares) son

bull Reduccioacuten de la presioacuten del condensador otorga un mayor trabajo a la turbina una disminucioacuten del calor rechazado La desventaja es que la humedad del vapor empieza a aumentar ocasionando erosioacuten en turbina

bull Aumentar la presioacuten de la caldera para una temperatura fija Al aumentar la presioacuten aumenta la temperatura a la cual se antildeade calor aumentando el rendimiento de la turbina La desventaja es la humedad excesiva que aparece

bull Sobrecalentar la temperatura de entrada de la turbina trabajar con vapor sobrecalentado se procede a recalentar el vapor a altas temperaturas para obtener un mayor trabajo de la turbina tiene como ventaja que la humedad disminuye estaacute limitado por los materiales a soportar altas temperaturas

bull Recalentamientos intermedios del vapor escalonando su expansioacuten Esto es tener varias etapas de turbina llevando a condiciones de sobrecalentamiento mediante recalentadores (Moisture Steam Reheaters en el caso de centrales nucleares) y de economizador Este escalonamiento de la expansioacuten da lugar a los cuerpos de alta media y baja presioacuten de turbina

bull Realizar extracciones de vapor en la turbina calentando el agua de alimentacioacuten a la caldera aumentando su entalpiacutea El nuacutemero de extracciones no suele superar las 7 ya que no implicariacutea una mejora de rendimiento considerable frente a la complicacioacuten teacutecnica que conllevan

CENTRALES TERMICAS Una central teacutermica transforma la energiacutea Quiacutemica de un combustible (gascarboacuten fuel) en energiacutea eleacutectrica Es una instalacioacuten en donde la energiacutea mecaacutenica que se necesita para mover el generador y por tanto para obtener la energiacutea eleacutectrica se obtiene a partir del vapor formado al hervir el agua en una caldera Todas las centrales teacutermicas siguen un ciclo de produccioacuten de vapor

Conversioacuten energeacutetica quiacutemica-teacutermica-mecaacutenica-eleacutectrica

bull El combustible (carboacuten fuel gas) se quema en la caldera Vapor de rArragua

bull Turbina de vapor Energiacutea mecaacutenica a partir del vapor a alta presioacuten rArr(expansioacuten adiabaacutetica)

bull Generador Conversioacuten energiacutea mecaacutenica en eleacutectrica rArr

ESQUEMA DE FUNCIONAMENTo

El circuito primario (agua-vapor)

CALDERA

CHIMENEA

TURBINA - ALTERNADOR

CONDENSADOR

ESQUEMA DE FUNCIONAMENTO

circuito secundario

CONDENSADOR

TORRE DEREFRIGERACIon

Fases

1 Se emplea combustible generalmente un derivado del petroacuteleo llamado fuel-oil aunque hay centrales de gas o de carboacuten

2 Se calienta el agua liacutequida El calentamiento de agua se produce gracias a una caldera que obtiene energiacutea de la combustioacuten del combustible (carboacuten pulverizado fuel o gas)

3 El agua liacutequida pasa a transformarse en vapor este vapor es huacutemedo y poco energeacutetico

4 Se sobrecalienta el vapor que se vuelve seco hasta altas temperaturas y presiones

5 El vapor sobrecalentado pasa por un sistema de conduccioacuten y se libera hasta una turbina provocando su movimiento a gran velocidad

6 La turbina estaacute acoplada a un alternador solidariamente que finalmente produce la energiacutea eleacutectrica

7 En esta etapa final el vapor se enfriacutea se condensa y regresa al estado liacutequido La instalacioacuten donde se produce la condensacioacuten se llama condensador

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

CALDERAS

bull La caldera es una maacutequina o dispositivo de ingenieriacutea disentildeado para generar vapor

bull Una caldera es un cambiador de calor transforma la energiacutea quiacutemica del combustible en energiacutea caloriacutefica Ademaacutes intercambia este calor con un fluido generalmente agua que se transforma en vapor de agua En una caldera se produce la combustioacuten que es la liberacioacuten del calor del combustible y la captacioacuten del calor liberado por el fluido

PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA

bull HOGAR O FOGOacuteN (Caacutemara de combustioacuten)bull PUERTA DEL HOGARbull PARRILLAS (o emparrillado)bull CENICERObull PUERTA DEL CENICERObull ALTARbull MANPOSTERIAbull CONDUCTOS DE HUMObull CAJA DE HUMObull CHIMENEAbull REGULADOR DE TIRO O TEMPLADORbull TAPAS DE REGISTRO O PUERTAS DE INSPECCIOacuteNbull PUERTAS DE EXPLOSIOacuteNbull CAMARA DE AGUAbull CAMARA DE VAPORbull CAacuteMARA DE ALIMENTACIOacuteN DE AGUA

TIPOS DE CALDERADe tubos de agua (Acuotubulares) son aquellas calderas en las que el fluido

de trabajo se desplaza por tubos durante su calentamiento Son las maacutes utilizadas en las centrales termoeleacutectricas ya que permiten altas presiones a su salida y tienen gran capacidad de generacioacuten

Las ventajas de este tipo de calderas son bullPuede obtenerse mayor capacidad aumentando el nuacutemero de tubos independientemente del diaacutemetro del caldero de vaporbullEl caldero estaacute expuesto al calor radiante de la llamabullLa mayor ventaja es la libertad de incrementar las capacidades y presiones

TIPOS DE CALDERADe tubos de humo (Pirotubulares)- En este tipo el fluido en estado liacutequido se encuentra en

un recipiente atravesado por tubos por los cuales circulan gases a alta temperatura producto de un proceso de combustioacuten El agua se evapora al contacto con los tubos calientes productos a la circulacioacuten de los gases de escape

Las calderas pirotubulares tienen una serie de ventajas que son las siguientesbull Bajo costebull Bajo mantenimientobull Capacidad de soportar fluctuaciones de carga grandes y bruscas y variaciones de

presioacutenbull Simplicidad de instalacioacuten

A pesar de las ventajas que presentan las calderas pirotubulares tambieacuten tienen algunas desventajas tales como

bull La limitacioacuten del tamantildeo por la resistencia de la carcasabull Tensiones teacutermicasbull Peligro de explosioacutenbull Difiacutecil mantenimiento

SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERAEntre los diversos datos debemos conocerbull La Potencia de la Calderabull El Voltaje que esta Requierebull El Tipo de Combustible que esta Necesita para Trabajarbull La Demanda de Vapor que se Requiere etc

Factores importantes bull Capacidad de Consumo de la Empresabull Capacidad de la Calderabull Capacidad de Turbina Generador

Requisitos baacutesicosbull Seguridad en el serviciobull Sencillezbull Bajo costo de adquisicioacuten operacioacuten y mantencioacutenbull Servicio adecuadobull Entrega inmediata

COMBUSTIOacuteNDefinimos la combustioacuten como una reaccioacuten quiacutemica raacutepida

exoteacutermica en la que se realiza la oxidacioacuten de una sustancia y la reduccioacuten de otra Las temperaturas de combustioacuten oscilan entre 1000 ordmC y 1650 ordmC

Para que se produzca la combustioacuten es necesario que haya tres elementos fundamentales

bull Comburente es la sustancia que se reduce El comburente maacutes habitual es el oxiacutegeno contenido en el aire atmosfeacuterico

bull Combustible la sustancia que se oxida es decir el elemento que se quema Los maacutes habituales son C H O y a veces N y S

bull Temperatura de ignicioacuten debe ser lo suficientemente elevada como para producir el encendido

COMBUSTIBLESbull Llamamos combustible a toda sustancia capaz de arder es decir aquella que es

capaz de combinarse raacutepidamente con oxiacutegeno con un desprendimiento de calor maacutes o menos interno

LOS QUEMADORES

Es un mecanismo que introduce la mezcla adecuada de combustible y aire a la caacutemara de combustioacuten donde la mezcla es quemada y los productos de la combustioacuten son removidos

Funciones

bull Entregar el combustible a la caacutemara de combustioacutenbull Entregar el aire a la caacutemara de combustioacutenbull Mezclar el combustible y el airebull Hacer la ignicioacuten y quemar la mezclabull Remover los productos de la combustioacuten

ELEMENTOS DE MEDICIONMedicioacuten de agua

bull Regulador mecaacutenico-termostaacuteticobull Fluido termostaacuteticobull Flotador o boya

Medicioacuten de temperatura

Mecaacutenicosbull Termoacutemetros bimetaacutelicosbull Termoacutemetros rellenos de liquido

Electroacutenicosbull Detectores de temperatura o resistenciabull Termoparesbull Termistores

ELEMENTOS DE MEDICION

Medicioacuten de presioacuten

bull Tubo Bourdon bull El diafragma

Medicioacuten del caudal

bull La medida del caudal se basa en la caiacuteda de presioacuten a traveacutes de un orificio aplicando el principio de Bernoulli podremos conocer la velocidad del fluido y con ello determinar el caudal Entre los elementos auxiliares de la tuberiacutea de vapor se puede incluir estaciones reductoras de presioacuten con las que se pretende obtener menor presioacuten o vapor saturado y estaciones de desrecalentamiento

VALVULAS DE SEGURIDADLas vaacutelvulas de seguridad se tratan de los dispositivos maacutes importantes

en una caldera y pueden tratarse de la uacuteltima defensa contra una explosioacuten por sobrepresioacuten

Tipos de vaacutelvulas bull Vaacutelvulas de vapor a colectores principalesbull Vaacutelvulas de alimentacioacuten de agua de la calderabull Vaacutelvulas de drenaje en las columnas de H2Obull Vaacutelvulas de purgabull Vaacutelvulas de comprobacioacutenbull Vaacutelvulas antiretornobull Vaacutelvulas de compuertabull Vaacutelvulas de aacutengulobull Vaacutelvulas reguladoras de presioacuten

TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERASSeguacuten la concentracioacuten de elementos disueltos y elementos en suspensioacuten nos

podemos encontrar con diferentes tipos de aguasAguas Durasbull Importante presencia de compuestos de calcio y magnesio poco solubles

principales responsables de la formacioacuten de depoacutesitos e incrustaciones Aguas Blandasbull Su composicioacuten principal estaacute dada por sales minerales de gran solubilidad

Aguas Neutrasbull Componen su formacioacuten una alta concentracioacuten de sulfatos y cloruros que no

aportan al agua tendencias aacutecidas o alcalinas o sea que no alteran sensiblemente el valor de pH

Aguas Alcalinasbull Las forman las que tienen importantes cantidades de carbonatos y bicarbonatos

de calcio magnesio y sodio las que proporcionan al agua reaccioacuten alcalina elevando en consecuencia el valor del pH presente

DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO

bull Falla debido al mal estado de refractariosbull Incrustaciones por falta de tratamiento

quiacutemico del aguabull Ataque y dantildeos por corrosioacutenbull Dantildeos por Bajo nivelbull Implosioacuten y explosioacuten

Normas de fabricacioacutenLas calderas son fabricadas con el cumplimiento de las normas de la Sociedad

Americana de Ingenieros Mecaacutenicos ASME vigente con sus respectivos adendos actualizados hasta la fecha de iniciacioacuten de la construccioacuten de la caldera

MATERIALES DE CONSTRUCCIOacuteN EN CALDERAS

bull Caacutemara de combustioacuten en laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C

bull Tubos de Humo Tubos sin costura de 2-12 de diaacutemetro exterior en calidad certifica ASTM A 192

bull Accesorios Las uniones y accesorios en el cuerpo de presioacuten de la caldera seraacuten de clase 3000 seguacuten las normas del Coacutedigo ASME

bull Cilindro exterior Laacutemina de acero al carbono en Calidad Certificada ASTM A 285 grado C o ASTM A 515 Grado 70

bull Placatubos Laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C o 515 grado 70

Turbinas de Vapor

bull La turbina de vapor de una planta de produccioacuten de energiacutea es un equipo sencillo y como maacutequina industrial es una maacutequina madura La turbina de vapor es una maacutequina muy conocida para los disentildeadores constructores instaladores y mantenedores Se conoce casi todo de ella y de hecho maacutes del 70 de la energiacutea eleacutectrica generada en el mundo se produce diariamente con turbinas de vapor

NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO

bull Utilizar un vapor de las caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas apropiadasbull Respetar las instrucciones de operacioacuten en arranques durante la marcha y

durante las paradas del equipobull Vigilar muy especialmente el aceite de lubricacioacuten Realizar anaacutelisis perioacutedicos y

comprobar que la calidad del aceite su presioacuten temperatura y presencia de contaminantes estaacute dentro de los maacutergenes adecuados

bull Respetar las consignas de proteccioacuten del equipo (valores de alarma y disparo para cada uno de los paraacutemetros controlados por el sistema de control) Si la turbina da alguacuten siacutentoma de mal funcionamiento (vibraciones temperaturas elevadas falta de potencia etc) parar y revisar el equipo nunca sobrepasar los liacutemites de determinados paraacutemetros para poder seguir con ella en produccioacuten o incluso para poder arrancarla

bull Realizar los mantenimientos programados con la periodicidad previstabull Si se produce una parada por alguna causa investigar y solucionar el problema

antes de poner el equipo en marcha nuevamente

CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS

bull Turbinas de condensacioacuten

bull Turbinas de descarga atmosfeacuterica

bull Turbinas de contrapresioacuten

PRINCIPALES PARTES SISTEMA EXTERIORROTOR CARCAZAALABESVALVULA DE REGULACIOCOJINETES DE APOYO O BANCADA COJINETE DE EMPUJE AXIAL

SISTEMA DE LUBRICACION

BOMBA MECANICA PRINCIPALBOMBA AUXILIAR BOMBA DE ENERGENCIA

SISTEMA DE EXTRACCION DE VAHOS

SISTEMA DE REFRIGERACION DE ACEITE

SISTEMA DE ACEITE DE CONTROL

SISTEMA DE SELLADO DE VAPOR

COMPENSADOR

VIRADOR

PRINCIPALES FALLASbull Fallo en vaacutelvulas de

controlFallo en los aacutelabes por resonancia

VibracionesEntrada de agua

Es la causa de fallo maacutes frecuente en turbinas de vapor En el momento que entra agua al cuerpo de la turbina que estaacute a una temperatura elevada produce cambios teacutermicos en los elementos como aacutelabes ademaacutes de producir golpes contra los mismos pudiendo provocar desde un incremento del rendimiento hasta erosioacuten en las partes mecaacutenicas de la turbina Se puede ver provocada la entrada de agua a la turbina gracias a retornos de liacuteneas de purga o aperturas erroacuteneas de diferentes vaacutelvulas

Erosioacuten

Erosioacuten del alabe

FatigaLa fatiga se presenta en materiales metaacutelicos a temperaturas superiores a 400 degC Tensioacuten teacutermicaEl vapor cuando entra en contacto con una superficie friacutea como lo es la turbina en la etapa de puesta en marcha puede transmitir el calor a traveacutes del metal a una velocidad superior que la capacidad de transferencia de calor que posee el metal esto conlleva a una diferencia de temperaturas en los cuerpos de la turbina muy elevadas dependiendo de la altura de los mismos CorrosioacutenSe debe a la concentracioacuten de agentes quiacutemicos en el agua estos compuestos estaacuten formados por oacutexidos silicatos sulfatos cloruros etc

OTRAS FALLAS

bull DESPLAZAMIENTO EXCESIVO DEL ROTOR POR MAL ESTADO DEL COJINETE DE EMPUJE O AXIAL

bull FALLOS DIVERSOS DE LA INSTRUMENTACIOacuteNbull VIBRACIOacuteN EN REDUCTOR O ALTERNADORbull FUGA DE VAPORbull FUNCIONAMIENTO INCORRECTO DE LA VAacuteLVULA DE

CONTROLbull DIFICULTAD O IMPOSIBILIDAD DE LA SINCRONIZACIOacuteNbull BLOQUEO DEL ROTOR POR CURVATURA DEL EJEbull GRIPAJE DEL ROTOR

Mantenimiento de Turbinas de vapor

La mayor parte de la energiacutea generada en el mundo se produce con turbinas de vapor Se trata de un equipo robusto bien conocido y muy experimentado Casi la mayor parte de los problemas que puede tener se conocen bien y se conoce ademaacutes como solucionarlos Por ello respetar las instrucciones de operacioacuten y realizar un mantenimiento adecuado conduce a una alta disponibilidad y a bajos costes de mantenimiento

Mantenimiento Operativo Diario

bull Comprobacioacuten de alarmas y avisosbull Vigilancia de paraacutemetrosbull Inspeccioacuten visual de la turbina y sus

auxiliares

Rotor de turbina durante revicion

Mantenimiento Quincenal

bull Inspeccioacuten visual de la turbinabull Inspeccioacuten de fugas de aceitebull Limpieza de aceite (si procede)bull Comprobacioacuten del nivel de aceitebull Inspeccioacuten de fugas de vaporbull Inspeccioacuten de fugas de agua de refrigeracioacutenbull Lectura de vibraciones (amplitud)bull Inspeccioacuten visual de la bancadabull Purga de agua del aceite de lubricacioacutenbull Inspeccioacuten visual del grupo hidraacuteulico de aceite de controlbull Inspeccioacuten visual del sistema de eliminacioacuten de vahos

Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual

bull Muestra de aceite para anaacutelisisbull Purga de agua del aceitebull Comprobacioacuten de lubricacioacuten de reductor y de alternadorbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten en turbina reductor y alternador a velocidad

nominal

Revisioacuten anualbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten de

turbina reductor y alternador a distintas velocidades y en aceleracioacuten

bull Inspeccioacuten boroscoacutepica de aacutelabesbull Apertura de cojinetes y comprobacioacuten del

estadobull Cambio de aceite si procede (seguacuten

anaacutelisis) bull Cambio de filtros de aceite bull Inspeccioacuten de la vaacutelvula de regulacioacuten de

turbina

bull Inspeccioacuten del grupo hidraacuteulicobull Comprobacioacuten de pares de apriete de tornillos bull Calibracioacuten de la instrumentacioacuten bull Comprobacioacuten de la presioacuten del vapor de

sellos bull Termografiacutea de la turbina bull Limpieza y mantenimiento del cuadro de

control bull Cambio de filtros del alternador

48

49

CONDENSADORES

SON LOS EQUIPOS ENCARGADOS DE TRANSFERIR AL AMBIENTE EL CALOR ABSORBIDO EN EL EVAPORADOR Y EN LA ETAPA DE COMPRESIOacuteN

RECIBEN EL VAPOR RECALENTADO PROVENIENTE DEL COMPRESOR Y DEBEN SER APTOS PARA ELIMINAR EL RECALENTAMIENTO Y EFECTUAR LA CONDENSACION

50

SE UTILIZAN 3 TIPOS BASICOS DE CONDENSADORES

bull ENFRIADOS POR AIRE

bull ENFRIADOS POR AGUA

bull EVAPORATIVOS

LOS ENFRIADOS POR AIRE SE EMPLEAN MAYORITARIAMENTE EN REFRIGERACION PARA AIRE ACONDICIONADO

LOS OTROS DOS SON MAS UTILIZADOS EN REFRIGERACION INDUSTRIAL

51

Condesadores Enfriados por Aire

52

Condensador Casco y Tubos

53

Condensador Evaporativo

54

CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

55

CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

57

CONDENSADORES

58

COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

59

TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

60

61

62

63

64

CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

65

CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

  • Slide 1
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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
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  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
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  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
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  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
  • Slide 55
  • Slide 56
  • CONDENSADORES (2)
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  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 5: centrales termoelectricas

Rankine simple

Rankine con sobrecalentamiento

Rankine con recalentamiento

Mejoras del Ciclo Rankine Aumentar el salto entaacutelpico entre 1 y 2

(tanto de carboacuten como ciclos combinados o nucleares) son

bull Reduccioacuten de la presioacuten del condensador otorga un mayor trabajo a la turbina una disminucioacuten del calor rechazado La desventaja es que la humedad del vapor empieza a aumentar ocasionando erosioacuten en turbina

bull Aumentar la presioacuten de la caldera para una temperatura fija Al aumentar la presioacuten aumenta la temperatura a la cual se antildeade calor aumentando el rendimiento de la turbina La desventaja es la humedad excesiva que aparece

bull Sobrecalentar la temperatura de entrada de la turbina trabajar con vapor sobrecalentado se procede a recalentar el vapor a altas temperaturas para obtener un mayor trabajo de la turbina tiene como ventaja que la humedad disminuye estaacute limitado por los materiales a soportar altas temperaturas

bull Recalentamientos intermedios del vapor escalonando su expansioacuten Esto es tener varias etapas de turbina llevando a condiciones de sobrecalentamiento mediante recalentadores (Moisture Steam Reheaters en el caso de centrales nucleares) y de economizador Este escalonamiento de la expansioacuten da lugar a los cuerpos de alta media y baja presioacuten de turbina

bull Realizar extracciones de vapor en la turbina calentando el agua de alimentacioacuten a la caldera aumentando su entalpiacutea El nuacutemero de extracciones no suele superar las 7 ya que no implicariacutea una mejora de rendimiento considerable frente a la complicacioacuten teacutecnica que conllevan

CENTRALES TERMICAS Una central teacutermica transforma la energiacutea Quiacutemica de un combustible (gascarboacuten fuel) en energiacutea eleacutectrica Es una instalacioacuten en donde la energiacutea mecaacutenica que se necesita para mover el generador y por tanto para obtener la energiacutea eleacutectrica se obtiene a partir del vapor formado al hervir el agua en una caldera Todas las centrales teacutermicas siguen un ciclo de produccioacuten de vapor

Conversioacuten energeacutetica quiacutemica-teacutermica-mecaacutenica-eleacutectrica

bull El combustible (carboacuten fuel gas) se quema en la caldera Vapor de rArragua

bull Turbina de vapor Energiacutea mecaacutenica a partir del vapor a alta presioacuten rArr(expansioacuten adiabaacutetica)

bull Generador Conversioacuten energiacutea mecaacutenica en eleacutectrica rArr

ESQUEMA DE FUNCIONAMENTo

El circuito primario (agua-vapor)

CALDERA

CHIMENEA

TURBINA - ALTERNADOR

CONDENSADOR

ESQUEMA DE FUNCIONAMENTO

circuito secundario

CONDENSADOR

TORRE DEREFRIGERACIon

Fases

1 Se emplea combustible generalmente un derivado del petroacuteleo llamado fuel-oil aunque hay centrales de gas o de carboacuten

2 Se calienta el agua liacutequida El calentamiento de agua se produce gracias a una caldera que obtiene energiacutea de la combustioacuten del combustible (carboacuten pulverizado fuel o gas)

3 El agua liacutequida pasa a transformarse en vapor este vapor es huacutemedo y poco energeacutetico

4 Se sobrecalienta el vapor que se vuelve seco hasta altas temperaturas y presiones

5 El vapor sobrecalentado pasa por un sistema de conduccioacuten y se libera hasta una turbina provocando su movimiento a gran velocidad

6 La turbina estaacute acoplada a un alternador solidariamente que finalmente produce la energiacutea eleacutectrica

7 En esta etapa final el vapor se enfriacutea se condensa y regresa al estado liacutequido La instalacioacuten donde se produce la condensacioacuten se llama condensador

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

CALDERAS

bull La caldera es una maacutequina o dispositivo de ingenieriacutea disentildeado para generar vapor

bull Una caldera es un cambiador de calor transforma la energiacutea quiacutemica del combustible en energiacutea caloriacutefica Ademaacutes intercambia este calor con un fluido generalmente agua que se transforma en vapor de agua En una caldera se produce la combustioacuten que es la liberacioacuten del calor del combustible y la captacioacuten del calor liberado por el fluido

PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA

bull HOGAR O FOGOacuteN (Caacutemara de combustioacuten)bull PUERTA DEL HOGARbull PARRILLAS (o emparrillado)bull CENICERObull PUERTA DEL CENICERObull ALTARbull MANPOSTERIAbull CONDUCTOS DE HUMObull CAJA DE HUMObull CHIMENEAbull REGULADOR DE TIRO O TEMPLADORbull TAPAS DE REGISTRO O PUERTAS DE INSPECCIOacuteNbull PUERTAS DE EXPLOSIOacuteNbull CAMARA DE AGUAbull CAMARA DE VAPORbull CAacuteMARA DE ALIMENTACIOacuteN DE AGUA

TIPOS DE CALDERADe tubos de agua (Acuotubulares) son aquellas calderas en las que el fluido

de trabajo se desplaza por tubos durante su calentamiento Son las maacutes utilizadas en las centrales termoeleacutectricas ya que permiten altas presiones a su salida y tienen gran capacidad de generacioacuten

Las ventajas de este tipo de calderas son bullPuede obtenerse mayor capacidad aumentando el nuacutemero de tubos independientemente del diaacutemetro del caldero de vaporbullEl caldero estaacute expuesto al calor radiante de la llamabullLa mayor ventaja es la libertad de incrementar las capacidades y presiones

TIPOS DE CALDERADe tubos de humo (Pirotubulares)- En este tipo el fluido en estado liacutequido se encuentra en

un recipiente atravesado por tubos por los cuales circulan gases a alta temperatura producto de un proceso de combustioacuten El agua se evapora al contacto con los tubos calientes productos a la circulacioacuten de los gases de escape

Las calderas pirotubulares tienen una serie de ventajas que son las siguientesbull Bajo costebull Bajo mantenimientobull Capacidad de soportar fluctuaciones de carga grandes y bruscas y variaciones de

presioacutenbull Simplicidad de instalacioacuten

A pesar de las ventajas que presentan las calderas pirotubulares tambieacuten tienen algunas desventajas tales como

bull La limitacioacuten del tamantildeo por la resistencia de la carcasabull Tensiones teacutermicasbull Peligro de explosioacutenbull Difiacutecil mantenimiento

SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERAEntre los diversos datos debemos conocerbull La Potencia de la Calderabull El Voltaje que esta Requierebull El Tipo de Combustible que esta Necesita para Trabajarbull La Demanda de Vapor que se Requiere etc

Factores importantes bull Capacidad de Consumo de la Empresabull Capacidad de la Calderabull Capacidad de Turbina Generador

Requisitos baacutesicosbull Seguridad en el serviciobull Sencillezbull Bajo costo de adquisicioacuten operacioacuten y mantencioacutenbull Servicio adecuadobull Entrega inmediata

COMBUSTIOacuteNDefinimos la combustioacuten como una reaccioacuten quiacutemica raacutepida

exoteacutermica en la que se realiza la oxidacioacuten de una sustancia y la reduccioacuten de otra Las temperaturas de combustioacuten oscilan entre 1000 ordmC y 1650 ordmC

Para que se produzca la combustioacuten es necesario que haya tres elementos fundamentales

bull Comburente es la sustancia que se reduce El comburente maacutes habitual es el oxiacutegeno contenido en el aire atmosfeacuterico

bull Combustible la sustancia que se oxida es decir el elemento que se quema Los maacutes habituales son C H O y a veces N y S

bull Temperatura de ignicioacuten debe ser lo suficientemente elevada como para producir el encendido

COMBUSTIBLESbull Llamamos combustible a toda sustancia capaz de arder es decir aquella que es

capaz de combinarse raacutepidamente con oxiacutegeno con un desprendimiento de calor maacutes o menos interno

LOS QUEMADORES

Es un mecanismo que introduce la mezcla adecuada de combustible y aire a la caacutemara de combustioacuten donde la mezcla es quemada y los productos de la combustioacuten son removidos

Funciones

bull Entregar el combustible a la caacutemara de combustioacutenbull Entregar el aire a la caacutemara de combustioacutenbull Mezclar el combustible y el airebull Hacer la ignicioacuten y quemar la mezclabull Remover los productos de la combustioacuten

ELEMENTOS DE MEDICIONMedicioacuten de agua

bull Regulador mecaacutenico-termostaacuteticobull Fluido termostaacuteticobull Flotador o boya

Medicioacuten de temperatura

Mecaacutenicosbull Termoacutemetros bimetaacutelicosbull Termoacutemetros rellenos de liquido

Electroacutenicosbull Detectores de temperatura o resistenciabull Termoparesbull Termistores

ELEMENTOS DE MEDICION

Medicioacuten de presioacuten

bull Tubo Bourdon bull El diafragma

Medicioacuten del caudal

bull La medida del caudal se basa en la caiacuteda de presioacuten a traveacutes de un orificio aplicando el principio de Bernoulli podremos conocer la velocidad del fluido y con ello determinar el caudal Entre los elementos auxiliares de la tuberiacutea de vapor se puede incluir estaciones reductoras de presioacuten con las que se pretende obtener menor presioacuten o vapor saturado y estaciones de desrecalentamiento

VALVULAS DE SEGURIDADLas vaacutelvulas de seguridad se tratan de los dispositivos maacutes importantes

en una caldera y pueden tratarse de la uacuteltima defensa contra una explosioacuten por sobrepresioacuten

Tipos de vaacutelvulas bull Vaacutelvulas de vapor a colectores principalesbull Vaacutelvulas de alimentacioacuten de agua de la calderabull Vaacutelvulas de drenaje en las columnas de H2Obull Vaacutelvulas de purgabull Vaacutelvulas de comprobacioacutenbull Vaacutelvulas antiretornobull Vaacutelvulas de compuertabull Vaacutelvulas de aacutengulobull Vaacutelvulas reguladoras de presioacuten

TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERASSeguacuten la concentracioacuten de elementos disueltos y elementos en suspensioacuten nos

podemos encontrar con diferentes tipos de aguasAguas Durasbull Importante presencia de compuestos de calcio y magnesio poco solubles

principales responsables de la formacioacuten de depoacutesitos e incrustaciones Aguas Blandasbull Su composicioacuten principal estaacute dada por sales minerales de gran solubilidad

Aguas Neutrasbull Componen su formacioacuten una alta concentracioacuten de sulfatos y cloruros que no

aportan al agua tendencias aacutecidas o alcalinas o sea que no alteran sensiblemente el valor de pH

Aguas Alcalinasbull Las forman las que tienen importantes cantidades de carbonatos y bicarbonatos

de calcio magnesio y sodio las que proporcionan al agua reaccioacuten alcalina elevando en consecuencia el valor del pH presente

DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO

bull Falla debido al mal estado de refractariosbull Incrustaciones por falta de tratamiento

quiacutemico del aguabull Ataque y dantildeos por corrosioacutenbull Dantildeos por Bajo nivelbull Implosioacuten y explosioacuten

Normas de fabricacioacutenLas calderas son fabricadas con el cumplimiento de las normas de la Sociedad

Americana de Ingenieros Mecaacutenicos ASME vigente con sus respectivos adendos actualizados hasta la fecha de iniciacioacuten de la construccioacuten de la caldera

MATERIALES DE CONSTRUCCIOacuteN EN CALDERAS

bull Caacutemara de combustioacuten en laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C

bull Tubos de Humo Tubos sin costura de 2-12 de diaacutemetro exterior en calidad certifica ASTM A 192

bull Accesorios Las uniones y accesorios en el cuerpo de presioacuten de la caldera seraacuten de clase 3000 seguacuten las normas del Coacutedigo ASME

bull Cilindro exterior Laacutemina de acero al carbono en Calidad Certificada ASTM A 285 grado C o ASTM A 515 Grado 70

bull Placatubos Laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C o 515 grado 70

Turbinas de Vapor

bull La turbina de vapor de una planta de produccioacuten de energiacutea es un equipo sencillo y como maacutequina industrial es una maacutequina madura La turbina de vapor es una maacutequina muy conocida para los disentildeadores constructores instaladores y mantenedores Se conoce casi todo de ella y de hecho maacutes del 70 de la energiacutea eleacutectrica generada en el mundo se produce diariamente con turbinas de vapor

NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO

bull Utilizar un vapor de las caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas apropiadasbull Respetar las instrucciones de operacioacuten en arranques durante la marcha y

durante las paradas del equipobull Vigilar muy especialmente el aceite de lubricacioacuten Realizar anaacutelisis perioacutedicos y

comprobar que la calidad del aceite su presioacuten temperatura y presencia de contaminantes estaacute dentro de los maacutergenes adecuados

bull Respetar las consignas de proteccioacuten del equipo (valores de alarma y disparo para cada uno de los paraacutemetros controlados por el sistema de control) Si la turbina da alguacuten siacutentoma de mal funcionamiento (vibraciones temperaturas elevadas falta de potencia etc) parar y revisar el equipo nunca sobrepasar los liacutemites de determinados paraacutemetros para poder seguir con ella en produccioacuten o incluso para poder arrancarla

bull Realizar los mantenimientos programados con la periodicidad previstabull Si se produce una parada por alguna causa investigar y solucionar el problema

antes de poner el equipo en marcha nuevamente

CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS

bull Turbinas de condensacioacuten

bull Turbinas de descarga atmosfeacuterica

bull Turbinas de contrapresioacuten

PRINCIPALES PARTES SISTEMA EXTERIORROTOR CARCAZAALABESVALVULA DE REGULACIOCOJINETES DE APOYO O BANCADA COJINETE DE EMPUJE AXIAL

SISTEMA DE LUBRICACION

BOMBA MECANICA PRINCIPALBOMBA AUXILIAR BOMBA DE ENERGENCIA

SISTEMA DE EXTRACCION DE VAHOS

SISTEMA DE REFRIGERACION DE ACEITE

SISTEMA DE ACEITE DE CONTROL

SISTEMA DE SELLADO DE VAPOR

COMPENSADOR

VIRADOR

PRINCIPALES FALLASbull Fallo en vaacutelvulas de

controlFallo en los aacutelabes por resonancia

VibracionesEntrada de agua

Es la causa de fallo maacutes frecuente en turbinas de vapor En el momento que entra agua al cuerpo de la turbina que estaacute a una temperatura elevada produce cambios teacutermicos en los elementos como aacutelabes ademaacutes de producir golpes contra los mismos pudiendo provocar desde un incremento del rendimiento hasta erosioacuten en las partes mecaacutenicas de la turbina Se puede ver provocada la entrada de agua a la turbina gracias a retornos de liacuteneas de purga o aperturas erroacuteneas de diferentes vaacutelvulas

Erosioacuten

Erosioacuten del alabe

FatigaLa fatiga se presenta en materiales metaacutelicos a temperaturas superiores a 400 degC Tensioacuten teacutermicaEl vapor cuando entra en contacto con una superficie friacutea como lo es la turbina en la etapa de puesta en marcha puede transmitir el calor a traveacutes del metal a una velocidad superior que la capacidad de transferencia de calor que posee el metal esto conlleva a una diferencia de temperaturas en los cuerpos de la turbina muy elevadas dependiendo de la altura de los mismos CorrosioacutenSe debe a la concentracioacuten de agentes quiacutemicos en el agua estos compuestos estaacuten formados por oacutexidos silicatos sulfatos cloruros etc

OTRAS FALLAS

bull DESPLAZAMIENTO EXCESIVO DEL ROTOR POR MAL ESTADO DEL COJINETE DE EMPUJE O AXIAL

bull FALLOS DIVERSOS DE LA INSTRUMENTACIOacuteNbull VIBRACIOacuteN EN REDUCTOR O ALTERNADORbull FUGA DE VAPORbull FUNCIONAMIENTO INCORRECTO DE LA VAacuteLVULA DE

CONTROLbull DIFICULTAD O IMPOSIBILIDAD DE LA SINCRONIZACIOacuteNbull BLOQUEO DEL ROTOR POR CURVATURA DEL EJEbull GRIPAJE DEL ROTOR

Mantenimiento de Turbinas de vapor

La mayor parte de la energiacutea generada en el mundo se produce con turbinas de vapor Se trata de un equipo robusto bien conocido y muy experimentado Casi la mayor parte de los problemas que puede tener se conocen bien y se conoce ademaacutes como solucionarlos Por ello respetar las instrucciones de operacioacuten y realizar un mantenimiento adecuado conduce a una alta disponibilidad y a bajos costes de mantenimiento

Mantenimiento Operativo Diario

bull Comprobacioacuten de alarmas y avisosbull Vigilancia de paraacutemetrosbull Inspeccioacuten visual de la turbina y sus

auxiliares

Rotor de turbina durante revicion

Mantenimiento Quincenal

bull Inspeccioacuten visual de la turbinabull Inspeccioacuten de fugas de aceitebull Limpieza de aceite (si procede)bull Comprobacioacuten del nivel de aceitebull Inspeccioacuten de fugas de vaporbull Inspeccioacuten de fugas de agua de refrigeracioacutenbull Lectura de vibraciones (amplitud)bull Inspeccioacuten visual de la bancadabull Purga de agua del aceite de lubricacioacutenbull Inspeccioacuten visual del grupo hidraacuteulico de aceite de controlbull Inspeccioacuten visual del sistema de eliminacioacuten de vahos

Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual

bull Muestra de aceite para anaacutelisisbull Purga de agua del aceitebull Comprobacioacuten de lubricacioacuten de reductor y de alternadorbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten en turbina reductor y alternador a velocidad

nominal

Revisioacuten anualbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten de

turbina reductor y alternador a distintas velocidades y en aceleracioacuten

bull Inspeccioacuten boroscoacutepica de aacutelabesbull Apertura de cojinetes y comprobacioacuten del

estadobull Cambio de aceite si procede (seguacuten

anaacutelisis) bull Cambio de filtros de aceite bull Inspeccioacuten de la vaacutelvula de regulacioacuten de

turbina

bull Inspeccioacuten del grupo hidraacuteulicobull Comprobacioacuten de pares de apriete de tornillos bull Calibracioacuten de la instrumentacioacuten bull Comprobacioacuten de la presioacuten del vapor de

sellos bull Termografiacutea de la turbina bull Limpieza y mantenimiento del cuadro de

control bull Cambio de filtros del alternador

48

49

CONDENSADORES

SON LOS EQUIPOS ENCARGADOS DE TRANSFERIR AL AMBIENTE EL CALOR ABSORBIDO EN EL EVAPORADOR Y EN LA ETAPA DE COMPRESIOacuteN

RECIBEN EL VAPOR RECALENTADO PROVENIENTE DEL COMPRESOR Y DEBEN SER APTOS PARA ELIMINAR EL RECALENTAMIENTO Y EFECTUAR LA CONDENSACION

50

SE UTILIZAN 3 TIPOS BASICOS DE CONDENSADORES

bull ENFRIADOS POR AIRE

bull ENFRIADOS POR AGUA

bull EVAPORATIVOS

LOS ENFRIADOS POR AIRE SE EMPLEAN MAYORITARIAMENTE EN REFRIGERACION PARA AIRE ACONDICIONADO

LOS OTROS DOS SON MAS UTILIZADOS EN REFRIGERACION INDUSTRIAL

51

Condesadores Enfriados por Aire

52

Condensador Casco y Tubos

53

Condensador Evaporativo

54

CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

55

CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

57

CONDENSADORES

58

COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

59

TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

60

61

62

63

64

CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

65

CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
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  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
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  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
  • Slide 55
  • Slide 56
  • CONDENSADORES (2)
  • Slide 58
  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • Slide 62
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 6: centrales termoelectricas

Rankine con recalentamiento

Mejoras del Ciclo Rankine Aumentar el salto entaacutelpico entre 1 y 2

(tanto de carboacuten como ciclos combinados o nucleares) son

bull Reduccioacuten de la presioacuten del condensador otorga un mayor trabajo a la turbina una disminucioacuten del calor rechazado La desventaja es que la humedad del vapor empieza a aumentar ocasionando erosioacuten en turbina

bull Aumentar la presioacuten de la caldera para una temperatura fija Al aumentar la presioacuten aumenta la temperatura a la cual se antildeade calor aumentando el rendimiento de la turbina La desventaja es la humedad excesiva que aparece

bull Sobrecalentar la temperatura de entrada de la turbina trabajar con vapor sobrecalentado se procede a recalentar el vapor a altas temperaturas para obtener un mayor trabajo de la turbina tiene como ventaja que la humedad disminuye estaacute limitado por los materiales a soportar altas temperaturas

bull Recalentamientos intermedios del vapor escalonando su expansioacuten Esto es tener varias etapas de turbina llevando a condiciones de sobrecalentamiento mediante recalentadores (Moisture Steam Reheaters en el caso de centrales nucleares) y de economizador Este escalonamiento de la expansioacuten da lugar a los cuerpos de alta media y baja presioacuten de turbina

bull Realizar extracciones de vapor en la turbina calentando el agua de alimentacioacuten a la caldera aumentando su entalpiacutea El nuacutemero de extracciones no suele superar las 7 ya que no implicariacutea una mejora de rendimiento considerable frente a la complicacioacuten teacutecnica que conllevan

CENTRALES TERMICAS Una central teacutermica transforma la energiacutea Quiacutemica de un combustible (gascarboacuten fuel) en energiacutea eleacutectrica Es una instalacioacuten en donde la energiacutea mecaacutenica que se necesita para mover el generador y por tanto para obtener la energiacutea eleacutectrica se obtiene a partir del vapor formado al hervir el agua en una caldera Todas las centrales teacutermicas siguen un ciclo de produccioacuten de vapor

Conversioacuten energeacutetica quiacutemica-teacutermica-mecaacutenica-eleacutectrica

bull El combustible (carboacuten fuel gas) se quema en la caldera Vapor de rArragua

bull Turbina de vapor Energiacutea mecaacutenica a partir del vapor a alta presioacuten rArr(expansioacuten adiabaacutetica)

bull Generador Conversioacuten energiacutea mecaacutenica en eleacutectrica rArr

ESQUEMA DE FUNCIONAMENTo

El circuito primario (agua-vapor)

CALDERA

CHIMENEA

TURBINA - ALTERNADOR

CONDENSADOR

ESQUEMA DE FUNCIONAMENTO

circuito secundario

CONDENSADOR

TORRE DEREFRIGERACIon

Fases

1 Se emplea combustible generalmente un derivado del petroacuteleo llamado fuel-oil aunque hay centrales de gas o de carboacuten

2 Se calienta el agua liacutequida El calentamiento de agua se produce gracias a una caldera que obtiene energiacutea de la combustioacuten del combustible (carboacuten pulverizado fuel o gas)

3 El agua liacutequida pasa a transformarse en vapor este vapor es huacutemedo y poco energeacutetico

4 Se sobrecalienta el vapor que se vuelve seco hasta altas temperaturas y presiones

5 El vapor sobrecalentado pasa por un sistema de conduccioacuten y se libera hasta una turbina provocando su movimiento a gran velocidad

6 La turbina estaacute acoplada a un alternador solidariamente que finalmente produce la energiacutea eleacutectrica

7 En esta etapa final el vapor se enfriacutea se condensa y regresa al estado liacutequido La instalacioacuten donde se produce la condensacioacuten se llama condensador

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

CALDERAS

bull La caldera es una maacutequina o dispositivo de ingenieriacutea disentildeado para generar vapor

bull Una caldera es un cambiador de calor transforma la energiacutea quiacutemica del combustible en energiacutea caloriacutefica Ademaacutes intercambia este calor con un fluido generalmente agua que se transforma en vapor de agua En una caldera se produce la combustioacuten que es la liberacioacuten del calor del combustible y la captacioacuten del calor liberado por el fluido

PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA

bull HOGAR O FOGOacuteN (Caacutemara de combustioacuten)bull PUERTA DEL HOGARbull PARRILLAS (o emparrillado)bull CENICERObull PUERTA DEL CENICERObull ALTARbull MANPOSTERIAbull CONDUCTOS DE HUMObull CAJA DE HUMObull CHIMENEAbull REGULADOR DE TIRO O TEMPLADORbull TAPAS DE REGISTRO O PUERTAS DE INSPECCIOacuteNbull PUERTAS DE EXPLOSIOacuteNbull CAMARA DE AGUAbull CAMARA DE VAPORbull CAacuteMARA DE ALIMENTACIOacuteN DE AGUA

TIPOS DE CALDERADe tubos de agua (Acuotubulares) son aquellas calderas en las que el fluido

de trabajo se desplaza por tubos durante su calentamiento Son las maacutes utilizadas en las centrales termoeleacutectricas ya que permiten altas presiones a su salida y tienen gran capacidad de generacioacuten

Las ventajas de este tipo de calderas son bullPuede obtenerse mayor capacidad aumentando el nuacutemero de tubos independientemente del diaacutemetro del caldero de vaporbullEl caldero estaacute expuesto al calor radiante de la llamabullLa mayor ventaja es la libertad de incrementar las capacidades y presiones

TIPOS DE CALDERADe tubos de humo (Pirotubulares)- En este tipo el fluido en estado liacutequido se encuentra en

un recipiente atravesado por tubos por los cuales circulan gases a alta temperatura producto de un proceso de combustioacuten El agua se evapora al contacto con los tubos calientes productos a la circulacioacuten de los gases de escape

Las calderas pirotubulares tienen una serie de ventajas que son las siguientesbull Bajo costebull Bajo mantenimientobull Capacidad de soportar fluctuaciones de carga grandes y bruscas y variaciones de

presioacutenbull Simplicidad de instalacioacuten

A pesar de las ventajas que presentan las calderas pirotubulares tambieacuten tienen algunas desventajas tales como

bull La limitacioacuten del tamantildeo por la resistencia de la carcasabull Tensiones teacutermicasbull Peligro de explosioacutenbull Difiacutecil mantenimiento

SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERAEntre los diversos datos debemos conocerbull La Potencia de la Calderabull El Voltaje que esta Requierebull El Tipo de Combustible que esta Necesita para Trabajarbull La Demanda de Vapor que se Requiere etc

Factores importantes bull Capacidad de Consumo de la Empresabull Capacidad de la Calderabull Capacidad de Turbina Generador

Requisitos baacutesicosbull Seguridad en el serviciobull Sencillezbull Bajo costo de adquisicioacuten operacioacuten y mantencioacutenbull Servicio adecuadobull Entrega inmediata

COMBUSTIOacuteNDefinimos la combustioacuten como una reaccioacuten quiacutemica raacutepida

exoteacutermica en la que se realiza la oxidacioacuten de una sustancia y la reduccioacuten de otra Las temperaturas de combustioacuten oscilan entre 1000 ordmC y 1650 ordmC

Para que se produzca la combustioacuten es necesario que haya tres elementos fundamentales

bull Comburente es la sustancia que se reduce El comburente maacutes habitual es el oxiacutegeno contenido en el aire atmosfeacuterico

bull Combustible la sustancia que se oxida es decir el elemento que se quema Los maacutes habituales son C H O y a veces N y S

bull Temperatura de ignicioacuten debe ser lo suficientemente elevada como para producir el encendido

COMBUSTIBLESbull Llamamos combustible a toda sustancia capaz de arder es decir aquella que es

capaz de combinarse raacutepidamente con oxiacutegeno con un desprendimiento de calor maacutes o menos interno

LOS QUEMADORES

Es un mecanismo que introduce la mezcla adecuada de combustible y aire a la caacutemara de combustioacuten donde la mezcla es quemada y los productos de la combustioacuten son removidos

Funciones

bull Entregar el combustible a la caacutemara de combustioacutenbull Entregar el aire a la caacutemara de combustioacutenbull Mezclar el combustible y el airebull Hacer la ignicioacuten y quemar la mezclabull Remover los productos de la combustioacuten

ELEMENTOS DE MEDICIONMedicioacuten de agua

bull Regulador mecaacutenico-termostaacuteticobull Fluido termostaacuteticobull Flotador o boya

Medicioacuten de temperatura

Mecaacutenicosbull Termoacutemetros bimetaacutelicosbull Termoacutemetros rellenos de liquido

Electroacutenicosbull Detectores de temperatura o resistenciabull Termoparesbull Termistores

ELEMENTOS DE MEDICION

Medicioacuten de presioacuten

bull Tubo Bourdon bull El diafragma

Medicioacuten del caudal

bull La medida del caudal se basa en la caiacuteda de presioacuten a traveacutes de un orificio aplicando el principio de Bernoulli podremos conocer la velocidad del fluido y con ello determinar el caudal Entre los elementos auxiliares de la tuberiacutea de vapor se puede incluir estaciones reductoras de presioacuten con las que se pretende obtener menor presioacuten o vapor saturado y estaciones de desrecalentamiento

VALVULAS DE SEGURIDADLas vaacutelvulas de seguridad se tratan de los dispositivos maacutes importantes

en una caldera y pueden tratarse de la uacuteltima defensa contra una explosioacuten por sobrepresioacuten

Tipos de vaacutelvulas bull Vaacutelvulas de vapor a colectores principalesbull Vaacutelvulas de alimentacioacuten de agua de la calderabull Vaacutelvulas de drenaje en las columnas de H2Obull Vaacutelvulas de purgabull Vaacutelvulas de comprobacioacutenbull Vaacutelvulas antiretornobull Vaacutelvulas de compuertabull Vaacutelvulas de aacutengulobull Vaacutelvulas reguladoras de presioacuten

TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERASSeguacuten la concentracioacuten de elementos disueltos y elementos en suspensioacuten nos

podemos encontrar con diferentes tipos de aguasAguas Durasbull Importante presencia de compuestos de calcio y magnesio poco solubles

principales responsables de la formacioacuten de depoacutesitos e incrustaciones Aguas Blandasbull Su composicioacuten principal estaacute dada por sales minerales de gran solubilidad

Aguas Neutrasbull Componen su formacioacuten una alta concentracioacuten de sulfatos y cloruros que no

aportan al agua tendencias aacutecidas o alcalinas o sea que no alteran sensiblemente el valor de pH

Aguas Alcalinasbull Las forman las que tienen importantes cantidades de carbonatos y bicarbonatos

de calcio magnesio y sodio las que proporcionan al agua reaccioacuten alcalina elevando en consecuencia el valor del pH presente

DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO

bull Falla debido al mal estado de refractariosbull Incrustaciones por falta de tratamiento

quiacutemico del aguabull Ataque y dantildeos por corrosioacutenbull Dantildeos por Bajo nivelbull Implosioacuten y explosioacuten

Normas de fabricacioacutenLas calderas son fabricadas con el cumplimiento de las normas de la Sociedad

Americana de Ingenieros Mecaacutenicos ASME vigente con sus respectivos adendos actualizados hasta la fecha de iniciacioacuten de la construccioacuten de la caldera

MATERIALES DE CONSTRUCCIOacuteN EN CALDERAS

bull Caacutemara de combustioacuten en laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C

bull Tubos de Humo Tubos sin costura de 2-12 de diaacutemetro exterior en calidad certifica ASTM A 192

bull Accesorios Las uniones y accesorios en el cuerpo de presioacuten de la caldera seraacuten de clase 3000 seguacuten las normas del Coacutedigo ASME

bull Cilindro exterior Laacutemina de acero al carbono en Calidad Certificada ASTM A 285 grado C o ASTM A 515 Grado 70

bull Placatubos Laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C o 515 grado 70

Turbinas de Vapor

bull La turbina de vapor de una planta de produccioacuten de energiacutea es un equipo sencillo y como maacutequina industrial es una maacutequina madura La turbina de vapor es una maacutequina muy conocida para los disentildeadores constructores instaladores y mantenedores Se conoce casi todo de ella y de hecho maacutes del 70 de la energiacutea eleacutectrica generada en el mundo se produce diariamente con turbinas de vapor

NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO

bull Utilizar un vapor de las caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas apropiadasbull Respetar las instrucciones de operacioacuten en arranques durante la marcha y

durante las paradas del equipobull Vigilar muy especialmente el aceite de lubricacioacuten Realizar anaacutelisis perioacutedicos y

comprobar que la calidad del aceite su presioacuten temperatura y presencia de contaminantes estaacute dentro de los maacutergenes adecuados

bull Respetar las consignas de proteccioacuten del equipo (valores de alarma y disparo para cada uno de los paraacutemetros controlados por el sistema de control) Si la turbina da alguacuten siacutentoma de mal funcionamiento (vibraciones temperaturas elevadas falta de potencia etc) parar y revisar el equipo nunca sobrepasar los liacutemites de determinados paraacutemetros para poder seguir con ella en produccioacuten o incluso para poder arrancarla

bull Realizar los mantenimientos programados con la periodicidad previstabull Si se produce una parada por alguna causa investigar y solucionar el problema

antes de poner el equipo en marcha nuevamente

CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS

bull Turbinas de condensacioacuten

bull Turbinas de descarga atmosfeacuterica

bull Turbinas de contrapresioacuten

PRINCIPALES PARTES SISTEMA EXTERIORROTOR CARCAZAALABESVALVULA DE REGULACIOCOJINETES DE APOYO O BANCADA COJINETE DE EMPUJE AXIAL

SISTEMA DE LUBRICACION

BOMBA MECANICA PRINCIPALBOMBA AUXILIAR BOMBA DE ENERGENCIA

SISTEMA DE EXTRACCION DE VAHOS

SISTEMA DE REFRIGERACION DE ACEITE

SISTEMA DE ACEITE DE CONTROL

SISTEMA DE SELLADO DE VAPOR

COMPENSADOR

VIRADOR

PRINCIPALES FALLASbull Fallo en vaacutelvulas de

controlFallo en los aacutelabes por resonancia

VibracionesEntrada de agua

Es la causa de fallo maacutes frecuente en turbinas de vapor En el momento que entra agua al cuerpo de la turbina que estaacute a una temperatura elevada produce cambios teacutermicos en los elementos como aacutelabes ademaacutes de producir golpes contra los mismos pudiendo provocar desde un incremento del rendimiento hasta erosioacuten en las partes mecaacutenicas de la turbina Se puede ver provocada la entrada de agua a la turbina gracias a retornos de liacuteneas de purga o aperturas erroacuteneas de diferentes vaacutelvulas

Erosioacuten

Erosioacuten del alabe

FatigaLa fatiga se presenta en materiales metaacutelicos a temperaturas superiores a 400 degC Tensioacuten teacutermicaEl vapor cuando entra en contacto con una superficie friacutea como lo es la turbina en la etapa de puesta en marcha puede transmitir el calor a traveacutes del metal a una velocidad superior que la capacidad de transferencia de calor que posee el metal esto conlleva a una diferencia de temperaturas en los cuerpos de la turbina muy elevadas dependiendo de la altura de los mismos CorrosioacutenSe debe a la concentracioacuten de agentes quiacutemicos en el agua estos compuestos estaacuten formados por oacutexidos silicatos sulfatos cloruros etc

OTRAS FALLAS

bull DESPLAZAMIENTO EXCESIVO DEL ROTOR POR MAL ESTADO DEL COJINETE DE EMPUJE O AXIAL

bull FALLOS DIVERSOS DE LA INSTRUMENTACIOacuteNbull VIBRACIOacuteN EN REDUCTOR O ALTERNADORbull FUGA DE VAPORbull FUNCIONAMIENTO INCORRECTO DE LA VAacuteLVULA DE

CONTROLbull DIFICULTAD O IMPOSIBILIDAD DE LA SINCRONIZACIOacuteNbull BLOQUEO DEL ROTOR POR CURVATURA DEL EJEbull GRIPAJE DEL ROTOR

Mantenimiento de Turbinas de vapor

La mayor parte de la energiacutea generada en el mundo se produce con turbinas de vapor Se trata de un equipo robusto bien conocido y muy experimentado Casi la mayor parte de los problemas que puede tener se conocen bien y se conoce ademaacutes como solucionarlos Por ello respetar las instrucciones de operacioacuten y realizar un mantenimiento adecuado conduce a una alta disponibilidad y a bajos costes de mantenimiento

Mantenimiento Operativo Diario

bull Comprobacioacuten de alarmas y avisosbull Vigilancia de paraacutemetrosbull Inspeccioacuten visual de la turbina y sus

auxiliares

Rotor de turbina durante revicion

Mantenimiento Quincenal

bull Inspeccioacuten visual de la turbinabull Inspeccioacuten de fugas de aceitebull Limpieza de aceite (si procede)bull Comprobacioacuten del nivel de aceitebull Inspeccioacuten de fugas de vaporbull Inspeccioacuten de fugas de agua de refrigeracioacutenbull Lectura de vibraciones (amplitud)bull Inspeccioacuten visual de la bancadabull Purga de agua del aceite de lubricacioacutenbull Inspeccioacuten visual del grupo hidraacuteulico de aceite de controlbull Inspeccioacuten visual del sistema de eliminacioacuten de vahos

Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual

bull Muestra de aceite para anaacutelisisbull Purga de agua del aceitebull Comprobacioacuten de lubricacioacuten de reductor y de alternadorbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten en turbina reductor y alternador a velocidad

nominal

Revisioacuten anualbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten de

turbina reductor y alternador a distintas velocidades y en aceleracioacuten

bull Inspeccioacuten boroscoacutepica de aacutelabesbull Apertura de cojinetes y comprobacioacuten del

estadobull Cambio de aceite si procede (seguacuten

anaacutelisis) bull Cambio de filtros de aceite bull Inspeccioacuten de la vaacutelvula de regulacioacuten de

turbina

bull Inspeccioacuten del grupo hidraacuteulicobull Comprobacioacuten de pares de apriete de tornillos bull Calibracioacuten de la instrumentacioacuten bull Comprobacioacuten de la presioacuten del vapor de

sellos bull Termografiacutea de la turbina bull Limpieza y mantenimiento del cuadro de

control bull Cambio de filtros del alternador

48

49

CONDENSADORES

SON LOS EQUIPOS ENCARGADOS DE TRANSFERIR AL AMBIENTE EL CALOR ABSORBIDO EN EL EVAPORADOR Y EN LA ETAPA DE COMPRESIOacuteN

RECIBEN EL VAPOR RECALENTADO PROVENIENTE DEL COMPRESOR Y DEBEN SER APTOS PARA ELIMINAR EL RECALENTAMIENTO Y EFECTUAR LA CONDENSACION

50

SE UTILIZAN 3 TIPOS BASICOS DE CONDENSADORES

bull ENFRIADOS POR AIRE

bull ENFRIADOS POR AGUA

bull EVAPORATIVOS

LOS ENFRIADOS POR AIRE SE EMPLEAN MAYORITARIAMENTE EN REFRIGERACION PARA AIRE ACONDICIONADO

LOS OTROS DOS SON MAS UTILIZADOS EN REFRIGERACION INDUSTRIAL

51

Condesadores Enfriados por Aire

52

Condensador Casco y Tubos

53

Condensador Evaporativo

54

CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

55

CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

57

CONDENSADORES

58

COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

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TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

60

61

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63

64

CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

65

CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
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  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
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  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
  • Slide 55
  • Slide 56
  • CONDENSADORES (2)
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  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • Slide 62
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 7: centrales termoelectricas

Mejoras del Ciclo Rankine Aumentar el salto entaacutelpico entre 1 y 2

(tanto de carboacuten como ciclos combinados o nucleares) son

bull Reduccioacuten de la presioacuten del condensador otorga un mayor trabajo a la turbina una disminucioacuten del calor rechazado La desventaja es que la humedad del vapor empieza a aumentar ocasionando erosioacuten en turbina

bull Aumentar la presioacuten de la caldera para una temperatura fija Al aumentar la presioacuten aumenta la temperatura a la cual se antildeade calor aumentando el rendimiento de la turbina La desventaja es la humedad excesiva que aparece

bull Sobrecalentar la temperatura de entrada de la turbina trabajar con vapor sobrecalentado se procede a recalentar el vapor a altas temperaturas para obtener un mayor trabajo de la turbina tiene como ventaja que la humedad disminuye estaacute limitado por los materiales a soportar altas temperaturas

bull Recalentamientos intermedios del vapor escalonando su expansioacuten Esto es tener varias etapas de turbina llevando a condiciones de sobrecalentamiento mediante recalentadores (Moisture Steam Reheaters en el caso de centrales nucleares) y de economizador Este escalonamiento de la expansioacuten da lugar a los cuerpos de alta media y baja presioacuten de turbina

bull Realizar extracciones de vapor en la turbina calentando el agua de alimentacioacuten a la caldera aumentando su entalpiacutea El nuacutemero de extracciones no suele superar las 7 ya que no implicariacutea una mejora de rendimiento considerable frente a la complicacioacuten teacutecnica que conllevan

CENTRALES TERMICAS Una central teacutermica transforma la energiacutea Quiacutemica de un combustible (gascarboacuten fuel) en energiacutea eleacutectrica Es una instalacioacuten en donde la energiacutea mecaacutenica que se necesita para mover el generador y por tanto para obtener la energiacutea eleacutectrica se obtiene a partir del vapor formado al hervir el agua en una caldera Todas las centrales teacutermicas siguen un ciclo de produccioacuten de vapor

Conversioacuten energeacutetica quiacutemica-teacutermica-mecaacutenica-eleacutectrica

bull El combustible (carboacuten fuel gas) se quema en la caldera Vapor de rArragua

bull Turbina de vapor Energiacutea mecaacutenica a partir del vapor a alta presioacuten rArr(expansioacuten adiabaacutetica)

bull Generador Conversioacuten energiacutea mecaacutenica en eleacutectrica rArr

ESQUEMA DE FUNCIONAMENTo

El circuito primario (agua-vapor)

CALDERA

CHIMENEA

TURBINA - ALTERNADOR

CONDENSADOR

ESQUEMA DE FUNCIONAMENTO

circuito secundario

CONDENSADOR

TORRE DEREFRIGERACIon

Fases

1 Se emplea combustible generalmente un derivado del petroacuteleo llamado fuel-oil aunque hay centrales de gas o de carboacuten

2 Se calienta el agua liacutequida El calentamiento de agua se produce gracias a una caldera que obtiene energiacutea de la combustioacuten del combustible (carboacuten pulverizado fuel o gas)

3 El agua liacutequida pasa a transformarse en vapor este vapor es huacutemedo y poco energeacutetico

4 Se sobrecalienta el vapor que se vuelve seco hasta altas temperaturas y presiones

5 El vapor sobrecalentado pasa por un sistema de conduccioacuten y se libera hasta una turbina provocando su movimiento a gran velocidad

6 La turbina estaacute acoplada a un alternador solidariamente que finalmente produce la energiacutea eleacutectrica

7 En esta etapa final el vapor se enfriacutea se condensa y regresa al estado liacutequido La instalacioacuten donde se produce la condensacioacuten se llama condensador

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

CALDERAS

bull La caldera es una maacutequina o dispositivo de ingenieriacutea disentildeado para generar vapor

bull Una caldera es un cambiador de calor transforma la energiacutea quiacutemica del combustible en energiacutea caloriacutefica Ademaacutes intercambia este calor con un fluido generalmente agua que se transforma en vapor de agua En una caldera se produce la combustioacuten que es la liberacioacuten del calor del combustible y la captacioacuten del calor liberado por el fluido

PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA

bull HOGAR O FOGOacuteN (Caacutemara de combustioacuten)bull PUERTA DEL HOGARbull PARRILLAS (o emparrillado)bull CENICERObull PUERTA DEL CENICERObull ALTARbull MANPOSTERIAbull CONDUCTOS DE HUMObull CAJA DE HUMObull CHIMENEAbull REGULADOR DE TIRO O TEMPLADORbull TAPAS DE REGISTRO O PUERTAS DE INSPECCIOacuteNbull PUERTAS DE EXPLOSIOacuteNbull CAMARA DE AGUAbull CAMARA DE VAPORbull CAacuteMARA DE ALIMENTACIOacuteN DE AGUA

TIPOS DE CALDERADe tubos de agua (Acuotubulares) son aquellas calderas en las que el fluido

de trabajo se desplaza por tubos durante su calentamiento Son las maacutes utilizadas en las centrales termoeleacutectricas ya que permiten altas presiones a su salida y tienen gran capacidad de generacioacuten

Las ventajas de este tipo de calderas son bullPuede obtenerse mayor capacidad aumentando el nuacutemero de tubos independientemente del diaacutemetro del caldero de vaporbullEl caldero estaacute expuesto al calor radiante de la llamabullLa mayor ventaja es la libertad de incrementar las capacidades y presiones

TIPOS DE CALDERADe tubos de humo (Pirotubulares)- En este tipo el fluido en estado liacutequido se encuentra en

un recipiente atravesado por tubos por los cuales circulan gases a alta temperatura producto de un proceso de combustioacuten El agua se evapora al contacto con los tubos calientes productos a la circulacioacuten de los gases de escape

Las calderas pirotubulares tienen una serie de ventajas que son las siguientesbull Bajo costebull Bajo mantenimientobull Capacidad de soportar fluctuaciones de carga grandes y bruscas y variaciones de

presioacutenbull Simplicidad de instalacioacuten

A pesar de las ventajas que presentan las calderas pirotubulares tambieacuten tienen algunas desventajas tales como

bull La limitacioacuten del tamantildeo por la resistencia de la carcasabull Tensiones teacutermicasbull Peligro de explosioacutenbull Difiacutecil mantenimiento

SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERAEntre los diversos datos debemos conocerbull La Potencia de la Calderabull El Voltaje que esta Requierebull El Tipo de Combustible que esta Necesita para Trabajarbull La Demanda de Vapor que se Requiere etc

Factores importantes bull Capacidad de Consumo de la Empresabull Capacidad de la Calderabull Capacidad de Turbina Generador

Requisitos baacutesicosbull Seguridad en el serviciobull Sencillezbull Bajo costo de adquisicioacuten operacioacuten y mantencioacutenbull Servicio adecuadobull Entrega inmediata

COMBUSTIOacuteNDefinimos la combustioacuten como una reaccioacuten quiacutemica raacutepida

exoteacutermica en la que se realiza la oxidacioacuten de una sustancia y la reduccioacuten de otra Las temperaturas de combustioacuten oscilan entre 1000 ordmC y 1650 ordmC

Para que se produzca la combustioacuten es necesario que haya tres elementos fundamentales

bull Comburente es la sustancia que se reduce El comburente maacutes habitual es el oxiacutegeno contenido en el aire atmosfeacuterico

bull Combustible la sustancia que se oxida es decir el elemento que se quema Los maacutes habituales son C H O y a veces N y S

bull Temperatura de ignicioacuten debe ser lo suficientemente elevada como para producir el encendido

COMBUSTIBLESbull Llamamos combustible a toda sustancia capaz de arder es decir aquella que es

capaz de combinarse raacutepidamente con oxiacutegeno con un desprendimiento de calor maacutes o menos interno

LOS QUEMADORES

Es un mecanismo que introduce la mezcla adecuada de combustible y aire a la caacutemara de combustioacuten donde la mezcla es quemada y los productos de la combustioacuten son removidos

Funciones

bull Entregar el combustible a la caacutemara de combustioacutenbull Entregar el aire a la caacutemara de combustioacutenbull Mezclar el combustible y el airebull Hacer la ignicioacuten y quemar la mezclabull Remover los productos de la combustioacuten

ELEMENTOS DE MEDICIONMedicioacuten de agua

bull Regulador mecaacutenico-termostaacuteticobull Fluido termostaacuteticobull Flotador o boya

Medicioacuten de temperatura

Mecaacutenicosbull Termoacutemetros bimetaacutelicosbull Termoacutemetros rellenos de liquido

Electroacutenicosbull Detectores de temperatura o resistenciabull Termoparesbull Termistores

ELEMENTOS DE MEDICION

Medicioacuten de presioacuten

bull Tubo Bourdon bull El diafragma

Medicioacuten del caudal

bull La medida del caudal se basa en la caiacuteda de presioacuten a traveacutes de un orificio aplicando el principio de Bernoulli podremos conocer la velocidad del fluido y con ello determinar el caudal Entre los elementos auxiliares de la tuberiacutea de vapor se puede incluir estaciones reductoras de presioacuten con las que se pretende obtener menor presioacuten o vapor saturado y estaciones de desrecalentamiento

VALVULAS DE SEGURIDADLas vaacutelvulas de seguridad se tratan de los dispositivos maacutes importantes

en una caldera y pueden tratarse de la uacuteltima defensa contra una explosioacuten por sobrepresioacuten

Tipos de vaacutelvulas bull Vaacutelvulas de vapor a colectores principalesbull Vaacutelvulas de alimentacioacuten de agua de la calderabull Vaacutelvulas de drenaje en las columnas de H2Obull Vaacutelvulas de purgabull Vaacutelvulas de comprobacioacutenbull Vaacutelvulas antiretornobull Vaacutelvulas de compuertabull Vaacutelvulas de aacutengulobull Vaacutelvulas reguladoras de presioacuten

TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERASSeguacuten la concentracioacuten de elementos disueltos y elementos en suspensioacuten nos

podemos encontrar con diferentes tipos de aguasAguas Durasbull Importante presencia de compuestos de calcio y magnesio poco solubles

principales responsables de la formacioacuten de depoacutesitos e incrustaciones Aguas Blandasbull Su composicioacuten principal estaacute dada por sales minerales de gran solubilidad

Aguas Neutrasbull Componen su formacioacuten una alta concentracioacuten de sulfatos y cloruros que no

aportan al agua tendencias aacutecidas o alcalinas o sea que no alteran sensiblemente el valor de pH

Aguas Alcalinasbull Las forman las que tienen importantes cantidades de carbonatos y bicarbonatos

de calcio magnesio y sodio las que proporcionan al agua reaccioacuten alcalina elevando en consecuencia el valor del pH presente

DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO

bull Falla debido al mal estado de refractariosbull Incrustaciones por falta de tratamiento

quiacutemico del aguabull Ataque y dantildeos por corrosioacutenbull Dantildeos por Bajo nivelbull Implosioacuten y explosioacuten

Normas de fabricacioacutenLas calderas son fabricadas con el cumplimiento de las normas de la Sociedad

Americana de Ingenieros Mecaacutenicos ASME vigente con sus respectivos adendos actualizados hasta la fecha de iniciacioacuten de la construccioacuten de la caldera

MATERIALES DE CONSTRUCCIOacuteN EN CALDERAS

bull Caacutemara de combustioacuten en laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C

bull Tubos de Humo Tubos sin costura de 2-12 de diaacutemetro exterior en calidad certifica ASTM A 192

bull Accesorios Las uniones y accesorios en el cuerpo de presioacuten de la caldera seraacuten de clase 3000 seguacuten las normas del Coacutedigo ASME

bull Cilindro exterior Laacutemina de acero al carbono en Calidad Certificada ASTM A 285 grado C o ASTM A 515 Grado 70

bull Placatubos Laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C o 515 grado 70

Turbinas de Vapor

bull La turbina de vapor de una planta de produccioacuten de energiacutea es un equipo sencillo y como maacutequina industrial es una maacutequina madura La turbina de vapor es una maacutequina muy conocida para los disentildeadores constructores instaladores y mantenedores Se conoce casi todo de ella y de hecho maacutes del 70 de la energiacutea eleacutectrica generada en el mundo se produce diariamente con turbinas de vapor

NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO

bull Utilizar un vapor de las caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas apropiadasbull Respetar las instrucciones de operacioacuten en arranques durante la marcha y

durante las paradas del equipobull Vigilar muy especialmente el aceite de lubricacioacuten Realizar anaacutelisis perioacutedicos y

comprobar que la calidad del aceite su presioacuten temperatura y presencia de contaminantes estaacute dentro de los maacutergenes adecuados

bull Respetar las consignas de proteccioacuten del equipo (valores de alarma y disparo para cada uno de los paraacutemetros controlados por el sistema de control) Si la turbina da alguacuten siacutentoma de mal funcionamiento (vibraciones temperaturas elevadas falta de potencia etc) parar y revisar el equipo nunca sobrepasar los liacutemites de determinados paraacutemetros para poder seguir con ella en produccioacuten o incluso para poder arrancarla

bull Realizar los mantenimientos programados con la periodicidad previstabull Si se produce una parada por alguna causa investigar y solucionar el problema

antes de poner el equipo en marcha nuevamente

CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS

bull Turbinas de condensacioacuten

bull Turbinas de descarga atmosfeacuterica

bull Turbinas de contrapresioacuten

PRINCIPALES PARTES SISTEMA EXTERIORROTOR CARCAZAALABESVALVULA DE REGULACIOCOJINETES DE APOYO O BANCADA COJINETE DE EMPUJE AXIAL

SISTEMA DE LUBRICACION

BOMBA MECANICA PRINCIPALBOMBA AUXILIAR BOMBA DE ENERGENCIA

SISTEMA DE EXTRACCION DE VAHOS

SISTEMA DE REFRIGERACION DE ACEITE

SISTEMA DE ACEITE DE CONTROL

SISTEMA DE SELLADO DE VAPOR

COMPENSADOR

VIRADOR

PRINCIPALES FALLASbull Fallo en vaacutelvulas de

controlFallo en los aacutelabes por resonancia

VibracionesEntrada de agua

Es la causa de fallo maacutes frecuente en turbinas de vapor En el momento que entra agua al cuerpo de la turbina que estaacute a una temperatura elevada produce cambios teacutermicos en los elementos como aacutelabes ademaacutes de producir golpes contra los mismos pudiendo provocar desde un incremento del rendimiento hasta erosioacuten en las partes mecaacutenicas de la turbina Se puede ver provocada la entrada de agua a la turbina gracias a retornos de liacuteneas de purga o aperturas erroacuteneas de diferentes vaacutelvulas

Erosioacuten

Erosioacuten del alabe

FatigaLa fatiga se presenta en materiales metaacutelicos a temperaturas superiores a 400 degC Tensioacuten teacutermicaEl vapor cuando entra en contacto con una superficie friacutea como lo es la turbina en la etapa de puesta en marcha puede transmitir el calor a traveacutes del metal a una velocidad superior que la capacidad de transferencia de calor que posee el metal esto conlleva a una diferencia de temperaturas en los cuerpos de la turbina muy elevadas dependiendo de la altura de los mismos CorrosioacutenSe debe a la concentracioacuten de agentes quiacutemicos en el agua estos compuestos estaacuten formados por oacutexidos silicatos sulfatos cloruros etc

OTRAS FALLAS

bull DESPLAZAMIENTO EXCESIVO DEL ROTOR POR MAL ESTADO DEL COJINETE DE EMPUJE O AXIAL

bull FALLOS DIVERSOS DE LA INSTRUMENTACIOacuteNbull VIBRACIOacuteN EN REDUCTOR O ALTERNADORbull FUGA DE VAPORbull FUNCIONAMIENTO INCORRECTO DE LA VAacuteLVULA DE

CONTROLbull DIFICULTAD O IMPOSIBILIDAD DE LA SINCRONIZACIOacuteNbull BLOQUEO DEL ROTOR POR CURVATURA DEL EJEbull GRIPAJE DEL ROTOR

Mantenimiento de Turbinas de vapor

La mayor parte de la energiacutea generada en el mundo se produce con turbinas de vapor Se trata de un equipo robusto bien conocido y muy experimentado Casi la mayor parte de los problemas que puede tener se conocen bien y se conoce ademaacutes como solucionarlos Por ello respetar las instrucciones de operacioacuten y realizar un mantenimiento adecuado conduce a una alta disponibilidad y a bajos costes de mantenimiento

Mantenimiento Operativo Diario

bull Comprobacioacuten de alarmas y avisosbull Vigilancia de paraacutemetrosbull Inspeccioacuten visual de la turbina y sus

auxiliares

Rotor de turbina durante revicion

Mantenimiento Quincenal

bull Inspeccioacuten visual de la turbinabull Inspeccioacuten de fugas de aceitebull Limpieza de aceite (si procede)bull Comprobacioacuten del nivel de aceitebull Inspeccioacuten de fugas de vaporbull Inspeccioacuten de fugas de agua de refrigeracioacutenbull Lectura de vibraciones (amplitud)bull Inspeccioacuten visual de la bancadabull Purga de agua del aceite de lubricacioacutenbull Inspeccioacuten visual del grupo hidraacuteulico de aceite de controlbull Inspeccioacuten visual del sistema de eliminacioacuten de vahos

Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual

bull Muestra de aceite para anaacutelisisbull Purga de agua del aceitebull Comprobacioacuten de lubricacioacuten de reductor y de alternadorbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten en turbina reductor y alternador a velocidad

nominal

Revisioacuten anualbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten de

turbina reductor y alternador a distintas velocidades y en aceleracioacuten

bull Inspeccioacuten boroscoacutepica de aacutelabesbull Apertura de cojinetes y comprobacioacuten del

estadobull Cambio de aceite si procede (seguacuten

anaacutelisis) bull Cambio de filtros de aceite bull Inspeccioacuten de la vaacutelvula de regulacioacuten de

turbina

bull Inspeccioacuten del grupo hidraacuteulicobull Comprobacioacuten de pares de apriete de tornillos bull Calibracioacuten de la instrumentacioacuten bull Comprobacioacuten de la presioacuten del vapor de

sellos bull Termografiacutea de la turbina bull Limpieza y mantenimiento del cuadro de

control bull Cambio de filtros del alternador

48

49

CONDENSADORES

SON LOS EQUIPOS ENCARGADOS DE TRANSFERIR AL AMBIENTE EL CALOR ABSORBIDO EN EL EVAPORADOR Y EN LA ETAPA DE COMPRESIOacuteN

RECIBEN EL VAPOR RECALENTADO PROVENIENTE DEL COMPRESOR Y DEBEN SER APTOS PARA ELIMINAR EL RECALENTAMIENTO Y EFECTUAR LA CONDENSACION

50

SE UTILIZAN 3 TIPOS BASICOS DE CONDENSADORES

bull ENFRIADOS POR AIRE

bull ENFRIADOS POR AGUA

bull EVAPORATIVOS

LOS ENFRIADOS POR AIRE SE EMPLEAN MAYORITARIAMENTE EN REFRIGERACION PARA AIRE ACONDICIONADO

LOS OTROS DOS SON MAS UTILIZADOS EN REFRIGERACION INDUSTRIAL

51

Condesadores Enfriados por Aire

52

Condensador Casco y Tubos

53

Condensador Evaporativo

54

CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

55

CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

57

CONDENSADORES

58

COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

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TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

60

61

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63

64

CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

65

CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
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  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
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  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
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  • Slide 56
  • CONDENSADORES (2)
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  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
  • Slide 86
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 8: centrales termoelectricas

CENTRALES TERMICAS Una central teacutermica transforma la energiacutea Quiacutemica de un combustible (gascarboacuten fuel) en energiacutea eleacutectrica Es una instalacioacuten en donde la energiacutea mecaacutenica que se necesita para mover el generador y por tanto para obtener la energiacutea eleacutectrica se obtiene a partir del vapor formado al hervir el agua en una caldera Todas las centrales teacutermicas siguen un ciclo de produccioacuten de vapor

Conversioacuten energeacutetica quiacutemica-teacutermica-mecaacutenica-eleacutectrica

bull El combustible (carboacuten fuel gas) se quema en la caldera Vapor de rArragua

bull Turbina de vapor Energiacutea mecaacutenica a partir del vapor a alta presioacuten rArr(expansioacuten adiabaacutetica)

bull Generador Conversioacuten energiacutea mecaacutenica en eleacutectrica rArr

ESQUEMA DE FUNCIONAMENTo

El circuito primario (agua-vapor)

CALDERA

CHIMENEA

TURBINA - ALTERNADOR

CONDENSADOR

ESQUEMA DE FUNCIONAMENTO

circuito secundario

CONDENSADOR

TORRE DEREFRIGERACIon

Fases

1 Se emplea combustible generalmente un derivado del petroacuteleo llamado fuel-oil aunque hay centrales de gas o de carboacuten

2 Se calienta el agua liacutequida El calentamiento de agua se produce gracias a una caldera que obtiene energiacutea de la combustioacuten del combustible (carboacuten pulverizado fuel o gas)

3 El agua liacutequida pasa a transformarse en vapor este vapor es huacutemedo y poco energeacutetico

4 Se sobrecalienta el vapor que se vuelve seco hasta altas temperaturas y presiones

5 El vapor sobrecalentado pasa por un sistema de conduccioacuten y se libera hasta una turbina provocando su movimiento a gran velocidad

6 La turbina estaacute acoplada a un alternador solidariamente que finalmente produce la energiacutea eleacutectrica

7 En esta etapa final el vapor se enfriacutea se condensa y regresa al estado liacutequido La instalacioacuten donde se produce la condensacioacuten se llama condensador

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

CALDERAS

bull La caldera es una maacutequina o dispositivo de ingenieriacutea disentildeado para generar vapor

bull Una caldera es un cambiador de calor transforma la energiacutea quiacutemica del combustible en energiacutea caloriacutefica Ademaacutes intercambia este calor con un fluido generalmente agua que se transforma en vapor de agua En una caldera se produce la combustioacuten que es la liberacioacuten del calor del combustible y la captacioacuten del calor liberado por el fluido

PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA

bull HOGAR O FOGOacuteN (Caacutemara de combustioacuten)bull PUERTA DEL HOGARbull PARRILLAS (o emparrillado)bull CENICERObull PUERTA DEL CENICERObull ALTARbull MANPOSTERIAbull CONDUCTOS DE HUMObull CAJA DE HUMObull CHIMENEAbull REGULADOR DE TIRO O TEMPLADORbull TAPAS DE REGISTRO O PUERTAS DE INSPECCIOacuteNbull PUERTAS DE EXPLOSIOacuteNbull CAMARA DE AGUAbull CAMARA DE VAPORbull CAacuteMARA DE ALIMENTACIOacuteN DE AGUA

TIPOS DE CALDERADe tubos de agua (Acuotubulares) son aquellas calderas en las que el fluido

de trabajo se desplaza por tubos durante su calentamiento Son las maacutes utilizadas en las centrales termoeleacutectricas ya que permiten altas presiones a su salida y tienen gran capacidad de generacioacuten

Las ventajas de este tipo de calderas son bullPuede obtenerse mayor capacidad aumentando el nuacutemero de tubos independientemente del diaacutemetro del caldero de vaporbullEl caldero estaacute expuesto al calor radiante de la llamabullLa mayor ventaja es la libertad de incrementar las capacidades y presiones

TIPOS DE CALDERADe tubos de humo (Pirotubulares)- En este tipo el fluido en estado liacutequido se encuentra en

un recipiente atravesado por tubos por los cuales circulan gases a alta temperatura producto de un proceso de combustioacuten El agua se evapora al contacto con los tubos calientes productos a la circulacioacuten de los gases de escape

Las calderas pirotubulares tienen una serie de ventajas que son las siguientesbull Bajo costebull Bajo mantenimientobull Capacidad de soportar fluctuaciones de carga grandes y bruscas y variaciones de

presioacutenbull Simplicidad de instalacioacuten

A pesar de las ventajas que presentan las calderas pirotubulares tambieacuten tienen algunas desventajas tales como

bull La limitacioacuten del tamantildeo por la resistencia de la carcasabull Tensiones teacutermicasbull Peligro de explosioacutenbull Difiacutecil mantenimiento

SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERAEntre los diversos datos debemos conocerbull La Potencia de la Calderabull El Voltaje que esta Requierebull El Tipo de Combustible que esta Necesita para Trabajarbull La Demanda de Vapor que se Requiere etc

Factores importantes bull Capacidad de Consumo de la Empresabull Capacidad de la Calderabull Capacidad de Turbina Generador

Requisitos baacutesicosbull Seguridad en el serviciobull Sencillezbull Bajo costo de adquisicioacuten operacioacuten y mantencioacutenbull Servicio adecuadobull Entrega inmediata

COMBUSTIOacuteNDefinimos la combustioacuten como una reaccioacuten quiacutemica raacutepida

exoteacutermica en la que se realiza la oxidacioacuten de una sustancia y la reduccioacuten de otra Las temperaturas de combustioacuten oscilan entre 1000 ordmC y 1650 ordmC

Para que se produzca la combustioacuten es necesario que haya tres elementos fundamentales

bull Comburente es la sustancia que se reduce El comburente maacutes habitual es el oxiacutegeno contenido en el aire atmosfeacuterico

bull Combustible la sustancia que se oxida es decir el elemento que se quema Los maacutes habituales son C H O y a veces N y S

bull Temperatura de ignicioacuten debe ser lo suficientemente elevada como para producir el encendido

COMBUSTIBLESbull Llamamos combustible a toda sustancia capaz de arder es decir aquella que es

capaz de combinarse raacutepidamente con oxiacutegeno con un desprendimiento de calor maacutes o menos interno

LOS QUEMADORES

Es un mecanismo que introduce la mezcla adecuada de combustible y aire a la caacutemara de combustioacuten donde la mezcla es quemada y los productos de la combustioacuten son removidos

Funciones

bull Entregar el combustible a la caacutemara de combustioacutenbull Entregar el aire a la caacutemara de combustioacutenbull Mezclar el combustible y el airebull Hacer la ignicioacuten y quemar la mezclabull Remover los productos de la combustioacuten

ELEMENTOS DE MEDICIONMedicioacuten de agua

bull Regulador mecaacutenico-termostaacuteticobull Fluido termostaacuteticobull Flotador o boya

Medicioacuten de temperatura

Mecaacutenicosbull Termoacutemetros bimetaacutelicosbull Termoacutemetros rellenos de liquido

Electroacutenicosbull Detectores de temperatura o resistenciabull Termoparesbull Termistores

ELEMENTOS DE MEDICION

Medicioacuten de presioacuten

bull Tubo Bourdon bull El diafragma

Medicioacuten del caudal

bull La medida del caudal se basa en la caiacuteda de presioacuten a traveacutes de un orificio aplicando el principio de Bernoulli podremos conocer la velocidad del fluido y con ello determinar el caudal Entre los elementos auxiliares de la tuberiacutea de vapor se puede incluir estaciones reductoras de presioacuten con las que se pretende obtener menor presioacuten o vapor saturado y estaciones de desrecalentamiento

VALVULAS DE SEGURIDADLas vaacutelvulas de seguridad se tratan de los dispositivos maacutes importantes

en una caldera y pueden tratarse de la uacuteltima defensa contra una explosioacuten por sobrepresioacuten

Tipos de vaacutelvulas bull Vaacutelvulas de vapor a colectores principalesbull Vaacutelvulas de alimentacioacuten de agua de la calderabull Vaacutelvulas de drenaje en las columnas de H2Obull Vaacutelvulas de purgabull Vaacutelvulas de comprobacioacutenbull Vaacutelvulas antiretornobull Vaacutelvulas de compuertabull Vaacutelvulas de aacutengulobull Vaacutelvulas reguladoras de presioacuten

TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERASSeguacuten la concentracioacuten de elementos disueltos y elementos en suspensioacuten nos

podemos encontrar con diferentes tipos de aguasAguas Durasbull Importante presencia de compuestos de calcio y magnesio poco solubles

principales responsables de la formacioacuten de depoacutesitos e incrustaciones Aguas Blandasbull Su composicioacuten principal estaacute dada por sales minerales de gran solubilidad

Aguas Neutrasbull Componen su formacioacuten una alta concentracioacuten de sulfatos y cloruros que no

aportan al agua tendencias aacutecidas o alcalinas o sea que no alteran sensiblemente el valor de pH

Aguas Alcalinasbull Las forman las que tienen importantes cantidades de carbonatos y bicarbonatos

de calcio magnesio y sodio las que proporcionan al agua reaccioacuten alcalina elevando en consecuencia el valor del pH presente

DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO

bull Falla debido al mal estado de refractariosbull Incrustaciones por falta de tratamiento

quiacutemico del aguabull Ataque y dantildeos por corrosioacutenbull Dantildeos por Bajo nivelbull Implosioacuten y explosioacuten

Normas de fabricacioacutenLas calderas son fabricadas con el cumplimiento de las normas de la Sociedad

Americana de Ingenieros Mecaacutenicos ASME vigente con sus respectivos adendos actualizados hasta la fecha de iniciacioacuten de la construccioacuten de la caldera

MATERIALES DE CONSTRUCCIOacuteN EN CALDERAS

bull Caacutemara de combustioacuten en laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C

bull Tubos de Humo Tubos sin costura de 2-12 de diaacutemetro exterior en calidad certifica ASTM A 192

bull Accesorios Las uniones y accesorios en el cuerpo de presioacuten de la caldera seraacuten de clase 3000 seguacuten las normas del Coacutedigo ASME

bull Cilindro exterior Laacutemina de acero al carbono en Calidad Certificada ASTM A 285 grado C o ASTM A 515 Grado 70

bull Placatubos Laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C o 515 grado 70

Turbinas de Vapor

bull La turbina de vapor de una planta de produccioacuten de energiacutea es un equipo sencillo y como maacutequina industrial es una maacutequina madura La turbina de vapor es una maacutequina muy conocida para los disentildeadores constructores instaladores y mantenedores Se conoce casi todo de ella y de hecho maacutes del 70 de la energiacutea eleacutectrica generada en el mundo se produce diariamente con turbinas de vapor

NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO

bull Utilizar un vapor de las caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas apropiadasbull Respetar las instrucciones de operacioacuten en arranques durante la marcha y

durante las paradas del equipobull Vigilar muy especialmente el aceite de lubricacioacuten Realizar anaacutelisis perioacutedicos y

comprobar que la calidad del aceite su presioacuten temperatura y presencia de contaminantes estaacute dentro de los maacutergenes adecuados

bull Respetar las consignas de proteccioacuten del equipo (valores de alarma y disparo para cada uno de los paraacutemetros controlados por el sistema de control) Si la turbina da alguacuten siacutentoma de mal funcionamiento (vibraciones temperaturas elevadas falta de potencia etc) parar y revisar el equipo nunca sobrepasar los liacutemites de determinados paraacutemetros para poder seguir con ella en produccioacuten o incluso para poder arrancarla

bull Realizar los mantenimientos programados con la periodicidad previstabull Si se produce una parada por alguna causa investigar y solucionar el problema

antes de poner el equipo en marcha nuevamente

CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS

bull Turbinas de condensacioacuten

bull Turbinas de descarga atmosfeacuterica

bull Turbinas de contrapresioacuten

PRINCIPALES PARTES SISTEMA EXTERIORROTOR CARCAZAALABESVALVULA DE REGULACIOCOJINETES DE APOYO O BANCADA COJINETE DE EMPUJE AXIAL

SISTEMA DE LUBRICACION

BOMBA MECANICA PRINCIPALBOMBA AUXILIAR BOMBA DE ENERGENCIA

SISTEMA DE EXTRACCION DE VAHOS

SISTEMA DE REFRIGERACION DE ACEITE

SISTEMA DE ACEITE DE CONTROL

SISTEMA DE SELLADO DE VAPOR

COMPENSADOR

VIRADOR

PRINCIPALES FALLASbull Fallo en vaacutelvulas de

controlFallo en los aacutelabes por resonancia

VibracionesEntrada de agua

Es la causa de fallo maacutes frecuente en turbinas de vapor En el momento que entra agua al cuerpo de la turbina que estaacute a una temperatura elevada produce cambios teacutermicos en los elementos como aacutelabes ademaacutes de producir golpes contra los mismos pudiendo provocar desde un incremento del rendimiento hasta erosioacuten en las partes mecaacutenicas de la turbina Se puede ver provocada la entrada de agua a la turbina gracias a retornos de liacuteneas de purga o aperturas erroacuteneas de diferentes vaacutelvulas

Erosioacuten

Erosioacuten del alabe

FatigaLa fatiga se presenta en materiales metaacutelicos a temperaturas superiores a 400 degC Tensioacuten teacutermicaEl vapor cuando entra en contacto con una superficie friacutea como lo es la turbina en la etapa de puesta en marcha puede transmitir el calor a traveacutes del metal a una velocidad superior que la capacidad de transferencia de calor que posee el metal esto conlleva a una diferencia de temperaturas en los cuerpos de la turbina muy elevadas dependiendo de la altura de los mismos CorrosioacutenSe debe a la concentracioacuten de agentes quiacutemicos en el agua estos compuestos estaacuten formados por oacutexidos silicatos sulfatos cloruros etc

OTRAS FALLAS

bull DESPLAZAMIENTO EXCESIVO DEL ROTOR POR MAL ESTADO DEL COJINETE DE EMPUJE O AXIAL

bull FALLOS DIVERSOS DE LA INSTRUMENTACIOacuteNbull VIBRACIOacuteN EN REDUCTOR O ALTERNADORbull FUGA DE VAPORbull FUNCIONAMIENTO INCORRECTO DE LA VAacuteLVULA DE

CONTROLbull DIFICULTAD O IMPOSIBILIDAD DE LA SINCRONIZACIOacuteNbull BLOQUEO DEL ROTOR POR CURVATURA DEL EJEbull GRIPAJE DEL ROTOR

Mantenimiento de Turbinas de vapor

La mayor parte de la energiacutea generada en el mundo se produce con turbinas de vapor Se trata de un equipo robusto bien conocido y muy experimentado Casi la mayor parte de los problemas que puede tener se conocen bien y se conoce ademaacutes como solucionarlos Por ello respetar las instrucciones de operacioacuten y realizar un mantenimiento adecuado conduce a una alta disponibilidad y a bajos costes de mantenimiento

Mantenimiento Operativo Diario

bull Comprobacioacuten de alarmas y avisosbull Vigilancia de paraacutemetrosbull Inspeccioacuten visual de la turbina y sus

auxiliares

Rotor de turbina durante revicion

Mantenimiento Quincenal

bull Inspeccioacuten visual de la turbinabull Inspeccioacuten de fugas de aceitebull Limpieza de aceite (si procede)bull Comprobacioacuten del nivel de aceitebull Inspeccioacuten de fugas de vaporbull Inspeccioacuten de fugas de agua de refrigeracioacutenbull Lectura de vibraciones (amplitud)bull Inspeccioacuten visual de la bancadabull Purga de agua del aceite de lubricacioacutenbull Inspeccioacuten visual del grupo hidraacuteulico de aceite de controlbull Inspeccioacuten visual del sistema de eliminacioacuten de vahos

Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual

bull Muestra de aceite para anaacutelisisbull Purga de agua del aceitebull Comprobacioacuten de lubricacioacuten de reductor y de alternadorbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten en turbina reductor y alternador a velocidad

nominal

Revisioacuten anualbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten de

turbina reductor y alternador a distintas velocidades y en aceleracioacuten

bull Inspeccioacuten boroscoacutepica de aacutelabesbull Apertura de cojinetes y comprobacioacuten del

estadobull Cambio de aceite si procede (seguacuten

anaacutelisis) bull Cambio de filtros de aceite bull Inspeccioacuten de la vaacutelvula de regulacioacuten de

turbina

bull Inspeccioacuten del grupo hidraacuteulicobull Comprobacioacuten de pares de apriete de tornillos bull Calibracioacuten de la instrumentacioacuten bull Comprobacioacuten de la presioacuten del vapor de

sellos bull Termografiacutea de la turbina bull Limpieza y mantenimiento del cuadro de

control bull Cambio de filtros del alternador

48

49

CONDENSADORES

SON LOS EQUIPOS ENCARGADOS DE TRANSFERIR AL AMBIENTE EL CALOR ABSORBIDO EN EL EVAPORADOR Y EN LA ETAPA DE COMPRESIOacuteN

RECIBEN EL VAPOR RECALENTADO PROVENIENTE DEL COMPRESOR Y DEBEN SER APTOS PARA ELIMINAR EL RECALENTAMIENTO Y EFECTUAR LA CONDENSACION

50

SE UTILIZAN 3 TIPOS BASICOS DE CONDENSADORES

bull ENFRIADOS POR AIRE

bull ENFRIADOS POR AGUA

bull EVAPORATIVOS

LOS ENFRIADOS POR AIRE SE EMPLEAN MAYORITARIAMENTE EN REFRIGERACION PARA AIRE ACONDICIONADO

LOS OTROS DOS SON MAS UTILIZADOS EN REFRIGERACION INDUSTRIAL

51

Condesadores Enfriados por Aire

52

Condensador Casco y Tubos

53

Condensador Evaporativo

54

CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

55

CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

57

CONDENSADORES

58

COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

59

TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

60

61

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63

64

CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

65

CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
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  • PRINCIPALES FALLAS
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
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  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
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  • CONDENSADORES (2)
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  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
  • Slide 86
  • Slide 87
  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
  • Slide 94
  • IMPACTO AMBIENTAL
  • Slide 96
  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
  • Slide 98
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  • Slide 100
  • Slide 101
  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 9: centrales termoelectricas

ESQUEMA DE FUNCIONAMENTo

El circuito primario (agua-vapor)

CALDERA

CHIMENEA

TURBINA - ALTERNADOR

CONDENSADOR

ESQUEMA DE FUNCIONAMENTO

circuito secundario

CONDENSADOR

TORRE DEREFRIGERACIon

Fases

1 Se emplea combustible generalmente un derivado del petroacuteleo llamado fuel-oil aunque hay centrales de gas o de carboacuten

2 Se calienta el agua liacutequida El calentamiento de agua se produce gracias a una caldera que obtiene energiacutea de la combustioacuten del combustible (carboacuten pulverizado fuel o gas)

3 El agua liacutequida pasa a transformarse en vapor este vapor es huacutemedo y poco energeacutetico

4 Se sobrecalienta el vapor que se vuelve seco hasta altas temperaturas y presiones

5 El vapor sobrecalentado pasa por un sistema de conduccioacuten y se libera hasta una turbina provocando su movimiento a gran velocidad

6 La turbina estaacute acoplada a un alternador solidariamente que finalmente produce la energiacutea eleacutectrica

7 En esta etapa final el vapor se enfriacutea se condensa y regresa al estado liacutequido La instalacioacuten donde se produce la condensacioacuten se llama condensador

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

CALDERAS

bull La caldera es una maacutequina o dispositivo de ingenieriacutea disentildeado para generar vapor

bull Una caldera es un cambiador de calor transforma la energiacutea quiacutemica del combustible en energiacutea caloriacutefica Ademaacutes intercambia este calor con un fluido generalmente agua que se transforma en vapor de agua En una caldera se produce la combustioacuten que es la liberacioacuten del calor del combustible y la captacioacuten del calor liberado por el fluido

PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA

bull HOGAR O FOGOacuteN (Caacutemara de combustioacuten)bull PUERTA DEL HOGARbull PARRILLAS (o emparrillado)bull CENICERObull PUERTA DEL CENICERObull ALTARbull MANPOSTERIAbull CONDUCTOS DE HUMObull CAJA DE HUMObull CHIMENEAbull REGULADOR DE TIRO O TEMPLADORbull TAPAS DE REGISTRO O PUERTAS DE INSPECCIOacuteNbull PUERTAS DE EXPLOSIOacuteNbull CAMARA DE AGUAbull CAMARA DE VAPORbull CAacuteMARA DE ALIMENTACIOacuteN DE AGUA

TIPOS DE CALDERADe tubos de agua (Acuotubulares) son aquellas calderas en las que el fluido

de trabajo se desplaza por tubos durante su calentamiento Son las maacutes utilizadas en las centrales termoeleacutectricas ya que permiten altas presiones a su salida y tienen gran capacidad de generacioacuten

Las ventajas de este tipo de calderas son bullPuede obtenerse mayor capacidad aumentando el nuacutemero de tubos independientemente del diaacutemetro del caldero de vaporbullEl caldero estaacute expuesto al calor radiante de la llamabullLa mayor ventaja es la libertad de incrementar las capacidades y presiones

TIPOS DE CALDERADe tubos de humo (Pirotubulares)- En este tipo el fluido en estado liacutequido se encuentra en

un recipiente atravesado por tubos por los cuales circulan gases a alta temperatura producto de un proceso de combustioacuten El agua se evapora al contacto con los tubos calientes productos a la circulacioacuten de los gases de escape

Las calderas pirotubulares tienen una serie de ventajas que son las siguientesbull Bajo costebull Bajo mantenimientobull Capacidad de soportar fluctuaciones de carga grandes y bruscas y variaciones de

presioacutenbull Simplicidad de instalacioacuten

A pesar de las ventajas que presentan las calderas pirotubulares tambieacuten tienen algunas desventajas tales como

bull La limitacioacuten del tamantildeo por la resistencia de la carcasabull Tensiones teacutermicasbull Peligro de explosioacutenbull Difiacutecil mantenimiento

SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERAEntre los diversos datos debemos conocerbull La Potencia de la Calderabull El Voltaje que esta Requierebull El Tipo de Combustible que esta Necesita para Trabajarbull La Demanda de Vapor que se Requiere etc

Factores importantes bull Capacidad de Consumo de la Empresabull Capacidad de la Calderabull Capacidad de Turbina Generador

Requisitos baacutesicosbull Seguridad en el serviciobull Sencillezbull Bajo costo de adquisicioacuten operacioacuten y mantencioacutenbull Servicio adecuadobull Entrega inmediata

COMBUSTIOacuteNDefinimos la combustioacuten como una reaccioacuten quiacutemica raacutepida

exoteacutermica en la que se realiza la oxidacioacuten de una sustancia y la reduccioacuten de otra Las temperaturas de combustioacuten oscilan entre 1000 ordmC y 1650 ordmC

Para que se produzca la combustioacuten es necesario que haya tres elementos fundamentales

bull Comburente es la sustancia que se reduce El comburente maacutes habitual es el oxiacutegeno contenido en el aire atmosfeacuterico

bull Combustible la sustancia que se oxida es decir el elemento que se quema Los maacutes habituales son C H O y a veces N y S

bull Temperatura de ignicioacuten debe ser lo suficientemente elevada como para producir el encendido

COMBUSTIBLESbull Llamamos combustible a toda sustancia capaz de arder es decir aquella que es

capaz de combinarse raacutepidamente con oxiacutegeno con un desprendimiento de calor maacutes o menos interno

LOS QUEMADORES

Es un mecanismo que introduce la mezcla adecuada de combustible y aire a la caacutemara de combustioacuten donde la mezcla es quemada y los productos de la combustioacuten son removidos

Funciones

bull Entregar el combustible a la caacutemara de combustioacutenbull Entregar el aire a la caacutemara de combustioacutenbull Mezclar el combustible y el airebull Hacer la ignicioacuten y quemar la mezclabull Remover los productos de la combustioacuten

ELEMENTOS DE MEDICIONMedicioacuten de agua

bull Regulador mecaacutenico-termostaacuteticobull Fluido termostaacuteticobull Flotador o boya

Medicioacuten de temperatura

Mecaacutenicosbull Termoacutemetros bimetaacutelicosbull Termoacutemetros rellenos de liquido

Electroacutenicosbull Detectores de temperatura o resistenciabull Termoparesbull Termistores

ELEMENTOS DE MEDICION

Medicioacuten de presioacuten

bull Tubo Bourdon bull El diafragma

Medicioacuten del caudal

bull La medida del caudal se basa en la caiacuteda de presioacuten a traveacutes de un orificio aplicando el principio de Bernoulli podremos conocer la velocidad del fluido y con ello determinar el caudal Entre los elementos auxiliares de la tuberiacutea de vapor se puede incluir estaciones reductoras de presioacuten con las que se pretende obtener menor presioacuten o vapor saturado y estaciones de desrecalentamiento

VALVULAS DE SEGURIDADLas vaacutelvulas de seguridad se tratan de los dispositivos maacutes importantes

en una caldera y pueden tratarse de la uacuteltima defensa contra una explosioacuten por sobrepresioacuten

Tipos de vaacutelvulas bull Vaacutelvulas de vapor a colectores principalesbull Vaacutelvulas de alimentacioacuten de agua de la calderabull Vaacutelvulas de drenaje en las columnas de H2Obull Vaacutelvulas de purgabull Vaacutelvulas de comprobacioacutenbull Vaacutelvulas antiretornobull Vaacutelvulas de compuertabull Vaacutelvulas de aacutengulobull Vaacutelvulas reguladoras de presioacuten

TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERASSeguacuten la concentracioacuten de elementos disueltos y elementos en suspensioacuten nos

podemos encontrar con diferentes tipos de aguasAguas Durasbull Importante presencia de compuestos de calcio y magnesio poco solubles

principales responsables de la formacioacuten de depoacutesitos e incrustaciones Aguas Blandasbull Su composicioacuten principal estaacute dada por sales minerales de gran solubilidad

Aguas Neutrasbull Componen su formacioacuten una alta concentracioacuten de sulfatos y cloruros que no

aportan al agua tendencias aacutecidas o alcalinas o sea que no alteran sensiblemente el valor de pH

Aguas Alcalinasbull Las forman las que tienen importantes cantidades de carbonatos y bicarbonatos

de calcio magnesio y sodio las que proporcionan al agua reaccioacuten alcalina elevando en consecuencia el valor del pH presente

DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO

bull Falla debido al mal estado de refractariosbull Incrustaciones por falta de tratamiento

quiacutemico del aguabull Ataque y dantildeos por corrosioacutenbull Dantildeos por Bajo nivelbull Implosioacuten y explosioacuten

Normas de fabricacioacutenLas calderas son fabricadas con el cumplimiento de las normas de la Sociedad

Americana de Ingenieros Mecaacutenicos ASME vigente con sus respectivos adendos actualizados hasta la fecha de iniciacioacuten de la construccioacuten de la caldera

MATERIALES DE CONSTRUCCIOacuteN EN CALDERAS

bull Caacutemara de combustioacuten en laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C

bull Tubos de Humo Tubos sin costura de 2-12 de diaacutemetro exterior en calidad certifica ASTM A 192

bull Accesorios Las uniones y accesorios en el cuerpo de presioacuten de la caldera seraacuten de clase 3000 seguacuten las normas del Coacutedigo ASME

bull Cilindro exterior Laacutemina de acero al carbono en Calidad Certificada ASTM A 285 grado C o ASTM A 515 Grado 70

bull Placatubos Laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C o 515 grado 70

Turbinas de Vapor

bull La turbina de vapor de una planta de produccioacuten de energiacutea es un equipo sencillo y como maacutequina industrial es una maacutequina madura La turbina de vapor es una maacutequina muy conocida para los disentildeadores constructores instaladores y mantenedores Se conoce casi todo de ella y de hecho maacutes del 70 de la energiacutea eleacutectrica generada en el mundo se produce diariamente con turbinas de vapor

NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO

bull Utilizar un vapor de las caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas apropiadasbull Respetar las instrucciones de operacioacuten en arranques durante la marcha y

durante las paradas del equipobull Vigilar muy especialmente el aceite de lubricacioacuten Realizar anaacutelisis perioacutedicos y

comprobar que la calidad del aceite su presioacuten temperatura y presencia de contaminantes estaacute dentro de los maacutergenes adecuados

bull Respetar las consignas de proteccioacuten del equipo (valores de alarma y disparo para cada uno de los paraacutemetros controlados por el sistema de control) Si la turbina da alguacuten siacutentoma de mal funcionamiento (vibraciones temperaturas elevadas falta de potencia etc) parar y revisar el equipo nunca sobrepasar los liacutemites de determinados paraacutemetros para poder seguir con ella en produccioacuten o incluso para poder arrancarla

bull Realizar los mantenimientos programados con la periodicidad previstabull Si se produce una parada por alguna causa investigar y solucionar el problema

antes de poner el equipo en marcha nuevamente

CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS

bull Turbinas de condensacioacuten

bull Turbinas de descarga atmosfeacuterica

bull Turbinas de contrapresioacuten

PRINCIPALES PARTES SISTEMA EXTERIORROTOR CARCAZAALABESVALVULA DE REGULACIOCOJINETES DE APOYO O BANCADA COJINETE DE EMPUJE AXIAL

SISTEMA DE LUBRICACION

BOMBA MECANICA PRINCIPALBOMBA AUXILIAR BOMBA DE ENERGENCIA

SISTEMA DE EXTRACCION DE VAHOS

SISTEMA DE REFRIGERACION DE ACEITE

SISTEMA DE ACEITE DE CONTROL

SISTEMA DE SELLADO DE VAPOR

COMPENSADOR

VIRADOR

PRINCIPALES FALLASbull Fallo en vaacutelvulas de

controlFallo en los aacutelabes por resonancia

VibracionesEntrada de agua

Es la causa de fallo maacutes frecuente en turbinas de vapor En el momento que entra agua al cuerpo de la turbina que estaacute a una temperatura elevada produce cambios teacutermicos en los elementos como aacutelabes ademaacutes de producir golpes contra los mismos pudiendo provocar desde un incremento del rendimiento hasta erosioacuten en las partes mecaacutenicas de la turbina Se puede ver provocada la entrada de agua a la turbina gracias a retornos de liacuteneas de purga o aperturas erroacuteneas de diferentes vaacutelvulas

Erosioacuten

Erosioacuten del alabe

FatigaLa fatiga se presenta en materiales metaacutelicos a temperaturas superiores a 400 degC Tensioacuten teacutermicaEl vapor cuando entra en contacto con una superficie friacutea como lo es la turbina en la etapa de puesta en marcha puede transmitir el calor a traveacutes del metal a una velocidad superior que la capacidad de transferencia de calor que posee el metal esto conlleva a una diferencia de temperaturas en los cuerpos de la turbina muy elevadas dependiendo de la altura de los mismos CorrosioacutenSe debe a la concentracioacuten de agentes quiacutemicos en el agua estos compuestos estaacuten formados por oacutexidos silicatos sulfatos cloruros etc

OTRAS FALLAS

bull DESPLAZAMIENTO EXCESIVO DEL ROTOR POR MAL ESTADO DEL COJINETE DE EMPUJE O AXIAL

bull FALLOS DIVERSOS DE LA INSTRUMENTACIOacuteNbull VIBRACIOacuteN EN REDUCTOR O ALTERNADORbull FUGA DE VAPORbull FUNCIONAMIENTO INCORRECTO DE LA VAacuteLVULA DE

CONTROLbull DIFICULTAD O IMPOSIBILIDAD DE LA SINCRONIZACIOacuteNbull BLOQUEO DEL ROTOR POR CURVATURA DEL EJEbull GRIPAJE DEL ROTOR

Mantenimiento de Turbinas de vapor

La mayor parte de la energiacutea generada en el mundo se produce con turbinas de vapor Se trata de un equipo robusto bien conocido y muy experimentado Casi la mayor parte de los problemas que puede tener se conocen bien y se conoce ademaacutes como solucionarlos Por ello respetar las instrucciones de operacioacuten y realizar un mantenimiento adecuado conduce a una alta disponibilidad y a bajos costes de mantenimiento

Mantenimiento Operativo Diario

bull Comprobacioacuten de alarmas y avisosbull Vigilancia de paraacutemetrosbull Inspeccioacuten visual de la turbina y sus

auxiliares

Rotor de turbina durante revicion

Mantenimiento Quincenal

bull Inspeccioacuten visual de la turbinabull Inspeccioacuten de fugas de aceitebull Limpieza de aceite (si procede)bull Comprobacioacuten del nivel de aceitebull Inspeccioacuten de fugas de vaporbull Inspeccioacuten de fugas de agua de refrigeracioacutenbull Lectura de vibraciones (amplitud)bull Inspeccioacuten visual de la bancadabull Purga de agua del aceite de lubricacioacutenbull Inspeccioacuten visual del grupo hidraacuteulico de aceite de controlbull Inspeccioacuten visual del sistema de eliminacioacuten de vahos

Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual

bull Muestra de aceite para anaacutelisisbull Purga de agua del aceitebull Comprobacioacuten de lubricacioacuten de reductor y de alternadorbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten en turbina reductor y alternador a velocidad

nominal

Revisioacuten anualbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten de

turbina reductor y alternador a distintas velocidades y en aceleracioacuten

bull Inspeccioacuten boroscoacutepica de aacutelabesbull Apertura de cojinetes y comprobacioacuten del

estadobull Cambio de aceite si procede (seguacuten

anaacutelisis) bull Cambio de filtros de aceite bull Inspeccioacuten de la vaacutelvula de regulacioacuten de

turbina

bull Inspeccioacuten del grupo hidraacuteulicobull Comprobacioacuten de pares de apriete de tornillos bull Calibracioacuten de la instrumentacioacuten bull Comprobacioacuten de la presioacuten del vapor de

sellos bull Termografiacutea de la turbina bull Limpieza y mantenimiento del cuadro de

control bull Cambio de filtros del alternador

48

49

CONDENSADORES

SON LOS EQUIPOS ENCARGADOS DE TRANSFERIR AL AMBIENTE EL CALOR ABSORBIDO EN EL EVAPORADOR Y EN LA ETAPA DE COMPRESIOacuteN

RECIBEN EL VAPOR RECALENTADO PROVENIENTE DEL COMPRESOR Y DEBEN SER APTOS PARA ELIMINAR EL RECALENTAMIENTO Y EFECTUAR LA CONDENSACION

50

SE UTILIZAN 3 TIPOS BASICOS DE CONDENSADORES

bull ENFRIADOS POR AIRE

bull ENFRIADOS POR AGUA

bull EVAPORATIVOS

LOS ENFRIADOS POR AIRE SE EMPLEAN MAYORITARIAMENTE EN REFRIGERACION PARA AIRE ACONDICIONADO

LOS OTROS DOS SON MAS UTILIZADOS EN REFRIGERACION INDUSTRIAL

51

Condesadores Enfriados por Aire

52

Condensador Casco y Tubos

53

Condensador Evaporativo

54

CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

55

CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

57

CONDENSADORES

58

COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

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TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

60

61

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64

CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

65

CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
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  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
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  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
  • Slide 55
  • Slide 56
  • CONDENSADORES (2)
  • Slide 58
  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
  • Slide 60
  • Slide 61
  • Slide 62
  • Slide 63
  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
  • Slide 86
  • Slide 87
  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
  • Slide 94
  • IMPACTO AMBIENTAL
  • Slide 96
  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
  • Slide 98
  • Slide 99
  • Slide 100
  • Slide 101
  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 10: centrales termoelectricas

ESQUEMA DE FUNCIONAMENTO

circuito secundario

CONDENSADOR

TORRE DEREFRIGERACIon

Fases

1 Se emplea combustible generalmente un derivado del petroacuteleo llamado fuel-oil aunque hay centrales de gas o de carboacuten

2 Se calienta el agua liacutequida El calentamiento de agua se produce gracias a una caldera que obtiene energiacutea de la combustioacuten del combustible (carboacuten pulverizado fuel o gas)

3 El agua liacutequida pasa a transformarse en vapor este vapor es huacutemedo y poco energeacutetico

4 Se sobrecalienta el vapor que se vuelve seco hasta altas temperaturas y presiones

5 El vapor sobrecalentado pasa por un sistema de conduccioacuten y se libera hasta una turbina provocando su movimiento a gran velocidad

6 La turbina estaacute acoplada a un alternador solidariamente que finalmente produce la energiacutea eleacutectrica

7 En esta etapa final el vapor se enfriacutea se condensa y regresa al estado liacutequido La instalacioacuten donde se produce la condensacioacuten se llama condensador

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

CALDERAS

bull La caldera es una maacutequina o dispositivo de ingenieriacutea disentildeado para generar vapor

bull Una caldera es un cambiador de calor transforma la energiacutea quiacutemica del combustible en energiacutea caloriacutefica Ademaacutes intercambia este calor con un fluido generalmente agua que se transforma en vapor de agua En una caldera se produce la combustioacuten que es la liberacioacuten del calor del combustible y la captacioacuten del calor liberado por el fluido

PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA

bull HOGAR O FOGOacuteN (Caacutemara de combustioacuten)bull PUERTA DEL HOGARbull PARRILLAS (o emparrillado)bull CENICERObull PUERTA DEL CENICERObull ALTARbull MANPOSTERIAbull CONDUCTOS DE HUMObull CAJA DE HUMObull CHIMENEAbull REGULADOR DE TIRO O TEMPLADORbull TAPAS DE REGISTRO O PUERTAS DE INSPECCIOacuteNbull PUERTAS DE EXPLOSIOacuteNbull CAMARA DE AGUAbull CAMARA DE VAPORbull CAacuteMARA DE ALIMENTACIOacuteN DE AGUA

TIPOS DE CALDERADe tubos de agua (Acuotubulares) son aquellas calderas en las que el fluido

de trabajo se desplaza por tubos durante su calentamiento Son las maacutes utilizadas en las centrales termoeleacutectricas ya que permiten altas presiones a su salida y tienen gran capacidad de generacioacuten

Las ventajas de este tipo de calderas son bullPuede obtenerse mayor capacidad aumentando el nuacutemero de tubos independientemente del diaacutemetro del caldero de vaporbullEl caldero estaacute expuesto al calor radiante de la llamabullLa mayor ventaja es la libertad de incrementar las capacidades y presiones

TIPOS DE CALDERADe tubos de humo (Pirotubulares)- En este tipo el fluido en estado liacutequido se encuentra en

un recipiente atravesado por tubos por los cuales circulan gases a alta temperatura producto de un proceso de combustioacuten El agua se evapora al contacto con los tubos calientes productos a la circulacioacuten de los gases de escape

Las calderas pirotubulares tienen una serie de ventajas que son las siguientesbull Bajo costebull Bajo mantenimientobull Capacidad de soportar fluctuaciones de carga grandes y bruscas y variaciones de

presioacutenbull Simplicidad de instalacioacuten

A pesar de las ventajas que presentan las calderas pirotubulares tambieacuten tienen algunas desventajas tales como

bull La limitacioacuten del tamantildeo por la resistencia de la carcasabull Tensiones teacutermicasbull Peligro de explosioacutenbull Difiacutecil mantenimiento

SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERAEntre los diversos datos debemos conocerbull La Potencia de la Calderabull El Voltaje que esta Requierebull El Tipo de Combustible que esta Necesita para Trabajarbull La Demanda de Vapor que se Requiere etc

Factores importantes bull Capacidad de Consumo de la Empresabull Capacidad de la Calderabull Capacidad de Turbina Generador

Requisitos baacutesicosbull Seguridad en el serviciobull Sencillezbull Bajo costo de adquisicioacuten operacioacuten y mantencioacutenbull Servicio adecuadobull Entrega inmediata

COMBUSTIOacuteNDefinimos la combustioacuten como una reaccioacuten quiacutemica raacutepida

exoteacutermica en la que se realiza la oxidacioacuten de una sustancia y la reduccioacuten de otra Las temperaturas de combustioacuten oscilan entre 1000 ordmC y 1650 ordmC

Para que se produzca la combustioacuten es necesario que haya tres elementos fundamentales

bull Comburente es la sustancia que se reduce El comburente maacutes habitual es el oxiacutegeno contenido en el aire atmosfeacuterico

bull Combustible la sustancia que se oxida es decir el elemento que se quema Los maacutes habituales son C H O y a veces N y S

bull Temperatura de ignicioacuten debe ser lo suficientemente elevada como para producir el encendido

COMBUSTIBLESbull Llamamos combustible a toda sustancia capaz de arder es decir aquella que es

capaz de combinarse raacutepidamente con oxiacutegeno con un desprendimiento de calor maacutes o menos interno

LOS QUEMADORES

Es un mecanismo que introduce la mezcla adecuada de combustible y aire a la caacutemara de combustioacuten donde la mezcla es quemada y los productos de la combustioacuten son removidos

Funciones

bull Entregar el combustible a la caacutemara de combustioacutenbull Entregar el aire a la caacutemara de combustioacutenbull Mezclar el combustible y el airebull Hacer la ignicioacuten y quemar la mezclabull Remover los productos de la combustioacuten

ELEMENTOS DE MEDICIONMedicioacuten de agua

bull Regulador mecaacutenico-termostaacuteticobull Fluido termostaacuteticobull Flotador o boya

Medicioacuten de temperatura

Mecaacutenicosbull Termoacutemetros bimetaacutelicosbull Termoacutemetros rellenos de liquido

Electroacutenicosbull Detectores de temperatura o resistenciabull Termoparesbull Termistores

ELEMENTOS DE MEDICION

Medicioacuten de presioacuten

bull Tubo Bourdon bull El diafragma

Medicioacuten del caudal

bull La medida del caudal se basa en la caiacuteda de presioacuten a traveacutes de un orificio aplicando el principio de Bernoulli podremos conocer la velocidad del fluido y con ello determinar el caudal Entre los elementos auxiliares de la tuberiacutea de vapor se puede incluir estaciones reductoras de presioacuten con las que se pretende obtener menor presioacuten o vapor saturado y estaciones de desrecalentamiento

VALVULAS DE SEGURIDADLas vaacutelvulas de seguridad se tratan de los dispositivos maacutes importantes

en una caldera y pueden tratarse de la uacuteltima defensa contra una explosioacuten por sobrepresioacuten

Tipos de vaacutelvulas bull Vaacutelvulas de vapor a colectores principalesbull Vaacutelvulas de alimentacioacuten de agua de la calderabull Vaacutelvulas de drenaje en las columnas de H2Obull Vaacutelvulas de purgabull Vaacutelvulas de comprobacioacutenbull Vaacutelvulas antiretornobull Vaacutelvulas de compuertabull Vaacutelvulas de aacutengulobull Vaacutelvulas reguladoras de presioacuten

TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERASSeguacuten la concentracioacuten de elementos disueltos y elementos en suspensioacuten nos

podemos encontrar con diferentes tipos de aguasAguas Durasbull Importante presencia de compuestos de calcio y magnesio poco solubles

principales responsables de la formacioacuten de depoacutesitos e incrustaciones Aguas Blandasbull Su composicioacuten principal estaacute dada por sales minerales de gran solubilidad

Aguas Neutrasbull Componen su formacioacuten una alta concentracioacuten de sulfatos y cloruros que no

aportan al agua tendencias aacutecidas o alcalinas o sea que no alteran sensiblemente el valor de pH

Aguas Alcalinasbull Las forman las que tienen importantes cantidades de carbonatos y bicarbonatos

de calcio magnesio y sodio las que proporcionan al agua reaccioacuten alcalina elevando en consecuencia el valor del pH presente

DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO

bull Falla debido al mal estado de refractariosbull Incrustaciones por falta de tratamiento

quiacutemico del aguabull Ataque y dantildeos por corrosioacutenbull Dantildeos por Bajo nivelbull Implosioacuten y explosioacuten

Normas de fabricacioacutenLas calderas son fabricadas con el cumplimiento de las normas de la Sociedad

Americana de Ingenieros Mecaacutenicos ASME vigente con sus respectivos adendos actualizados hasta la fecha de iniciacioacuten de la construccioacuten de la caldera

MATERIALES DE CONSTRUCCIOacuteN EN CALDERAS

bull Caacutemara de combustioacuten en laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C

bull Tubos de Humo Tubos sin costura de 2-12 de diaacutemetro exterior en calidad certifica ASTM A 192

bull Accesorios Las uniones y accesorios en el cuerpo de presioacuten de la caldera seraacuten de clase 3000 seguacuten las normas del Coacutedigo ASME

bull Cilindro exterior Laacutemina de acero al carbono en Calidad Certificada ASTM A 285 grado C o ASTM A 515 Grado 70

bull Placatubos Laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C o 515 grado 70

Turbinas de Vapor

bull La turbina de vapor de una planta de produccioacuten de energiacutea es un equipo sencillo y como maacutequina industrial es una maacutequina madura La turbina de vapor es una maacutequina muy conocida para los disentildeadores constructores instaladores y mantenedores Se conoce casi todo de ella y de hecho maacutes del 70 de la energiacutea eleacutectrica generada en el mundo se produce diariamente con turbinas de vapor

NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO

bull Utilizar un vapor de las caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas apropiadasbull Respetar las instrucciones de operacioacuten en arranques durante la marcha y

durante las paradas del equipobull Vigilar muy especialmente el aceite de lubricacioacuten Realizar anaacutelisis perioacutedicos y

comprobar que la calidad del aceite su presioacuten temperatura y presencia de contaminantes estaacute dentro de los maacutergenes adecuados

bull Respetar las consignas de proteccioacuten del equipo (valores de alarma y disparo para cada uno de los paraacutemetros controlados por el sistema de control) Si la turbina da alguacuten siacutentoma de mal funcionamiento (vibraciones temperaturas elevadas falta de potencia etc) parar y revisar el equipo nunca sobrepasar los liacutemites de determinados paraacutemetros para poder seguir con ella en produccioacuten o incluso para poder arrancarla

bull Realizar los mantenimientos programados con la periodicidad previstabull Si se produce una parada por alguna causa investigar y solucionar el problema

antes de poner el equipo en marcha nuevamente

CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS

bull Turbinas de condensacioacuten

bull Turbinas de descarga atmosfeacuterica

bull Turbinas de contrapresioacuten

PRINCIPALES PARTES SISTEMA EXTERIORROTOR CARCAZAALABESVALVULA DE REGULACIOCOJINETES DE APOYO O BANCADA COJINETE DE EMPUJE AXIAL

SISTEMA DE LUBRICACION

BOMBA MECANICA PRINCIPALBOMBA AUXILIAR BOMBA DE ENERGENCIA

SISTEMA DE EXTRACCION DE VAHOS

SISTEMA DE REFRIGERACION DE ACEITE

SISTEMA DE ACEITE DE CONTROL

SISTEMA DE SELLADO DE VAPOR

COMPENSADOR

VIRADOR

PRINCIPALES FALLASbull Fallo en vaacutelvulas de

controlFallo en los aacutelabes por resonancia

VibracionesEntrada de agua

Es la causa de fallo maacutes frecuente en turbinas de vapor En el momento que entra agua al cuerpo de la turbina que estaacute a una temperatura elevada produce cambios teacutermicos en los elementos como aacutelabes ademaacutes de producir golpes contra los mismos pudiendo provocar desde un incremento del rendimiento hasta erosioacuten en las partes mecaacutenicas de la turbina Se puede ver provocada la entrada de agua a la turbina gracias a retornos de liacuteneas de purga o aperturas erroacuteneas de diferentes vaacutelvulas

Erosioacuten

Erosioacuten del alabe

FatigaLa fatiga se presenta en materiales metaacutelicos a temperaturas superiores a 400 degC Tensioacuten teacutermicaEl vapor cuando entra en contacto con una superficie friacutea como lo es la turbina en la etapa de puesta en marcha puede transmitir el calor a traveacutes del metal a una velocidad superior que la capacidad de transferencia de calor que posee el metal esto conlleva a una diferencia de temperaturas en los cuerpos de la turbina muy elevadas dependiendo de la altura de los mismos CorrosioacutenSe debe a la concentracioacuten de agentes quiacutemicos en el agua estos compuestos estaacuten formados por oacutexidos silicatos sulfatos cloruros etc

OTRAS FALLAS

bull DESPLAZAMIENTO EXCESIVO DEL ROTOR POR MAL ESTADO DEL COJINETE DE EMPUJE O AXIAL

bull FALLOS DIVERSOS DE LA INSTRUMENTACIOacuteNbull VIBRACIOacuteN EN REDUCTOR O ALTERNADORbull FUGA DE VAPORbull FUNCIONAMIENTO INCORRECTO DE LA VAacuteLVULA DE

CONTROLbull DIFICULTAD O IMPOSIBILIDAD DE LA SINCRONIZACIOacuteNbull BLOQUEO DEL ROTOR POR CURVATURA DEL EJEbull GRIPAJE DEL ROTOR

Mantenimiento de Turbinas de vapor

La mayor parte de la energiacutea generada en el mundo se produce con turbinas de vapor Se trata de un equipo robusto bien conocido y muy experimentado Casi la mayor parte de los problemas que puede tener se conocen bien y se conoce ademaacutes como solucionarlos Por ello respetar las instrucciones de operacioacuten y realizar un mantenimiento adecuado conduce a una alta disponibilidad y a bajos costes de mantenimiento

Mantenimiento Operativo Diario

bull Comprobacioacuten de alarmas y avisosbull Vigilancia de paraacutemetrosbull Inspeccioacuten visual de la turbina y sus

auxiliares

Rotor de turbina durante revicion

Mantenimiento Quincenal

bull Inspeccioacuten visual de la turbinabull Inspeccioacuten de fugas de aceitebull Limpieza de aceite (si procede)bull Comprobacioacuten del nivel de aceitebull Inspeccioacuten de fugas de vaporbull Inspeccioacuten de fugas de agua de refrigeracioacutenbull Lectura de vibraciones (amplitud)bull Inspeccioacuten visual de la bancadabull Purga de agua del aceite de lubricacioacutenbull Inspeccioacuten visual del grupo hidraacuteulico de aceite de controlbull Inspeccioacuten visual del sistema de eliminacioacuten de vahos

Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual

bull Muestra de aceite para anaacutelisisbull Purga de agua del aceitebull Comprobacioacuten de lubricacioacuten de reductor y de alternadorbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten en turbina reductor y alternador a velocidad

nominal

Revisioacuten anualbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten de

turbina reductor y alternador a distintas velocidades y en aceleracioacuten

bull Inspeccioacuten boroscoacutepica de aacutelabesbull Apertura de cojinetes y comprobacioacuten del

estadobull Cambio de aceite si procede (seguacuten

anaacutelisis) bull Cambio de filtros de aceite bull Inspeccioacuten de la vaacutelvula de regulacioacuten de

turbina

bull Inspeccioacuten del grupo hidraacuteulicobull Comprobacioacuten de pares de apriete de tornillos bull Calibracioacuten de la instrumentacioacuten bull Comprobacioacuten de la presioacuten del vapor de

sellos bull Termografiacutea de la turbina bull Limpieza y mantenimiento del cuadro de

control bull Cambio de filtros del alternador

48

49

CONDENSADORES

SON LOS EQUIPOS ENCARGADOS DE TRANSFERIR AL AMBIENTE EL CALOR ABSORBIDO EN EL EVAPORADOR Y EN LA ETAPA DE COMPRESIOacuteN

RECIBEN EL VAPOR RECALENTADO PROVENIENTE DEL COMPRESOR Y DEBEN SER APTOS PARA ELIMINAR EL RECALENTAMIENTO Y EFECTUAR LA CONDENSACION

50

SE UTILIZAN 3 TIPOS BASICOS DE CONDENSADORES

bull ENFRIADOS POR AIRE

bull ENFRIADOS POR AGUA

bull EVAPORATIVOS

LOS ENFRIADOS POR AIRE SE EMPLEAN MAYORITARIAMENTE EN REFRIGERACION PARA AIRE ACONDICIONADO

LOS OTROS DOS SON MAS UTILIZADOS EN REFRIGERACION INDUSTRIAL

51

Condesadores Enfriados por Aire

52

Condensador Casco y Tubos

53

Condensador Evaporativo

54

CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

55

CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

57

CONDENSADORES

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COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

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TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

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CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

65

CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
  • Slide 19
  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
  • Slide 38
  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
  • Slide 41
  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
  • Slide 48
  • CONDENSADORES
  • Slide 50
  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
  • Slide 55
  • Slide 56
  • CONDENSADORES (2)
  • Slide 58
  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
  • Slide 60
  • Slide 61
  • Slide 62
  • Slide 63
  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
  • Slide 86
  • Slide 87
  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
  • Slide 94
  • IMPACTO AMBIENTAL
  • Slide 96
  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
  • Slide 98
  • Slide 99
  • Slide 100
  • Slide 101
  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 11: centrales termoelectricas

Fases

1 Se emplea combustible generalmente un derivado del petroacuteleo llamado fuel-oil aunque hay centrales de gas o de carboacuten

2 Se calienta el agua liacutequida El calentamiento de agua se produce gracias a una caldera que obtiene energiacutea de la combustioacuten del combustible (carboacuten pulverizado fuel o gas)

3 El agua liacutequida pasa a transformarse en vapor este vapor es huacutemedo y poco energeacutetico

4 Se sobrecalienta el vapor que se vuelve seco hasta altas temperaturas y presiones

5 El vapor sobrecalentado pasa por un sistema de conduccioacuten y se libera hasta una turbina provocando su movimiento a gran velocidad

6 La turbina estaacute acoplada a un alternador solidariamente que finalmente produce la energiacutea eleacutectrica

7 En esta etapa final el vapor se enfriacutea se condensa y regresa al estado liacutequido La instalacioacuten donde se produce la condensacioacuten se llama condensador

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

CALDERAS

bull La caldera es una maacutequina o dispositivo de ingenieriacutea disentildeado para generar vapor

bull Una caldera es un cambiador de calor transforma la energiacutea quiacutemica del combustible en energiacutea caloriacutefica Ademaacutes intercambia este calor con un fluido generalmente agua que se transforma en vapor de agua En una caldera se produce la combustioacuten que es la liberacioacuten del calor del combustible y la captacioacuten del calor liberado por el fluido

PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA

bull HOGAR O FOGOacuteN (Caacutemara de combustioacuten)bull PUERTA DEL HOGARbull PARRILLAS (o emparrillado)bull CENICERObull PUERTA DEL CENICERObull ALTARbull MANPOSTERIAbull CONDUCTOS DE HUMObull CAJA DE HUMObull CHIMENEAbull REGULADOR DE TIRO O TEMPLADORbull TAPAS DE REGISTRO O PUERTAS DE INSPECCIOacuteNbull PUERTAS DE EXPLOSIOacuteNbull CAMARA DE AGUAbull CAMARA DE VAPORbull CAacuteMARA DE ALIMENTACIOacuteN DE AGUA

TIPOS DE CALDERADe tubos de agua (Acuotubulares) son aquellas calderas en las que el fluido

de trabajo se desplaza por tubos durante su calentamiento Son las maacutes utilizadas en las centrales termoeleacutectricas ya que permiten altas presiones a su salida y tienen gran capacidad de generacioacuten

Las ventajas de este tipo de calderas son bullPuede obtenerse mayor capacidad aumentando el nuacutemero de tubos independientemente del diaacutemetro del caldero de vaporbullEl caldero estaacute expuesto al calor radiante de la llamabullLa mayor ventaja es la libertad de incrementar las capacidades y presiones

TIPOS DE CALDERADe tubos de humo (Pirotubulares)- En este tipo el fluido en estado liacutequido se encuentra en

un recipiente atravesado por tubos por los cuales circulan gases a alta temperatura producto de un proceso de combustioacuten El agua se evapora al contacto con los tubos calientes productos a la circulacioacuten de los gases de escape

Las calderas pirotubulares tienen una serie de ventajas que son las siguientesbull Bajo costebull Bajo mantenimientobull Capacidad de soportar fluctuaciones de carga grandes y bruscas y variaciones de

presioacutenbull Simplicidad de instalacioacuten

A pesar de las ventajas que presentan las calderas pirotubulares tambieacuten tienen algunas desventajas tales como

bull La limitacioacuten del tamantildeo por la resistencia de la carcasabull Tensiones teacutermicasbull Peligro de explosioacutenbull Difiacutecil mantenimiento

SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERAEntre los diversos datos debemos conocerbull La Potencia de la Calderabull El Voltaje que esta Requierebull El Tipo de Combustible que esta Necesita para Trabajarbull La Demanda de Vapor que se Requiere etc

Factores importantes bull Capacidad de Consumo de la Empresabull Capacidad de la Calderabull Capacidad de Turbina Generador

Requisitos baacutesicosbull Seguridad en el serviciobull Sencillezbull Bajo costo de adquisicioacuten operacioacuten y mantencioacutenbull Servicio adecuadobull Entrega inmediata

COMBUSTIOacuteNDefinimos la combustioacuten como una reaccioacuten quiacutemica raacutepida

exoteacutermica en la que se realiza la oxidacioacuten de una sustancia y la reduccioacuten de otra Las temperaturas de combustioacuten oscilan entre 1000 ordmC y 1650 ordmC

Para que se produzca la combustioacuten es necesario que haya tres elementos fundamentales

bull Comburente es la sustancia que se reduce El comburente maacutes habitual es el oxiacutegeno contenido en el aire atmosfeacuterico

bull Combustible la sustancia que se oxida es decir el elemento que se quema Los maacutes habituales son C H O y a veces N y S

bull Temperatura de ignicioacuten debe ser lo suficientemente elevada como para producir el encendido

COMBUSTIBLESbull Llamamos combustible a toda sustancia capaz de arder es decir aquella que es

capaz de combinarse raacutepidamente con oxiacutegeno con un desprendimiento de calor maacutes o menos interno

LOS QUEMADORES

Es un mecanismo que introduce la mezcla adecuada de combustible y aire a la caacutemara de combustioacuten donde la mezcla es quemada y los productos de la combustioacuten son removidos

Funciones

bull Entregar el combustible a la caacutemara de combustioacutenbull Entregar el aire a la caacutemara de combustioacutenbull Mezclar el combustible y el airebull Hacer la ignicioacuten y quemar la mezclabull Remover los productos de la combustioacuten

ELEMENTOS DE MEDICIONMedicioacuten de agua

bull Regulador mecaacutenico-termostaacuteticobull Fluido termostaacuteticobull Flotador o boya

Medicioacuten de temperatura

Mecaacutenicosbull Termoacutemetros bimetaacutelicosbull Termoacutemetros rellenos de liquido

Electroacutenicosbull Detectores de temperatura o resistenciabull Termoparesbull Termistores

ELEMENTOS DE MEDICION

Medicioacuten de presioacuten

bull Tubo Bourdon bull El diafragma

Medicioacuten del caudal

bull La medida del caudal se basa en la caiacuteda de presioacuten a traveacutes de un orificio aplicando el principio de Bernoulli podremos conocer la velocidad del fluido y con ello determinar el caudal Entre los elementos auxiliares de la tuberiacutea de vapor se puede incluir estaciones reductoras de presioacuten con las que se pretende obtener menor presioacuten o vapor saturado y estaciones de desrecalentamiento

VALVULAS DE SEGURIDADLas vaacutelvulas de seguridad se tratan de los dispositivos maacutes importantes

en una caldera y pueden tratarse de la uacuteltima defensa contra una explosioacuten por sobrepresioacuten

Tipos de vaacutelvulas bull Vaacutelvulas de vapor a colectores principalesbull Vaacutelvulas de alimentacioacuten de agua de la calderabull Vaacutelvulas de drenaje en las columnas de H2Obull Vaacutelvulas de purgabull Vaacutelvulas de comprobacioacutenbull Vaacutelvulas antiretornobull Vaacutelvulas de compuertabull Vaacutelvulas de aacutengulobull Vaacutelvulas reguladoras de presioacuten

TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERASSeguacuten la concentracioacuten de elementos disueltos y elementos en suspensioacuten nos

podemos encontrar con diferentes tipos de aguasAguas Durasbull Importante presencia de compuestos de calcio y magnesio poco solubles

principales responsables de la formacioacuten de depoacutesitos e incrustaciones Aguas Blandasbull Su composicioacuten principal estaacute dada por sales minerales de gran solubilidad

Aguas Neutrasbull Componen su formacioacuten una alta concentracioacuten de sulfatos y cloruros que no

aportan al agua tendencias aacutecidas o alcalinas o sea que no alteran sensiblemente el valor de pH

Aguas Alcalinasbull Las forman las que tienen importantes cantidades de carbonatos y bicarbonatos

de calcio magnesio y sodio las que proporcionan al agua reaccioacuten alcalina elevando en consecuencia el valor del pH presente

DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO

bull Falla debido al mal estado de refractariosbull Incrustaciones por falta de tratamiento

quiacutemico del aguabull Ataque y dantildeos por corrosioacutenbull Dantildeos por Bajo nivelbull Implosioacuten y explosioacuten

Normas de fabricacioacutenLas calderas son fabricadas con el cumplimiento de las normas de la Sociedad

Americana de Ingenieros Mecaacutenicos ASME vigente con sus respectivos adendos actualizados hasta la fecha de iniciacioacuten de la construccioacuten de la caldera

MATERIALES DE CONSTRUCCIOacuteN EN CALDERAS

bull Caacutemara de combustioacuten en laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C

bull Tubos de Humo Tubos sin costura de 2-12 de diaacutemetro exterior en calidad certifica ASTM A 192

bull Accesorios Las uniones y accesorios en el cuerpo de presioacuten de la caldera seraacuten de clase 3000 seguacuten las normas del Coacutedigo ASME

bull Cilindro exterior Laacutemina de acero al carbono en Calidad Certificada ASTM A 285 grado C o ASTM A 515 Grado 70

bull Placatubos Laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C o 515 grado 70

Turbinas de Vapor

bull La turbina de vapor de una planta de produccioacuten de energiacutea es un equipo sencillo y como maacutequina industrial es una maacutequina madura La turbina de vapor es una maacutequina muy conocida para los disentildeadores constructores instaladores y mantenedores Se conoce casi todo de ella y de hecho maacutes del 70 de la energiacutea eleacutectrica generada en el mundo se produce diariamente con turbinas de vapor

NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO

bull Utilizar un vapor de las caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas apropiadasbull Respetar las instrucciones de operacioacuten en arranques durante la marcha y

durante las paradas del equipobull Vigilar muy especialmente el aceite de lubricacioacuten Realizar anaacutelisis perioacutedicos y

comprobar que la calidad del aceite su presioacuten temperatura y presencia de contaminantes estaacute dentro de los maacutergenes adecuados

bull Respetar las consignas de proteccioacuten del equipo (valores de alarma y disparo para cada uno de los paraacutemetros controlados por el sistema de control) Si la turbina da alguacuten siacutentoma de mal funcionamiento (vibraciones temperaturas elevadas falta de potencia etc) parar y revisar el equipo nunca sobrepasar los liacutemites de determinados paraacutemetros para poder seguir con ella en produccioacuten o incluso para poder arrancarla

bull Realizar los mantenimientos programados con la periodicidad previstabull Si se produce una parada por alguna causa investigar y solucionar el problema

antes de poner el equipo en marcha nuevamente

CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS

bull Turbinas de condensacioacuten

bull Turbinas de descarga atmosfeacuterica

bull Turbinas de contrapresioacuten

PRINCIPALES PARTES SISTEMA EXTERIORROTOR CARCAZAALABESVALVULA DE REGULACIOCOJINETES DE APOYO O BANCADA COJINETE DE EMPUJE AXIAL

SISTEMA DE LUBRICACION

BOMBA MECANICA PRINCIPALBOMBA AUXILIAR BOMBA DE ENERGENCIA

SISTEMA DE EXTRACCION DE VAHOS

SISTEMA DE REFRIGERACION DE ACEITE

SISTEMA DE ACEITE DE CONTROL

SISTEMA DE SELLADO DE VAPOR

COMPENSADOR

VIRADOR

PRINCIPALES FALLASbull Fallo en vaacutelvulas de

controlFallo en los aacutelabes por resonancia

VibracionesEntrada de agua

Es la causa de fallo maacutes frecuente en turbinas de vapor En el momento que entra agua al cuerpo de la turbina que estaacute a una temperatura elevada produce cambios teacutermicos en los elementos como aacutelabes ademaacutes de producir golpes contra los mismos pudiendo provocar desde un incremento del rendimiento hasta erosioacuten en las partes mecaacutenicas de la turbina Se puede ver provocada la entrada de agua a la turbina gracias a retornos de liacuteneas de purga o aperturas erroacuteneas de diferentes vaacutelvulas

Erosioacuten

Erosioacuten del alabe

FatigaLa fatiga se presenta en materiales metaacutelicos a temperaturas superiores a 400 degC Tensioacuten teacutermicaEl vapor cuando entra en contacto con una superficie friacutea como lo es la turbina en la etapa de puesta en marcha puede transmitir el calor a traveacutes del metal a una velocidad superior que la capacidad de transferencia de calor que posee el metal esto conlleva a una diferencia de temperaturas en los cuerpos de la turbina muy elevadas dependiendo de la altura de los mismos CorrosioacutenSe debe a la concentracioacuten de agentes quiacutemicos en el agua estos compuestos estaacuten formados por oacutexidos silicatos sulfatos cloruros etc

OTRAS FALLAS

bull DESPLAZAMIENTO EXCESIVO DEL ROTOR POR MAL ESTADO DEL COJINETE DE EMPUJE O AXIAL

bull FALLOS DIVERSOS DE LA INSTRUMENTACIOacuteNbull VIBRACIOacuteN EN REDUCTOR O ALTERNADORbull FUGA DE VAPORbull FUNCIONAMIENTO INCORRECTO DE LA VAacuteLVULA DE

CONTROLbull DIFICULTAD O IMPOSIBILIDAD DE LA SINCRONIZACIOacuteNbull BLOQUEO DEL ROTOR POR CURVATURA DEL EJEbull GRIPAJE DEL ROTOR

Mantenimiento de Turbinas de vapor

La mayor parte de la energiacutea generada en el mundo se produce con turbinas de vapor Se trata de un equipo robusto bien conocido y muy experimentado Casi la mayor parte de los problemas que puede tener se conocen bien y se conoce ademaacutes como solucionarlos Por ello respetar las instrucciones de operacioacuten y realizar un mantenimiento adecuado conduce a una alta disponibilidad y a bajos costes de mantenimiento

Mantenimiento Operativo Diario

bull Comprobacioacuten de alarmas y avisosbull Vigilancia de paraacutemetrosbull Inspeccioacuten visual de la turbina y sus

auxiliares

Rotor de turbina durante revicion

Mantenimiento Quincenal

bull Inspeccioacuten visual de la turbinabull Inspeccioacuten de fugas de aceitebull Limpieza de aceite (si procede)bull Comprobacioacuten del nivel de aceitebull Inspeccioacuten de fugas de vaporbull Inspeccioacuten de fugas de agua de refrigeracioacutenbull Lectura de vibraciones (amplitud)bull Inspeccioacuten visual de la bancadabull Purga de agua del aceite de lubricacioacutenbull Inspeccioacuten visual del grupo hidraacuteulico de aceite de controlbull Inspeccioacuten visual del sistema de eliminacioacuten de vahos

Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual

bull Muestra de aceite para anaacutelisisbull Purga de agua del aceitebull Comprobacioacuten de lubricacioacuten de reductor y de alternadorbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten en turbina reductor y alternador a velocidad

nominal

Revisioacuten anualbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten de

turbina reductor y alternador a distintas velocidades y en aceleracioacuten

bull Inspeccioacuten boroscoacutepica de aacutelabesbull Apertura de cojinetes y comprobacioacuten del

estadobull Cambio de aceite si procede (seguacuten

anaacutelisis) bull Cambio de filtros de aceite bull Inspeccioacuten de la vaacutelvula de regulacioacuten de

turbina

bull Inspeccioacuten del grupo hidraacuteulicobull Comprobacioacuten de pares de apriete de tornillos bull Calibracioacuten de la instrumentacioacuten bull Comprobacioacuten de la presioacuten del vapor de

sellos bull Termografiacutea de la turbina bull Limpieza y mantenimiento del cuadro de

control bull Cambio de filtros del alternador

48

49

CONDENSADORES

SON LOS EQUIPOS ENCARGADOS DE TRANSFERIR AL AMBIENTE EL CALOR ABSORBIDO EN EL EVAPORADOR Y EN LA ETAPA DE COMPRESIOacuteN

RECIBEN EL VAPOR RECALENTADO PROVENIENTE DEL COMPRESOR Y DEBEN SER APTOS PARA ELIMINAR EL RECALENTAMIENTO Y EFECTUAR LA CONDENSACION

50

SE UTILIZAN 3 TIPOS BASICOS DE CONDENSADORES

bull ENFRIADOS POR AIRE

bull ENFRIADOS POR AGUA

bull EVAPORATIVOS

LOS ENFRIADOS POR AIRE SE EMPLEAN MAYORITARIAMENTE EN REFRIGERACION PARA AIRE ACONDICIONADO

LOS OTROS DOS SON MAS UTILIZADOS EN REFRIGERACION INDUSTRIAL

51

Condesadores Enfriados por Aire

52

Condensador Casco y Tubos

53

Condensador Evaporativo

54

CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

55

CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

57

CONDENSADORES

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COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

59

TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

60

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CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

65

CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
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  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
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  • PRINCIPALES FALLAS
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
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  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
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  • CONDENSADORES (2)
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  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 12: centrales termoelectricas

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

CALDERAS

bull La caldera es una maacutequina o dispositivo de ingenieriacutea disentildeado para generar vapor

bull Una caldera es un cambiador de calor transforma la energiacutea quiacutemica del combustible en energiacutea caloriacutefica Ademaacutes intercambia este calor con un fluido generalmente agua que se transforma en vapor de agua En una caldera se produce la combustioacuten que es la liberacioacuten del calor del combustible y la captacioacuten del calor liberado por el fluido

PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA

bull HOGAR O FOGOacuteN (Caacutemara de combustioacuten)bull PUERTA DEL HOGARbull PARRILLAS (o emparrillado)bull CENICERObull PUERTA DEL CENICERObull ALTARbull MANPOSTERIAbull CONDUCTOS DE HUMObull CAJA DE HUMObull CHIMENEAbull REGULADOR DE TIRO O TEMPLADORbull TAPAS DE REGISTRO O PUERTAS DE INSPECCIOacuteNbull PUERTAS DE EXPLOSIOacuteNbull CAMARA DE AGUAbull CAMARA DE VAPORbull CAacuteMARA DE ALIMENTACIOacuteN DE AGUA

TIPOS DE CALDERADe tubos de agua (Acuotubulares) son aquellas calderas en las que el fluido

de trabajo se desplaza por tubos durante su calentamiento Son las maacutes utilizadas en las centrales termoeleacutectricas ya que permiten altas presiones a su salida y tienen gran capacidad de generacioacuten

Las ventajas de este tipo de calderas son bullPuede obtenerse mayor capacidad aumentando el nuacutemero de tubos independientemente del diaacutemetro del caldero de vaporbullEl caldero estaacute expuesto al calor radiante de la llamabullLa mayor ventaja es la libertad de incrementar las capacidades y presiones

TIPOS DE CALDERADe tubos de humo (Pirotubulares)- En este tipo el fluido en estado liacutequido se encuentra en

un recipiente atravesado por tubos por los cuales circulan gases a alta temperatura producto de un proceso de combustioacuten El agua se evapora al contacto con los tubos calientes productos a la circulacioacuten de los gases de escape

Las calderas pirotubulares tienen una serie de ventajas que son las siguientesbull Bajo costebull Bajo mantenimientobull Capacidad de soportar fluctuaciones de carga grandes y bruscas y variaciones de

presioacutenbull Simplicidad de instalacioacuten

A pesar de las ventajas que presentan las calderas pirotubulares tambieacuten tienen algunas desventajas tales como

bull La limitacioacuten del tamantildeo por la resistencia de la carcasabull Tensiones teacutermicasbull Peligro de explosioacutenbull Difiacutecil mantenimiento

SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERAEntre los diversos datos debemos conocerbull La Potencia de la Calderabull El Voltaje que esta Requierebull El Tipo de Combustible que esta Necesita para Trabajarbull La Demanda de Vapor que se Requiere etc

Factores importantes bull Capacidad de Consumo de la Empresabull Capacidad de la Calderabull Capacidad de Turbina Generador

Requisitos baacutesicosbull Seguridad en el serviciobull Sencillezbull Bajo costo de adquisicioacuten operacioacuten y mantencioacutenbull Servicio adecuadobull Entrega inmediata

COMBUSTIOacuteNDefinimos la combustioacuten como una reaccioacuten quiacutemica raacutepida

exoteacutermica en la que se realiza la oxidacioacuten de una sustancia y la reduccioacuten de otra Las temperaturas de combustioacuten oscilan entre 1000 ordmC y 1650 ordmC

Para que se produzca la combustioacuten es necesario que haya tres elementos fundamentales

bull Comburente es la sustancia que se reduce El comburente maacutes habitual es el oxiacutegeno contenido en el aire atmosfeacuterico

bull Combustible la sustancia que se oxida es decir el elemento que se quema Los maacutes habituales son C H O y a veces N y S

bull Temperatura de ignicioacuten debe ser lo suficientemente elevada como para producir el encendido

COMBUSTIBLESbull Llamamos combustible a toda sustancia capaz de arder es decir aquella que es

capaz de combinarse raacutepidamente con oxiacutegeno con un desprendimiento de calor maacutes o menos interno

LOS QUEMADORES

Es un mecanismo que introduce la mezcla adecuada de combustible y aire a la caacutemara de combustioacuten donde la mezcla es quemada y los productos de la combustioacuten son removidos

Funciones

bull Entregar el combustible a la caacutemara de combustioacutenbull Entregar el aire a la caacutemara de combustioacutenbull Mezclar el combustible y el airebull Hacer la ignicioacuten y quemar la mezclabull Remover los productos de la combustioacuten

ELEMENTOS DE MEDICIONMedicioacuten de agua

bull Regulador mecaacutenico-termostaacuteticobull Fluido termostaacuteticobull Flotador o boya

Medicioacuten de temperatura

Mecaacutenicosbull Termoacutemetros bimetaacutelicosbull Termoacutemetros rellenos de liquido

Electroacutenicosbull Detectores de temperatura o resistenciabull Termoparesbull Termistores

ELEMENTOS DE MEDICION

Medicioacuten de presioacuten

bull Tubo Bourdon bull El diafragma

Medicioacuten del caudal

bull La medida del caudal se basa en la caiacuteda de presioacuten a traveacutes de un orificio aplicando el principio de Bernoulli podremos conocer la velocidad del fluido y con ello determinar el caudal Entre los elementos auxiliares de la tuberiacutea de vapor se puede incluir estaciones reductoras de presioacuten con las que se pretende obtener menor presioacuten o vapor saturado y estaciones de desrecalentamiento

VALVULAS DE SEGURIDADLas vaacutelvulas de seguridad se tratan de los dispositivos maacutes importantes

en una caldera y pueden tratarse de la uacuteltima defensa contra una explosioacuten por sobrepresioacuten

Tipos de vaacutelvulas bull Vaacutelvulas de vapor a colectores principalesbull Vaacutelvulas de alimentacioacuten de agua de la calderabull Vaacutelvulas de drenaje en las columnas de H2Obull Vaacutelvulas de purgabull Vaacutelvulas de comprobacioacutenbull Vaacutelvulas antiretornobull Vaacutelvulas de compuertabull Vaacutelvulas de aacutengulobull Vaacutelvulas reguladoras de presioacuten

TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERASSeguacuten la concentracioacuten de elementos disueltos y elementos en suspensioacuten nos

podemos encontrar con diferentes tipos de aguasAguas Durasbull Importante presencia de compuestos de calcio y magnesio poco solubles

principales responsables de la formacioacuten de depoacutesitos e incrustaciones Aguas Blandasbull Su composicioacuten principal estaacute dada por sales minerales de gran solubilidad

Aguas Neutrasbull Componen su formacioacuten una alta concentracioacuten de sulfatos y cloruros que no

aportan al agua tendencias aacutecidas o alcalinas o sea que no alteran sensiblemente el valor de pH

Aguas Alcalinasbull Las forman las que tienen importantes cantidades de carbonatos y bicarbonatos

de calcio magnesio y sodio las que proporcionan al agua reaccioacuten alcalina elevando en consecuencia el valor del pH presente

DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO

bull Falla debido al mal estado de refractariosbull Incrustaciones por falta de tratamiento

quiacutemico del aguabull Ataque y dantildeos por corrosioacutenbull Dantildeos por Bajo nivelbull Implosioacuten y explosioacuten

Normas de fabricacioacutenLas calderas son fabricadas con el cumplimiento de las normas de la Sociedad

Americana de Ingenieros Mecaacutenicos ASME vigente con sus respectivos adendos actualizados hasta la fecha de iniciacioacuten de la construccioacuten de la caldera

MATERIALES DE CONSTRUCCIOacuteN EN CALDERAS

bull Caacutemara de combustioacuten en laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C

bull Tubos de Humo Tubos sin costura de 2-12 de diaacutemetro exterior en calidad certifica ASTM A 192

bull Accesorios Las uniones y accesorios en el cuerpo de presioacuten de la caldera seraacuten de clase 3000 seguacuten las normas del Coacutedigo ASME

bull Cilindro exterior Laacutemina de acero al carbono en Calidad Certificada ASTM A 285 grado C o ASTM A 515 Grado 70

bull Placatubos Laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C o 515 grado 70

Turbinas de Vapor

bull La turbina de vapor de una planta de produccioacuten de energiacutea es un equipo sencillo y como maacutequina industrial es una maacutequina madura La turbina de vapor es una maacutequina muy conocida para los disentildeadores constructores instaladores y mantenedores Se conoce casi todo de ella y de hecho maacutes del 70 de la energiacutea eleacutectrica generada en el mundo se produce diariamente con turbinas de vapor

NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO

bull Utilizar un vapor de las caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas apropiadasbull Respetar las instrucciones de operacioacuten en arranques durante la marcha y

durante las paradas del equipobull Vigilar muy especialmente el aceite de lubricacioacuten Realizar anaacutelisis perioacutedicos y

comprobar que la calidad del aceite su presioacuten temperatura y presencia de contaminantes estaacute dentro de los maacutergenes adecuados

bull Respetar las consignas de proteccioacuten del equipo (valores de alarma y disparo para cada uno de los paraacutemetros controlados por el sistema de control) Si la turbina da alguacuten siacutentoma de mal funcionamiento (vibraciones temperaturas elevadas falta de potencia etc) parar y revisar el equipo nunca sobrepasar los liacutemites de determinados paraacutemetros para poder seguir con ella en produccioacuten o incluso para poder arrancarla

bull Realizar los mantenimientos programados con la periodicidad previstabull Si se produce una parada por alguna causa investigar y solucionar el problema

antes de poner el equipo en marcha nuevamente

CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS

bull Turbinas de condensacioacuten

bull Turbinas de descarga atmosfeacuterica

bull Turbinas de contrapresioacuten

PRINCIPALES PARTES SISTEMA EXTERIORROTOR CARCAZAALABESVALVULA DE REGULACIOCOJINETES DE APOYO O BANCADA COJINETE DE EMPUJE AXIAL

SISTEMA DE LUBRICACION

BOMBA MECANICA PRINCIPALBOMBA AUXILIAR BOMBA DE ENERGENCIA

SISTEMA DE EXTRACCION DE VAHOS

SISTEMA DE REFRIGERACION DE ACEITE

SISTEMA DE ACEITE DE CONTROL

SISTEMA DE SELLADO DE VAPOR

COMPENSADOR

VIRADOR

PRINCIPALES FALLASbull Fallo en vaacutelvulas de

controlFallo en los aacutelabes por resonancia

VibracionesEntrada de agua

Es la causa de fallo maacutes frecuente en turbinas de vapor En el momento que entra agua al cuerpo de la turbina que estaacute a una temperatura elevada produce cambios teacutermicos en los elementos como aacutelabes ademaacutes de producir golpes contra los mismos pudiendo provocar desde un incremento del rendimiento hasta erosioacuten en las partes mecaacutenicas de la turbina Se puede ver provocada la entrada de agua a la turbina gracias a retornos de liacuteneas de purga o aperturas erroacuteneas de diferentes vaacutelvulas

Erosioacuten

Erosioacuten del alabe

FatigaLa fatiga se presenta en materiales metaacutelicos a temperaturas superiores a 400 degC Tensioacuten teacutermicaEl vapor cuando entra en contacto con una superficie friacutea como lo es la turbina en la etapa de puesta en marcha puede transmitir el calor a traveacutes del metal a una velocidad superior que la capacidad de transferencia de calor que posee el metal esto conlleva a una diferencia de temperaturas en los cuerpos de la turbina muy elevadas dependiendo de la altura de los mismos CorrosioacutenSe debe a la concentracioacuten de agentes quiacutemicos en el agua estos compuestos estaacuten formados por oacutexidos silicatos sulfatos cloruros etc

OTRAS FALLAS

bull DESPLAZAMIENTO EXCESIVO DEL ROTOR POR MAL ESTADO DEL COJINETE DE EMPUJE O AXIAL

bull FALLOS DIVERSOS DE LA INSTRUMENTACIOacuteNbull VIBRACIOacuteN EN REDUCTOR O ALTERNADORbull FUGA DE VAPORbull FUNCIONAMIENTO INCORRECTO DE LA VAacuteLVULA DE

CONTROLbull DIFICULTAD O IMPOSIBILIDAD DE LA SINCRONIZACIOacuteNbull BLOQUEO DEL ROTOR POR CURVATURA DEL EJEbull GRIPAJE DEL ROTOR

Mantenimiento de Turbinas de vapor

La mayor parte de la energiacutea generada en el mundo se produce con turbinas de vapor Se trata de un equipo robusto bien conocido y muy experimentado Casi la mayor parte de los problemas que puede tener se conocen bien y se conoce ademaacutes como solucionarlos Por ello respetar las instrucciones de operacioacuten y realizar un mantenimiento adecuado conduce a una alta disponibilidad y a bajos costes de mantenimiento

Mantenimiento Operativo Diario

bull Comprobacioacuten de alarmas y avisosbull Vigilancia de paraacutemetrosbull Inspeccioacuten visual de la turbina y sus

auxiliares

Rotor de turbina durante revicion

Mantenimiento Quincenal

bull Inspeccioacuten visual de la turbinabull Inspeccioacuten de fugas de aceitebull Limpieza de aceite (si procede)bull Comprobacioacuten del nivel de aceitebull Inspeccioacuten de fugas de vaporbull Inspeccioacuten de fugas de agua de refrigeracioacutenbull Lectura de vibraciones (amplitud)bull Inspeccioacuten visual de la bancadabull Purga de agua del aceite de lubricacioacutenbull Inspeccioacuten visual del grupo hidraacuteulico de aceite de controlbull Inspeccioacuten visual del sistema de eliminacioacuten de vahos

Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual

bull Muestra de aceite para anaacutelisisbull Purga de agua del aceitebull Comprobacioacuten de lubricacioacuten de reductor y de alternadorbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten en turbina reductor y alternador a velocidad

nominal

Revisioacuten anualbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten de

turbina reductor y alternador a distintas velocidades y en aceleracioacuten

bull Inspeccioacuten boroscoacutepica de aacutelabesbull Apertura de cojinetes y comprobacioacuten del

estadobull Cambio de aceite si procede (seguacuten

anaacutelisis) bull Cambio de filtros de aceite bull Inspeccioacuten de la vaacutelvula de regulacioacuten de

turbina

bull Inspeccioacuten del grupo hidraacuteulicobull Comprobacioacuten de pares de apriete de tornillos bull Calibracioacuten de la instrumentacioacuten bull Comprobacioacuten de la presioacuten del vapor de

sellos bull Termografiacutea de la turbina bull Limpieza y mantenimiento del cuadro de

control bull Cambio de filtros del alternador

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49

CONDENSADORES

SON LOS EQUIPOS ENCARGADOS DE TRANSFERIR AL AMBIENTE EL CALOR ABSORBIDO EN EL EVAPORADOR Y EN LA ETAPA DE COMPRESIOacuteN

RECIBEN EL VAPOR RECALENTADO PROVENIENTE DEL COMPRESOR Y DEBEN SER APTOS PARA ELIMINAR EL RECALENTAMIENTO Y EFECTUAR LA CONDENSACION

50

SE UTILIZAN 3 TIPOS BASICOS DE CONDENSADORES

bull ENFRIADOS POR AIRE

bull ENFRIADOS POR AGUA

bull EVAPORATIVOS

LOS ENFRIADOS POR AIRE SE EMPLEAN MAYORITARIAMENTE EN REFRIGERACION PARA AIRE ACONDICIONADO

LOS OTROS DOS SON MAS UTILIZADOS EN REFRIGERACION INDUSTRIAL

51

Condesadores Enfriados por Aire

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Condensador Casco y Tubos

53

Condensador Evaporativo

54

CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

55

CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

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CONDENSADORES

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COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

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TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

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CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

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CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
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  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
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  • PRINCIPALES FALLAS
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
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  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
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  • CONDENSADORES (2)
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  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 13: centrales termoelectricas

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

CALDERAS

bull La caldera es una maacutequina o dispositivo de ingenieriacutea disentildeado para generar vapor

bull Una caldera es un cambiador de calor transforma la energiacutea quiacutemica del combustible en energiacutea caloriacutefica Ademaacutes intercambia este calor con un fluido generalmente agua que se transforma en vapor de agua En una caldera se produce la combustioacuten que es la liberacioacuten del calor del combustible y la captacioacuten del calor liberado por el fluido

PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA

bull HOGAR O FOGOacuteN (Caacutemara de combustioacuten)bull PUERTA DEL HOGARbull PARRILLAS (o emparrillado)bull CENICERObull PUERTA DEL CENICERObull ALTARbull MANPOSTERIAbull CONDUCTOS DE HUMObull CAJA DE HUMObull CHIMENEAbull REGULADOR DE TIRO O TEMPLADORbull TAPAS DE REGISTRO O PUERTAS DE INSPECCIOacuteNbull PUERTAS DE EXPLOSIOacuteNbull CAMARA DE AGUAbull CAMARA DE VAPORbull CAacuteMARA DE ALIMENTACIOacuteN DE AGUA

TIPOS DE CALDERADe tubos de agua (Acuotubulares) son aquellas calderas en las que el fluido

de trabajo se desplaza por tubos durante su calentamiento Son las maacutes utilizadas en las centrales termoeleacutectricas ya que permiten altas presiones a su salida y tienen gran capacidad de generacioacuten

Las ventajas de este tipo de calderas son bullPuede obtenerse mayor capacidad aumentando el nuacutemero de tubos independientemente del diaacutemetro del caldero de vaporbullEl caldero estaacute expuesto al calor radiante de la llamabullLa mayor ventaja es la libertad de incrementar las capacidades y presiones

TIPOS DE CALDERADe tubos de humo (Pirotubulares)- En este tipo el fluido en estado liacutequido se encuentra en

un recipiente atravesado por tubos por los cuales circulan gases a alta temperatura producto de un proceso de combustioacuten El agua se evapora al contacto con los tubos calientes productos a la circulacioacuten de los gases de escape

Las calderas pirotubulares tienen una serie de ventajas que son las siguientesbull Bajo costebull Bajo mantenimientobull Capacidad de soportar fluctuaciones de carga grandes y bruscas y variaciones de

presioacutenbull Simplicidad de instalacioacuten

A pesar de las ventajas que presentan las calderas pirotubulares tambieacuten tienen algunas desventajas tales como

bull La limitacioacuten del tamantildeo por la resistencia de la carcasabull Tensiones teacutermicasbull Peligro de explosioacutenbull Difiacutecil mantenimiento

SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERAEntre los diversos datos debemos conocerbull La Potencia de la Calderabull El Voltaje que esta Requierebull El Tipo de Combustible que esta Necesita para Trabajarbull La Demanda de Vapor que se Requiere etc

Factores importantes bull Capacidad de Consumo de la Empresabull Capacidad de la Calderabull Capacidad de Turbina Generador

Requisitos baacutesicosbull Seguridad en el serviciobull Sencillezbull Bajo costo de adquisicioacuten operacioacuten y mantencioacutenbull Servicio adecuadobull Entrega inmediata

COMBUSTIOacuteNDefinimos la combustioacuten como una reaccioacuten quiacutemica raacutepida

exoteacutermica en la que se realiza la oxidacioacuten de una sustancia y la reduccioacuten de otra Las temperaturas de combustioacuten oscilan entre 1000 ordmC y 1650 ordmC

Para que se produzca la combustioacuten es necesario que haya tres elementos fundamentales

bull Comburente es la sustancia que se reduce El comburente maacutes habitual es el oxiacutegeno contenido en el aire atmosfeacuterico

bull Combustible la sustancia que se oxida es decir el elemento que se quema Los maacutes habituales son C H O y a veces N y S

bull Temperatura de ignicioacuten debe ser lo suficientemente elevada como para producir el encendido

COMBUSTIBLESbull Llamamos combustible a toda sustancia capaz de arder es decir aquella que es

capaz de combinarse raacutepidamente con oxiacutegeno con un desprendimiento de calor maacutes o menos interno

LOS QUEMADORES

Es un mecanismo que introduce la mezcla adecuada de combustible y aire a la caacutemara de combustioacuten donde la mezcla es quemada y los productos de la combustioacuten son removidos

Funciones

bull Entregar el combustible a la caacutemara de combustioacutenbull Entregar el aire a la caacutemara de combustioacutenbull Mezclar el combustible y el airebull Hacer la ignicioacuten y quemar la mezclabull Remover los productos de la combustioacuten

ELEMENTOS DE MEDICIONMedicioacuten de agua

bull Regulador mecaacutenico-termostaacuteticobull Fluido termostaacuteticobull Flotador o boya

Medicioacuten de temperatura

Mecaacutenicosbull Termoacutemetros bimetaacutelicosbull Termoacutemetros rellenos de liquido

Electroacutenicosbull Detectores de temperatura o resistenciabull Termoparesbull Termistores

ELEMENTOS DE MEDICION

Medicioacuten de presioacuten

bull Tubo Bourdon bull El diafragma

Medicioacuten del caudal

bull La medida del caudal se basa en la caiacuteda de presioacuten a traveacutes de un orificio aplicando el principio de Bernoulli podremos conocer la velocidad del fluido y con ello determinar el caudal Entre los elementos auxiliares de la tuberiacutea de vapor se puede incluir estaciones reductoras de presioacuten con las que se pretende obtener menor presioacuten o vapor saturado y estaciones de desrecalentamiento

VALVULAS DE SEGURIDADLas vaacutelvulas de seguridad se tratan de los dispositivos maacutes importantes

en una caldera y pueden tratarse de la uacuteltima defensa contra una explosioacuten por sobrepresioacuten

Tipos de vaacutelvulas bull Vaacutelvulas de vapor a colectores principalesbull Vaacutelvulas de alimentacioacuten de agua de la calderabull Vaacutelvulas de drenaje en las columnas de H2Obull Vaacutelvulas de purgabull Vaacutelvulas de comprobacioacutenbull Vaacutelvulas antiretornobull Vaacutelvulas de compuertabull Vaacutelvulas de aacutengulobull Vaacutelvulas reguladoras de presioacuten

TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERASSeguacuten la concentracioacuten de elementos disueltos y elementos en suspensioacuten nos

podemos encontrar con diferentes tipos de aguasAguas Durasbull Importante presencia de compuestos de calcio y magnesio poco solubles

principales responsables de la formacioacuten de depoacutesitos e incrustaciones Aguas Blandasbull Su composicioacuten principal estaacute dada por sales minerales de gran solubilidad

Aguas Neutrasbull Componen su formacioacuten una alta concentracioacuten de sulfatos y cloruros que no

aportan al agua tendencias aacutecidas o alcalinas o sea que no alteran sensiblemente el valor de pH

Aguas Alcalinasbull Las forman las que tienen importantes cantidades de carbonatos y bicarbonatos

de calcio magnesio y sodio las que proporcionan al agua reaccioacuten alcalina elevando en consecuencia el valor del pH presente

DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO

bull Falla debido al mal estado de refractariosbull Incrustaciones por falta de tratamiento

quiacutemico del aguabull Ataque y dantildeos por corrosioacutenbull Dantildeos por Bajo nivelbull Implosioacuten y explosioacuten

Normas de fabricacioacutenLas calderas son fabricadas con el cumplimiento de las normas de la Sociedad

Americana de Ingenieros Mecaacutenicos ASME vigente con sus respectivos adendos actualizados hasta la fecha de iniciacioacuten de la construccioacuten de la caldera

MATERIALES DE CONSTRUCCIOacuteN EN CALDERAS

bull Caacutemara de combustioacuten en laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C

bull Tubos de Humo Tubos sin costura de 2-12 de diaacutemetro exterior en calidad certifica ASTM A 192

bull Accesorios Las uniones y accesorios en el cuerpo de presioacuten de la caldera seraacuten de clase 3000 seguacuten las normas del Coacutedigo ASME

bull Cilindro exterior Laacutemina de acero al carbono en Calidad Certificada ASTM A 285 grado C o ASTM A 515 Grado 70

bull Placatubos Laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C o 515 grado 70

Turbinas de Vapor

bull La turbina de vapor de una planta de produccioacuten de energiacutea es un equipo sencillo y como maacutequina industrial es una maacutequina madura La turbina de vapor es una maacutequina muy conocida para los disentildeadores constructores instaladores y mantenedores Se conoce casi todo de ella y de hecho maacutes del 70 de la energiacutea eleacutectrica generada en el mundo se produce diariamente con turbinas de vapor

NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO

bull Utilizar un vapor de las caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas apropiadasbull Respetar las instrucciones de operacioacuten en arranques durante la marcha y

durante las paradas del equipobull Vigilar muy especialmente el aceite de lubricacioacuten Realizar anaacutelisis perioacutedicos y

comprobar que la calidad del aceite su presioacuten temperatura y presencia de contaminantes estaacute dentro de los maacutergenes adecuados

bull Respetar las consignas de proteccioacuten del equipo (valores de alarma y disparo para cada uno de los paraacutemetros controlados por el sistema de control) Si la turbina da alguacuten siacutentoma de mal funcionamiento (vibraciones temperaturas elevadas falta de potencia etc) parar y revisar el equipo nunca sobrepasar los liacutemites de determinados paraacutemetros para poder seguir con ella en produccioacuten o incluso para poder arrancarla

bull Realizar los mantenimientos programados con la periodicidad previstabull Si se produce una parada por alguna causa investigar y solucionar el problema

antes de poner el equipo en marcha nuevamente

CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS

bull Turbinas de condensacioacuten

bull Turbinas de descarga atmosfeacuterica

bull Turbinas de contrapresioacuten

PRINCIPALES PARTES SISTEMA EXTERIORROTOR CARCAZAALABESVALVULA DE REGULACIOCOJINETES DE APOYO O BANCADA COJINETE DE EMPUJE AXIAL

SISTEMA DE LUBRICACION

BOMBA MECANICA PRINCIPALBOMBA AUXILIAR BOMBA DE ENERGENCIA

SISTEMA DE EXTRACCION DE VAHOS

SISTEMA DE REFRIGERACION DE ACEITE

SISTEMA DE ACEITE DE CONTROL

SISTEMA DE SELLADO DE VAPOR

COMPENSADOR

VIRADOR

PRINCIPALES FALLASbull Fallo en vaacutelvulas de

controlFallo en los aacutelabes por resonancia

VibracionesEntrada de agua

Es la causa de fallo maacutes frecuente en turbinas de vapor En el momento que entra agua al cuerpo de la turbina que estaacute a una temperatura elevada produce cambios teacutermicos en los elementos como aacutelabes ademaacutes de producir golpes contra los mismos pudiendo provocar desde un incremento del rendimiento hasta erosioacuten en las partes mecaacutenicas de la turbina Se puede ver provocada la entrada de agua a la turbina gracias a retornos de liacuteneas de purga o aperturas erroacuteneas de diferentes vaacutelvulas

Erosioacuten

Erosioacuten del alabe

FatigaLa fatiga se presenta en materiales metaacutelicos a temperaturas superiores a 400 degC Tensioacuten teacutermicaEl vapor cuando entra en contacto con una superficie friacutea como lo es la turbina en la etapa de puesta en marcha puede transmitir el calor a traveacutes del metal a una velocidad superior que la capacidad de transferencia de calor que posee el metal esto conlleva a una diferencia de temperaturas en los cuerpos de la turbina muy elevadas dependiendo de la altura de los mismos CorrosioacutenSe debe a la concentracioacuten de agentes quiacutemicos en el agua estos compuestos estaacuten formados por oacutexidos silicatos sulfatos cloruros etc

OTRAS FALLAS

bull DESPLAZAMIENTO EXCESIVO DEL ROTOR POR MAL ESTADO DEL COJINETE DE EMPUJE O AXIAL

bull FALLOS DIVERSOS DE LA INSTRUMENTACIOacuteNbull VIBRACIOacuteN EN REDUCTOR O ALTERNADORbull FUGA DE VAPORbull FUNCIONAMIENTO INCORRECTO DE LA VAacuteLVULA DE

CONTROLbull DIFICULTAD O IMPOSIBILIDAD DE LA SINCRONIZACIOacuteNbull BLOQUEO DEL ROTOR POR CURVATURA DEL EJEbull GRIPAJE DEL ROTOR

Mantenimiento de Turbinas de vapor

La mayor parte de la energiacutea generada en el mundo se produce con turbinas de vapor Se trata de un equipo robusto bien conocido y muy experimentado Casi la mayor parte de los problemas que puede tener se conocen bien y se conoce ademaacutes como solucionarlos Por ello respetar las instrucciones de operacioacuten y realizar un mantenimiento adecuado conduce a una alta disponibilidad y a bajos costes de mantenimiento

Mantenimiento Operativo Diario

bull Comprobacioacuten de alarmas y avisosbull Vigilancia de paraacutemetrosbull Inspeccioacuten visual de la turbina y sus

auxiliares

Rotor de turbina durante revicion

Mantenimiento Quincenal

bull Inspeccioacuten visual de la turbinabull Inspeccioacuten de fugas de aceitebull Limpieza de aceite (si procede)bull Comprobacioacuten del nivel de aceitebull Inspeccioacuten de fugas de vaporbull Inspeccioacuten de fugas de agua de refrigeracioacutenbull Lectura de vibraciones (amplitud)bull Inspeccioacuten visual de la bancadabull Purga de agua del aceite de lubricacioacutenbull Inspeccioacuten visual del grupo hidraacuteulico de aceite de controlbull Inspeccioacuten visual del sistema de eliminacioacuten de vahos

Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual

bull Muestra de aceite para anaacutelisisbull Purga de agua del aceitebull Comprobacioacuten de lubricacioacuten de reductor y de alternadorbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten en turbina reductor y alternador a velocidad

nominal

Revisioacuten anualbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten de

turbina reductor y alternador a distintas velocidades y en aceleracioacuten

bull Inspeccioacuten boroscoacutepica de aacutelabesbull Apertura de cojinetes y comprobacioacuten del

estadobull Cambio de aceite si procede (seguacuten

anaacutelisis) bull Cambio de filtros de aceite bull Inspeccioacuten de la vaacutelvula de regulacioacuten de

turbina

bull Inspeccioacuten del grupo hidraacuteulicobull Comprobacioacuten de pares de apriete de tornillos bull Calibracioacuten de la instrumentacioacuten bull Comprobacioacuten de la presioacuten del vapor de

sellos bull Termografiacutea de la turbina bull Limpieza y mantenimiento del cuadro de

control bull Cambio de filtros del alternador

48

49

CONDENSADORES

SON LOS EQUIPOS ENCARGADOS DE TRANSFERIR AL AMBIENTE EL CALOR ABSORBIDO EN EL EVAPORADOR Y EN LA ETAPA DE COMPRESIOacuteN

RECIBEN EL VAPOR RECALENTADO PROVENIENTE DEL COMPRESOR Y DEBEN SER APTOS PARA ELIMINAR EL RECALENTAMIENTO Y EFECTUAR LA CONDENSACION

50

SE UTILIZAN 3 TIPOS BASICOS DE CONDENSADORES

bull ENFRIADOS POR AIRE

bull ENFRIADOS POR AGUA

bull EVAPORATIVOS

LOS ENFRIADOS POR AIRE SE EMPLEAN MAYORITARIAMENTE EN REFRIGERACION PARA AIRE ACONDICIONADO

LOS OTROS DOS SON MAS UTILIZADOS EN REFRIGERACION INDUSTRIAL

51

Condesadores Enfriados por Aire

52

Condensador Casco y Tubos

53

Condensador Evaporativo

54

CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

55

CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

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CONDENSADORES

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COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

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TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

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CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

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CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
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  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
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  • PRINCIPALES FALLAS
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
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  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
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  • CONDENSADORES (2)
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  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 14: centrales termoelectricas

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

CALDERAS

bull La caldera es una maacutequina o dispositivo de ingenieriacutea disentildeado para generar vapor

bull Una caldera es un cambiador de calor transforma la energiacutea quiacutemica del combustible en energiacutea caloriacutefica Ademaacutes intercambia este calor con un fluido generalmente agua que se transforma en vapor de agua En una caldera se produce la combustioacuten que es la liberacioacuten del calor del combustible y la captacioacuten del calor liberado por el fluido

PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA

bull HOGAR O FOGOacuteN (Caacutemara de combustioacuten)bull PUERTA DEL HOGARbull PARRILLAS (o emparrillado)bull CENICERObull PUERTA DEL CENICERObull ALTARbull MANPOSTERIAbull CONDUCTOS DE HUMObull CAJA DE HUMObull CHIMENEAbull REGULADOR DE TIRO O TEMPLADORbull TAPAS DE REGISTRO O PUERTAS DE INSPECCIOacuteNbull PUERTAS DE EXPLOSIOacuteNbull CAMARA DE AGUAbull CAMARA DE VAPORbull CAacuteMARA DE ALIMENTACIOacuteN DE AGUA

TIPOS DE CALDERADe tubos de agua (Acuotubulares) son aquellas calderas en las que el fluido

de trabajo se desplaza por tubos durante su calentamiento Son las maacutes utilizadas en las centrales termoeleacutectricas ya que permiten altas presiones a su salida y tienen gran capacidad de generacioacuten

Las ventajas de este tipo de calderas son bullPuede obtenerse mayor capacidad aumentando el nuacutemero de tubos independientemente del diaacutemetro del caldero de vaporbullEl caldero estaacute expuesto al calor radiante de la llamabullLa mayor ventaja es la libertad de incrementar las capacidades y presiones

TIPOS DE CALDERADe tubos de humo (Pirotubulares)- En este tipo el fluido en estado liacutequido se encuentra en

un recipiente atravesado por tubos por los cuales circulan gases a alta temperatura producto de un proceso de combustioacuten El agua se evapora al contacto con los tubos calientes productos a la circulacioacuten de los gases de escape

Las calderas pirotubulares tienen una serie de ventajas que son las siguientesbull Bajo costebull Bajo mantenimientobull Capacidad de soportar fluctuaciones de carga grandes y bruscas y variaciones de

presioacutenbull Simplicidad de instalacioacuten

A pesar de las ventajas que presentan las calderas pirotubulares tambieacuten tienen algunas desventajas tales como

bull La limitacioacuten del tamantildeo por la resistencia de la carcasabull Tensiones teacutermicasbull Peligro de explosioacutenbull Difiacutecil mantenimiento

SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERAEntre los diversos datos debemos conocerbull La Potencia de la Calderabull El Voltaje que esta Requierebull El Tipo de Combustible que esta Necesita para Trabajarbull La Demanda de Vapor que se Requiere etc

Factores importantes bull Capacidad de Consumo de la Empresabull Capacidad de la Calderabull Capacidad de Turbina Generador

Requisitos baacutesicosbull Seguridad en el serviciobull Sencillezbull Bajo costo de adquisicioacuten operacioacuten y mantencioacutenbull Servicio adecuadobull Entrega inmediata

COMBUSTIOacuteNDefinimos la combustioacuten como una reaccioacuten quiacutemica raacutepida

exoteacutermica en la que se realiza la oxidacioacuten de una sustancia y la reduccioacuten de otra Las temperaturas de combustioacuten oscilan entre 1000 ordmC y 1650 ordmC

Para que se produzca la combustioacuten es necesario que haya tres elementos fundamentales

bull Comburente es la sustancia que se reduce El comburente maacutes habitual es el oxiacutegeno contenido en el aire atmosfeacuterico

bull Combustible la sustancia que se oxida es decir el elemento que se quema Los maacutes habituales son C H O y a veces N y S

bull Temperatura de ignicioacuten debe ser lo suficientemente elevada como para producir el encendido

COMBUSTIBLESbull Llamamos combustible a toda sustancia capaz de arder es decir aquella que es

capaz de combinarse raacutepidamente con oxiacutegeno con un desprendimiento de calor maacutes o menos interno

LOS QUEMADORES

Es un mecanismo que introduce la mezcla adecuada de combustible y aire a la caacutemara de combustioacuten donde la mezcla es quemada y los productos de la combustioacuten son removidos

Funciones

bull Entregar el combustible a la caacutemara de combustioacutenbull Entregar el aire a la caacutemara de combustioacutenbull Mezclar el combustible y el airebull Hacer la ignicioacuten y quemar la mezclabull Remover los productos de la combustioacuten

ELEMENTOS DE MEDICIONMedicioacuten de agua

bull Regulador mecaacutenico-termostaacuteticobull Fluido termostaacuteticobull Flotador o boya

Medicioacuten de temperatura

Mecaacutenicosbull Termoacutemetros bimetaacutelicosbull Termoacutemetros rellenos de liquido

Electroacutenicosbull Detectores de temperatura o resistenciabull Termoparesbull Termistores

ELEMENTOS DE MEDICION

Medicioacuten de presioacuten

bull Tubo Bourdon bull El diafragma

Medicioacuten del caudal

bull La medida del caudal se basa en la caiacuteda de presioacuten a traveacutes de un orificio aplicando el principio de Bernoulli podremos conocer la velocidad del fluido y con ello determinar el caudal Entre los elementos auxiliares de la tuberiacutea de vapor se puede incluir estaciones reductoras de presioacuten con las que se pretende obtener menor presioacuten o vapor saturado y estaciones de desrecalentamiento

VALVULAS DE SEGURIDADLas vaacutelvulas de seguridad se tratan de los dispositivos maacutes importantes

en una caldera y pueden tratarse de la uacuteltima defensa contra una explosioacuten por sobrepresioacuten

Tipos de vaacutelvulas bull Vaacutelvulas de vapor a colectores principalesbull Vaacutelvulas de alimentacioacuten de agua de la calderabull Vaacutelvulas de drenaje en las columnas de H2Obull Vaacutelvulas de purgabull Vaacutelvulas de comprobacioacutenbull Vaacutelvulas antiretornobull Vaacutelvulas de compuertabull Vaacutelvulas de aacutengulobull Vaacutelvulas reguladoras de presioacuten

TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERASSeguacuten la concentracioacuten de elementos disueltos y elementos en suspensioacuten nos

podemos encontrar con diferentes tipos de aguasAguas Durasbull Importante presencia de compuestos de calcio y magnesio poco solubles

principales responsables de la formacioacuten de depoacutesitos e incrustaciones Aguas Blandasbull Su composicioacuten principal estaacute dada por sales minerales de gran solubilidad

Aguas Neutrasbull Componen su formacioacuten una alta concentracioacuten de sulfatos y cloruros que no

aportan al agua tendencias aacutecidas o alcalinas o sea que no alteran sensiblemente el valor de pH

Aguas Alcalinasbull Las forman las que tienen importantes cantidades de carbonatos y bicarbonatos

de calcio magnesio y sodio las que proporcionan al agua reaccioacuten alcalina elevando en consecuencia el valor del pH presente

DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO

bull Falla debido al mal estado de refractariosbull Incrustaciones por falta de tratamiento

quiacutemico del aguabull Ataque y dantildeos por corrosioacutenbull Dantildeos por Bajo nivelbull Implosioacuten y explosioacuten

Normas de fabricacioacutenLas calderas son fabricadas con el cumplimiento de las normas de la Sociedad

Americana de Ingenieros Mecaacutenicos ASME vigente con sus respectivos adendos actualizados hasta la fecha de iniciacioacuten de la construccioacuten de la caldera

MATERIALES DE CONSTRUCCIOacuteN EN CALDERAS

bull Caacutemara de combustioacuten en laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C

bull Tubos de Humo Tubos sin costura de 2-12 de diaacutemetro exterior en calidad certifica ASTM A 192

bull Accesorios Las uniones y accesorios en el cuerpo de presioacuten de la caldera seraacuten de clase 3000 seguacuten las normas del Coacutedigo ASME

bull Cilindro exterior Laacutemina de acero al carbono en Calidad Certificada ASTM A 285 grado C o ASTM A 515 Grado 70

bull Placatubos Laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C o 515 grado 70

Turbinas de Vapor

bull La turbina de vapor de una planta de produccioacuten de energiacutea es un equipo sencillo y como maacutequina industrial es una maacutequina madura La turbina de vapor es una maacutequina muy conocida para los disentildeadores constructores instaladores y mantenedores Se conoce casi todo de ella y de hecho maacutes del 70 de la energiacutea eleacutectrica generada en el mundo se produce diariamente con turbinas de vapor

NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO

bull Utilizar un vapor de las caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas apropiadasbull Respetar las instrucciones de operacioacuten en arranques durante la marcha y

durante las paradas del equipobull Vigilar muy especialmente el aceite de lubricacioacuten Realizar anaacutelisis perioacutedicos y

comprobar que la calidad del aceite su presioacuten temperatura y presencia de contaminantes estaacute dentro de los maacutergenes adecuados

bull Respetar las consignas de proteccioacuten del equipo (valores de alarma y disparo para cada uno de los paraacutemetros controlados por el sistema de control) Si la turbina da alguacuten siacutentoma de mal funcionamiento (vibraciones temperaturas elevadas falta de potencia etc) parar y revisar el equipo nunca sobrepasar los liacutemites de determinados paraacutemetros para poder seguir con ella en produccioacuten o incluso para poder arrancarla

bull Realizar los mantenimientos programados con la periodicidad previstabull Si se produce una parada por alguna causa investigar y solucionar el problema

antes de poner el equipo en marcha nuevamente

CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS

bull Turbinas de condensacioacuten

bull Turbinas de descarga atmosfeacuterica

bull Turbinas de contrapresioacuten

PRINCIPALES PARTES SISTEMA EXTERIORROTOR CARCAZAALABESVALVULA DE REGULACIOCOJINETES DE APOYO O BANCADA COJINETE DE EMPUJE AXIAL

SISTEMA DE LUBRICACION

BOMBA MECANICA PRINCIPALBOMBA AUXILIAR BOMBA DE ENERGENCIA

SISTEMA DE EXTRACCION DE VAHOS

SISTEMA DE REFRIGERACION DE ACEITE

SISTEMA DE ACEITE DE CONTROL

SISTEMA DE SELLADO DE VAPOR

COMPENSADOR

VIRADOR

PRINCIPALES FALLASbull Fallo en vaacutelvulas de

controlFallo en los aacutelabes por resonancia

VibracionesEntrada de agua

Es la causa de fallo maacutes frecuente en turbinas de vapor En el momento que entra agua al cuerpo de la turbina que estaacute a una temperatura elevada produce cambios teacutermicos en los elementos como aacutelabes ademaacutes de producir golpes contra los mismos pudiendo provocar desde un incremento del rendimiento hasta erosioacuten en las partes mecaacutenicas de la turbina Se puede ver provocada la entrada de agua a la turbina gracias a retornos de liacuteneas de purga o aperturas erroacuteneas de diferentes vaacutelvulas

Erosioacuten

Erosioacuten del alabe

FatigaLa fatiga se presenta en materiales metaacutelicos a temperaturas superiores a 400 degC Tensioacuten teacutermicaEl vapor cuando entra en contacto con una superficie friacutea como lo es la turbina en la etapa de puesta en marcha puede transmitir el calor a traveacutes del metal a una velocidad superior que la capacidad de transferencia de calor que posee el metal esto conlleva a una diferencia de temperaturas en los cuerpos de la turbina muy elevadas dependiendo de la altura de los mismos CorrosioacutenSe debe a la concentracioacuten de agentes quiacutemicos en el agua estos compuestos estaacuten formados por oacutexidos silicatos sulfatos cloruros etc

OTRAS FALLAS

bull DESPLAZAMIENTO EXCESIVO DEL ROTOR POR MAL ESTADO DEL COJINETE DE EMPUJE O AXIAL

bull FALLOS DIVERSOS DE LA INSTRUMENTACIOacuteNbull VIBRACIOacuteN EN REDUCTOR O ALTERNADORbull FUGA DE VAPORbull FUNCIONAMIENTO INCORRECTO DE LA VAacuteLVULA DE

CONTROLbull DIFICULTAD O IMPOSIBILIDAD DE LA SINCRONIZACIOacuteNbull BLOQUEO DEL ROTOR POR CURVATURA DEL EJEbull GRIPAJE DEL ROTOR

Mantenimiento de Turbinas de vapor

La mayor parte de la energiacutea generada en el mundo se produce con turbinas de vapor Se trata de un equipo robusto bien conocido y muy experimentado Casi la mayor parte de los problemas que puede tener se conocen bien y se conoce ademaacutes como solucionarlos Por ello respetar las instrucciones de operacioacuten y realizar un mantenimiento adecuado conduce a una alta disponibilidad y a bajos costes de mantenimiento

Mantenimiento Operativo Diario

bull Comprobacioacuten de alarmas y avisosbull Vigilancia de paraacutemetrosbull Inspeccioacuten visual de la turbina y sus

auxiliares

Rotor de turbina durante revicion

Mantenimiento Quincenal

bull Inspeccioacuten visual de la turbinabull Inspeccioacuten de fugas de aceitebull Limpieza de aceite (si procede)bull Comprobacioacuten del nivel de aceitebull Inspeccioacuten de fugas de vaporbull Inspeccioacuten de fugas de agua de refrigeracioacutenbull Lectura de vibraciones (amplitud)bull Inspeccioacuten visual de la bancadabull Purga de agua del aceite de lubricacioacutenbull Inspeccioacuten visual del grupo hidraacuteulico de aceite de controlbull Inspeccioacuten visual del sistema de eliminacioacuten de vahos

Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual

bull Muestra de aceite para anaacutelisisbull Purga de agua del aceitebull Comprobacioacuten de lubricacioacuten de reductor y de alternadorbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten en turbina reductor y alternador a velocidad

nominal

Revisioacuten anualbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten de

turbina reductor y alternador a distintas velocidades y en aceleracioacuten

bull Inspeccioacuten boroscoacutepica de aacutelabesbull Apertura de cojinetes y comprobacioacuten del

estadobull Cambio de aceite si procede (seguacuten

anaacutelisis) bull Cambio de filtros de aceite bull Inspeccioacuten de la vaacutelvula de regulacioacuten de

turbina

bull Inspeccioacuten del grupo hidraacuteulicobull Comprobacioacuten de pares de apriete de tornillos bull Calibracioacuten de la instrumentacioacuten bull Comprobacioacuten de la presioacuten del vapor de

sellos bull Termografiacutea de la turbina bull Limpieza y mantenimiento del cuadro de

control bull Cambio de filtros del alternador

48

49

CONDENSADORES

SON LOS EQUIPOS ENCARGADOS DE TRANSFERIR AL AMBIENTE EL CALOR ABSORBIDO EN EL EVAPORADOR Y EN LA ETAPA DE COMPRESIOacuteN

RECIBEN EL VAPOR RECALENTADO PROVENIENTE DEL COMPRESOR Y DEBEN SER APTOS PARA ELIMINAR EL RECALENTAMIENTO Y EFECTUAR LA CONDENSACION

50

SE UTILIZAN 3 TIPOS BASICOS DE CONDENSADORES

bull ENFRIADOS POR AIRE

bull ENFRIADOS POR AGUA

bull EVAPORATIVOS

LOS ENFRIADOS POR AIRE SE EMPLEAN MAYORITARIAMENTE EN REFRIGERACION PARA AIRE ACONDICIONADO

LOS OTROS DOS SON MAS UTILIZADOS EN REFRIGERACION INDUSTRIAL

51

Condesadores Enfriados por Aire

52

Condensador Casco y Tubos

53

Condensador Evaporativo

54

CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

55

CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

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CONDENSADORES

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COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

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TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

60

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CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

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CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
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  • PRINCIPALES FALLAS
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
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  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
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  • CONDENSADORES (2)
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  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 15: centrales termoelectricas

LA TORRE DE REFRIGERACIOacute

CALDERAS

bull La caldera es una maacutequina o dispositivo de ingenieriacutea disentildeado para generar vapor

bull Una caldera es un cambiador de calor transforma la energiacutea quiacutemica del combustible en energiacutea caloriacutefica Ademaacutes intercambia este calor con un fluido generalmente agua que se transforma en vapor de agua En una caldera se produce la combustioacuten que es la liberacioacuten del calor del combustible y la captacioacuten del calor liberado por el fluido

PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA

bull HOGAR O FOGOacuteN (Caacutemara de combustioacuten)bull PUERTA DEL HOGARbull PARRILLAS (o emparrillado)bull CENICERObull PUERTA DEL CENICERObull ALTARbull MANPOSTERIAbull CONDUCTOS DE HUMObull CAJA DE HUMObull CHIMENEAbull REGULADOR DE TIRO O TEMPLADORbull TAPAS DE REGISTRO O PUERTAS DE INSPECCIOacuteNbull PUERTAS DE EXPLOSIOacuteNbull CAMARA DE AGUAbull CAMARA DE VAPORbull CAacuteMARA DE ALIMENTACIOacuteN DE AGUA

TIPOS DE CALDERADe tubos de agua (Acuotubulares) son aquellas calderas en las que el fluido

de trabajo se desplaza por tubos durante su calentamiento Son las maacutes utilizadas en las centrales termoeleacutectricas ya que permiten altas presiones a su salida y tienen gran capacidad de generacioacuten

Las ventajas de este tipo de calderas son bullPuede obtenerse mayor capacidad aumentando el nuacutemero de tubos independientemente del diaacutemetro del caldero de vaporbullEl caldero estaacute expuesto al calor radiante de la llamabullLa mayor ventaja es la libertad de incrementar las capacidades y presiones

TIPOS DE CALDERADe tubos de humo (Pirotubulares)- En este tipo el fluido en estado liacutequido se encuentra en

un recipiente atravesado por tubos por los cuales circulan gases a alta temperatura producto de un proceso de combustioacuten El agua se evapora al contacto con los tubos calientes productos a la circulacioacuten de los gases de escape

Las calderas pirotubulares tienen una serie de ventajas que son las siguientesbull Bajo costebull Bajo mantenimientobull Capacidad de soportar fluctuaciones de carga grandes y bruscas y variaciones de

presioacutenbull Simplicidad de instalacioacuten

A pesar de las ventajas que presentan las calderas pirotubulares tambieacuten tienen algunas desventajas tales como

bull La limitacioacuten del tamantildeo por la resistencia de la carcasabull Tensiones teacutermicasbull Peligro de explosioacutenbull Difiacutecil mantenimiento

SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERAEntre los diversos datos debemos conocerbull La Potencia de la Calderabull El Voltaje que esta Requierebull El Tipo de Combustible que esta Necesita para Trabajarbull La Demanda de Vapor que se Requiere etc

Factores importantes bull Capacidad de Consumo de la Empresabull Capacidad de la Calderabull Capacidad de Turbina Generador

Requisitos baacutesicosbull Seguridad en el serviciobull Sencillezbull Bajo costo de adquisicioacuten operacioacuten y mantencioacutenbull Servicio adecuadobull Entrega inmediata

COMBUSTIOacuteNDefinimos la combustioacuten como una reaccioacuten quiacutemica raacutepida

exoteacutermica en la que se realiza la oxidacioacuten de una sustancia y la reduccioacuten de otra Las temperaturas de combustioacuten oscilan entre 1000 ordmC y 1650 ordmC

Para que se produzca la combustioacuten es necesario que haya tres elementos fundamentales

bull Comburente es la sustancia que se reduce El comburente maacutes habitual es el oxiacutegeno contenido en el aire atmosfeacuterico

bull Combustible la sustancia que se oxida es decir el elemento que se quema Los maacutes habituales son C H O y a veces N y S

bull Temperatura de ignicioacuten debe ser lo suficientemente elevada como para producir el encendido

COMBUSTIBLESbull Llamamos combustible a toda sustancia capaz de arder es decir aquella que es

capaz de combinarse raacutepidamente con oxiacutegeno con un desprendimiento de calor maacutes o menos interno

LOS QUEMADORES

Es un mecanismo que introduce la mezcla adecuada de combustible y aire a la caacutemara de combustioacuten donde la mezcla es quemada y los productos de la combustioacuten son removidos

Funciones

bull Entregar el combustible a la caacutemara de combustioacutenbull Entregar el aire a la caacutemara de combustioacutenbull Mezclar el combustible y el airebull Hacer la ignicioacuten y quemar la mezclabull Remover los productos de la combustioacuten

ELEMENTOS DE MEDICIONMedicioacuten de agua

bull Regulador mecaacutenico-termostaacuteticobull Fluido termostaacuteticobull Flotador o boya

Medicioacuten de temperatura

Mecaacutenicosbull Termoacutemetros bimetaacutelicosbull Termoacutemetros rellenos de liquido

Electroacutenicosbull Detectores de temperatura o resistenciabull Termoparesbull Termistores

ELEMENTOS DE MEDICION

Medicioacuten de presioacuten

bull Tubo Bourdon bull El diafragma

Medicioacuten del caudal

bull La medida del caudal se basa en la caiacuteda de presioacuten a traveacutes de un orificio aplicando el principio de Bernoulli podremos conocer la velocidad del fluido y con ello determinar el caudal Entre los elementos auxiliares de la tuberiacutea de vapor se puede incluir estaciones reductoras de presioacuten con las que se pretende obtener menor presioacuten o vapor saturado y estaciones de desrecalentamiento

VALVULAS DE SEGURIDADLas vaacutelvulas de seguridad se tratan de los dispositivos maacutes importantes

en una caldera y pueden tratarse de la uacuteltima defensa contra una explosioacuten por sobrepresioacuten

Tipos de vaacutelvulas bull Vaacutelvulas de vapor a colectores principalesbull Vaacutelvulas de alimentacioacuten de agua de la calderabull Vaacutelvulas de drenaje en las columnas de H2Obull Vaacutelvulas de purgabull Vaacutelvulas de comprobacioacutenbull Vaacutelvulas antiretornobull Vaacutelvulas de compuertabull Vaacutelvulas de aacutengulobull Vaacutelvulas reguladoras de presioacuten

TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERASSeguacuten la concentracioacuten de elementos disueltos y elementos en suspensioacuten nos

podemos encontrar con diferentes tipos de aguasAguas Durasbull Importante presencia de compuestos de calcio y magnesio poco solubles

principales responsables de la formacioacuten de depoacutesitos e incrustaciones Aguas Blandasbull Su composicioacuten principal estaacute dada por sales minerales de gran solubilidad

Aguas Neutrasbull Componen su formacioacuten una alta concentracioacuten de sulfatos y cloruros que no

aportan al agua tendencias aacutecidas o alcalinas o sea que no alteran sensiblemente el valor de pH

Aguas Alcalinasbull Las forman las que tienen importantes cantidades de carbonatos y bicarbonatos

de calcio magnesio y sodio las que proporcionan al agua reaccioacuten alcalina elevando en consecuencia el valor del pH presente

DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO

bull Falla debido al mal estado de refractariosbull Incrustaciones por falta de tratamiento

quiacutemico del aguabull Ataque y dantildeos por corrosioacutenbull Dantildeos por Bajo nivelbull Implosioacuten y explosioacuten

Normas de fabricacioacutenLas calderas son fabricadas con el cumplimiento de las normas de la Sociedad

Americana de Ingenieros Mecaacutenicos ASME vigente con sus respectivos adendos actualizados hasta la fecha de iniciacioacuten de la construccioacuten de la caldera

MATERIALES DE CONSTRUCCIOacuteN EN CALDERAS

bull Caacutemara de combustioacuten en laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C

bull Tubos de Humo Tubos sin costura de 2-12 de diaacutemetro exterior en calidad certifica ASTM A 192

bull Accesorios Las uniones y accesorios en el cuerpo de presioacuten de la caldera seraacuten de clase 3000 seguacuten las normas del Coacutedigo ASME

bull Cilindro exterior Laacutemina de acero al carbono en Calidad Certificada ASTM A 285 grado C o ASTM A 515 Grado 70

bull Placatubos Laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C o 515 grado 70

Turbinas de Vapor

bull La turbina de vapor de una planta de produccioacuten de energiacutea es un equipo sencillo y como maacutequina industrial es una maacutequina madura La turbina de vapor es una maacutequina muy conocida para los disentildeadores constructores instaladores y mantenedores Se conoce casi todo de ella y de hecho maacutes del 70 de la energiacutea eleacutectrica generada en el mundo se produce diariamente con turbinas de vapor

NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO

bull Utilizar un vapor de las caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas apropiadasbull Respetar las instrucciones de operacioacuten en arranques durante la marcha y

durante las paradas del equipobull Vigilar muy especialmente el aceite de lubricacioacuten Realizar anaacutelisis perioacutedicos y

comprobar que la calidad del aceite su presioacuten temperatura y presencia de contaminantes estaacute dentro de los maacutergenes adecuados

bull Respetar las consignas de proteccioacuten del equipo (valores de alarma y disparo para cada uno de los paraacutemetros controlados por el sistema de control) Si la turbina da alguacuten siacutentoma de mal funcionamiento (vibraciones temperaturas elevadas falta de potencia etc) parar y revisar el equipo nunca sobrepasar los liacutemites de determinados paraacutemetros para poder seguir con ella en produccioacuten o incluso para poder arrancarla

bull Realizar los mantenimientos programados con la periodicidad previstabull Si se produce una parada por alguna causa investigar y solucionar el problema

antes de poner el equipo en marcha nuevamente

CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS

bull Turbinas de condensacioacuten

bull Turbinas de descarga atmosfeacuterica

bull Turbinas de contrapresioacuten

PRINCIPALES PARTES SISTEMA EXTERIORROTOR CARCAZAALABESVALVULA DE REGULACIOCOJINETES DE APOYO O BANCADA COJINETE DE EMPUJE AXIAL

SISTEMA DE LUBRICACION

BOMBA MECANICA PRINCIPALBOMBA AUXILIAR BOMBA DE ENERGENCIA

SISTEMA DE EXTRACCION DE VAHOS

SISTEMA DE REFRIGERACION DE ACEITE

SISTEMA DE ACEITE DE CONTROL

SISTEMA DE SELLADO DE VAPOR

COMPENSADOR

VIRADOR

PRINCIPALES FALLASbull Fallo en vaacutelvulas de

controlFallo en los aacutelabes por resonancia

VibracionesEntrada de agua

Es la causa de fallo maacutes frecuente en turbinas de vapor En el momento que entra agua al cuerpo de la turbina que estaacute a una temperatura elevada produce cambios teacutermicos en los elementos como aacutelabes ademaacutes de producir golpes contra los mismos pudiendo provocar desde un incremento del rendimiento hasta erosioacuten en las partes mecaacutenicas de la turbina Se puede ver provocada la entrada de agua a la turbina gracias a retornos de liacuteneas de purga o aperturas erroacuteneas de diferentes vaacutelvulas

Erosioacuten

Erosioacuten del alabe

FatigaLa fatiga se presenta en materiales metaacutelicos a temperaturas superiores a 400 degC Tensioacuten teacutermicaEl vapor cuando entra en contacto con una superficie friacutea como lo es la turbina en la etapa de puesta en marcha puede transmitir el calor a traveacutes del metal a una velocidad superior que la capacidad de transferencia de calor que posee el metal esto conlleva a una diferencia de temperaturas en los cuerpos de la turbina muy elevadas dependiendo de la altura de los mismos CorrosioacutenSe debe a la concentracioacuten de agentes quiacutemicos en el agua estos compuestos estaacuten formados por oacutexidos silicatos sulfatos cloruros etc

OTRAS FALLAS

bull DESPLAZAMIENTO EXCESIVO DEL ROTOR POR MAL ESTADO DEL COJINETE DE EMPUJE O AXIAL

bull FALLOS DIVERSOS DE LA INSTRUMENTACIOacuteNbull VIBRACIOacuteN EN REDUCTOR O ALTERNADORbull FUGA DE VAPORbull FUNCIONAMIENTO INCORRECTO DE LA VAacuteLVULA DE

CONTROLbull DIFICULTAD O IMPOSIBILIDAD DE LA SINCRONIZACIOacuteNbull BLOQUEO DEL ROTOR POR CURVATURA DEL EJEbull GRIPAJE DEL ROTOR

Mantenimiento de Turbinas de vapor

La mayor parte de la energiacutea generada en el mundo se produce con turbinas de vapor Se trata de un equipo robusto bien conocido y muy experimentado Casi la mayor parte de los problemas que puede tener se conocen bien y se conoce ademaacutes como solucionarlos Por ello respetar las instrucciones de operacioacuten y realizar un mantenimiento adecuado conduce a una alta disponibilidad y a bajos costes de mantenimiento

Mantenimiento Operativo Diario

bull Comprobacioacuten de alarmas y avisosbull Vigilancia de paraacutemetrosbull Inspeccioacuten visual de la turbina y sus

auxiliares

Rotor de turbina durante revicion

Mantenimiento Quincenal

bull Inspeccioacuten visual de la turbinabull Inspeccioacuten de fugas de aceitebull Limpieza de aceite (si procede)bull Comprobacioacuten del nivel de aceitebull Inspeccioacuten de fugas de vaporbull Inspeccioacuten de fugas de agua de refrigeracioacutenbull Lectura de vibraciones (amplitud)bull Inspeccioacuten visual de la bancadabull Purga de agua del aceite de lubricacioacutenbull Inspeccioacuten visual del grupo hidraacuteulico de aceite de controlbull Inspeccioacuten visual del sistema de eliminacioacuten de vahos

Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual

bull Muestra de aceite para anaacutelisisbull Purga de agua del aceitebull Comprobacioacuten de lubricacioacuten de reductor y de alternadorbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten en turbina reductor y alternador a velocidad

nominal

Revisioacuten anualbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten de

turbina reductor y alternador a distintas velocidades y en aceleracioacuten

bull Inspeccioacuten boroscoacutepica de aacutelabesbull Apertura de cojinetes y comprobacioacuten del

estadobull Cambio de aceite si procede (seguacuten

anaacutelisis) bull Cambio de filtros de aceite bull Inspeccioacuten de la vaacutelvula de regulacioacuten de

turbina

bull Inspeccioacuten del grupo hidraacuteulicobull Comprobacioacuten de pares de apriete de tornillos bull Calibracioacuten de la instrumentacioacuten bull Comprobacioacuten de la presioacuten del vapor de

sellos bull Termografiacutea de la turbina bull Limpieza y mantenimiento del cuadro de

control bull Cambio de filtros del alternador

48

49

CONDENSADORES

SON LOS EQUIPOS ENCARGADOS DE TRANSFERIR AL AMBIENTE EL CALOR ABSORBIDO EN EL EVAPORADOR Y EN LA ETAPA DE COMPRESIOacuteN

RECIBEN EL VAPOR RECALENTADO PROVENIENTE DEL COMPRESOR Y DEBEN SER APTOS PARA ELIMINAR EL RECALENTAMIENTO Y EFECTUAR LA CONDENSACION

50

SE UTILIZAN 3 TIPOS BASICOS DE CONDENSADORES

bull ENFRIADOS POR AIRE

bull ENFRIADOS POR AGUA

bull EVAPORATIVOS

LOS ENFRIADOS POR AIRE SE EMPLEAN MAYORITARIAMENTE EN REFRIGERACION PARA AIRE ACONDICIONADO

LOS OTROS DOS SON MAS UTILIZADOS EN REFRIGERACION INDUSTRIAL

51

Condesadores Enfriados por Aire

52

Condensador Casco y Tubos

53

Condensador Evaporativo

54

CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

55

CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

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CONDENSADORES

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COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

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TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

60

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CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

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CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
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  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
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  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
  • Slide 55
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  • CONDENSADORES (2)
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  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • Slide 62
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
  • Slide 86
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 16: centrales termoelectricas

CALDERAS

bull La caldera es una maacutequina o dispositivo de ingenieriacutea disentildeado para generar vapor

bull Una caldera es un cambiador de calor transforma la energiacutea quiacutemica del combustible en energiacutea caloriacutefica Ademaacutes intercambia este calor con un fluido generalmente agua que se transforma en vapor de agua En una caldera se produce la combustioacuten que es la liberacioacuten del calor del combustible y la captacioacuten del calor liberado por el fluido

PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA

bull HOGAR O FOGOacuteN (Caacutemara de combustioacuten)bull PUERTA DEL HOGARbull PARRILLAS (o emparrillado)bull CENICERObull PUERTA DEL CENICERObull ALTARbull MANPOSTERIAbull CONDUCTOS DE HUMObull CAJA DE HUMObull CHIMENEAbull REGULADOR DE TIRO O TEMPLADORbull TAPAS DE REGISTRO O PUERTAS DE INSPECCIOacuteNbull PUERTAS DE EXPLOSIOacuteNbull CAMARA DE AGUAbull CAMARA DE VAPORbull CAacuteMARA DE ALIMENTACIOacuteN DE AGUA

TIPOS DE CALDERADe tubos de agua (Acuotubulares) son aquellas calderas en las que el fluido

de trabajo se desplaza por tubos durante su calentamiento Son las maacutes utilizadas en las centrales termoeleacutectricas ya que permiten altas presiones a su salida y tienen gran capacidad de generacioacuten

Las ventajas de este tipo de calderas son bullPuede obtenerse mayor capacidad aumentando el nuacutemero de tubos independientemente del diaacutemetro del caldero de vaporbullEl caldero estaacute expuesto al calor radiante de la llamabullLa mayor ventaja es la libertad de incrementar las capacidades y presiones

TIPOS DE CALDERADe tubos de humo (Pirotubulares)- En este tipo el fluido en estado liacutequido se encuentra en

un recipiente atravesado por tubos por los cuales circulan gases a alta temperatura producto de un proceso de combustioacuten El agua se evapora al contacto con los tubos calientes productos a la circulacioacuten de los gases de escape

Las calderas pirotubulares tienen una serie de ventajas que son las siguientesbull Bajo costebull Bajo mantenimientobull Capacidad de soportar fluctuaciones de carga grandes y bruscas y variaciones de

presioacutenbull Simplicidad de instalacioacuten

A pesar de las ventajas que presentan las calderas pirotubulares tambieacuten tienen algunas desventajas tales como

bull La limitacioacuten del tamantildeo por la resistencia de la carcasabull Tensiones teacutermicasbull Peligro de explosioacutenbull Difiacutecil mantenimiento

SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERAEntre los diversos datos debemos conocerbull La Potencia de la Calderabull El Voltaje que esta Requierebull El Tipo de Combustible que esta Necesita para Trabajarbull La Demanda de Vapor que se Requiere etc

Factores importantes bull Capacidad de Consumo de la Empresabull Capacidad de la Calderabull Capacidad de Turbina Generador

Requisitos baacutesicosbull Seguridad en el serviciobull Sencillezbull Bajo costo de adquisicioacuten operacioacuten y mantencioacutenbull Servicio adecuadobull Entrega inmediata

COMBUSTIOacuteNDefinimos la combustioacuten como una reaccioacuten quiacutemica raacutepida

exoteacutermica en la que se realiza la oxidacioacuten de una sustancia y la reduccioacuten de otra Las temperaturas de combustioacuten oscilan entre 1000 ordmC y 1650 ordmC

Para que se produzca la combustioacuten es necesario que haya tres elementos fundamentales

bull Comburente es la sustancia que se reduce El comburente maacutes habitual es el oxiacutegeno contenido en el aire atmosfeacuterico

bull Combustible la sustancia que se oxida es decir el elemento que se quema Los maacutes habituales son C H O y a veces N y S

bull Temperatura de ignicioacuten debe ser lo suficientemente elevada como para producir el encendido

COMBUSTIBLESbull Llamamos combustible a toda sustancia capaz de arder es decir aquella que es

capaz de combinarse raacutepidamente con oxiacutegeno con un desprendimiento de calor maacutes o menos interno

LOS QUEMADORES

Es un mecanismo que introduce la mezcla adecuada de combustible y aire a la caacutemara de combustioacuten donde la mezcla es quemada y los productos de la combustioacuten son removidos

Funciones

bull Entregar el combustible a la caacutemara de combustioacutenbull Entregar el aire a la caacutemara de combustioacutenbull Mezclar el combustible y el airebull Hacer la ignicioacuten y quemar la mezclabull Remover los productos de la combustioacuten

ELEMENTOS DE MEDICIONMedicioacuten de agua

bull Regulador mecaacutenico-termostaacuteticobull Fluido termostaacuteticobull Flotador o boya

Medicioacuten de temperatura

Mecaacutenicosbull Termoacutemetros bimetaacutelicosbull Termoacutemetros rellenos de liquido

Electroacutenicosbull Detectores de temperatura o resistenciabull Termoparesbull Termistores

ELEMENTOS DE MEDICION

Medicioacuten de presioacuten

bull Tubo Bourdon bull El diafragma

Medicioacuten del caudal

bull La medida del caudal se basa en la caiacuteda de presioacuten a traveacutes de un orificio aplicando el principio de Bernoulli podremos conocer la velocidad del fluido y con ello determinar el caudal Entre los elementos auxiliares de la tuberiacutea de vapor se puede incluir estaciones reductoras de presioacuten con las que se pretende obtener menor presioacuten o vapor saturado y estaciones de desrecalentamiento

VALVULAS DE SEGURIDADLas vaacutelvulas de seguridad se tratan de los dispositivos maacutes importantes

en una caldera y pueden tratarse de la uacuteltima defensa contra una explosioacuten por sobrepresioacuten

Tipos de vaacutelvulas bull Vaacutelvulas de vapor a colectores principalesbull Vaacutelvulas de alimentacioacuten de agua de la calderabull Vaacutelvulas de drenaje en las columnas de H2Obull Vaacutelvulas de purgabull Vaacutelvulas de comprobacioacutenbull Vaacutelvulas antiretornobull Vaacutelvulas de compuertabull Vaacutelvulas de aacutengulobull Vaacutelvulas reguladoras de presioacuten

TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERASSeguacuten la concentracioacuten de elementos disueltos y elementos en suspensioacuten nos

podemos encontrar con diferentes tipos de aguasAguas Durasbull Importante presencia de compuestos de calcio y magnesio poco solubles

principales responsables de la formacioacuten de depoacutesitos e incrustaciones Aguas Blandasbull Su composicioacuten principal estaacute dada por sales minerales de gran solubilidad

Aguas Neutrasbull Componen su formacioacuten una alta concentracioacuten de sulfatos y cloruros que no

aportan al agua tendencias aacutecidas o alcalinas o sea que no alteran sensiblemente el valor de pH

Aguas Alcalinasbull Las forman las que tienen importantes cantidades de carbonatos y bicarbonatos

de calcio magnesio y sodio las que proporcionan al agua reaccioacuten alcalina elevando en consecuencia el valor del pH presente

DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO

bull Falla debido al mal estado de refractariosbull Incrustaciones por falta de tratamiento

quiacutemico del aguabull Ataque y dantildeos por corrosioacutenbull Dantildeos por Bajo nivelbull Implosioacuten y explosioacuten

Normas de fabricacioacutenLas calderas son fabricadas con el cumplimiento de las normas de la Sociedad

Americana de Ingenieros Mecaacutenicos ASME vigente con sus respectivos adendos actualizados hasta la fecha de iniciacioacuten de la construccioacuten de la caldera

MATERIALES DE CONSTRUCCIOacuteN EN CALDERAS

bull Caacutemara de combustioacuten en laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C

bull Tubos de Humo Tubos sin costura de 2-12 de diaacutemetro exterior en calidad certifica ASTM A 192

bull Accesorios Las uniones y accesorios en el cuerpo de presioacuten de la caldera seraacuten de clase 3000 seguacuten las normas del Coacutedigo ASME

bull Cilindro exterior Laacutemina de acero al carbono en Calidad Certificada ASTM A 285 grado C o ASTM A 515 Grado 70

bull Placatubos Laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C o 515 grado 70

Turbinas de Vapor

bull La turbina de vapor de una planta de produccioacuten de energiacutea es un equipo sencillo y como maacutequina industrial es una maacutequina madura La turbina de vapor es una maacutequina muy conocida para los disentildeadores constructores instaladores y mantenedores Se conoce casi todo de ella y de hecho maacutes del 70 de la energiacutea eleacutectrica generada en el mundo se produce diariamente con turbinas de vapor

NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO

bull Utilizar un vapor de las caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas apropiadasbull Respetar las instrucciones de operacioacuten en arranques durante la marcha y

durante las paradas del equipobull Vigilar muy especialmente el aceite de lubricacioacuten Realizar anaacutelisis perioacutedicos y

comprobar que la calidad del aceite su presioacuten temperatura y presencia de contaminantes estaacute dentro de los maacutergenes adecuados

bull Respetar las consignas de proteccioacuten del equipo (valores de alarma y disparo para cada uno de los paraacutemetros controlados por el sistema de control) Si la turbina da alguacuten siacutentoma de mal funcionamiento (vibraciones temperaturas elevadas falta de potencia etc) parar y revisar el equipo nunca sobrepasar los liacutemites de determinados paraacutemetros para poder seguir con ella en produccioacuten o incluso para poder arrancarla

bull Realizar los mantenimientos programados con la periodicidad previstabull Si se produce una parada por alguna causa investigar y solucionar el problema

antes de poner el equipo en marcha nuevamente

CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS

bull Turbinas de condensacioacuten

bull Turbinas de descarga atmosfeacuterica

bull Turbinas de contrapresioacuten

PRINCIPALES PARTES SISTEMA EXTERIORROTOR CARCAZAALABESVALVULA DE REGULACIOCOJINETES DE APOYO O BANCADA COJINETE DE EMPUJE AXIAL

SISTEMA DE LUBRICACION

BOMBA MECANICA PRINCIPALBOMBA AUXILIAR BOMBA DE ENERGENCIA

SISTEMA DE EXTRACCION DE VAHOS

SISTEMA DE REFRIGERACION DE ACEITE

SISTEMA DE ACEITE DE CONTROL

SISTEMA DE SELLADO DE VAPOR

COMPENSADOR

VIRADOR

PRINCIPALES FALLASbull Fallo en vaacutelvulas de

controlFallo en los aacutelabes por resonancia

VibracionesEntrada de agua

Es la causa de fallo maacutes frecuente en turbinas de vapor En el momento que entra agua al cuerpo de la turbina que estaacute a una temperatura elevada produce cambios teacutermicos en los elementos como aacutelabes ademaacutes de producir golpes contra los mismos pudiendo provocar desde un incremento del rendimiento hasta erosioacuten en las partes mecaacutenicas de la turbina Se puede ver provocada la entrada de agua a la turbina gracias a retornos de liacuteneas de purga o aperturas erroacuteneas de diferentes vaacutelvulas

Erosioacuten

Erosioacuten del alabe

FatigaLa fatiga se presenta en materiales metaacutelicos a temperaturas superiores a 400 degC Tensioacuten teacutermicaEl vapor cuando entra en contacto con una superficie friacutea como lo es la turbina en la etapa de puesta en marcha puede transmitir el calor a traveacutes del metal a una velocidad superior que la capacidad de transferencia de calor que posee el metal esto conlleva a una diferencia de temperaturas en los cuerpos de la turbina muy elevadas dependiendo de la altura de los mismos CorrosioacutenSe debe a la concentracioacuten de agentes quiacutemicos en el agua estos compuestos estaacuten formados por oacutexidos silicatos sulfatos cloruros etc

OTRAS FALLAS

bull DESPLAZAMIENTO EXCESIVO DEL ROTOR POR MAL ESTADO DEL COJINETE DE EMPUJE O AXIAL

bull FALLOS DIVERSOS DE LA INSTRUMENTACIOacuteNbull VIBRACIOacuteN EN REDUCTOR O ALTERNADORbull FUGA DE VAPORbull FUNCIONAMIENTO INCORRECTO DE LA VAacuteLVULA DE

CONTROLbull DIFICULTAD O IMPOSIBILIDAD DE LA SINCRONIZACIOacuteNbull BLOQUEO DEL ROTOR POR CURVATURA DEL EJEbull GRIPAJE DEL ROTOR

Mantenimiento de Turbinas de vapor

La mayor parte de la energiacutea generada en el mundo se produce con turbinas de vapor Se trata de un equipo robusto bien conocido y muy experimentado Casi la mayor parte de los problemas que puede tener se conocen bien y se conoce ademaacutes como solucionarlos Por ello respetar las instrucciones de operacioacuten y realizar un mantenimiento adecuado conduce a una alta disponibilidad y a bajos costes de mantenimiento

Mantenimiento Operativo Diario

bull Comprobacioacuten de alarmas y avisosbull Vigilancia de paraacutemetrosbull Inspeccioacuten visual de la turbina y sus

auxiliares

Rotor de turbina durante revicion

Mantenimiento Quincenal

bull Inspeccioacuten visual de la turbinabull Inspeccioacuten de fugas de aceitebull Limpieza de aceite (si procede)bull Comprobacioacuten del nivel de aceitebull Inspeccioacuten de fugas de vaporbull Inspeccioacuten de fugas de agua de refrigeracioacutenbull Lectura de vibraciones (amplitud)bull Inspeccioacuten visual de la bancadabull Purga de agua del aceite de lubricacioacutenbull Inspeccioacuten visual del grupo hidraacuteulico de aceite de controlbull Inspeccioacuten visual del sistema de eliminacioacuten de vahos

Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual

bull Muestra de aceite para anaacutelisisbull Purga de agua del aceitebull Comprobacioacuten de lubricacioacuten de reductor y de alternadorbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten en turbina reductor y alternador a velocidad

nominal

Revisioacuten anualbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten de

turbina reductor y alternador a distintas velocidades y en aceleracioacuten

bull Inspeccioacuten boroscoacutepica de aacutelabesbull Apertura de cojinetes y comprobacioacuten del

estadobull Cambio de aceite si procede (seguacuten

anaacutelisis) bull Cambio de filtros de aceite bull Inspeccioacuten de la vaacutelvula de regulacioacuten de

turbina

bull Inspeccioacuten del grupo hidraacuteulicobull Comprobacioacuten de pares de apriete de tornillos bull Calibracioacuten de la instrumentacioacuten bull Comprobacioacuten de la presioacuten del vapor de

sellos bull Termografiacutea de la turbina bull Limpieza y mantenimiento del cuadro de

control bull Cambio de filtros del alternador

48

49

CONDENSADORES

SON LOS EQUIPOS ENCARGADOS DE TRANSFERIR AL AMBIENTE EL CALOR ABSORBIDO EN EL EVAPORADOR Y EN LA ETAPA DE COMPRESIOacuteN

RECIBEN EL VAPOR RECALENTADO PROVENIENTE DEL COMPRESOR Y DEBEN SER APTOS PARA ELIMINAR EL RECALENTAMIENTO Y EFECTUAR LA CONDENSACION

50

SE UTILIZAN 3 TIPOS BASICOS DE CONDENSADORES

bull ENFRIADOS POR AIRE

bull ENFRIADOS POR AGUA

bull EVAPORATIVOS

LOS ENFRIADOS POR AIRE SE EMPLEAN MAYORITARIAMENTE EN REFRIGERACION PARA AIRE ACONDICIONADO

LOS OTROS DOS SON MAS UTILIZADOS EN REFRIGERACION INDUSTRIAL

51

Condesadores Enfriados por Aire

52

Condensador Casco y Tubos

53

Condensador Evaporativo

54

CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

55

CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

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CONDENSADORES

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COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

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TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

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CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

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CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
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  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
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  • PRINCIPALES FALLAS
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
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  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
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  • CONDENSADORES (2)
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  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 17: centrales termoelectricas

PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA

bull HOGAR O FOGOacuteN (Caacutemara de combustioacuten)bull PUERTA DEL HOGARbull PARRILLAS (o emparrillado)bull CENICERObull PUERTA DEL CENICERObull ALTARbull MANPOSTERIAbull CONDUCTOS DE HUMObull CAJA DE HUMObull CHIMENEAbull REGULADOR DE TIRO O TEMPLADORbull TAPAS DE REGISTRO O PUERTAS DE INSPECCIOacuteNbull PUERTAS DE EXPLOSIOacuteNbull CAMARA DE AGUAbull CAMARA DE VAPORbull CAacuteMARA DE ALIMENTACIOacuteN DE AGUA

TIPOS DE CALDERADe tubos de agua (Acuotubulares) son aquellas calderas en las que el fluido

de trabajo se desplaza por tubos durante su calentamiento Son las maacutes utilizadas en las centrales termoeleacutectricas ya que permiten altas presiones a su salida y tienen gran capacidad de generacioacuten

Las ventajas de este tipo de calderas son bullPuede obtenerse mayor capacidad aumentando el nuacutemero de tubos independientemente del diaacutemetro del caldero de vaporbullEl caldero estaacute expuesto al calor radiante de la llamabullLa mayor ventaja es la libertad de incrementar las capacidades y presiones

TIPOS DE CALDERADe tubos de humo (Pirotubulares)- En este tipo el fluido en estado liacutequido se encuentra en

un recipiente atravesado por tubos por los cuales circulan gases a alta temperatura producto de un proceso de combustioacuten El agua se evapora al contacto con los tubos calientes productos a la circulacioacuten de los gases de escape

Las calderas pirotubulares tienen una serie de ventajas que son las siguientesbull Bajo costebull Bajo mantenimientobull Capacidad de soportar fluctuaciones de carga grandes y bruscas y variaciones de

presioacutenbull Simplicidad de instalacioacuten

A pesar de las ventajas que presentan las calderas pirotubulares tambieacuten tienen algunas desventajas tales como

bull La limitacioacuten del tamantildeo por la resistencia de la carcasabull Tensiones teacutermicasbull Peligro de explosioacutenbull Difiacutecil mantenimiento

SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERAEntre los diversos datos debemos conocerbull La Potencia de la Calderabull El Voltaje que esta Requierebull El Tipo de Combustible que esta Necesita para Trabajarbull La Demanda de Vapor que se Requiere etc

Factores importantes bull Capacidad de Consumo de la Empresabull Capacidad de la Calderabull Capacidad de Turbina Generador

Requisitos baacutesicosbull Seguridad en el serviciobull Sencillezbull Bajo costo de adquisicioacuten operacioacuten y mantencioacutenbull Servicio adecuadobull Entrega inmediata

COMBUSTIOacuteNDefinimos la combustioacuten como una reaccioacuten quiacutemica raacutepida

exoteacutermica en la que se realiza la oxidacioacuten de una sustancia y la reduccioacuten de otra Las temperaturas de combustioacuten oscilan entre 1000 ordmC y 1650 ordmC

Para que se produzca la combustioacuten es necesario que haya tres elementos fundamentales

bull Comburente es la sustancia que se reduce El comburente maacutes habitual es el oxiacutegeno contenido en el aire atmosfeacuterico

bull Combustible la sustancia que se oxida es decir el elemento que se quema Los maacutes habituales son C H O y a veces N y S

bull Temperatura de ignicioacuten debe ser lo suficientemente elevada como para producir el encendido

COMBUSTIBLESbull Llamamos combustible a toda sustancia capaz de arder es decir aquella que es

capaz de combinarse raacutepidamente con oxiacutegeno con un desprendimiento de calor maacutes o menos interno

LOS QUEMADORES

Es un mecanismo que introduce la mezcla adecuada de combustible y aire a la caacutemara de combustioacuten donde la mezcla es quemada y los productos de la combustioacuten son removidos

Funciones

bull Entregar el combustible a la caacutemara de combustioacutenbull Entregar el aire a la caacutemara de combustioacutenbull Mezclar el combustible y el airebull Hacer la ignicioacuten y quemar la mezclabull Remover los productos de la combustioacuten

ELEMENTOS DE MEDICIONMedicioacuten de agua

bull Regulador mecaacutenico-termostaacuteticobull Fluido termostaacuteticobull Flotador o boya

Medicioacuten de temperatura

Mecaacutenicosbull Termoacutemetros bimetaacutelicosbull Termoacutemetros rellenos de liquido

Electroacutenicosbull Detectores de temperatura o resistenciabull Termoparesbull Termistores

ELEMENTOS DE MEDICION

Medicioacuten de presioacuten

bull Tubo Bourdon bull El diafragma

Medicioacuten del caudal

bull La medida del caudal se basa en la caiacuteda de presioacuten a traveacutes de un orificio aplicando el principio de Bernoulli podremos conocer la velocidad del fluido y con ello determinar el caudal Entre los elementos auxiliares de la tuberiacutea de vapor se puede incluir estaciones reductoras de presioacuten con las que se pretende obtener menor presioacuten o vapor saturado y estaciones de desrecalentamiento

VALVULAS DE SEGURIDADLas vaacutelvulas de seguridad se tratan de los dispositivos maacutes importantes

en una caldera y pueden tratarse de la uacuteltima defensa contra una explosioacuten por sobrepresioacuten

Tipos de vaacutelvulas bull Vaacutelvulas de vapor a colectores principalesbull Vaacutelvulas de alimentacioacuten de agua de la calderabull Vaacutelvulas de drenaje en las columnas de H2Obull Vaacutelvulas de purgabull Vaacutelvulas de comprobacioacutenbull Vaacutelvulas antiretornobull Vaacutelvulas de compuertabull Vaacutelvulas de aacutengulobull Vaacutelvulas reguladoras de presioacuten

TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERASSeguacuten la concentracioacuten de elementos disueltos y elementos en suspensioacuten nos

podemos encontrar con diferentes tipos de aguasAguas Durasbull Importante presencia de compuestos de calcio y magnesio poco solubles

principales responsables de la formacioacuten de depoacutesitos e incrustaciones Aguas Blandasbull Su composicioacuten principal estaacute dada por sales minerales de gran solubilidad

Aguas Neutrasbull Componen su formacioacuten una alta concentracioacuten de sulfatos y cloruros que no

aportan al agua tendencias aacutecidas o alcalinas o sea que no alteran sensiblemente el valor de pH

Aguas Alcalinasbull Las forman las que tienen importantes cantidades de carbonatos y bicarbonatos

de calcio magnesio y sodio las que proporcionan al agua reaccioacuten alcalina elevando en consecuencia el valor del pH presente

DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO

bull Falla debido al mal estado de refractariosbull Incrustaciones por falta de tratamiento

quiacutemico del aguabull Ataque y dantildeos por corrosioacutenbull Dantildeos por Bajo nivelbull Implosioacuten y explosioacuten

Normas de fabricacioacutenLas calderas son fabricadas con el cumplimiento de las normas de la Sociedad

Americana de Ingenieros Mecaacutenicos ASME vigente con sus respectivos adendos actualizados hasta la fecha de iniciacioacuten de la construccioacuten de la caldera

MATERIALES DE CONSTRUCCIOacuteN EN CALDERAS

bull Caacutemara de combustioacuten en laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C

bull Tubos de Humo Tubos sin costura de 2-12 de diaacutemetro exterior en calidad certifica ASTM A 192

bull Accesorios Las uniones y accesorios en el cuerpo de presioacuten de la caldera seraacuten de clase 3000 seguacuten las normas del Coacutedigo ASME

bull Cilindro exterior Laacutemina de acero al carbono en Calidad Certificada ASTM A 285 grado C o ASTM A 515 Grado 70

bull Placatubos Laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C o 515 grado 70

Turbinas de Vapor

bull La turbina de vapor de una planta de produccioacuten de energiacutea es un equipo sencillo y como maacutequina industrial es una maacutequina madura La turbina de vapor es una maacutequina muy conocida para los disentildeadores constructores instaladores y mantenedores Se conoce casi todo de ella y de hecho maacutes del 70 de la energiacutea eleacutectrica generada en el mundo se produce diariamente con turbinas de vapor

NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO

bull Utilizar un vapor de las caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas apropiadasbull Respetar las instrucciones de operacioacuten en arranques durante la marcha y

durante las paradas del equipobull Vigilar muy especialmente el aceite de lubricacioacuten Realizar anaacutelisis perioacutedicos y

comprobar que la calidad del aceite su presioacuten temperatura y presencia de contaminantes estaacute dentro de los maacutergenes adecuados

bull Respetar las consignas de proteccioacuten del equipo (valores de alarma y disparo para cada uno de los paraacutemetros controlados por el sistema de control) Si la turbina da alguacuten siacutentoma de mal funcionamiento (vibraciones temperaturas elevadas falta de potencia etc) parar y revisar el equipo nunca sobrepasar los liacutemites de determinados paraacutemetros para poder seguir con ella en produccioacuten o incluso para poder arrancarla

bull Realizar los mantenimientos programados con la periodicidad previstabull Si se produce una parada por alguna causa investigar y solucionar el problema

antes de poner el equipo en marcha nuevamente

CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS

bull Turbinas de condensacioacuten

bull Turbinas de descarga atmosfeacuterica

bull Turbinas de contrapresioacuten

PRINCIPALES PARTES SISTEMA EXTERIORROTOR CARCAZAALABESVALVULA DE REGULACIOCOJINETES DE APOYO O BANCADA COJINETE DE EMPUJE AXIAL

SISTEMA DE LUBRICACION

BOMBA MECANICA PRINCIPALBOMBA AUXILIAR BOMBA DE ENERGENCIA

SISTEMA DE EXTRACCION DE VAHOS

SISTEMA DE REFRIGERACION DE ACEITE

SISTEMA DE ACEITE DE CONTROL

SISTEMA DE SELLADO DE VAPOR

COMPENSADOR

VIRADOR

PRINCIPALES FALLASbull Fallo en vaacutelvulas de

controlFallo en los aacutelabes por resonancia

VibracionesEntrada de agua

Es la causa de fallo maacutes frecuente en turbinas de vapor En el momento que entra agua al cuerpo de la turbina que estaacute a una temperatura elevada produce cambios teacutermicos en los elementos como aacutelabes ademaacutes de producir golpes contra los mismos pudiendo provocar desde un incremento del rendimiento hasta erosioacuten en las partes mecaacutenicas de la turbina Se puede ver provocada la entrada de agua a la turbina gracias a retornos de liacuteneas de purga o aperturas erroacuteneas de diferentes vaacutelvulas

Erosioacuten

Erosioacuten del alabe

FatigaLa fatiga se presenta en materiales metaacutelicos a temperaturas superiores a 400 degC Tensioacuten teacutermicaEl vapor cuando entra en contacto con una superficie friacutea como lo es la turbina en la etapa de puesta en marcha puede transmitir el calor a traveacutes del metal a una velocidad superior que la capacidad de transferencia de calor que posee el metal esto conlleva a una diferencia de temperaturas en los cuerpos de la turbina muy elevadas dependiendo de la altura de los mismos CorrosioacutenSe debe a la concentracioacuten de agentes quiacutemicos en el agua estos compuestos estaacuten formados por oacutexidos silicatos sulfatos cloruros etc

OTRAS FALLAS

bull DESPLAZAMIENTO EXCESIVO DEL ROTOR POR MAL ESTADO DEL COJINETE DE EMPUJE O AXIAL

bull FALLOS DIVERSOS DE LA INSTRUMENTACIOacuteNbull VIBRACIOacuteN EN REDUCTOR O ALTERNADORbull FUGA DE VAPORbull FUNCIONAMIENTO INCORRECTO DE LA VAacuteLVULA DE

CONTROLbull DIFICULTAD O IMPOSIBILIDAD DE LA SINCRONIZACIOacuteNbull BLOQUEO DEL ROTOR POR CURVATURA DEL EJEbull GRIPAJE DEL ROTOR

Mantenimiento de Turbinas de vapor

La mayor parte de la energiacutea generada en el mundo se produce con turbinas de vapor Se trata de un equipo robusto bien conocido y muy experimentado Casi la mayor parte de los problemas que puede tener se conocen bien y se conoce ademaacutes como solucionarlos Por ello respetar las instrucciones de operacioacuten y realizar un mantenimiento adecuado conduce a una alta disponibilidad y a bajos costes de mantenimiento

Mantenimiento Operativo Diario

bull Comprobacioacuten de alarmas y avisosbull Vigilancia de paraacutemetrosbull Inspeccioacuten visual de la turbina y sus

auxiliares

Rotor de turbina durante revicion

Mantenimiento Quincenal

bull Inspeccioacuten visual de la turbinabull Inspeccioacuten de fugas de aceitebull Limpieza de aceite (si procede)bull Comprobacioacuten del nivel de aceitebull Inspeccioacuten de fugas de vaporbull Inspeccioacuten de fugas de agua de refrigeracioacutenbull Lectura de vibraciones (amplitud)bull Inspeccioacuten visual de la bancadabull Purga de agua del aceite de lubricacioacutenbull Inspeccioacuten visual del grupo hidraacuteulico de aceite de controlbull Inspeccioacuten visual del sistema de eliminacioacuten de vahos

Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual

bull Muestra de aceite para anaacutelisisbull Purga de agua del aceitebull Comprobacioacuten de lubricacioacuten de reductor y de alternadorbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten en turbina reductor y alternador a velocidad

nominal

Revisioacuten anualbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten de

turbina reductor y alternador a distintas velocidades y en aceleracioacuten

bull Inspeccioacuten boroscoacutepica de aacutelabesbull Apertura de cojinetes y comprobacioacuten del

estadobull Cambio de aceite si procede (seguacuten

anaacutelisis) bull Cambio de filtros de aceite bull Inspeccioacuten de la vaacutelvula de regulacioacuten de

turbina

bull Inspeccioacuten del grupo hidraacuteulicobull Comprobacioacuten de pares de apriete de tornillos bull Calibracioacuten de la instrumentacioacuten bull Comprobacioacuten de la presioacuten del vapor de

sellos bull Termografiacutea de la turbina bull Limpieza y mantenimiento del cuadro de

control bull Cambio de filtros del alternador

48

49

CONDENSADORES

SON LOS EQUIPOS ENCARGADOS DE TRANSFERIR AL AMBIENTE EL CALOR ABSORBIDO EN EL EVAPORADOR Y EN LA ETAPA DE COMPRESIOacuteN

RECIBEN EL VAPOR RECALENTADO PROVENIENTE DEL COMPRESOR Y DEBEN SER APTOS PARA ELIMINAR EL RECALENTAMIENTO Y EFECTUAR LA CONDENSACION

50

SE UTILIZAN 3 TIPOS BASICOS DE CONDENSADORES

bull ENFRIADOS POR AIRE

bull ENFRIADOS POR AGUA

bull EVAPORATIVOS

LOS ENFRIADOS POR AIRE SE EMPLEAN MAYORITARIAMENTE EN REFRIGERACION PARA AIRE ACONDICIONADO

LOS OTROS DOS SON MAS UTILIZADOS EN REFRIGERACION INDUSTRIAL

51

Condesadores Enfriados por Aire

52

Condensador Casco y Tubos

53

Condensador Evaporativo

54

CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

55

CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

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CONDENSADORES

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COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

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TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

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CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

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CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

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Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
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  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
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  • PRINCIPALES FALLAS
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
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  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
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  • CONDENSADORES (2)
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  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 18: centrales termoelectricas

TIPOS DE CALDERADe tubos de agua (Acuotubulares) son aquellas calderas en las que el fluido

de trabajo se desplaza por tubos durante su calentamiento Son las maacutes utilizadas en las centrales termoeleacutectricas ya que permiten altas presiones a su salida y tienen gran capacidad de generacioacuten

Las ventajas de este tipo de calderas son bullPuede obtenerse mayor capacidad aumentando el nuacutemero de tubos independientemente del diaacutemetro del caldero de vaporbullEl caldero estaacute expuesto al calor radiante de la llamabullLa mayor ventaja es la libertad de incrementar las capacidades y presiones

TIPOS DE CALDERADe tubos de humo (Pirotubulares)- En este tipo el fluido en estado liacutequido se encuentra en

un recipiente atravesado por tubos por los cuales circulan gases a alta temperatura producto de un proceso de combustioacuten El agua se evapora al contacto con los tubos calientes productos a la circulacioacuten de los gases de escape

Las calderas pirotubulares tienen una serie de ventajas que son las siguientesbull Bajo costebull Bajo mantenimientobull Capacidad de soportar fluctuaciones de carga grandes y bruscas y variaciones de

presioacutenbull Simplicidad de instalacioacuten

A pesar de las ventajas que presentan las calderas pirotubulares tambieacuten tienen algunas desventajas tales como

bull La limitacioacuten del tamantildeo por la resistencia de la carcasabull Tensiones teacutermicasbull Peligro de explosioacutenbull Difiacutecil mantenimiento

SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERAEntre los diversos datos debemos conocerbull La Potencia de la Calderabull El Voltaje que esta Requierebull El Tipo de Combustible que esta Necesita para Trabajarbull La Demanda de Vapor que se Requiere etc

Factores importantes bull Capacidad de Consumo de la Empresabull Capacidad de la Calderabull Capacidad de Turbina Generador

Requisitos baacutesicosbull Seguridad en el serviciobull Sencillezbull Bajo costo de adquisicioacuten operacioacuten y mantencioacutenbull Servicio adecuadobull Entrega inmediata

COMBUSTIOacuteNDefinimos la combustioacuten como una reaccioacuten quiacutemica raacutepida

exoteacutermica en la que se realiza la oxidacioacuten de una sustancia y la reduccioacuten de otra Las temperaturas de combustioacuten oscilan entre 1000 ordmC y 1650 ordmC

Para que se produzca la combustioacuten es necesario que haya tres elementos fundamentales

bull Comburente es la sustancia que se reduce El comburente maacutes habitual es el oxiacutegeno contenido en el aire atmosfeacuterico

bull Combustible la sustancia que se oxida es decir el elemento que se quema Los maacutes habituales son C H O y a veces N y S

bull Temperatura de ignicioacuten debe ser lo suficientemente elevada como para producir el encendido

COMBUSTIBLESbull Llamamos combustible a toda sustancia capaz de arder es decir aquella que es

capaz de combinarse raacutepidamente con oxiacutegeno con un desprendimiento de calor maacutes o menos interno

LOS QUEMADORES

Es un mecanismo que introduce la mezcla adecuada de combustible y aire a la caacutemara de combustioacuten donde la mezcla es quemada y los productos de la combustioacuten son removidos

Funciones

bull Entregar el combustible a la caacutemara de combustioacutenbull Entregar el aire a la caacutemara de combustioacutenbull Mezclar el combustible y el airebull Hacer la ignicioacuten y quemar la mezclabull Remover los productos de la combustioacuten

ELEMENTOS DE MEDICIONMedicioacuten de agua

bull Regulador mecaacutenico-termostaacuteticobull Fluido termostaacuteticobull Flotador o boya

Medicioacuten de temperatura

Mecaacutenicosbull Termoacutemetros bimetaacutelicosbull Termoacutemetros rellenos de liquido

Electroacutenicosbull Detectores de temperatura o resistenciabull Termoparesbull Termistores

ELEMENTOS DE MEDICION

Medicioacuten de presioacuten

bull Tubo Bourdon bull El diafragma

Medicioacuten del caudal

bull La medida del caudal se basa en la caiacuteda de presioacuten a traveacutes de un orificio aplicando el principio de Bernoulli podremos conocer la velocidad del fluido y con ello determinar el caudal Entre los elementos auxiliares de la tuberiacutea de vapor se puede incluir estaciones reductoras de presioacuten con las que se pretende obtener menor presioacuten o vapor saturado y estaciones de desrecalentamiento

VALVULAS DE SEGURIDADLas vaacutelvulas de seguridad se tratan de los dispositivos maacutes importantes

en una caldera y pueden tratarse de la uacuteltima defensa contra una explosioacuten por sobrepresioacuten

Tipos de vaacutelvulas bull Vaacutelvulas de vapor a colectores principalesbull Vaacutelvulas de alimentacioacuten de agua de la calderabull Vaacutelvulas de drenaje en las columnas de H2Obull Vaacutelvulas de purgabull Vaacutelvulas de comprobacioacutenbull Vaacutelvulas antiretornobull Vaacutelvulas de compuertabull Vaacutelvulas de aacutengulobull Vaacutelvulas reguladoras de presioacuten

TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERASSeguacuten la concentracioacuten de elementos disueltos y elementos en suspensioacuten nos

podemos encontrar con diferentes tipos de aguasAguas Durasbull Importante presencia de compuestos de calcio y magnesio poco solubles

principales responsables de la formacioacuten de depoacutesitos e incrustaciones Aguas Blandasbull Su composicioacuten principal estaacute dada por sales minerales de gran solubilidad

Aguas Neutrasbull Componen su formacioacuten una alta concentracioacuten de sulfatos y cloruros que no

aportan al agua tendencias aacutecidas o alcalinas o sea que no alteran sensiblemente el valor de pH

Aguas Alcalinasbull Las forman las que tienen importantes cantidades de carbonatos y bicarbonatos

de calcio magnesio y sodio las que proporcionan al agua reaccioacuten alcalina elevando en consecuencia el valor del pH presente

DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO

bull Falla debido al mal estado de refractariosbull Incrustaciones por falta de tratamiento

quiacutemico del aguabull Ataque y dantildeos por corrosioacutenbull Dantildeos por Bajo nivelbull Implosioacuten y explosioacuten

Normas de fabricacioacutenLas calderas son fabricadas con el cumplimiento de las normas de la Sociedad

Americana de Ingenieros Mecaacutenicos ASME vigente con sus respectivos adendos actualizados hasta la fecha de iniciacioacuten de la construccioacuten de la caldera

MATERIALES DE CONSTRUCCIOacuteN EN CALDERAS

bull Caacutemara de combustioacuten en laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C

bull Tubos de Humo Tubos sin costura de 2-12 de diaacutemetro exterior en calidad certifica ASTM A 192

bull Accesorios Las uniones y accesorios en el cuerpo de presioacuten de la caldera seraacuten de clase 3000 seguacuten las normas del Coacutedigo ASME

bull Cilindro exterior Laacutemina de acero al carbono en Calidad Certificada ASTM A 285 grado C o ASTM A 515 Grado 70

bull Placatubos Laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C o 515 grado 70

Turbinas de Vapor

bull La turbina de vapor de una planta de produccioacuten de energiacutea es un equipo sencillo y como maacutequina industrial es una maacutequina madura La turbina de vapor es una maacutequina muy conocida para los disentildeadores constructores instaladores y mantenedores Se conoce casi todo de ella y de hecho maacutes del 70 de la energiacutea eleacutectrica generada en el mundo se produce diariamente con turbinas de vapor

NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO

bull Utilizar un vapor de las caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas apropiadasbull Respetar las instrucciones de operacioacuten en arranques durante la marcha y

durante las paradas del equipobull Vigilar muy especialmente el aceite de lubricacioacuten Realizar anaacutelisis perioacutedicos y

comprobar que la calidad del aceite su presioacuten temperatura y presencia de contaminantes estaacute dentro de los maacutergenes adecuados

bull Respetar las consignas de proteccioacuten del equipo (valores de alarma y disparo para cada uno de los paraacutemetros controlados por el sistema de control) Si la turbina da alguacuten siacutentoma de mal funcionamiento (vibraciones temperaturas elevadas falta de potencia etc) parar y revisar el equipo nunca sobrepasar los liacutemites de determinados paraacutemetros para poder seguir con ella en produccioacuten o incluso para poder arrancarla

bull Realizar los mantenimientos programados con la periodicidad previstabull Si se produce una parada por alguna causa investigar y solucionar el problema

antes de poner el equipo en marcha nuevamente

CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS

bull Turbinas de condensacioacuten

bull Turbinas de descarga atmosfeacuterica

bull Turbinas de contrapresioacuten

PRINCIPALES PARTES SISTEMA EXTERIORROTOR CARCAZAALABESVALVULA DE REGULACIOCOJINETES DE APOYO O BANCADA COJINETE DE EMPUJE AXIAL

SISTEMA DE LUBRICACION

BOMBA MECANICA PRINCIPALBOMBA AUXILIAR BOMBA DE ENERGENCIA

SISTEMA DE EXTRACCION DE VAHOS

SISTEMA DE REFRIGERACION DE ACEITE

SISTEMA DE ACEITE DE CONTROL

SISTEMA DE SELLADO DE VAPOR

COMPENSADOR

VIRADOR

PRINCIPALES FALLASbull Fallo en vaacutelvulas de

controlFallo en los aacutelabes por resonancia

VibracionesEntrada de agua

Es la causa de fallo maacutes frecuente en turbinas de vapor En el momento que entra agua al cuerpo de la turbina que estaacute a una temperatura elevada produce cambios teacutermicos en los elementos como aacutelabes ademaacutes de producir golpes contra los mismos pudiendo provocar desde un incremento del rendimiento hasta erosioacuten en las partes mecaacutenicas de la turbina Se puede ver provocada la entrada de agua a la turbina gracias a retornos de liacuteneas de purga o aperturas erroacuteneas de diferentes vaacutelvulas

Erosioacuten

Erosioacuten del alabe

FatigaLa fatiga se presenta en materiales metaacutelicos a temperaturas superiores a 400 degC Tensioacuten teacutermicaEl vapor cuando entra en contacto con una superficie friacutea como lo es la turbina en la etapa de puesta en marcha puede transmitir el calor a traveacutes del metal a una velocidad superior que la capacidad de transferencia de calor que posee el metal esto conlleva a una diferencia de temperaturas en los cuerpos de la turbina muy elevadas dependiendo de la altura de los mismos CorrosioacutenSe debe a la concentracioacuten de agentes quiacutemicos en el agua estos compuestos estaacuten formados por oacutexidos silicatos sulfatos cloruros etc

OTRAS FALLAS

bull DESPLAZAMIENTO EXCESIVO DEL ROTOR POR MAL ESTADO DEL COJINETE DE EMPUJE O AXIAL

bull FALLOS DIVERSOS DE LA INSTRUMENTACIOacuteNbull VIBRACIOacuteN EN REDUCTOR O ALTERNADORbull FUGA DE VAPORbull FUNCIONAMIENTO INCORRECTO DE LA VAacuteLVULA DE

CONTROLbull DIFICULTAD O IMPOSIBILIDAD DE LA SINCRONIZACIOacuteNbull BLOQUEO DEL ROTOR POR CURVATURA DEL EJEbull GRIPAJE DEL ROTOR

Mantenimiento de Turbinas de vapor

La mayor parte de la energiacutea generada en el mundo se produce con turbinas de vapor Se trata de un equipo robusto bien conocido y muy experimentado Casi la mayor parte de los problemas que puede tener se conocen bien y se conoce ademaacutes como solucionarlos Por ello respetar las instrucciones de operacioacuten y realizar un mantenimiento adecuado conduce a una alta disponibilidad y a bajos costes de mantenimiento

Mantenimiento Operativo Diario

bull Comprobacioacuten de alarmas y avisosbull Vigilancia de paraacutemetrosbull Inspeccioacuten visual de la turbina y sus

auxiliares

Rotor de turbina durante revicion

Mantenimiento Quincenal

bull Inspeccioacuten visual de la turbinabull Inspeccioacuten de fugas de aceitebull Limpieza de aceite (si procede)bull Comprobacioacuten del nivel de aceitebull Inspeccioacuten de fugas de vaporbull Inspeccioacuten de fugas de agua de refrigeracioacutenbull Lectura de vibraciones (amplitud)bull Inspeccioacuten visual de la bancadabull Purga de agua del aceite de lubricacioacutenbull Inspeccioacuten visual del grupo hidraacuteulico de aceite de controlbull Inspeccioacuten visual del sistema de eliminacioacuten de vahos

Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual

bull Muestra de aceite para anaacutelisisbull Purga de agua del aceitebull Comprobacioacuten de lubricacioacuten de reductor y de alternadorbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten en turbina reductor y alternador a velocidad

nominal

Revisioacuten anualbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten de

turbina reductor y alternador a distintas velocidades y en aceleracioacuten

bull Inspeccioacuten boroscoacutepica de aacutelabesbull Apertura de cojinetes y comprobacioacuten del

estadobull Cambio de aceite si procede (seguacuten

anaacutelisis) bull Cambio de filtros de aceite bull Inspeccioacuten de la vaacutelvula de regulacioacuten de

turbina

bull Inspeccioacuten del grupo hidraacuteulicobull Comprobacioacuten de pares de apriete de tornillos bull Calibracioacuten de la instrumentacioacuten bull Comprobacioacuten de la presioacuten del vapor de

sellos bull Termografiacutea de la turbina bull Limpieza y mantenimiento del cuadro de

control bull Cambio de filtros del alternador

48

49

CONDENSADORES

SON LOS EQUIPOS ENCARGADOS DE TRANSFERIR AL AMBIENTE EL CALOR ABSORBIDO EN EL EVAPORADOR Y EN LA ETAPA DE COMPRESIOacuteN

RECIBEN EL VAPOR RECALENTADO PROVENIENTE DEL COMPRESOR Y DEBEN SER APTOS PARA ELIMINAR EL RECALENTAMIENTO Y EFECTUAR LA CONDENSACION

50

SE UTILIZAN 3 TIPOS BASICOS DE CONDENSADORES

bull ENFRIADOS POR AIRE

bull ENFRIADOS POR AGUA

bull EVAPORATIVOS

LOS ENFRIADOS POR AIRE SE EMPLEAN MAYORITARIAMENTE EN REFRIGERACION PARA AIRE ACONDICIONADO

LOS OTROS DOS SON MAS UTILIZADOS EN REFRIGERACION INDUSTRIAL

51

Condesadores Enfriados por Aire

52

Condensador Casco y Tubos

53

Condensador Evaporativo

54

CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

55

CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

57

CONDENSADORES

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COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

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TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

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CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

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CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

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CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
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  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
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  • PRINCIPALES FALLAS
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
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  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
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  • CONDENSADORES (2)
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  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 19: centrales termoelectricas

TIPOS DE CALDERADe tubos de humo (Pirotubulares)- En este tipo el fluido en estado liacutequido se encuentra en

un recipiente atravesado por tubos por los cuales circulan gases a alta temperatura producto de un proceso de combustioacuten El agua se evapora al contacto con los tubos calientes productos a la circulacioacuten de los gases de escape

Las calderas pirotubulares tienen una serie de ventajas que son las siguientesbull Bajo costebull Bajo mantenimientobull Capacidad de soportar fluctuaciones de carga grandes y bruscas y variaciones de

presioacutenbull Simplicidad de instalacioacuten

A pesar de las ventajas que presentan las calderas pirotubulares tambieacuten tienen algunas desventajas tales como

bull La limitacioacuten del tamantildeo por la resistencia de la carcasabull Tensiones teacutermicasbull Peligro de explosioacutenbull Difiacutecil mantenimiento

SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERAEntre los diversos datos debemos conocerbull La Potencia de la Calderabull El Voltaje que esta Requierebull El Tipo de Combustible que esta Necesita para Trabajarbull La Demanda de Vapor que se Requiere etc

Factores importantes bull Capacidad de Consumo de la Empresabull Capacidad de la Calderabull Capacidad de Turbina Generador

Requisitos baacutesicosbull Seguridad en el serviciobull Sencillezbull Bajo costo de adquisicioacuten operacioacuten y mantencioacutenbull Servicio adecuadobull Entrega inmediata

COMBUSTIOacuteNDefinimos la combustioacuten como una reaccioacuten quiacutemica raacutepida

exoteacutermica en la que se realiza la oxidacioacuten de una sustancia y la reduccioacuten de otra Las temperaturas de combustioacuten oscilan entre 1000 ordmC y 1650 ordmC

Para que se produzca la combustioacuten es necesario que haya tres elementos fundamentales

bull Comburente es la sustancia que se reduce El comburente maacutes habitual es el oxiacutegeno contenido en el aire atmosfeacuterico

bull Combustible la sustancia que se oxida es decir el elemento que se quema Los maacutes habituales son C H O y a veces N y S

bull Temperatura de ignicioacuten debe ser lo suficientemente elevada como para producir el encendido

COMBUSTIBLESbull Llamamos combustible a toda sustancia capaz de arder es decir aquella que es

capaz de combinarse raacutepidamente con oxiacutegeno con un desprendimiento de calor maacutes o menos interno

LOS QUEMADORES

Es un mecanismo que introduce la mezcla adecuada de combustible y aire a la caacutemara de combustioacuten donde la mezcla es quemada y los productos de la combustioacuten son removidos

Funciones

bull Entregar el combustible a la caacutemara de combustioacutenbull Entregar el aire a la caacutemara de combustioacutenbull Mezclar el combustible y el airebull Hacer la ignicioacuten y quemar la mezclabull Remover los productos de la combustioacuten

ELEMENTOS DE MEDICIONMedicioacuten de agua

bull Regulador mecaacutenico-termostaacuteticobull Fluido termostaacuteticobull Flotador o boya

Medicioacuten de temperatura

Mecaacutenicosbull Termoacutemetros bimetaacutelicosbull Termoacutemetros rellenos de liquido

Electroacutenicosbull Detectores de temperatura o resistenciabull Termoparesbull Termistores

ELEMENTOS DE MEDICION

Medicioacuten de presioacuten

bull Tubo Bourdon bull El diafragma

Medicioacuten del caudal

bull La medida del caudal se basa en la caiacuteda de presioacuten a traveacutes de un orificio aplicando el principio de Bernoulli podremos conocer la velocidad del fluido y con ello determinar el caudal Entre los elementos auxiliares de la tuberiacutea de vapor se puede incluir estaciones reductoras de presioacuten con las que se pretende obtener menor presioacuten o vapor saturado y estaciones de desrecalentamiento

VALVULAS DE SEGURIDADLas vaacutelvulas de seguridad se tratan de los dispositivos maacutes importantes

en una caldera y pueden tratarse de la uacuteltima defensa contra una explosioacuten por sobrepresioacuten

Tipos de vaacutelvulas bull Vaacutelvulas de vapor a colectores principalesbull Vaacutelvulas de alimentacioacuten de agua de la calderabull Vaacutelvulas de drenaje en las columnas de H2Obull Vaacutelvulas de purgabull Vaacutelvulas de comprobacioacutenbull Vaacutelvulas antiretornobull Vaacutelvulas de compuertabull Vaacutelvulas de aacutengulobull Vaacutelvulas reguladoras de presioacuten

TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERASSeguacuten la concentracioacuten de elementos disueltos y elementos en suspensioacuten nos

podemos encontrar con diferentes tipos de aguasAguas Durasbull Importante presencia de compuestos de calcio y magnesio poco solubles

principales responsables de la formacioacuten de depoacutesitos e incrustaciones Aguas Blandasbull Su composicioacuten principal estaacute dada por sales minerales de gran solubilidad

Aguas Neutrasbull Componen su formacioacuten una alta concentracioacuten de sulfatos y cloruros que no

aportan al agua tendencias aacutecidas o alcalinas o sea que no alteran sensiblemente el valor de pH

Aguas Alcalinasbull Las forman las que tienen importantes cantidades de carbonatos y bicarbonatos

de calcio magnesio y sodio las que proporcionan al agua reaccioacuten alcalina elevando en consecuencia el valor del pH presente

DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO

bull Falla debido al mal estado de refractariosbull Incrustaciones por falta de tratamiento

quiacutemico del aguabull Ataque y dantildeos por corrosioacutenbull Dantildeos por Bajo nivelbull Implosioacuten y explosioacuten

Normas de fabricacioacutenLas calderas son fabricadas con el cumplimiento de las normas de la Sociedad

Americana de Ingenieros Mecaacutenicos ASME vigente con sus respectivos adendos actualizados hasta la fecha de iniciacioacuten de la construccioacuten de la caldera

MATERIALES DE CONSTRUCCIOacuteN EN CALDERAS

bull Caacutemara de combustioacuten en laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C

bull Tubos de Humo Tubos sin costura de 2-12 de diaacutemetro exterior en calidad certifica ASTM A 192

bull Accesorios Las uniones y accesorios en el cuerpo de presioacuten de la caldera seraacuten de clase 3000 seguacuten las normas del Coacutedigo ASME

bull Cilindro exterior Laacutemina de acero al carbono en Calidad Certificada ASTM A 285 grado C o ASTM A 515 Grado 70

bull Placatubos Laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C o 515 grado 70

Turbinas de Vapor

bull La turbina de vapor de una planta de produccioacuten de energiacutea es un equipo sencillo y como maacutequina industrial es una maacutequina madura La turbina de vapor es una maacutequina muy conocida para los disentildeadores constructores instaladores y mantenedores Se conoce casi todo de ella y de hecho maacutes del 70 de la energiacutea eleacutectrica generada en el mundo se produce diariamente con turbinas de vapor

NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO

bull Utilizar un vapor de las caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas apropiadasbull Respetar las instrucciones de operacioacuten en arranques durante la marcha y

durante las paradas del equipobull Vigilar muy especialmente el aceite de lubricacioacuten Realizar anaacutelisis perioacutedicos y

comprobar que la calidad del aceite su presioacuten temperatura y presencia de contaminantes estaacute dentro de los maacutergenes adecuados

bull Respetar las consignas de proteccioacuten del equipo (valores de alarma y disparo para cada uno de los paraacutemetros controlados por el sistema de control) Si la turbina da alguacuten siacutentoma de mal funcionamiento (vibraciones temperaturas elevadas falta de potencia etc) parar y revisar el equipo nunca sobrepasar los liacutemites de determinados paraacutemetros para poder seguir con ella en produccioacuten o incluso para poder arrancarla

bull Realizar los mantenimientos programados con la periodicidad previstabull Si se produce una parada por alguna causa investigar y solucionar el problema

antes de poner el equipo en marcha nuevamente

CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS

bull Turbinas de condensacioacuten

bull Turbinas de descarga atmosfeacuterica

bull Turbinas de contrapresioacuten

PRINCIPALES PARTES SISTEMA EXTERIORROTOR CARCAZAALABESVALVULA DE REGULACIOCOJINETES DE APOYO O BANCADA COJINETE DE EMPUJE AXIAL

SISTEMA DE LUBRICACION

BOMBA MECANICA PRINCIPALBOMBA AUXILIAR BOMBA DE ENERGENCIA

SISTEMA DE EXTRACCION DE VAHOS

SISTEMA DE REFRIGERACION DE ACEITE

SISTEMA DE ACEITE DE CONTROL

SISTEMA DE SELLADO DE VAPOR

COMPENSADOR

VIRADOR

PRINCIPALES FALLASbull Fallo en vaacutelvulas de

controlFallo en los aacutelabes por resonancia

VibracionesEntrada de agua

Es la causa de fallo maacutes frecuente en turbinas de vapor En el momento que entra agua al cuerpo de la turbina que estaacute a una temperatura elevada produce cambios teacutermicos en los elementos como aacutelabes ademaacutes de producir golpes contra los mismos pudiendo provocar desde un incremento del rendimiento hasta erosioacuten en las partes mecaacutenicas de la turbina Se puede ver provocada la entrada de agua a la turbina gracias a retornos de liacuteneas de purga o aperturas erroacuteneas de diferentes vaacutelvulas

Erosioacuten

Erosioacuten del alabe

FatigaLa fatiga se presenta en materiales metaacutelicos a temperaturas superiores a 400 degC Tensioacuten teacutermicaEl vapor cuando entra en contacto con una superficie friacutea como lo es la turbina en la etapa de puesta en marcha puede transmitir el calor a traveacutes del metal a una velocidad superior que la capacidad de transferencia de calor que posee el metal esto conlleva a una diferencia de temperaturas en los cuerpos de la turbina muy elevadas dependiendo de la altura de los mismos CorrosioacutenSe debe a la concentracioacuten de agentes quiacutemicos en el agua estos compuestos estaacuten formados por oacutexidos silicatos sulfatos cloruros etc

OTRAS FALLAS

bull DESPLAZAMIENTO EXCESIVO DEL ROTOR POR MAL ESTADO DEL COJINETE DE EMPUJE O AXIAL

bull FALLOS DIVERSOS DE LA INSTRUMENTACIOacuteNbull VIBRACIOacuteN EN REDUCTOR O ALTERNADORbull FUGA DE VAPORbull FUNCIONAMIENTO INCORRECTO DE LA VAacuteLVULA DE

CONTROLbull DIFICULTAD O IMPOSIBILIDAD DE LA SINCRONIZACIOacuteNbull BLOQUEO DEL ROTOR POR CURVATURA DEL EJEbull GRIPAJE DEL ROTOR

Mantenimiento de Turbinas de vapor

La mayor parte de la energiacutea generada en el mundo se produce con turbinas de vapor Se trata de un equipo robusto bien conocido y muy experimentado Casi la mayor parte de los problemas que puede tener se conocen bien y se conoce ademaacutes como solucionarlos Por ello respetar las instrucciones de operacioacuten y realizar un mantenimiento adecuado conduce a una alta disponibilidad y a bajos costes de mantenimiento

Mantenimiento Operativo Diario

bull Comprobacioacuten de alarmas y avisosbull Vigilancia de paraacutemetrosbull Inspeccioacuten visual de la turbina y sus

auxiliares

Rotor de turbina durante revicion

Mantenimiento Quincenal

bull Inspeccioacuten visual de la turbinabull Inspeccioacuten de fugas de aceitebull Limpieza de aceite (si procede)bull Comprobacioacuten del nivel de aceitebull Inspeccioacuten de fugas de vaporbull Inspeccioacuten de fugas de agua de refrigeracioacutenbull Lectura de vibraciones (amplitud)bull Inspeccioacuten visual de la bancadabull Purga de agua del aceite de lubricacioacutenbull Inspeccioacuten visual del grupo hidraacuteulico de aceite de controlbull Inspeccioacuten visual del sistema de eliminacioacuten de vahos

Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual

bull Muestra de aceite para anaacutelisisbull Purga de agua del aceitebull Comprobacioacuten de lubricacioacuten de reductor y de alternadorbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten en turbina reductor y alternador a velocidad

nominal

Revisioacuten anualbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten de

turbina reductor y alternador a distintas velocidades y en aceleracioacuten

bull Inspeccioacuten boroscoacutepica de aacutelabesbull Apertura de cojinetes y comprobacioacuten del

estadobull Cambio de aceite si procede (seguacuten

anaacutelisis) bull Cambio de filtros de aceite bull Inspeccioacuten de la vaacutelvula de regulacioacuten de

turbina

bull Inspeccioacuten del grupo hidraacuteulicobull Comprobacioacuten de pares de apriete de tornillos bull Calibracioacuten de la instrumentacioacuten bull Comprobacioacuten de la presioacuten del vapor de

sellos bull Termografiacutea de la turbina bull Limpieza y mantenimiento del cuadro de

control bull Cambio de filtros del alternador

48

49

CONDENSADORES

SON LOS EQUIPOS ENCARGADOS DE TRANSFERIR AL AMBIENTE EL CALOR ABSORBIDO EN EL EVAPORADOR Y EN LA ETAPA DE COMPRESIOacuteN

RECIBEN EL VAPOR RECALENTADO PROVENIENTE DEL COMPRESOR Y DEBEN SER APTOS PARA ELIMINAR EL RECALENTAMIENTO Y EFECTUAR LA CONDENSACION

50

SE UTILIZAN 3 TIPOS BASICOS DE CONDENSADORES

bull ENFRIADOS POR AIRE

bull ENFRIADOS POR AGUA

bull EVAPORATIVOS

LOS ENFRIADOS POR AIRE SE EMPLEAN MAYORITARIAMENTE EN REFRIGERACION PARA AIRE ACONDICIONADO

LOS OTROS DOS SON MAS UTILIZADOS EN REFRIGERACION INDUSTRIAL

51

Condesadores Enfriados por Aire

52

Condensador Casco y Tubos

53

Condensador Evaporativo

54

CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

55

CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

57

CONDENSADORES

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COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

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TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

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CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

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CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

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CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
  • Slide 38
  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
  • Slide 48
  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
  • Slide 55
  • Slide 56
  • CONDENSADORES (2)
  • Slide 58
  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • Slide 62
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
  • Slide 86
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 20: centrales termoelectricas

SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERAEntre los diversos datos debemos conocerbull La Potencia de la Calderabull El Voltaje que esta Requierebull El Tipo de Combustible que esta Necesita para Trabajarbull La Demanda de Vapor que se Requiere etc

Factores importantes bull Capacidad de Consumo de la Empresabull Capacidad de la Calderabull Capacidad de Turbina Generador

Requisitos baacutesicosbull Seguridad en el serviciobull Sencillezbull Bajo costo de adquisicioacuten operacioacuten y mantencioacutenbull Servicio adecuadobull Entrega inmediata

COMBUSTIOacuteNDefinimos la combustioacuten como una reaccioacuten quiacutemica raacutepida

exoteacutermica en la que se realiza la oxidacioacuten de una sustancia y la reduccioacuten de otra Las temperaturas de combustioacuten oscilan entre 1000 ordmC y 1650 ordmC

Para que se produzca la combustioacuten es necesario que haya tres elementos fundamentales

bull Comburente es la sustancia que se reduce El comburente maacutes habitual es el oxiacutegeno contenido en el aire atmosfeacuterico

bull Combustible la sustancia que se oxida es decir el elemento que se quema Los maacutes habituales son C H O y a veces N y S

bull Temperatura de ignicioacuten debe ser lo suficientemente elevada como para producir el encendido

COMBUSTIBLESbull Llamamos combustible a toda sustancia capaz de arder es decir aquella que es

capaz de combinarse raacutepidamente con oxiacutegeno con un desprendimiento de calor maacutes o menos interno

LOS QUEMADORES

Es un mecanismo que introduce la mezcla adecuada de combustible y aire a la caacutemara de combustioacuten donde la mezcla es quemada y los productos de la combustioacuten son removidos

Funciones

bull Entregar el combustible a la caacutemara de combustioacutenbull Entregar el aire a la caacutemara de combustioacutenbull Mezclar el combustible y el airebull Hacer la ignicioacuten y quemar la mezclabull Remover los productos de la combustioacuten

ELEMENTOS DE MEDICIONMedicioacuten de agua

bull Regulador mecaacutenico-termostaacuteticobull Fluido termostaacuteticobull Flotador o boya

Medicioacuten de temperatura

Mecaacutenicosbull Termoacutemetros bimetaacutelicosbull Termoacutemetros rellenos de liquido

Electroacutenicosbull Detectores de temperatura o resistenciabull Termoparesbull Termistores

ELEMENTOS DE MEDICION

Medicioacuten de presioacuten

bull Tubo Bourdon bull El diafragma

Medicioacuten del caudal

bull La medida del caudal se basa en la caiacuteda de presioacuten a traveacutes de un orificio aplicando el principio de Bernoulli podremos conocer la velocidad del fluido y con ello determinar el caudal Entre los elementos auxiliares de la tuberiacutea de vapor se puede incluir estaciones reductoras de presioacuten con las que se pretende obtener menor presioacuten o vapor saturado y estaciones de desrecalentamiento

VALVULAS DE SEGURIDADLas vaacutelvulas de seguridad se tratan de los dispositivos maacutes importantes

en una caldera y pueden tratarse de la uacuteltima defensa contra una explosioacuten por sobrepresioacuten

Tipos de vaacutelvulas bull Vaacutelvulas de vapor a colectores principalesbull Vaacutelvulas de alimentacioacuten de agua de la calderabull Vaacutelvulas de drenaje en las columnas de H2Obull Vaacutelvulas de purgabull Vaacutelvulas de comprobacioacutenbull Vaacutelvulas antiretornobull Vaacutelvulas de compuertabull Vaacutelvulas de aacutengulobull Vaacutelvulas reguladoras de presioacuten

TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERASSeguacuten la concentracioacuten de elementos disueltos y elementos en suspensioacuten nos

podemos encontrar con diferentes tipos de aguasAguas Durasbull Importante presencia de compuestos de calcio y magnesio poco solubles

principales responsables de la formacioacuten de depoacutesitos e incrustaciones Aguas Blandasbull Su composicioacuten principal estaacute dada por sales minerales de gran solubilidad

Aguas Neutrasbull Componen su formacioacuten una alta concentracioacuten de sulfatos y cloruros que no

aportan al agua tendencias aacutecidas o alcalinas o sea que no alteran sensiblemente el valor de pH

Aguas Alcalinasbull Las forman las que tienen importantes cantidades de carbonatos y bicarbonatos

de calcio magnesio y sodio las que proporcionan al agua reaccioacuten alcalina elevando en consecuencia el valor del pH presente

DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO

bull Falla debido al mal estado de refractariosbull Incrustaciones por falta de tratamiento

quiacutemico del aguabull Ataque y dantildeos por corrosioacutenbull Dantildeos por Bajo nivelbull Implosioacuten y explosioacuten

Normas de fabricacioacutenLas calderas son fabricadas con el cumplimiento de las normas de la Sociedad

Americana de Ingenieros Mecaacutenicos ASME vigente con sus respectivos adendos actualizados hasta la fecha de iniciacioacuten de la construccioacuten de la caldera

MATERIALES DE CONSTRUCCIOacuteN EN CALDERAS

bull Caacutemara de combustioacuten en laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C

bull Tubos de Humo Tubos sin costura de 2-12 de diaacutemetro exterior en calidad certifica ASTM A 192

bull Accesorios Las uniones y accesorios en el cuerpo de presioacuten de la caldera seraacuten de clase 3000 seguacuten las normas del Coacutedigo ASME

bull Cilindro exterior Laacutemina de acero al carbono en Calidad Certificada ASTM A 285 grado C o ASTM A 515 Grado 70

bull Placatubos Laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C o 515 grado 70

Turbinas de Vapor

bull La turbina de vapor de una planta de produccioacuten de energiacutea es un equipo sencillo y como maacutequina industrial es una maacutequina madura La turbina de vapor es una maacutequina muy conocida para los disentildeadores constructores instaladores y mantenedores Se conoce casi todo de ella y de hecho maacutes del 70 de la energiacutea eleacutectrica generada en el mundo se produce diariamente con turbinas de vapor

NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO

bull Utilizar un vapor de las caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas apropiadasbull Respetar las instrucciones de operacioacuten en arranques durante la marcha y

durante las paradas del equipobull Vigilar muy especialmente el aceite de lubricacioacuten Realizar anaacutelisis perioacutedicos y

comprobar que la calidad del aceite su presioacuten temperatura y presencia de contaminantes estaacute dentro de los maacutergenes adecuados

bull Respetar las consignas de proteccioacuten del equipo (valores de alarma y disparo para cada uno de los paraacutemetros controlados por el sistema de control) Si la turbina da alguacuten siacutentoma de mal funcionamiento (vibraciones temperaturas elevadas falta de potencia etc) parar y revisar el equipo nunca sobrepasar los liacutemites de determinados paraacutemetros para poder seguir con ella en produccioacuten o incluso para poder arrancarla

bull Realizar los mantenimientos programados con la periodicidad previstabull Si se produce una parada por alguna causa investigar y solucionar el problema

antes de poner el equipo en marcha nuevamente

CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS

bull Turbinas de condensacioacuten

bull Turbinas de descarga atmosfeacuterica

bull Turbinas de contrapresioacuten

PRINCIPALES PARTES SISTEMA EXTERIORROTOR CARCAZAALABESVALVULA DE REGULACIOCOJINETES DE APOYO O BANCADA COJINETE DE EMPUJE AXIAL

SISTEMA DE LUBRICACION

BOMBA MECANICA PRINCIPALBOMBA AUXILIAR BOMBA DE ENERGENCIA

SISTEMA DE EXTRACCION DE VAHOS

SISTEMA DE REFRIGERACION DE ACEITE

SISTEMA DE ACEITE DE CONTROL

SISTEMA DE SELLADO DE VAPOR

COMPENSADOR

VIRADOR

PRINCIPALES FALLASbull Fallo en vaacutelvulas de

controlFallo en los aacutelabes por resonancia

VibracionesEntrada de agua

Es la causa de fallo maacutes frecuente en turbinas de vapor En el momento que entra agua al cuerpo de la turbina que estaacute a una temperatura elevada produce cambios teacutermicos en los elementos como aacutelabes ademaacutes de producir golpes contra los mismos pudiendo provocar desde un incremento del rendimiento hasta erosioacuten en las partes mecaacutenicas de la turbina Se puede ver provocada la entrada de agua a la turbina gracias a retornos de liacuteneas de purga o aperturas erroacuteneas de diferentes vaacutelvulas

Erosioacuten

Erosioacuten del alabe

FatigaLa fatiga se presenta en materiales metaacutelicos a temperaturas superiores a 400 degC Tensioacuten teacutermicaEl vapor cuando entra en contacto con una superficie friacutea como lo es la turbina en la etapa de puesta en marcha puede transmitir el calor a traveacutes del metal a una velocidad superior que la capacidad de transferencia de calor que posee el metal esto conlleva a una diferencia de temperaturas en los cuerpos de la turbina muy elevadas dependiendo de la altura de los mismos CorrosioacutenSe debe a la concentracioacuten de agentes quiacutemicos en el agua estos compuestos estaacuten formados por oacutexidos silicatos sulfatos cloruros etc

OTRAS FALLAS

bull DESPLAZAMIENTO EXCESIVO DEL ROTOR POR MAL ESTADO DEL COJINETE DE EMPUJE O AXIAL

bull FALLOS DIVERSOS DE LA INSTRUMENTACIOacuteNbull VIBRACIOacuteN EN REDUCTOR O ALTERNADORbull FUGA DE VAPORbull FUNCIONAMIENTO INCORRECTO DE LA VAacuteLVULA DE

CONTROLbull DIFICULTAD O IMPOSIBILIDAD DE LA SINCRONIZACIOacuteNbull BLOQUEO DEL ROTOR POR CURVATURA DEL EJEbull GRIPAJE DEL ROTOR

Mantenimiento de Turbinas de vapor

La mayor parte de la energiacutea generada en el mundo se produce con turbinas de vapor Se trata de un equipo robusto bien conocido y muy experimentado Casi la mayor parte de los problemas que puede tener se conocen bien y se conoce ademaacutes como solucionarlos Por ello respetar las instrucciones de operacioacuten y realizar un mantenimiento adecuado conduce a una alta disponibilidad y a bajos costes de mantenimiento

Mantenimiento Operativo Diario

bull Comprobacioacuten de alarmas y avisosbull Vigilancia de paraacutemetrosbull Inspeccioacuten visual de la turbina y sus

auxiliares

Rotor de turbina durante revicion

Mantenimiento Quincenal

bull Inspeccioacuten visual de la turbinabull Inspeccioacuten de fugas de aceitebull Limpieza de aceite (si procede)bull Comprobacioacuten del nivel de aceitebull Inspeccioacuten de fugas de vaporbull Inspeccioacuten de fugas de agua de refrigeracioacutenbull Lectura de vibraciones (amplitud)bull Inspeccioacuten visual de la bancadabull Purga de agua del aceite de lubricacioacutenbull Inspeccioacuten visual del grupo hidraacuteulico de aceite de controlbull Inspeccioacuten visual del sistema de eliminacioacuten de vahos

Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual

bull Muestra de aceite para anaacutelisisbull Purga de agua del aceitebull Comprobacioacuten de lubricacioacuten de reductor y de alternadorbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten en turbina reductor y alternador a velocidad

nominal

Revisioacuten anualbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten de

turbina reductor y alternador a distintas velocidades y en aceleracioacuten

bull Inspeccioacuten boroscoacutepica de aacutelabesbull Apertura de cojinetes y comprobacioacuten del

estadobull Cambio de aceite si procede (seguacuten

anaacutelisis) bull Cambio de filtros de aceite bull Inspeccioacuten de la vaacutelvula de regulacioacuten de

turbina

bull Inspeccioacuten del grupo hidraacuteulicobull Comprobacioacuten de pares de apriete de tornillos bull Calibracioacuten de la instrumentacioacuten bull Comprobacioacuten de la presioacuten del vapor de

sellos bull Termografiacutea de la turbina bull Limpieza y mantenimiento del cuadro de

control bull Cambio de filtros del alternador

48

49

CONDENSADORES

SON LOS EQUIPOS ENCARGADOS DE TRANSFERIR AL AMBIENTE EL CALOR ABSORBIDO EN EL EVAPORADOR Y EN LA ETAPA DE COMPRESIOacuteN

RECIBEN EL VAPOR RECALENTADO PROVENIENTE DEL COMPRESOR Y DEBEN SER APTOS PARA ELIMINAR EL RECALENTAMIENTO Y EFECTUAR LA CONDENSACION

50

SE UTILIZAN 3 TIPOS BASICOS DE CONDENSADORES

bull ENFRIADOS POR AIRE

bull ENFRIADOS POR AGUA

bull EVAPORATIVOS

LOS ENFRIADOS POR AIRE SE EMPLEAN MAYORITARIAMENTE EN REFRIGERACION PARA AIRE ACONDICIONADO

LOS OTROS DOS SON MAS UTILIZADOS EN REFRIGERACION INDUSTRIAL

51

Condesadores Enfriados por Aire

52

Condensador Casco y Tubos

53

Condensador Evaporativo

54

CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

55

CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

57

CONDENSADORES

58

COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

59

TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

60

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CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

65

CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
  • Slide 86
  • Slide 87
  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
  • Slide 94
  • IMPACTO AMBIENTAL
  • Slide 96
  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
  • Slide 98
  • Slide 99
  • Slide 100
  • Slide 101
  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 21: centrales termoelectricas

COMBUSTIOacuteNDefinimos la combustioacuten como una reaccioacuten quiacutemica raacutepida

exoteacutermica en la que se realiza la oxidacioacuten de una sustancia y la reduccioacuten de otra Las temperaturas de combustioacuten oscilan entre 1000 ordmC y 1650 ordmC

Para que se produzca la combustioacuten es necesario que haya tres elementos fundamentales

bull Comburente es la sustancia que se reduce El comburente maacutes habitual es el oxiacutegeno contenido en el aire atmosfeacuterico

bull Combustible la sustancia que se oxida es decir el elemento que se quema Los maacutes habituales son C H O y a veces N y S

bull Temperatura de ignicioacuten debe ser lo suficientemente elevada como para producir el encendido

COMBUSTIBLESbull Llamamos combustible a toda sustancia capaz de arder es decir aquella que es

capaz de combinarse raacutepidamente con oxiacutegeno con un desprendimiento de calor maacutes o menos interno

LOS QUEMADORES

Es un mecanismo que introduce la mezcla adecuada de combustible y aire a la caacutemara de combustioacuten donde la mezcla es quemada y los productos de la combustioacuten son removidos

Funciones

bull Entregar el combustible a la caacutemara de combustioacutenbull Entregar el aire a la caacutemara de combustioacutenbull Mezclar el combustible y el airebull Hacer la ignicioacuten y quemar la mezclabull Remover los productos de la combustioacuten

ELEMENTOS DE MEDICIONMedicioacuten de agua

bull Regulador mecaacutenico-termostaacuteticobull Fluido termostaacuteticobull Flotador o boya

Medicioacuten de temperatura

Mecaacutenicosbull Termoacutemetros bimetaacutelicosbull Termoacutemetros rellenos de liquido

Electroacutenicosbull Detectores de temperatura o resistenciabull Termoparesbull Termistores

ELEMENTOS DE MEDICION

Medicioacuten de presioacuten

bull Tubo Bourdon bull El diafragma

Medicioacuten del caudal

bull La medida del caudal se basa en la caiacuteda de presioacuten a traveacutes de un orificio aplicando el principio de Bernoulli podremos conocer la velocidad del fluido y con ello determinar el caudal Entre los elementos auxiliares de la tuberiacutea de vapor se puede incluir estaciones reductoras de presioacuten con las que se pretende obtener menor presioacuten o vapor saturado y estaciones de desrecalentamiento

VALVULAS DE SEGURIDADLas vaacutelvulas de seguridad se tratan de los dispositivos maacutes importantes

en una caldera y pueden tratarse de la uacuteltima defensa contra una explosioacuten por sobrepresioacuten

Tipos de vaacutelvulas bull Vaacutelvulas de vapor a colectores principalesbull Vaacutelvulas de alimentacioacuten de agua de la calderabull Vaacutelvulas de drenaje en las columnas de H2Obull Vaacutelvulas de purgabull Vaacutelvulas de comprobacioacutenbull Vaacutelvulas antiretornobull Vaacutelvulas de compuertabull Vaacutelvulas de aacutengulobull Vaacutelvulas reguladoras de presioacuten

TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERASSeguacuten la concentracioacuten de elementos disueltos y elementos en suspensioacuten nos

podemos encontrar con diferentes tipos de aguasAguas Durasbull Importante presencia de compuestos de calcio y magnesio poco solubles

principales responsables de la formacioacuten de depoacutesitos e incrustaciones Aguas Blandasbull Su composicioacuten principal estaacute dada por sales minerales de gran solubilidad

Aguas Neutrasbull Componen su formacioacuten una alta concentracioacuten de sulfatos y cloruros que no

aportan al agua tendencias aacutecidas o alcalinas o sea que no alteran sensiblemente el valor de pH

Aguas Alcalinasbull Las forman las que tienen importantes cantidades de carbonatos y bicarbonatos

de calcio magnesio y sodio las que proporcionan al agua reaccioacuten alcalina elevando en consecuencia el valor del pH presente

DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO

bull Falla debido al mal estado de refractariosbull Incrustaciones por falta de tratamiento

quiacutemico del aguabull Ataque y dantildeos por corrosioacutenbull Dantildeos por Bajo nivelbull Implosioacuten y explosioacuten

Normas de fabricacioacutenLas calderas son fabricadas con el cumplimiento de las normas de la Sociedad

Americana de Ingenieros Mecaacutenicos ASME vigente con sus respectivos adendos actualizados hasta la fecha de iniciacioacuten de la construccioacuten de la caldera

MATERIALES DE CONSTRUCCIOacuteN EN CALDERAS

bull Caacutemara de combustioacuten en laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C

bull Tubos de Humo Tubos sin costura de 2-12 de diaacutemetro exterior en calidad certifica ASTM A 192

bull Accesorios Las uniones y accesorios en el cuerpo de presioacuten de la caldera seraacuten de clase 3000 seguacuten las normas del Coacutedigo ASME

bull Cilindro exterior Laacutemina de acero al carbono en Calidad Certificada ASTM A 285 grado C o ASTM A 515 Grado 70

bull Placatubos Laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C o 515 grado 70

Turbinas de Vapor

bull La turbina de vapor de una planta de produccioacuten de energiacutea es un equipo sencillo y como maacutequina industrial es una maacutequina madura La turbina de vapor es una maacutequina muy conocida para los disentildeadores constructores instaladores y mantenedores Se conoce casi todo de ella y de hecho maacutes del 70 de la energiacutea eleacutectrica generada en el mundo se produce diariamente con turbinas de vapor

NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO

bull Utilizar un vapor de las caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas apropiadasbull Respetar las instrucciones de operacioacuten en arranques durante la marcha y

durante las paradas del equipobull Vigilar muy especialmente el aceite de lubricacioacuten Realizar anaacutelisis perioacutedicos y

comprobar que la calidad del aceite su presioacuten temperatura y presencia de contaminantes estaacute dentro de los maacutergenes adecuados

bull Respetar las consignas de proteccioacuten del equipo (valores de alarma y disparo para cada uno de los paraacutemetros controlados por el sistema de control) Si la turbina da alguacuten siacutentoma de mal funcionamiento (vibraciones temperaturas elevadas falta de potencia etc) parar y revisar el equipo nunca sobrepasar los liacutemites de determinados paraacutemetros para poder seguir con ella en produccioacuten o incluso para poder arrancarla

bull Realizar los mantenimientos programados con la periodicidad previstabull Si se produce una parada por alguna causa investigar y solucionar el problema

antes de poner el equipo en marcha nuevamente

CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS

bull Turbinas de condensacioacuten

bull Turbinas de descarga atmosfeacuterica

bull Turbinas de contrapresioacuten

PRINCIPALES PARTES SISTEMA EXTERIORROTOR CARCAZAALABESVALVULA DE REGULACIOCOJINETES DE APOYO O BANCADA COJINETE DE EMPUJE AXIAL

SISTEMA DE LUBRICACION

BOMBA MECANICA PRINCIPALBOMBA AUXILIAR BOMBA DE ENERGENCIA

SISTEMA DE EXTRACCION DE VAHOS

SISTEMA DE REFRIGERACION DE ACEITE

SISTEMA DE ACEITE DE CONTROL

SISTEMA DE SELLADO DE VAPOR

COMPENSADOR

VIRADOR

PRINCIPALES FALLASbull Fallo en vaacutelvulas de

controlFallo en los aacutelabes por resonancia

VibracionesEntrada de agua

Es la causa de fallo maacutes frecuente en turbinas de vapor En el momento que entra agua al cuerpo de la turbina que estaacute a una temperatura elevada produce cambios teacutermicos en los elementos como aacutelabes ademaacutes de producir golpes contra los mismos pudiendo provocar desde un incremento del rendimiento hasta erosioacuten en las partes mecaacutenicas de la turbina Se puede ver provocada la entrada de agua a la turbina gracias a retornos de liacuteneas de purga o aperturas erroacuteneas de diferentes vaacutelvulas

Erosioacuten

Erosioacuten del alabe

FatigaLa fatiga se presenta en materiales metaacutelicos a temperaturas superiores a 400 degC Tensioacuten teacutermicaEl vapor cuando entra en contacto con una superficie friacutea como lo es la turbina en la etapa de puesta en marcha puede transmitir el calor a traveacutes del metal a una velocidad superior que la capacidad de transferencia de calor que posee el metal esto conlleva a una diferencia de temperaturas en los cuerpos de la turbina muy elevadas dependiendo de la altura de los mismos CorrosioacutenSe debe a la concentracioacuten de agentes quiacutemicos en el agua estos compuestos estaacuten formados por oacutexidos silicatos sulfatos cloruros etc

OTRAS FALLAS

bull DESPLAZAMIENTO EXCESIVO DEL ROTOR POR MAL ESTADO DEL COJINETE DE EMPUJE O AXIAL

bull FALLOS DIVERSOS DE LA INSTRUMENTACIOacuteNbull VIBRACIOacuteN EN REDUCTOR O ALTERNADORbull FUGA DE VAPORbull FUNCIONAMIENTO INCORRECTO DE LA VAacuteLVULA DE

CONTROLbull DIFICULTAD O IMPOSIBILIDAD DE LA SINCRONIZACIOacuteNbull BLOQUEO DEL ROTOR POR CURVATURA DEL EJEbull GRIPAJE DEL ROTOR

Mantenimiento de Turbinas de vapor

La mayor parte de la energiacutea generada en el mundo se produce con turbinas de vapor Se trata de un equipo robusto bien conocido y muy experimentado Casi la mayor parte de los problemas que puede tener se conocen bien y se conoce ademaacutes como solucionarlos Por ello respetar las instrucciones de operacioacuten y realizar un mantenimiento adecuado conduce a una alta disponibilidad y a bajos costes de mantenimiento

Mantenimiento Operativo Diario

bull Comprobacioacuten de alarmas y avisosbull Vigilancia de paraacutemetrosbull Inspeccioacuten visual de la turbina y sus

auxiliares

Rotor de turbina durante revicion

Mantenimiento Quincenal

bull Inspeccioacuten visual de la turbinabull Inspeccioacuten de fugas de aceitebull Limpieza de aceite (si procede)bull Comprobacioacuten del nivel de aceitebull Inspeccioacuten de fugas de vaporbull Inspeccioacuten de fugas de agua de refrigeracioacutenbull Lectura de vibraciones (amplitud)bull Inspeccioacuten visual de la bancadabull Purga de agua del aceite de lubricacioacutenbull Inspeccioacuten visual del grupo hidraacuteulico de aceite de controlbull Inspeccioacuten visual del sistema de eliminacioacuten de vahos

Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual

bull Muestra de aceite para anaacutelisisbull Purga de agua del aceitebull Comprobacioacuten de lubricacioacuten de reductor y de alternadorbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten en turbina reductor y alternador a velocidad

nominal

Revisioacuten anualbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten de

turbina reductor y alternador a distintas velocidades y en aceleracioacuten

bull Inspeccioacuten boroscoacutepica de aacutelabesbull Apertura de cojinetes y comprobacioacuten del

estadobull Cambio de aceite si procede (seguacuten

anaacutelisis) bull Cambio de filtros de aceite bull Inspeccioacuten de la vaacutelvula de regulacioacuten de

turbina

bull Inspeccioacuten del grupo hidraacuteulicobull Comprobacioacuten de pares de apriete de tornillos bull Calibracioacuten de la instrumentacioacuten bull Comprobacioacuten de la presioacuten del vapor de

sellos bull Termografiacutea de la turbina bull Limpieza y mantenimiento del cuadro de

control bull Cambio de filtros del alternador

48

49

CONDENSADORES

SON LOS EQUIPOS ENCARGADOS DE TRANSFERIR AL AMBIENTE EL CALOR ABSORBIDO EN EL EVAPORADOR Y EN LA ETAPA DE COMPRESIOacuteN

RECIBEN EL VAPOR RECALENTADO PROVENIENTE DEL COMPRESOR Y DEBEN SER APTOS PARA ELIMINAR EL RECALENTAMIENTO Y EFECTUAR LA CONDENSACION

50

SE UTILIZAN 3 TIPOS BASICOS DE CONDENSADORES

bull ENFRIADOS POR AIRE

bull ENFRIADOS POR AGUA

bull EVAPORATIVOS

LOS ENFRIADOS POR AIRE SE EMPLEAN MAYORITARIAMENTE EN REFRIGERACION PARA AIRE ACONDICIONADO

LOS OTROS DOS SON MAS UTILIZADOS EN REFRIGERACION INDUSTRIAL

51

Condesadores Enfriados por Aire

52

Condensador Casco y Tubos

53

Condensador Evaporativo

54

CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

55

CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

57

CONDENSADORES

58

COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

59

TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

60

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CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

65

CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
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  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
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  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
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  • CONDENSADORES (2)
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  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
  • Slide 86
  • Slide 87
  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
  • Slide 94
  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 22: centrales termoelectricas

COMBUSTIBLESbull Llamamos combustible a toda sustancia capaz de arder es decir aquella que es

capaz de combinarse raacutepidamente con oxiacutegeno con un desprendimiento de calor maacutes o menos interno

LOS QUEMADORES

Es un mecanismo que introduce la mezcla adecuada de combustible y aire a la caacutemara de combustioacuten donde la mezcla es quemada y los productos de la combustioacuten son removidos

Funciones

bull Entregar el combustible a la caacutemara de combustioacutenbull Entregar el aire a la caacutemara de combustioacutenbull Mezclar el combustible y el airebull Hacer la ignicioacuten y quemar la mezclabull Remover los productos de la combustioacuten

ELEMENTOS DE MEDICIONMedicioacuten de agua

bull Regulador mecaacutenico-termostaacuteticobull Fluido termostaacuteticobull Flotador o boya

Medicioacuten de temperatura

Mecaacutenicosbull Termoacutemetros bimetaacutelicosbull Termoacutemetros rellenos de liquido

Electroacutenicosbull Detectores de temperatura o resistenciabull Termoparesbull Termistores

ELEMENTOS DE MEDICION

Medicioacuten de presioacuten

bull Tubo Bourdon bull El diafragma

Medicioacuten del caudal

bull La medida del caudal se basa en la caiacuteda de presioacuten a traveacutes de un orificio aplicando el principio de Bernoulli podremos conocer la velocidad del fluido y con ello determinar el caudal Entre los elementos auxiliares de la tuberiacutea de vapor se puede incluir estaciones reductoras de presioacuten con las que se pretende obtener menor presioacuten o vapor saturado y estaciones de desrecalentamiento

VALVULAS DE SEGURIDADLas vaacutelvulas de seguridad se tratan de los dispositivos maacutes importantes

en una caldera y pueden tratarse de la uacuteltima defensa contra una explosioacuten por sobrepresioacuten

Tipos de vaacutelvulas bull Vaacutelvulas de vapor a colectores principalesbull Vaacutelvulas de alimentacioacuten de agua de la calderabull Vaacutelvulas de drenaje en las columnas de H2Obull Vaacutelvulas de purgabull Vaacutelvulas de comprobacioacutenbull Vaacutelvulas antiretornobull Vaacutelvulas de compuertabull Vaacutelvulas de aacutengulobull Vaacutelvulas reguladoras de presioacuten

TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERASSeguacuten la concentracioacuten de elementos disueltos y elementos en suspensioacuten nos

podemos encontrar con diferentes tipos de aguasAguas Durasbull Importante presencia de compuestos de calcio y magnesio poco solubles

principales responsables de la formacioacuten de depoacutesitos e incrustaciones Aguas Blandasbull Su composicioacuten principal estaacute dada por sales minerales de gran solubilidad

Aguas Neutrasbull Componen su formacioacuten una alta concentracioacuten de sulfatos y cloruros que no

aportan al agua tendencias aacutecidas o alcalinas o sea que no alteran sensiblemente el valor de pH

Aguas Alcalinasbull Las forman las que tienen importantes cantidades de carbonatos y bicarbonatos

de calcio magnesio y sodio las que proporcionan al agua reaccioacuten alcalina elevando en consecuencia el valor del pH presente

DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO

bull Falla debido al mal estado de refractariosbull Incrustaciones por falta de tratamiento

quiacutemico del aguabull Ataque y dantildeos por corrosioacutenbull Dantildeos por Bajo nivelbull Implosioacuten y explosioacuten

Normas de fabricacioacutenLas calderas son fabricadas con el cumplimiento de las normas de la Sociedad

Americana de Ingenieros Mecaacutenicos ASME vigente con sus respectivos adendos actualizados hasta la fecha de iniciacioacuten de la construccioacuten de la caldera

MATERIALES DE CONSTRUCCIOacuteN EN CALDERAS

bull Caacutemara de combustioacuten en laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C

bull Tubos de Humo Tubos sin costura de 2-12 de diaacutemetro exterior en calidad certifica ASTM A 192

bull Accesorios Las uniones y accesorios en el cuerpo de presioacuten de la caldera seraacuten de clase 3000 seguacuten las normas del Coacutedigo ASME

bull Cilindro exterior Laacutemina de acero al carbono en Calidad Certificada ASTM A 285 grado C o ASTM A 515 Grado 70

bull Placatubos Laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C o 515 grado 70

Turbinas de Vapor

bull La turbina de vapor de una planta de produccioacuten de energiacutea es un equipo sencillo y como maacutequina industrial es una maacutequina madura La turbina de vapor es una maacutequina muy conocida para los disentildeadores constructores instaladores y mantenedores Se conoce casi todo de ella y de hecho maacutes del 70 de la energiacutea eleacutectrica generada en el mundo se produce diariamente con turbinas de vapor

NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO

bull Utilizar un vapor de las caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas apropiadasbull Respetar las instrucciones de operacioacuten en arranques durante la marcha y

durante las paradas del equipobull Vigilar muy especialmente el aceite de lubricacioacuten Realizar anaacutelisis perioacutedicos y

comprobar que la calidad del aceite su presioacuten temperatura y presencia de contaminantes estaacute dentro de los maacutergenes adecuados

bull Respetar las consignas de proteccioacuten del equipo (valores de alarma y disparo para cada uno de los paraacutemetros controlados por el sistema de control) Si la turbina da alguacuten siacutentoma de mal funcionamiento (vibraciones temperaturas elevadas falta de potencia etc) parar y revisar el equipo nunca sobrepasar los liacutemites de determinados paraacutemetros para poder seguir con ella en produccioacuten o incluso para poder arrancarla

bull Realizar los mantenimientos programados con la periodicidad previstabull Si se produce una parada por alguna causa investigar y solucionar el problema

antes de poner el equipo en marcha nuevamente

CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS

bull Turbinas de condensacioacuten

bull Turbinas de descarga atmosfeacuterica

bull Turbinas de contrapresioacuten

PRINCIPALES PARTES SISTEMA EXTERIORROTOR CARCAZAALABESVALVULA DE REGULACIOCOJINETES DE APOYO O BANCADA COJINETE DE EMPUJE AXIAL

SISTEMA DE LUBRICACION

BOMBA MECANICA PRINCIPALBOMBA AUXILIAR BOMBA DE ENERGENCIA

SISTEMA DE EXTRACCION DE VAHOS

SISTEMA DE REFRIGERACION DE ACEITE

SISTEMA DE ACEITE DE CONTROL

SISTEMA DE SELLADO DE VAPOR

COMPENSADOR

VIRADOR

PRINCIPALES FALLASbull Fallo en vaacutelvulas de

controlFallo en los aacutelabes por resonancia

VibracionesEntrada de agua

Es la causa de fallo maacutes frecuente en turbinas de vapor En el momento que entra agua al cuerpo de la turbina que estaacute a una temperatura elevada produce cambios teacutermicos en los elementos como aacutelabes ademaacutes de producir golpes contra los mismos pudiendo provocar desde un incremento del rendimiento hasta erosioacuten en las partes mecaacutenicas de la turbina Se puede ver provocada la entrada de agua a la turbina gracias a retornos de liacuteneas de purga o aperturas erroacuteneas de diferentes vaacutelvulas

Erosioacuten

Erosioacuten del alabe

FatigaLa fatiga se presenta en materiales metaacutelicos a temperaturas superiores a 400 degC Tensioacuten teacutermicaEl vapor cuando entra en contacto con una superficie friacutea como lo es la turbina en la etapa de puesta en marcha puede transmitir el calor a traveacutes del metal a una velocidad superior que la capacidad de transferencia de calor que posee el metal esto conlleva a una diferencia de temperaturas en los cuerpos de la turbina muy elevadas dependiendo de la altura de los mismos CorrosioacutenSe debe a la concentracioacuten de agentes quiacutemicos en el agua estos compuestos estaacuten formados por oacutexidos silicatos sulfatos cloruros etc

OTRAS FALLAS

bull DESPLAZAMIENTO EXCESIVO DEL ROTOR POR MAL ESTADO DEL COJINETE DE EMPUJE O AXIAL

bull FALLOS DIVERSOS DE LA INSTRUMENTACIOacuteNbull VIBRACIOacuteN EN REDUCTOR O ALTERNADORbull FUGA DE VAPORbull FUNCIONAMIENTO INCORRECTO DE LA VAacuteLVULA DE

CONTROLbull DIFICULTAD O IMPOSIBILIDAD DE LA SINCRONIZACIOacuteNbull BLOQUEO DEL ROTOR POR CURVATURA DEL EJEbull GRIPAJE DEL ROTOR

Mantenimiento de Turbinas de vapor

La mayor parte de la energiacutea generada en el mundo se produce con turbinas de vapor Se trata de un equipo robusto bien conocido y muy experimentado Casi la mayor parte de los problemas que puede tener se conocen bien y se conoce ademaacutes como solucionarlos Por ello respetar las instrucciones de operacioacuten y realizar un mantenimiento adecuado conduce a una alta disponibilidad y a bajos costes de mantenimiento

Mantenimiento Operativo Diario

bull Comprobacioacuten de alarmas y avisosbull Vigilancia de paraacutemetrosbull Inspeccioacuten visual de la turbina y sus

auxiliares

Rotor de turbina durante revicion

Mantenimiento Quincenal

bull Inspeccioacuten visual de la turbinabull Inspeccioacuten de fugas de aceitebull Limpieza de aceite (si procede)bull Comprobacioacuten del nivel de aceitebull Inspeccioacuten de fugas de vaporbull Inspeccioacuten de fugas de agua de refrigeracioacutenbull Lectura de vibraciones (amplitud)bull Inspeccioacuten visual de la bancadabull Purga de agua del aceite de lubricacioacutenbull Inspeccioacuten visual del grupo hidraacuteulico de aceite de controlbull Inspeccioacuten visual del sistema de eliminacioacuten de vahos

Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual

bull Muestra de aceite para anaacutelisisbull Purga de agua del aceitebull Comprobacioacuten de lubricacioacuten de reductor y de alternadorbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten en turbina reductor y alternador a velocidad

nominal

Revisioacuten anualbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten de

turbina reductor y alternador a distintas velocidades y en aceleracioacuten

bull Inspeccioacuten boroscoacutepica de aacutelabesbull Apertura de cojinetes y comprobacioacuten del

estadobull Cambio de aceite si procede (seguacuten

anaacutelisis) bull Cambio de filtros de aceite bull Inspeccioacuten de la vaacutelvula de regulacioacuten de

turbina

bull Inspeccioacuten del grupo hidraacuteulicobull Comprobacioacuten de pares de apriete de tornillos bull Calibracioacuten de la instrumentacioacuten bull Comprobacioacuten de la presioacuten del vapor de

sellos bull Termografiacutea de la turbina bull Limpieza y mantenimiento del cuadro de

control bull Cambio de filtros del alternador

48

49

CONDENSADORES

SON LOS EQUIPOS ENCARGADOS DE TRANSFERIR AL AMBIENTE EL CALOR ABSORBIDO EN EL EVAPORADOR Y EN LA ETAPA DE COMPRESIOacuteN

RECIBEN EL VAPOR RECALENTADO PROVENIENTE DEL COMPRESOR Y DEBEN SER APTOS PARA ELIMINAR EL RECALENTAMIENTO Y EFECTUAR LA CONDENSACION

50

SE UTILIZAN 3 TIPOS BASICOS DE CONDENSADORES

bull ENFRIADOS POR AIRE

bull ENFRIADOS POR AGUA

bull EVAPORATIVOS

LOS ENFRIADOS POR AIRE SE EMPLEAN MAYORITARIAMENTE EN REFRIGERACION PARA AIRE ACONDICIONADO

LOS OTROS DOS SON MAS UTILIZADOS EN REFRIGERACION INDUSTRIAL

51

Condesadores Enfriados por Aire

52

Condensador Casco y Tubos

53

Condensador Evaporativo

54

CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

55

CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

57

CONDENSADORES

58

COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

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TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

60

61

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64

CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

65

CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
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  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
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  • PRINCIPALES FALLAS
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
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  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
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  • Slide 55
  • Slide 56
  • CONDENSADORES (2)
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  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 23: centrales termoelectricas

LOS QUEMADORES

Es un mecanismo que introduce la mezcla adecuada de combustible y aire a la caacutemara de combustioacuten donde la mezcla es quemada y los productos de la combustioacuten son removidos

Funciones

bull Entregar el combustible a la caacutemara de combustioacutenbull Entregar el aire a la caacutemara de combustioacutenbull Mezclar el combustible y el airebull Hacer la ignicioacuten y quemar la mezclabull Remover los productos de la combustioacuten

ELEMENTOS DE MEDICIONMedicioacuten de agua

bull Regulador mecaacutenico-termostaacuteticobull Fluido termostaacuteticobull Flotador o boya

Medicioacuten de temperatura

Mecaacutenicosbull Termoacutemetros bimetaacutelicosbull Termoacutemetros rellenos de liquido

Electroacutenicosbull Detectores de temperatura o resistenciabull Termoparesbull Termistores

ELEMENTOS DE MEDICION

Medicioacuten de presioacuten

bull Tubo Bourdon bull El diafragma

Medicioacuten del caudal

bull La medida del caudal se basa en la caiacuteda de presioacuten a traveacutes de un orificio aplicando el principio de Bernoulli podremos conocer la velocidad del fluido y con ello determinar el caudal Entre los elementos auxiliares de la tuberiacutea de vapor se puede incluir estaciones reductoras de presioacuten con las que se pretende obtener menor presioacuten o vapor saturado y estaciones de desrecalentamiento

VALVULAS DE SEGURIDADLas vaacutelvulas de seguridad se tratan de los dispositivos maacutes importantes

en una caldera y pueden tratarse de la uacuteltima defensa contra una explosioacuten por sobrepresioacuten

Tipos de vaacutelvulas bull Vaacutelvulas de vapor a colectores principalesbull Vaacutelvulas de alimentacioacuten de agua de la calderabull Vaacutelvulas de drenaje en las columnas de H2Obull Vaacutelvulas de purgabull Vaacutelvulas de comprobacioacutenbull Vaacutelvulas antiretornobull Vaacutelvulas de compuertabull Vaacutelvulas de aacutengulobull Vaacutelvulas reguladoras de presioacuten

TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERASSeguacuten la concentracioacuten de elementos disueltos y elementos en suspensioacuten nos

podemos encontrar con diferentes tipos de aguasAguas Durasbull Importante presencia de compuestos de calcio y magnesio poco solubles

principales responsables de la formacioacuten de depoacutesitos e incrustaciones Aguas Blandasbull Su composicioacuten principal estaacute dada por sales minerales de gran solubilidad

Aguas Neutrasbull Componen su formacioacuten una alta concentracioacuten de sulfatos y cloruros que no

aportan al agua tendencias aacutecidas o alcalinas o sea que no alteran sensiblemente el valor de pH

Aguas Alcalinasbull Las forman las que tienen importantes cantidades de carbonatos y bicarbonatos

de calcio magnesio y sodio las que proporcionan al agua reaccioacuten alcalina elevando en consecuencia el valor del pH presente

DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO

bull Falla debido al mal estado de refractariosbull Incrustaciones por falta de tratamiento

quiacutemico del aguabull Ataque y dantildeos por corrosioacutenbull Dantildeos por Bajo nivelbull Implosioacuten y explosioacuten

Normas de fabricacioacutenLas calderas son fabricadas con el cumplimiento de las normas de la Sociedad

Americana de Ingenieros Mecaacutenicos ASME vigente con sus respectivos adendos actualizados hasta la fecha de iniciacioacuten de la construccioacuten de la caldera

MATERIALES DE CONSTRUCCIOacuteN EN CALDERAS

bull Caacutemara de combustioacuten en laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C

bull Tubos de Humo Tubos sin costura de 2-12 de diaacutemetro exterior en calidad certifica ASTM A 192

bull Accesorios Las uniones y accesorios en el cuerpo de presioacuten de la caldera seraacuten de clase 3000 seguacuten las normas del Coacutedigo ASME

bull Cilindro exterior Laacutemina de acero al carbono en Calidad Certificada ASTM A 285 grado C o ASTM A 515 Grado 70

bull Placatubos Laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C o 515 grado 70

Turbinas de Vapor

bull La turbina de vapor de una planta de produccioacuten de energiacutea es un equipo sencillo y como maacutequina industrial es una maacutequina madura La turbina de vapor es una maacutequina muy conocida para los disentildeadores constructores instaladores y mantenedores Se conoce casi todo de ella y de hecho maacutes del 70 de la energiacutea eleacutectrica generada en el mundo se produce diariamente con turbinas de vapor

NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO

bull Utilizar un vapor de las caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas apropiadasbull Respetar las instrucciones de operacioacuten en arranques durante la marcha y

durante las paradas del equipobull Vigilar muy especialmente el aceite de lubricacioacuten Realizar anaacutelisis perioacutedicos y

comprobar que la calidad del aceite su presioacuten temperatura y presencia de contaminantes estaacute dentro de los maacutergenes adecuados

bull Respetar las consignas de proteccioacuten del equipo (valores de alarma y disparo para cada uno de los paraacutemetros controlados por el sistema de control) Si la turbina da alguacuten siacutentoma de mal funcionamiento (vibraciones temperaturas elevadas falta de potencia etc) parar y revisar el equipo nunca sobrepasar los liacutemites de determinados paraacutemetros para poder seguir con ella en produccioacuten o incluso para poder arrancarla

bull Realizar los mantenimientos programados con la periodicidad previstabull Si se produce una parada por alguna causa investigar y solucionar el problema

antes de poner el equipo en marcha nuevamente

CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS

bull Turbinas de condensacioacuten

bull Turbinas de descarga atmosfeacuterica

bull Turbinas de contrapresioacuten

PRINCIPALES PARTES SISTEMA EXTERIORROTOR CARCAZAALABESVALVULA DE REGULACIOCOJINETES DE APOYO O BANCADA COJINETE DE EMPUJE AXIAL

SISTEMA DE LUBRICACION

BOMBA MECANICA PRINCIPALBOMBA AUXILIAR BOMBA DE ENERGENCIA

SISTEMA DE EXTRACCION DE VAHOS

SISTEMA DE REFRIGERACION DE ACEITE

SISTEMA DE ACEITE DE CONTROL

SISTEMA DE SELLADO DE VAPOR

COMPENSADOR

VIRADOR

PRINCIPALES FALLASbull Fallo en vaacutelvulas de

controlFallo en los aacutelabes por resonancia

VibracionesEntrada de agua

Es la causa de fallo maacutes frecuente en turbinas de vapor En el momento que entra agua al cuerpo de la turbina que estaacute a una temperatura elevada produce cambios teacutermicos en los elementos como aacutelabes ademaacutes de producir golpes contra los mismos pudiendo provocar desde un incremento del rendimiento hasta erosioacuten en las partes mecaacutenicas de la turbina Se puede ver provocada la entrada de agua a la turbina gracias a retornos de liacuteneas de purga o aperturas erroacuteneas de diferentes vaacutelvulas

Erosioacuten

Erosioacuten del alabe

FatigaLa fatiga se presenta en materiales metaacutelicos a temperaturas superiores a 400 degC Tensioacuten teacutermicaEl vapor cuando entra en contacto con una superficie friacutea como lo es la turbina en la etapa de puesta en marcha puede transmitir el calor a traveacutes del metal a una velocidad superior que la capacidad de transferencia de calor que posee el metal esto conlleva a una diferencia de temperaturas en los cuerpos de la turbina muy elevadas dependiendo de la altura de los mismos CorrosioacutenSe debe a la concentracioacuten de agentes quiacutemicos en el agua estos compuestos estaacuten formados por oacutexidos silicatos sulfatos cloruros etc

OTRAS FALLAS

bull DESPLAZAMIENTO EXCESIVO DEL ROTOR POR MAL ESTADO DEL COJINETE DE EMPUJE O AXIAL

bull FALLOS DIVERSOS DE LA INSTRUMENTACIOacuteNbull VIBRACIOacuteN EN REDUCTOR O ALTERNADORbull FUGA DE VAPORbull FUNCIONAMIENTO INCORRECTO DE LA VAacuteLVULA DE

CONTROLbull DIFICULTAD O IMPOSIBILIDAD DE LA SINCRONIZACIOacuteNbull BLOQUEO DEL ROTOR POR CURVATURA DEL EJEbull GRIPAJE DEL ROTOR

Mantenimiento de Turbinas de vapor

La mayor parte de la energiacutea generada en el mundo se produce con turbinas de vapor Se trata de un equipo robusto bien conocido y muy experimentado Casi la mayor parte de los problemas que puede tener se conocen bien y se conoce ademaacutes como solucionarlos Por ello respetar las instrucciones de operacioacuten y realizar un mantenimiento adecuado conduce a una alta disponibilidad y a bajos costes de mantenimiento

Mantenimiento Operativo Diario

bull Comprobacioacuten de alarmas y avisosbull Vigilancia de paraacutemetrosbull Inspeccioacuten visual de la turbina y sus

auxiliares

Rotor de turbina durante revicion

Mantenimiento Quincenal

bull Inspeccioacuten visual de la turbinabull Inspeccioacuten de fugas de aceitebull Limpieza de aceite (si procede)bull Comprobacioacuten del nivel de aceitebull Inspeccioacuten de fugas de vaporbull Inspeccioacuten de fugas de agua de refrigeracioacutenbull Lectura de vibraciones (amplitud)bull Inspeccioacuten visual de la bancadabull Purga de agua del aceite de lubricacioacutenbull Inspeccioacuten visual del grupo hidraacuteulico de aceite de controlbull Inspeccioacuten visual del sistema de eliminacioacuten de vahos

Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual

bull Muestra de aceite para anaacutelisisbull Purga de agua del aceitebull Comprobacioacuten de lubricacioacuten de reductor y de alternadorbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten en turbina reductor y alternador a velocidad

nominal

Revisioacuten anualbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten de

turbina reductor y alternador a distintas velocidades y en aceleracioacuten

bull Inspeccioacuten boroscoacutepica de aacutelabesbull Apertura de cojinetes y comprobacioacuten del

estadobull Cambio de aceite si procede (seguacuten

anaacutelisis) bull Cambio de filtros de aceite bull Inspeccioacuten de la vaacutelvula de regulacioacuten de

turbina

bull Inspeccioacuten del grupo hidraacuteulicobull Comprobacioacuten de pares de apriete de tornillos bull Calibracioacuten de la instrumentacioacuten bull Comprobacioacuten de la presioacuten del vapor de

sellos bull Termografiacutea de la turbina bull Limpieza y mantenimiento del cuadro de

control bull Cambio de filtros del alternador

48

49

CONDENSADORES

SON LOS EQUIPOS ENCARGADOS DE TRANSFERIR AL AMBIENTE EL CALOR ABSORBIDO EN EL EVAPORADOR Y EN LA ETAPA DE COMPRESIOacuteN

RECIBEN EL VAPOR RECALENTADO PROVENIENTE DEL COMPRESOR Y DEBEN SER APTOS PARA ELIMINAR EL RECALENTAMIENTO Y EFECTUAR LA CONDENSACION

50

SE UTILIZAN 3 TIPOS BASICOS DE CONDENSADORES

bull ENFRIADOS POR AIRE

bull ENFRIADOS POR AGUA

bull EVAPORATIVOS

LOS ENFRIADOS POR AIRE SE EMPLEAN MAYORITARIAMENTE EN REFRIGERACION PARA AIRE ACONDICIONADO

LOS OTROS DOS SON MAS UTILIZADOS EN REFRIGERACION INDUSTRIAL

51

Condesadores Enfriados por Aire

52

Condensador Casco y Tubos

53

Condensador Evaporativo

54

CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

55

CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

57

CONDENSADORES

58

COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

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TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

60

61

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63

64

CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

65

CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
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  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
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  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
  • Slide 55
  • Slide 56
  • CONDENSADORES (2)
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  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 24: centrales termoelectricas

ELEMENTOS DE MEDICIONMedicioacuten de agua

bull Regulador mecaacutenico-termostaacuteticobull Fluido termostaacuteticobull Flotador o boya

Medicioacuten de temperatura

Mecaacutenicosbull Termoacutemetros bimetaacutelicosbull Termoacutemetros rellenos de liquido

Electroacutenicosbull Detectores de temperatura o resistenciabull Termoparesbull Termistores

ELEMENTOS DE MEDICION

Medicioacuten de presioacuten

bull Tubo Bourdon bull El diafragma

Medicioacuten del caudal

bull La medida del caudal se basa en la caiacuteda de presioacuten a traveacutes de un orificio aplicando el principio de Bernoulli podremos conocer la velocidad del fluido y con ello determinar el caudal Entre los elementos auxiliares de la tuberiacutea de vapor se puede incluir estaciones reductoras de presioacuten con las que se pretende obtener menor presioacuten o vapor saturado y estaciones de desrecalentamiento

VALVULAS DE SEGURIDADLas vaacutelvulas de seguridad se tratan de los dispositivos maacutes importantes

en una caldera y pueden tratarse de la uacuteltima defensa contra una explosioacuten por sobrepresioacuten

Tipos de vaacutelvulas bull Vaacutelvulas de vapor a colectores principalesbull Vaacutelvulas de alimentacioacuten de agua de la calderabull Vaacutelvulas de drenaje en las columnas de H2Obull Vaacutelvulas de purgabull Vaacutelvulas de comprobacioacutenbull Vaacutelvulas antiretornobull Vaacutelvulas de compuertabull Vaacutelvulas de aacutengulobull Vaacutelvulas reguladoras de presioacuten

TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERASSeguacuten la concentracioacuten de elementos disueltos y elementos en suspensioacuten nos

podemos encontrar con diferentes tipos de aguasAguas Durasbull Importante presencia de compuestos de calcio y magnesio poco solubles

principales responsables de la formacioacuten de depoacutesitos e incrustaciones Aguas Blandasbull Su composicioacuten principal estaacute dada por sales minerales de gran solubilidad

Aguas Neutrasbull Componen su formacioacuten una alta concentracioacuten de sulfatos y cloruros que no

aportan al agua tendencias aacutecidas o alcalinas o sea que no alteran sensiblemente el valor de pH

Aguas Alcalinasbull Las forman las que tienen importantes cantidades de carbonatos y bicarbonatos

de calcio magnesio y sodio las que proporcionan al agua reaccioacuten alcalina elevando en consecuencia el valor del pH presente

DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO

bull Falla debido al mal estado de refractariosbull Incrustaciones por falta de tratamiento

quiacutemico del aguabull Ataque y dantildeos por corrosioacutenbull Dantildeos por Bajo nivelbull Implosioacuten y explosioacuten

Normas de fabricacioacutenLas calderas son fabricadas con el cumplimiento de las normas de la Sociedad

Americana de Ingenieros Mecaacutenicos ASME vigente con sus respectivos adendos actualizados hasta la fecha de iniciacioacuten de la construccioacuten de la caldera

MATERIALES DE CONSTRUCCIOacuteN EN CALDERAS

bull Caacutemara de combustioacuten en laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C

bull Tubos de Humo Tubos sin costura de 2-12 de diaacutemetro exterior en calidad certifica ASTM A 192

bull Accesorios Las uniones y accesorios en el cuerpo de presioacuten de la caldera seraacuten de clase 3000 seguacuten las normas del Coacutedigo ASME

bull Cilindro exterior Laacutemina de acero al carbono en Calidad Certificada ASTM A 285 grado C o ASTM A 515 Grado 70

bull Placatubos Laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C o 515 grado 70

Turbinas de Vapor

bull La turbina de vapor de una planta de produccioacuten de energiacutea es un equipo sencillo y como maacutequina industrial es una maacutequina madura La turbina de vapor es una maacutequina muy conocida para los disentildeadores constructores instaladores y mantenedores Se conoce casi todo de ella y de hecho maacutes del 70 de la energiacutea eleacutectrica generada en el mundo se produce diariamente con turbinas de vapor

NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO

bull Utilizar un vapor de las caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas apropiadasbull Respetar las instrucciones de operacioacuten en arranques durante la marcha y

durante las paradas del equipobull Vigilar muy especialmente el aceite de lubricacioacuten Realizar anaacutelisis perioacutedicos y

comprobar que la calidad del aceite su presioacuten temperatura y presencia de contaminantes estaacute dentro de los maacutergenes adecuados

bull Respetar las consignas de proteccioacuten del equipo (valores de alarma y disparo para cada uno de los paraacutemetros controlados por el sistema de control) Si la turbina da alguacuten siacutentoma de mal funcionamiento (vibraciones temperaturas elevadas falta de potencia etc) parar y revisar el equipo nunca sobrepasar los liacutemites de determinados paraacutemetros para poder seguir con ella en produccioacuten o incluso para poder arrancarla

bull Realizar los mantenimientos programados con la periodicidad previstabull Si se produce una parada por alguna causa investigar y solucionar el problema

antes de poner el equipo en marcha nuevamente

CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS

bull Turbinas de condensacioacuten

bull Turbinas de descarga atmosfeacuterica

bull Turbinas de contrapresioacuten

PRINCIPALES PARTES SISTEMA EXTERIORROTOR CARCAZAALABESVALVULA DE REGULACIOCOJINETES DE APOYO O BANCADA COJINETE DE EMPUJE AXIAL

SISTEMA DE LUBRICACION

BOMBA MECANICA PRINCIPALBOMBA AUXILIAR BOMBA DE ENERGENCIA

SISTEMA DE EXTRACCION DE VAHOS

SISTEMA DE REFRIGERACION DE ACEITE

SISTEMA DE ACEITE DE CONTROL

SISTEMA DE SELLADO DE VAPOR

COMPENSADOR

VIRADOR

PRINCIPALES FALLASbull Fallo en vaacutelvulas de

controlFallo en los aacutelabes por resonancia

VibracionesEntrada de agua

Es la causa de fallo maacutes frecuente en turbinas de vapor En el momento que entra agua al cuerpo de la turbina que estaacute a una temperatura elevada produce cambios teacutermicos en los elementos como aacutelabes ademaacutes de producir golpes contra los mismos pudiendo provocar desde un incremento del rendimiento hasta erosioacuten en las partes mecaacutenicas de la turbina Se puede ver provocada la entrada de agua a la turbina gracias a retornos de liacuteneas de purga o aperturas erroacuteneas de diferentes vaacutelvulas

Erosioacuten

Erosioacuten del alabe

FatigaLa fatiga se presenta en materiales metaacutelicos a temperaturas superiores a 400 degC Tensioacuten teacutermicaEl vapor cuando entra en contacto con una superficie friacutea como lo es la turbina en la etapa de puesta en marcha puede transmitir el calor a traveacutes del metal a una velocidad superior que la capacidad de transferencia de calor que posee el metal esto conlleva a una diferencia de temperaturas en los cuerpos de la turbina muy elevadas dependiendo de la altura de los mismos CorrosioacutenSe debe a la concentracioacuten de agentes quiacutemicos en el agua estos compuestos estaacuten formados por oacutexidos silicatos sulfatos cloruros etc

OTRAS FALLAS

bull DESPLAZAMIENTO EXCESIVO DEL ROTOR POR MAL ESTADO DEL COJINETE DE EMPUJE O AXIAL

bull FALLOS DIVERSOS DE LA INSTRUMENTACIOacuteNbull VIBRACIOacuteN EN REDUCTOR O ALTERNADORbull FUGA DE VAPORbull FUNCIONAMIENTO INCORRECTO DE LA VAacuteLVULA DE

CONTROLbull DIFICULTAD O IMPOSIBILIDAD DE LA SINCRONIZACIOacuteNbull BLOQUEO DEL ROTOR POR CURVATURA DEL EJEbull GRIPAJE DEL ROTOR

Mantenimiento de Turbinas de vapor

La mayor parte de la energiacutea generada en el mundo se produce con turbinas de vapor Se trata de un equipo robusto bien conocido y muy experimentado Casi la mayor parte de los problemas que puede tener se conocen bien y se conoce ademaacutes como solucionarlos Por ello respetar las instrucciones de operacioacuten y realizar un mantenimiento adecuado conduce a una alta disponibilidad y a bajos costes de mantenimiento

Mantenimiento Operativo Diario

bull Comprobacioacuten de alarmas y avisosbull Vigilancia de paraacutemetrosbull Inspeccioacuten visual de la turbina y sus

auxiliares

Rotor de turbina durante revicion

Mantenimiento Quincenal

bull Inspeccioacuten visual de la turbinabull Inspeccioacuten de fugas de aceitebull Limpieza de aceite (si procede)bull Comprobacioacuten del nivel de aceitebull Inspeccioacuten de fugas de vaporbull Inspeccioacuten de fugas de agua de refrigeracioacutenbull Lectura de vibraciones (amplitud)bull Inspeccioacuten visual de la bancadabull Purga de agua del aceite de lubricacioacutenbull Inspeccioacuten visual del grupo hidraacuteulico de aceite de controlbull Inspeccioacuten visual del sistema de eliminacioacuten de vahos

Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual

bull Muestra de aceite para anaacutelisisbull Purga de agua del aceitebull Comprobacioacuten de lubricacioacuten de reductor y de alternadorbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten en turbina reductor y alternador a velocidad

nominal

Revisioacuten anualbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten de

turbina reductor y alternador a distintas velocidades y en aceleracioacuten

bull Inspeccioacuten boroscoacutepica de aacutelabesbull Apertura de cojinetes y comprobacioacuten del

estadobull Cambio de aceite si procede (seguacuten

anaacutelisis) bull Cambio de filtros de aceite bull Inspeccioacuten de la vaacutelvula de regulacioacuten de

turbina

bull Inspeccioacuten del grupo hidraacuteulicobull Comprobacioacuten de pares de apriete de tornillos bull Calibracioacuten de la instrumentacioacuten bull Comprobacioacuten de la presioacuten del vapor de

sellos bull Termografiacutea de la turbina bull Limpieza y mantenimiento del cuadro de

control bull Cambio de filtros del alternador

48

49

CONDENSADORES

SON LOS EQUIPOS ENCARGADOS DE TRANSFERIR AL AMBIENTE EL CALOR ABSORBIDO EN EL EVAPORADOR Y EN LA ETAPA DE COMPRESIOacuteN

RECIBEN EL VAPOR RECALENTADO PROVENIENTE DEL COMPRESOR Y DEBEN SER APTOS PARA ELIMINAR EL RECALENTAMIENTO Y EFECTUAR LA CONDENSACION

50

SE UTILIZAN 3 TIPOS BASICOS DE CONDENSADORES

bull ENFRIADOS POR AIRE

bull ENFRIADOS POR AGUA

bull EVAPORATIVOS

LOS ENFRIADOS POR AIRE SE EMPLEAN MAYORITARIAMENTE EN REFRIGERACION PARA AIRE ACONDICIONADO

LOS OTROS DOS SON MAS UTILIZADOS EN REFRIGERACION INDUSTRIAL

51

Condesadores Enfriados por Aire

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Condensador Casco y Tubos

53

Condensador Evaporativo

54

CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

55

CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

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CONDENSADORES

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COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

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TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

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64

CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

65

CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
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  • PRINCIPALES FALLAS
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
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  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
  • Slide 55
  • Slide 56
  • CONDENSADORES (2)
  • Slide 58
  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 25: centrales termoelectricas

ELEMENTOS DE MEDICION

Medicioacuten de presioacuten

bull Tubo Bourdon bull El diafragma

Medicioacuten del caudal

bull La medida del caudal se basa en la caiacuteda de presioacuten a traveacutes de un orificio aplicando el principio de Bernoulli podremos conocer la velocidad del fluido y con ello determinar el caudal Entre los elementos auxiliares de la tuberiacutea de vapor se puede incluir estaciones reductoras de presioacuten con las que se pretende obtener menor presioacuten o vapor saturado y estaciones de desrecalentamiento

VALVULAS DE SEGURIDADLas vaacutelvulas de seguridad se tratan de los dispositivos maacutes importantes

en una caldera y pueden tratarse de la uacuteltima defensa contra una explosioacuten por sobrepresioacuten

Tipos de vaacutelvulas bull Vaacutelvulas de vapor a colectores principalesbull Vaacutelvulas de alimentacioacuten de agua de la calderabull Vaacutelvulas de drenaje en las columnas de H2Obull Vaacutelvulas de purgabull Vaacutelvulas de comprobacioacutenbull Vaacutelvulas antiretornobull Vaacutelvulas de compuertabull Vaacutelvulas de aacutengulobull Vaacutelvulas reguladoras de presioacuten

TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERASSeguacuten la concentracioacuten de elementos disueltos y elementos en suspensioacuten nos

podemos encontrar con diferentes tipos de aguasAguas Durasbull Importante presencia de compuestos de calcio y magnesio poco solubles

principales responsables de la formacioacuten de depoacutesitos e incrustaciones Aguas Blandasbull Su composicioacuten principal estaacute dada por sales minerales de gran solubilidad

Aguas Neutrasbull Componen su formacioacuten una alta concentracioacuten de sulfatos y cloruros que no

aportan al agua tendencias aacutecidas o alcalinas o sea que no alteran sensiblemente el valor de pH

Aguas Alcalinasbull Las forman las que tienen importantes cantidades de carbonatos y bicarbonatos

de calcio magnesio y sodio las que proporcionan al agua reaccioacuten alcalina elevando en consecuencia el valor del pH presente

DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO

bull Falla debido al mal estado de refractariosbull Incrustaciones por falta de tratamiento

quiacutemico del aguabull Ataque y dantildeos por corrosioacutenbull Dantildeos por Bajo nivelbull Implosioacuten y explosioacuten

Normas de fabricacioacutenLas calderas son fabricadas con el cumplimiento de las normas de la Sociedad

Americana de Ingenieros Mecaacutenicos ASME vigente con sus respectivos adendos actualizados hasta la fecha de iniciacioacuten de la construccioacuten de la caldera

MATERIALES DE CONSTRUCCIOacuteN EN CALDERAS

bull Caacutemara de combustioacuten en laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C

bull Tubos de Humo Tubos sin costura de 2-12 de diaacutemetro exterior en calidad certifica ASTM A 192

bull Accesorios Las uniones y accesorios en el cuerpo de presioacuten de la caldera seraacuten de clase 3000 seguacuten las normas del Coacutedigo ASME

bull Cilindro exterior Laacutemina de acero al carbono en Calidad Certificada ASTM A 285 grado C o ASTM A 515 Grado 70

bull Placatubos Laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C o 515 grado 70

Turbinas de Vapor

bull La turbina de vapor de una planta de produccioacuten de energiacutea es un equipo sencillo y como maacutequina industrial es una maacutequina madura La turbina de vapor es una maacutequina muy conocida para los disentildeadores constructores instaladores y mantenedores Se conoce casi todo de ella y de hecho maacutes del 70 de la energiacutea eleacutectrica generada en el mundo se produce diariamente con turbinas de vapor

NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO

bull Utilizar un vapor de las caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas apropiadasbull Respetar las instrucciones de operacioacuten en arranques durante la marcha y

durante las paradas del equipobull Vigilar muy especialmente el aceite de lubricacioacuten Realizar anaacutelisis perioacutedicos y

comprobar que la calidad del aceite su presioacuten temperatura y presencia de contaminantes estaacute dentro de los maacutergenes adecuados

bull Respetar las consignas de proteccioacuten del equipo (valores de alarma y disparo para cada uno de los paraacutemetros controlados por el sistema de control) Si la turbina da alguacuten siacutentoma de mal funcionamiento (vibraciones temperaturas elevadas falta de potencia etc) parar y revisar el equipo nunca sobrepasar los liacutemites de determinados paraacutemetros para poder seguir con ella en produccioacuten o incluso para poder arrancarla

bull Realizar los mantenimientos programados con la periodicidad previstabull Si se produce una parada por alguna causa investigar y solucionar el problema

antes de poner el equipo en marcha nuevamente

CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS

bull Turbinas de condensacioacuten

bull Turbinas de descarga atmosfeacuterica

bull Turbinas de contrapresioacuten

PRINCIPALES PARTES SISTEMA EXTERIORROTOR CARCAZAALABESVALVULA DE REGULACIOCOJINETES DE APOYO O BANCADA COJINETE DE EMPUJE AXIAL

SISTEMA DE LUBRICACION

BOMBA MECANICA PRINCIPALBOMBA AUXILIAR BOMBA DE ENERGENCIA

SISTEMA DE EXTRACCION DE VAHOS

SISTEMA DE REFRIGERACION DE ACEITE

SISTEMA DE ACEITE DE CONTROL

SISTEMA DE SELLADO DE VAPOR

COMPENSADOR

VIRADOR

PRINCIPALES FALLASbull Fallo en vaacutelvulas de

controlFallo en los aacutelabes por resonancia

VibracionesEntrada de agua

Es la causa de fallo maacutes frecuente en turbinas de vapor En el momento que entra agua al cuerpo de la turbina que estaacute a una temperatura elevada produce cambios teacutermicos en los elementos como aacutelabes ademaacutes de producir golpes contra los mismos pudiendo provocar desde un incremento del rendimiento hasta erosioacuten en las partes mecaacutenicas de la turbina Se puede ver provocada la entrada de agua a la turbina gracias a retornos de liacuteneas de purga o aperturas erroacuteneas de diferentes vaacutelvulas

Erosioacuten

Erosioacuten del alabe

FatigaLa fatiga se presenta en materiales metaacutelicos a temperaturas superiores a 400 degC Tensioacuten teacutermicaEl vapor cuando entra en contacto con una superficie friacutea como lo es la turbina en la etapa de puesta en marcha puede transmitir el calor a traveacutes del metal a una velocidad superior que la capacidad de transferencia de calor que posee el metal esto conlleva a una diferencia de temperaturas en los cuerpos de la turbina muy elevadas dependiendo de la altura de los mismos CorrosioacutenSe debe a la concentracioacuten de agentes quiacutemicos en el agua estos compuestos estaacuten formados por oacutexidos silicatos sulfatos cloruros etc

OTRAS FALLAS

bull DESPLAZAMIENTO EXCESIVO DEL ROTOR POR MAL ESTADO DEL COJINETE DE EMPUJE O AXIAL

bull FALLOS DIVERSOS DE LA INSTRUMENTACIOacuteNbull VIBRACIOacuteN EN REDUCTOR O ALTERNADORbull FUGA DE VAPORbull FUNCIONAMIENTO INCORRECTO DE LA VAacuteLVULA DE

CONTROLbull DIFICULTAD O IMPOSIBILIDAD DE LA SINCRONIZACIOacuteNbull BLOQUEO DEL ROTOR POR CURVATURA DEL EJEbull GRIPAJE DEL ROTOR

Mantenimiento de Turbinas de vapor

La mayor parte de la energiacutea generada en el mundo se produce con turbinas de vapor Se trata de un equipo robusto bien conocido y muy experimentado Casi la mayor parte de los problemas que puede tener se conocen bien y se conoce ademaacutes como solucionarlos Por ello respetar las instrucciones de operacioacuten y realizar un mantenimiento adecuado conduce a una alta disponibilidad y a bajos costes de mantenimiento

Mantenimiento Operativo Diario

bull Comprobacioacuten de alarmas y avisosbull Vigilancia de paraacutemetrosbull Inspeccioacuten visual de la turbina y sus

auxiliares

Rotor de turbina durante revicion

Mantenimiento Quincenal

bull Inspeccioacuten visual de la turbinabull Inspeccioacuten de fugas de aceitebull Limpieza de aceite (si procede)bull Comprobacioacuten del nivel de aceitebull Inspeccioacuten de fugas de vaporbull Inspeccioacuten de fugas de agua de refrigeracioacutenbull Lectura de vibraciones (amplitud)bull Inspeccioacuten visual de la bancadabull Purga de agua del aceite de lubricacioacutenbull Inspeccioacuten visual del grupo hidraacuteulico de aceite de controlbull Inspeccioacuten visual del sistema de eliminacioacuten de vahos

Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual

bull Muestra de aceite para anaacutelisisbull Purga de agua del aceitebull Comprobacioacuten de lubricacioacuten de reductor y de alternadorbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten en turbina reductor y alternador a velocidad

nominal

Revisioacuten anualbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten de

turbina reductor y alternador a distintas velocidades y en aceleracioacuten

bull Inspeccioacuten boroscoacutepica de aacutelabesbull Apertura de cojinetes y comprobacioacuten del

estadobull Cambio de aceite si procede (seguacuten

anaacutelisis) bull Cambio de filtros de aceite bull Inspeccioacuten de la vaacutelvula de regulacioacuten de

turbina

bull Inspeccioacuten del grupo hidraacuteulicobull Comprobacioacuten de pares de apriete de tornillos bull Calibracioacuten de la instrumentacioacuten bull Comprobacioacuten de la presioacuten del vapor de

sellos bull Termografiacutea de la turbina bull Limpieza y mantenimiento del cuadro de

control bull Cambio de filtros del alternador

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CONDENSADORES

SON LOS EQUIPOS ENCARGADOS DE TRANSFERIR AL AMBIENTE EL CALOR ABSORBIDO EN EL EVAPORADOR Y EN LA ETAPA DE COMPRESIOacuteN

RECIBEN EL VAPOR RECALENTADO PROVENIENTE DEL COMPRESOR Y DEBEN SER APTOS PARA ELIMINAR EL RECALENTAMIENTO Y EFECTUAR LA CONDENSACION

50

SE UTILIZAN 3 TIPOS BASICOS DE CONDENSADORES

bull ENFRIADOS POR AIRE

bull ENFRIADOS POR AGUA

bull EVAPORATIVOS

LOS ENFRIADOS POR AIRE SE EMPLEAN MAYORITARIAMENTE EN REFRIGERACION PARA AIRE ACONDICIONADO

LOS OTROS DOS SON MAS UTILIZADOS EN REFRIGERACION INDUSTRIAL

51

Condesadores Enfriados por Aire

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Condensador Casco y Tubos

53

Condensador Evaporativo

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CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

55

CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

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El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

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CONDENSADORES

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COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

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TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

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CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

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CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
  • Slide 38
  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
  • Slide 48
  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
  • Slide 55
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  • CONDENSADORES (2)
  • Slide 58
  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • Slide 62
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
  • Slide 94
  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 26: centrales termoelectricas

VALVULAS DE SEGURIDADLas vaacutelvulas de seguridad se tratan de los dispositivos maacutes importantes

en una caldera y pueden tratarse de la uacuteltima defensa contra una explosioacuten por sobrepresioacuten

Tipos de vaacutelvulas bull Vaacutelvulas de vapor a colectores principalesbull Vaacutelvulas de alimentacioacuten de agua de la calderabull Vaacutelvulas de drenaje en las columnas de H2Obull Vaacutelvulas de purgabull Vaacutelvulas de comprobacioacutenbull Vaacutelvulas antiretornobull Vaacutelvulas de compuertabull Vaacutelvulas de aacutengulobull Vaacutelvulas reguladoras de presioacuten

TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERASSeguacuten la concentracioacuten de elementos disueltos y elementos en suspensioacuten nos

podemos encontrar con diferentes tipos de aguasAguas Durasbull Importante presencia de compuestos de calcio y magnesio poco solubles

principales responsables de la formacioacuten de depoacutesitos e incrustaciones Aguas Blandasbull Su composicioacuten principal estaacute dada por sales minerales de gran solubilidad

Aguas Neutrasbull Componen su formacioacuten una alta concentracioacuten de sulfatos y cloruros que no

aportan al agua tendencias aacutecidas o alcalinas o sea que no alteran sensiblemente el valor de pH

Aguas Alcalinasbull Las forman las que tienen importantes cantidades de carbonatos y bicarbonatos

de calcio magnesio y sodio las que proporcionan al agua reaccioacuten alcalina elevando en consecuencia el valor del pH presente

DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO

bull Falla debido al mal estado de refractariosbull Incrustaciones por falta de tratamiento

quiacutemico del aguabull Ataque y dantildeos por corrosioacutenbull Dantildeos por Bajo nivelbull Implosioacuten y explosioacuten

Normas de fabricacioacutenLas calderas son fabricadas con el cumplimiento de las normas de la Sociedad

Americana de Ingenieros Mecaacutenicos ASME vigente con sus respectivos adendos actualizados hasta la fecha de iniciacioacuten de la construccioacuten de la caldera

MATERIALES DE CONSTRUCCIOacuteN EN CALDERAS

bull Caacutemara de combustioacuten en laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C

bull Tubos de Humo Tubos sin costura de 2-12 de diaacutemetro exterior en calidad certifica ASTM A 192

bull Accesorios Las uniones y accesorios en el cuerpo de presioacuten de la caldera seraacuten de clase 3000 seguacuten las normas del Coacutedigo ASME

bull Cilindro exterior Laacutemina de acero al carbono en Calidad Certificada ASTM A 285 grado C o ASTM A 515 Grado 70

bull Placatubos Laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C o 515 grado 70

Turbinas de Vapor

bull La turbina de vapor de una planta de produccioacuten de energiacutea es un equipo sencillo y como maacutequina industrial es una maacutequina madura La turbina de vapor es una maacutequina muy conocida para los disentildeadores constructores instaladores y mantenedores Se conoce casi todo de ella y de hecho maacutes del 70 de la energiacutea eleacutectrica generada en el mundo se produce diariamente con turbinas de vapor

NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO

bull Utilizar un vapor de las caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas apropiadasbull Respetar las instrucciones de operacioacuten en arranques durante la marcha y

durante las paradas del equipobull Vigilar muy especialmente el aceite de lubricacioacuten Realizar anaacutelisis perioacutedicos y

comprobar que la calidad del aceite su presioacuten temperatura y presencia de contaminantes estaacute dentro de los maacutergenes adecuados

bull Respetar las consignas de proteccioacuten del equipo (valores de alarma y disparo para cada uno de los paraacutemetros controlados por el sistema de control) Si la turbina da alguacuten siacutentoma de mal funcionamiento (vibraciones temperaturas elevadas falta de potencia etc) parar y revisar el equipo nunca sobrepasar los liacutemites de determinados paraacutemetros para poder seguir con ella en produccioacuten o incluso para poder arrancarla

bull Realizar los mantenimientos programados con la periodicidad previstabull Si se produce una parada por alguna causa investigar y solucionar el problema

antes de poner el equipo en marcha nuevamente

CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS

bull Turbinas de condensacioacuten

bull Turbinas de descarga atmosfeacuterica

bull Turbinas de contrapresioacuten

PRINCIPALES PARTES SISTEMA EXTERIORROTOR CARCAZAALABESVALVULA DE REGULACIOCOJINETES DE APOYO O BANCADA COJINETE DE EMPUJE AXIAL

SISTEMA DE LUBRICACION

BOMBA MECANICA PRINCIPALBOMBA AUXILIAR BOMBA DE ENERGENCIA

SISTEMA DE EXTRACCION DE VAHOS

SISTEMA DE REFRIGERACION DE ACEITE

SISTEMA DE ACEITE DE CONTROL

SISTEMA DE SELLADO DE VAPOR

COMPENSADOR

VIRADOR

PRINCIPALES FALLASbull Fallo en vaacutelvulas de

controlFallo en los aacutelabes por resonancia

VibracionesEntrada de agua

Es la causa de fallo maacutes frecuente en turbinas de vapor En el momento que entra agua al cuerpo de la turbina que estaacute a una temperatura elevada produce cambios teacutermicos en los elementos como aacutelabes ademaacutes de producir golpes contra los mismos pudiendo provocar desde un incremento del rendimiento hasta erosioacuten en las partes mecaacutenicas de la turbina Se puede ver provocada la entrada de agua a la turbina gracias a retornos de liacuteneas de purga o aperturas erroacuteneas de diferentes vaacutelvulas

Erosioacuten

Erosioacuten del alabe

FatigaLa fatiga se presenta en materiales metaacutelicos a temperaturas superiores a 400 degC Tensioacuten teacutermicaEl vapor cuando entra en contacto con una superficie friacutea como lo es la turbina en la etapa de puesta en marcha puede transmitir el calor a traveacutes del metal a una velocidad superior que la capacidad de transferencia de calor que posee el metal esto conlleva a una diferencia de temperaturas en los cuerpos de la turbina muy elevadas dependiendo de la altura de los mismos CorrosioacutenSe debe a la concentracioacuten de agentes quiacutemicos en el agua estos compuestos estaacuten formados por oacutexidos silicatos sulfatos cloruros etc

OTRAS FALLAS

bull DESPLAZAMIENTO EXCESIVO DEL ROTOR POR MAL ESTADO DEL COJINETE DE EMPUJE O AXIAL

bull FALLOS DIVERSOS DE LA INSTRUMENTACIOacuteNbull VIBRACIOacuteN EN REDUCTOR O ALTERNADORbull FUGA DE VAPORbull FUNCIONAMIENTO INCORRECTO DE LA VAacuteLVULA DE

CONTROLbull DIFICULTAD O IMPOSIBILIDAD DE LA SINCRONIZACIOacuteNbull BLOQUEO DEL ROTOR POR CURVATURA DEL EJEbull GRIPAJE DEL ROTOR

Mantenimiento de Turbinas de vapor

La mayor parte de la energiacutea generada en el mundo se produce con turbinas de vapor Se trata de un equipo robusto bien conocido y muy experimentado Casi la mayor parte de los problemas que puede tener se conocen bien y se conoce ademaacutes como solucionarlos Por ello respetar las instrucciones de operacioacuten y realizar un mantenimiento adecuado conduce a una alta disponibilidad y a bajos costes de mantenimiento

Mantenimiento Operativo Diario

bull Comprobacioacuten de alarmas y avisosbull Vigilancia de paraacutemetrosbull Inspeccioacuten visual de la turbina y sus

auxiliares

Rotor de turbina durante revicion

Mantenimiento Quincenal

bull Inspeccioacuten visual de la turbinabull Inspeccioacuten de fugas de aceitebull Limpieza de aceite (si procede)bull Comprobacioacuten del nivel de aceitebull Inspeccioacuten de fugas de vaporbull Inspeccioacuten de fugas de agua de refrigeracioacutenbull Lectura de vibraciones (amplitud)bull Inspeccioacuten visual de la bancadabull Purga de agua del aceite de lubricacioacutenbull Inspeccioacuten visual del grupo hidraacuteulico de aceite de controlbull Inspeccioacuten visual del sistema de eliminacioacuten de vahos

Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual

bull Muestra de aceite para anaacutelisisbull Purga de agua del aceitebull Comprobacioacuten de lubricacioacuten de reductor y de alternadorbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten en turbina reductor y alternador a velocidad

nominal

Revisioacuten anualbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten de

turbina reductor y alternador a distintas velocidades y en aceleracioacuten

bull Inspeccioacuten boroscoacutepica de aacutelabesbull Apertura de cojinetes y comprobacioacuten del

estadobull Cambio de aceite si procede (seguacuten

anaacutelisis) bull Cambio de filtros de aceite bull Inspeccioacuten de la vaacutelvula de regulacioacuten de

turbina

bull Inspeccioacuten del grupo hidraacuteulicobull Comprobacioacuten de pares de apriete de tornillos bull Calibracioacuten de la instrumentacioacuten bull Comprobacioacuten de la presioacuten del vapor de

sellos bull Termografiacutea de la turbina bull Limpieza y mantenimiento del cuadro de

control bull Cambio de filtros del alternador

48

49

CONDENSADORES

SON LOS EQUIPOS ENCARGADOS DE TRANSFERIR AL AMBIENTE EL CALOR ABSORBIDO EN EL EVAPORADOR Y EN LA ETAPA DE COMPRESIOacuteN

RECIBEN EL VAPOR RECALENTADO PROVENIENTE DEL COMPRESOR Y DEBEN SER APTOS PARA ELIMINAR EL RECALENTAMIENTO Y EFECTUAR LA CONDENSACION

50

SE UTILIZAN 3 TIPOS BASICOS DE CONDENSADORES

bull ENFRIADOS POR AIRE

bull ENFRIADOS POR AGUA

bull EVAPORATIVOS

LOS ENFRIADOS POR AIRE SE EMPLEAN MAYORITARIAMENTE EN REFRIGERACION PARA AIRE ACONDICIONADO

LOS OTROS DOS SON MAS UTILIZADOS EN REFRIGERACION INDUSTRIAL

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Condesadores Enfriados por Aire

52

Condensador Casco y Tubos

53

Condensador Evaporativo

54

CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

55

CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

57

CONDENSADORES

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COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

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TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

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CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

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CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

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Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
  • Slide 19
  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
  • Slide 38
  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
  • Slide 41
  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
  • Slide 48
  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
  • Slide 55
  • Slide 56
  • CONDENSADORES (2)
  • Slide 58
  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
  • Slide 60
  • Slide 61
  • Slide 62
  • Slide 63
  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
  • Slide 86
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
  • Slide 94
  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • Slide 100
  • Slide 101
  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 27: centrales termoelectricas

TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERASSeguacuten la concentracioacuten de elementos disueltos y elementos en suspensioacuten nos

podemos encontrar con diferentes tipos de aguasAguas Durasbull Importante presencia de compuestos de calcio y magnesio poco solubles

principales responsables de la formacioacuten de depoacutesitos e incrustaciones Aguas Blandasbull Su composicioacuten principal estaacute dada por sales minerales de gran solubilidad

Aguas Neutrasbull Componen su formacioacuten una alta concentracioacuten de sulfatos y cloruros que no

aportan al agua tendencias aacutecidas o alcalinas o sea que no alteran sensiblemente el valor de pH

Aguas Alcalinasbull Las forman las que tienen importantes cantidades de carbonatos y bicarbonatos

de calcio magnesio y sodio las que proporcionan al agua reaccioacuten alcalina elevando en consecuencia el valor del pH presente

DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO

bull Falla debido al mal estado de refractariosbull Incrustaciones por falta de tratamiento

quiacutemico del aguabull Ataque y dantildeos por corrosioacutenbull Dantildeos por Bajo nivelbull Implosioacuten y explosioacuten

Normas de fabricacioacutenLas calderas son fabricadas con el cumplimiento de las normas de la Sociedad

Americana de Ingenieros Mecaacutenicos ASME vigente con sus respectivos adendos actualizados hasta la fecha de iniciacioacuten de la construccioacuten de la caldera

MATERIALES DE CONSTRUCCIOacuteN EN CALDERAS

bull Caacutemara de combustioacuten en laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C

bull Tubos de Humo Tubos sin costura de 2-12 de diaacutemetro exterior en calidad certifica ASTM A 192

bull Accesorios Las uniones y accesorios en el cuerpo de presioacuten de la caldera seraacuten de clase 3000 seguacuten las normas del Coacutedigo ASME

bull Cilindro exterior Laacutemina de acero al carbono en Calidad Certificada ASTM A 285 grado C o ASTM A 515 Grado 70

bull Placatubos Laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C o 515 grado 70

Turbinas de Vapor

bull La turbina de vapor de una planta de produccioacuten de energiacutea es un equipo sencillo y como maacutequina industrial es una maacutequina madura La turbina de vapor es una maacutequina muy conocida para los disentildeadores constructores instaladores y mantenedores Se conoce casi todo de ella y de hecho maacutes del 70 de la energiacutea eleacutectrica generada en el mundo se produce diariamente con turbinas de vapor

NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO

bull Utilizar un vapor de las caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas apropiadasbull Respetar las instrucciones de operacioacuten en arranques durante la marcha y

durante las paradas del equipobull Vigilar muy especialmente el aceite de lubricacioacuten Realizar anaacutelisis perioacutedicos y

comprobar que la calidad del aceite su presioacuten temperatura y presencia de contaminantes estaacute dentro de los maacutergenes adecuados

bull Respetar las consignas de proteccioacuten del equipo (valores de alarma y disparo para cada uno de los paraacutemetros controlados por el sistema de control) Si la turbina da alguacuten siacutentoma de mal funcionamiento (vibraciones temperaturas elevadas falta de potencia etc) parar y revisar el equipo nunca sobrepasar los liacutemites de determinados paraacutemetros para poder seguir con ella en produccioacuten o incluso para poder arrancarla

bull Realizar los mantenimientos programados con la periodicidad previstabull Si se produce una parada por alguna causa investigar y solucionar el problema

antes de poner el equipo en marcha nuevamente

CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS

bull Turbinas de condensacioacuten

bull Turbinas de descarga atmosfeacuterica

bull Turbinas de contrapresioacuten

PRINCIPALES PARTES SISTEMA EXTERIORROTOR CARCAZAALABESVALVULA DE REGULACIOCOJINETES DE APOYO O BANCADA COJINETE DE EMPUJE AXIAL

SISTEMA DE LUBRICACION

BOMBA MECANICA PRINCIPALBOMBA AUXILIAR BOMBA DE ENERGENCIA

SISTEMA DE EXTRACCION DE VAHOS

SISTEMA DE REFRIGERACION DE ACEITE

SISTEMA DE ACEITE DE CONTROL

SISTEMA DE SELLADO DE VAPOR

COMPENSADOR

VIRADOR

PRINCIPALES FALLASbull Fallo en vaacutelvulas de

controlFallo en los aacutelabes por resonancia

VibracionesEntrada de agua

Es la causa de fallo maacutes frecuente en turbinas de vapor En el momento que entra agua al cuerpo de la turbina que estaacute a una temperatura elevada produce cambios teacutermicos en los elementos como aacutelabes ademaacutes de producir golpes contra los mismos pudiendo provocar desde un incremento del rendimiento hasta erosioacuten en las partes mecaacutenicas de la turbina Se puede ver provocada la entrada de agua a la turbina gracias a retornos de liacuteneas de purga o aperturas erroacuteneas de diferentes vaacutelvulas

Erosioacuten

Erosioacuten del alabe

FatigaLa fatiga se presenta en materiales metaacutelicos a temperaturas superiores a 400 degC Tensioacuten teacutermicaEl vapor cuando entra en contacto con una superficie friacutea como lo es la turbina en la etapa de puesta en marcha puede transmitir el calor a traveacutes del metal a una velocidad superior que la capacidad de transferencia de calor que posee el metal esto conlleva a una diferencia de temperaturas en los cuerpos de la turbina muy elevadas dependiendo de la altura de los mismos CorrosioacutenSe debe a la concentracioacuten de agentes quiacutemicos en el agua estos compuestos estaacuten formados por oacutexidos silicatos sulfatos cloruros etc

OTRAS FALLAS

bull DESPLAZAMIENTO EXCESIVO DEL ROTOR POR MAL ESTADO DEL COJINETE DE EMPUJE O AXIAL

bull FALLOS DIVERSOS DE LA INSTRUMENTACIOacuteNbull VIBRACIOacuteN EN REDUCTOR O ALTERNADORbull FUGA DE VAPORbull FUNCIONAMIENTO INCORRECTO DE LA VAacuteLVULA DE

CONTROLbull DIFICULTAD O IMPOSIBILIDAD DE LA SINCRONIZACIOacuteNbull BLOQUEO DEL ROTOR POR CURVATURA DEL EJEbull GRIPAJE DEL ROTOR

Mantenimiento de Turbinas de vapor

La mayor parte de la energiacutea generada en el mundo se produce con turbinas de vapor Se trata de un equipo robusto bien conocido y muy experimentado Casi la mayor parte de los problemas que puede tener se conocen bien y se conoce ademaacutes como solucionarlos Por ello respetar las instrucciones de operacioacuten y realizar un mantenimiento adecuado conduce a una alta disponibilidad y a bajos costes de mantenimiento

Mantenimiento Operativo Diario

bull Comprobacioacuten de alarmas y avisosbull Vigilancia de paraacutemetrosbull Inspeccioacuten visual de la turbina y sus

auxiliares

Rotor de turbina durante revicion

Mantenimiento Quincenal

bull Inspeccioacuten visual de la turbinabull Inspeccioacuten de fugas de aceitebull Limpieza de aceite (si procede)bull Comprobacioacuten del nivel de aceitebull Inspeccioacuten de fugas de vaporbull Inspeccioacuten de fugas de agua de refrigeracioacutenbull Lectura de vibraciones (amplitud)bull Inspeccioacuten visual de la bancadabull Purga de agua del aceite de lubricacioacutenbull Inspeccioacuten visual del grupo hidraacuteulico de aceite de controlbull Inspeccioacuten visual del sistema de eliminacioacuten de vahos

Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual

bull Muestra de aceite para anaacutelisisbull Purga de agua del aceitebull Comprobacioacuten de lubricacioacuten de reductor y de alternadorbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten en turbina reductor y alternador a velocidad

nominal

Revisioacuten anualbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten de

turbina reductor y alternador a distintas velocidades y en aceleracioacuten

bull Inspeccioacuten boroscoacutepica de aacutelabesbull Apertura de cojinetes y comprobacioacuten del

estadobull Cambio de aceite si procede (seguacuten

anaacutelisis) bull Cambio de filtros de aceite bull Inspeccioacuten de la vaacutelvula de regulacioacuten de

turbina

bull Inspeccioacuten del grupo hidraacuteulicobull Comprobacioacuten de pares de apriete de tornillos bull Calibracioacuten de la instrumentacioacuten bull Comprobacioacuten de la presioacuten del vapor de

sellos bull Termografiacutea de la turbina bull Limpieza y mantenimiento del cuadro de

control bull Cambio de filtros del alternador

48

49

CONDENSADORES

SON LOS EQUIPOS ENCARGADOS DE TRANSFERIR AL AMBIENTE EL CALOR ABSORBIDO EN EL EVAPORADOR Y EN LA ETAPA DE COMPRESIOacuteN

RECIBEN EL VAPOR RECALENTADO PROVENIENTE DEL COMPRESOR Y DEBEN SER APTOS PARA ELIMINAR EL RECALENTAMIENTO Y EFECTUAR LA CONDENSACION

50

SE UTILIZAN 3 TIPOS BASICOS DE CONDENSADORES

bull ENFRIADOS POR AIRE

bull ENFRIADOS POR AGUA

bull EVAPORATIVOS

LOS ENFRIADOS POR AIRE SE EMPLEAN MAYORITARIAMENTE EN REFRIGERACION PARA AIRE ACONDICIONADO

LOS OTROS DOS SON MAS UTILIZADOS EN REFRIGERACION INDUSTRIAL

51

Condesadores Enfriados por Aire

52

Condensador Casco y Tubos

53

Condensador Evaporativo

54

CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

55

CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

57

CONDENSADORES

58

COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

59

TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

60

61

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63

64

CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

65

CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

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CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
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  • PRINCIPALES FALLAS
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
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  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
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  • Slide 55
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  • CONDENSADORES (2)
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  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • Slide 62
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
  • Slide 86
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 28: centrales termoelectricas

DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO

bull Falla debido al mal estado de refractariosbull Incrustaciones por falta de tratamiento

quiacutemico del aguabull Ataque y dantildeos por corrosioacutenbull Dantildeos por Bajo nivelbull Implosioacuten y explosioacuten

Normas de fabricacioacutenLas calderas son fabricadas con el cumplimiento de las normas de la Sociedad

Americana de Ingenieros Mecaacutenicos ASME vigente con sus respectivos adendos actualizados hasta la fecha de iniciacioacuten de la construccioacuten de la caldera

MATERIALES DE CONSTRUCCIOacuteN EN CALDERAS

bull Caacutemara de combustioacuten en laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C

bull Tubos de Humo Tubos sin costura de 2-12 de diaacutemetro exterior en calidad certifica ASTM A 192

bull Accesorios Las uniones y accesorios en el cuerpo de presioacuten de la caldera seraacuten de clase 3000 seguacuten las normas del Coacutedigo ASME

bull Cilindro exterior Laacutemina de acero al carbono en Calidad Certificada ASTM A 285 grado C o ASTM A 515 Grado 70

bull Placatubos Laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C o 515 grado 70

Turbinas de Vapor

bull La turbina de vapor de una planta de produccioacuten de energiacutea es un equipo sencillo y como maacutequina industrial es una maacutequina madura La turbina de vapor es una maacutequina muy conocida para los disentildeadores constructores instaladores y mantenedores Se conoce casi todo de ella y de hecho maacutes del 70 de la energiacutea eleacutectrica generada en el mundo se produce diariamente con turbinas de vapor

NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO

bull Utilizar un vapor de las caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas apropiadasbull Respetar las instrucciones de operacioacuten en arranques durante la marcha y

durante las paradas del equipobull Vigilar muy especialmente el aceite de lubricacioacuten Realizar anaacutelisis perioacutedicos y

comprobar que la calidad del aceite su presioacuten temperatura y presencia de contaminantes estaacute dentro de los maacutergenes adecuados

bull Respetar las consignas de proteccioacuten del equipo (valores de alarma y disparo para cada uno de los paraacutemetros controlados por el sistema de control) Si la turbina da alguacuten siacutentoma de mal funcionamiento (vibraciones temperaturas elevadas falta de potencia etc) parar y revisar el equipo nunca sobrepasar los liacutemites de determinados paraacutemetros para poder seguir con ella en produccioacuten o incluso para poder arrancarla

bull Realizar los mantenimientos programados con la periodicidad previstabull Si se produce una parada por alguna causa investigar y solucionar el problema

antes de poner el equipo en marcha nuevamente

CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS

bull Turbinas de condensacioacuten

bull Turbinas de descarga atmosfeacuterica

bull Turbinas de contrapresioacuten

PRINCIPALES PARTES SISTEMA EXTERIORROTOR CARCAZAALABESVALVULA DE REGULACIOCOJINETES DE APOYO O BANCADA COJINETE DE EMPUJE AXIAL

SISTEMA DE LUBRICACION

BOMBA MECANICA PRINCIPALBOMBA AUXILIAR BOMBA DE ENERGENCIA

SISTEMA DE EXTRACCION DE VAHOS

SISTEMA DE REFRIGERACION DE ACEITE

SISTEMA DE ACEITE DE CONTROL

SISTEMA DE SELLADO DE VAPOR

COMPENSADOR

VIRADOR

PRINCIPALES FALLASbull Fallo en vaacutelvulas de

controlFallo en los aacutelabes por resonancia

VibracionesEntrada de agua

Es la causa de fallo maacutes frecuente en turbinas de vapor En el momento que entra agua al cuerpo de la turbina que estaacute a una temperatura elevada produce cambios teacutermicos en los elementos como aacutelabes ademaacutes de producir golpes contra los mismos pudiendo provocar desde un incremento del rendimiento hasta erosioacuten en las partes mecaacutenicas de la turbina Se puede ver provocada la entrada de agua a la turbina gracias a retornos de liacuteneas de purga o aperturas erroacuteneas de diferentes vaacutelvulas

Erosioacuten

Erosioacuten del alabe

FatigaLa fatiga se presenta en materiales metaacutelicos a temperaturas superiores a 400 degC Tensioacuten teacutermicaEl vapor cuando entra en contacto con una superficie friacutea como lo es la turbina en la etapa de puesta en marcha puede transmitir el calor a traveacutes del metal a una velocidad superior que la capacidad de transferencia de calor que posee el metal esto conlleva a una diferencia de temperaturas en los cuerpos de la turbina muy elevadas dependiendo de la altura de los mismos CorrosioacutenSe debe a la concentracioacuten de agentes quiacutemicos en el agua estos compuestos estaacuten formados por oacutexidos silicatos sulfatos cloruros etc

OTRAS FALLAS

bull DESPLAZAMIENTO EXCESIVO DEL ROTOR POR MAL ESTADO DEL COJINETE DE EMPUJE O AXIAL

bull FALLOS DIVERSOS DE LA INSTRUMENTACIOacuteNbull VIBRACIOacuteN EN REDUCTOR O ALTERNADORbull FUGA DE VAPORbull FUNCIONAMIENTO INCORRECTO DE LA VAacuteLVULA DE

CONTROLbull DIFICULTAD O IMPOSIBILIDAD DE LA SINCRONIZACIOacuteNbull BLOQUEO DEL ROTOR POR CURVATURA DEL EJEbull GRIPAJE DEL ROTOR

Mantenimiento de Turbinas de vapor

La mayor parte de la energiacutea generada en el mundo se produce con turbinas de vapor Se trata de un equipo robusto bien conocido y muy experimentado Casi la mayor parte de los problemas que puede tener se conocen bien y se conoce ademaacutes como solucionarlos Por ello respetar las instrucciones de operacioacuten y realizar un mantenimiento adecuado conduce a una alta disponibilidad y a bajos costes de mantenimiento

Mantenimiento Operativo Diario

bull Comprobacioacuten de alarmas y avisosbull Vigilancia de paraacutemetrosbull Inspeccioacuten visual de la turbina y sus

auxiliares

Rotor de turbina durante revicion

Mantenimiento Quincenal

bull Inspeccioacuten visual de la turbinabull Inspeccioacuten de fugas de aceitebull Limpieza de aceite (si procede)bull Comprobacioacuten del nivel de aceitebull Inspeccioacuten de fugas de vaporbull Inspeccioacuten de fugas de agua de refrigeracioacutenbull Lectura de vibraciones (amplitud)bull Inspeccioacuten visual de la bancadabull Purga de agua del aceite de lubricacioacutenbull Inspeccioacuten visual del grupo hidraacuteulico de aceite de controlbull Inspeccioacuten visual del sistema de eliminacioacuten de vahos

Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual

bull Muestra de aceite para anaacutelisisbull Purga de agua del aceitebull Comprobacioacuten de lubricacioacuten de reductor y de alternadorbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten en turbina reductor y alternador a velocidad

nominal

Revisioacuten anualbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten de

turbina reductor y alternador a distintas velocidades y en aceleracioacuten

bull Inspeccioacuten boroscoacutepica de aacutelabesbull Apertura de cojinetes y comprobacioacuten del

estadobull Cambio de aceite si procede (seguacuten

anaacutelisis) bull Cambio de filtros de aceite bull Inspeccioacuten de la vaacutelvula de regulacioacuten de

turbina

bull Inspeccioacuten del grupo hidraacuteulicobull Comprobacioacuten de pares de apriete de tornillos bull Calibracioacuten de la instrumentacioacuten bull Comprobacioacuten de la presioacuten del vapor de

sellos bull Termografiacutea de la turbina bull Limpieza y mantenimiento del cuadro de

control bull Cambio de filtros del alternador

48

49

CONDENSADORES

SON LOS EQUIPOS ENCARGADOS DE TRANSFERIR AL AMBIENTE EL CALOR ABSORBIDO EN EL EVAPORADOR Y EN LA ETAPA DE COMPRESIOacuteN

RECIBEN EL VAPOR RECALENTADO PROVENIENTE DEL COMPRESOR Y DEBEN SER APTOS PARA ELIMINAR EL RECALENTAMIENTO Y EFECTUAR LA CONDENSACION

50

SE UTILIZAN 3 TIPOS BASICOS DE CONDENSADORES

bull ENFRIADOS POR AIRE

bull ENFRIADOS POR AGUA

bull EVAPORATIVOS

LOS ENFRIADOS POR AIRE SE EMPLEAN MAYORITARIAMENTE EN REFRIGERACION PARA AIRE ACONDICIONADO

LOS OTROS DOS SON MAS UTILIZADOS EN REFRIGERACION INDUSTRIAL

51

Condesadores Enfriados por Aire

52

Condensador Casco y Tubos

53

Condensador Evaporativo

54

CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

55

CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

57

CONDENSADORES

58

COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

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TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

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CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

65

CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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Page 29: centrales termoelectricas

Normas de fabricacioacutenLas calderas son fabricadas con el cumplimiento de las normas de la Sociedad

Americana de Ingenieros Mecaacutenicos ASME vigente con sus respectivos adendos actualizados hasta la fecha de iniciacioacuten de la construccioacuten de la caldera

MATERIALES DE CONSTRUCCIOacuteN EN CALDERAS

bull Caacutemara de combustioacuten en laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C

bull Tubos de Humo Tubos sin costura de 2-12 de diaacutemetro exterior en calidad certifica ASTM A 192

bull Accesorios Las uniones y accesorios en el cuerpo de presioacuten de la caldera seraacuten de clase 3000 seguacuten las normas del Coacutedigo ASME

bull Cilindro exterior Laacutemina de acero al carbono en Calidad Certificada ASTM A 285 grado C o ASTM A 515 Grado 70

bull Placatubos Laacutemina de acero al carbono en calidad ASTM A 285 grado C o 515 grado 70

Turbinas de Vapor

bull La turbina de vapor de una planta de produccioacuten de energiacutea es un equipo sencillo y como maacutequina industrial es una maacutequina madura La turbina de vapor es una maacutequina muy conocida para los disentildeadores constructores instaladores y mantenedores Se conoce casi todo de ella y de hecho maacutes del 70 de la energiacutea eleacutectrica generada en el mundo se produce diariamente con turbinas de vapor

NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO

bull Utilizar un vapor de las caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas apropiadasbull Respetar las instrucciones de operacioacuten en arranques durante la marcha y

durante las paradas del equipobull Vigilar muy especialmente el aceite de lubricacioacuten Realizar anaacutelisis perioacutedicos y

comprobar que la calidad del aceite su presioacuten temperatura y presencia de contaminantes estaacute dentro de los maacutergenes adecuados

bull Respetar las consignas de proteccioacuten del equipo (valores de alarma y disparo para cada uno de los paraacutemetros controlados por el sistema de control) Si la turbina da alguacuten siacutentoma de mal funcionamiento (vibraciones temperaturas elevadas falta de potencia etc) parar y revisar el equipo nunca sobrepasar los liacutemites de determinados paraacutemetros para poder seguir con ella en produccioacuten o incluso para poder arrancarla

bull Realizar los mantenimientos programados con la periodicidad previstabull Si se produce una parada por alguna causa investigar y solucionar el problema

antes de poner el equipo en marcha nuevamente

CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS

bull Turbinas de condensacioacuten

bull Turbinas de descarga atmosfeacuterica

bull Turbinas de contrapresioacuten

PRINCIPALES PARTES SISTEMA EXTERIORROTOR CARCAZAALABESVALVULA DE REGULACIOCOJINETES DE APOYO O BANCADA COJINETE DE EMPUJE AXIAL

SISTEMA DE LUBRICACION

BOMBA MECANICA PRINCIPALBOMBA AUXILIAR BOMBA DE ENERGENCIA

SISTEMA DE EXTRACCION DE VAHOS

SISTEMA DE REFRIGERACION DE ACEITE

SISTEMA DE ACEITE DE CONTROL

SISTEMA DE SELLADO DE VAPOR

COMPENSADOR

VIRADOR

PRINCIPALES FALLASbull Fallo en vaacutelvulas de

controlFallo en los aacutelabes por resonancia

VibracionesEntrada de agua

Es la causa de fallo maacutes frecuente en turbinas de vapor En el momento que entra agua al cuerpo de la turbina que estaacute a una temperatura elevada produce cambios teacutermicos en los elementos como aacutelabes ademaacutes de producir golpes contra los mismos pudiendo provocar desde un incremento del rendimiento hasta erosioacuten en las partes mecaacutenicas de la turbina Se puede ver provocada la entrada de agua a la turbina gracias a retornos de liacuteneas de purga o aperturas erroacuteneas de diferentes vaacutelvulas

Erosioacuten

Erosioacuten del alabe

FatigaLa fatiga se presenta en materiales metaacutelicos a temperaturas superiores a 400 degC Tensioacuten teacutermicaEl vapor cuando entra en contacto con una superficie friacutea como lo es la turbina en la etapa de puesta en marcha puede transmitir el calor a traveacutes del metal a una velocidad superior que la capacidad de transferencia de calor que posee el metal esto conlleva a una diferencia de temperaturas en los cuerpos de la turbina muy elevadas dependiendo de la altura de los mismos CorrosioacutenSe debe a la concentracioacuten de agentes quiacutemicos en el agua estos compuestos estaacuten formados por oacutexidos silicatos sulfatos cloruros etc

OTRAS FALLAS

bull DESPLAZAMIENTO EXCESIVO DEL ROTOR POR MAL ESTADO DEL COJINETE DE EMPUJE O AXIAL

bull FALLOS DIVERSOS DE LA INSTRUMENTACIOacuteNbull VIBRACIOacuteN EN REDUCTOR O ALTERNADORbull FUGA DE VAPORbull FUNCIONAMIENTO INCORRECTO DE LA VAacuteLVULA DE

CONTROLbull DIFICULTAD O IMPOSIBILIDAD DE LA SINCRONIZACIOacuteNbull BLOQUEO DEL ROTOR POR CURVATURA DEL EJEbull GRIPAJE DEL ROTOR

Mantenimiento de Turbinas de vapor

La mayor parte de la energiacutea generada en el mundo se produce con turbinas de vapor Se trata de un equipo robusto bien conocido y muy experimentado Casi la mayor parte de los problemas que puede tener se conocen bien y se conoce ademaacutes como solucionarlos Por ello respetar las instrucciones de operacioacuten y realizar un mantenimiento adecuado conduce a una alta disponibilidad y a bajos costes de mantenimiento

Mantenimiento Operativo Diario

bull Comprobacioacuten de alarmas y avisosbull Vigilancia de paraacutemetrosbull Inspeccioacuten visual de la turbina y sus

auxiliares

Rotor de turbina durante revicion

Mantenimiento Quincenal

bull Inspeccioacuten visual de la turbinabull Inspeccioacuten de fugas de aceitebull Limpieza de aceite (si procede)bull Comprobacioacuten del nivel de aceitebull Inspeccioacuten de fugas de vaporbull Inspeccioacuten de fugas de agua de refrigeracioacutenbull Lectura de vibraciones (amplitud)bull Inspeccioacuten visual de la bancadabull Purga de agua del aceite de lubricacioacutenbull Inspeccioacuten visual del grupo hidraacuteulico de aceite de controlbull Inspeccioacuten visual del sistema de eliminacioacuten de vahos

Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual

bull Muestra de aceite para anaacutelisisbull Purga de agua del aceitebull Comprobacioacuten de lubricacioacuten de reductor y de alternadorbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten en turbina reductor y alternador a velocidad

nominal

Revisioacuten anualbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten de

turbina reductor y alternador a distintas velocidades y en aceleracioacuten

bull Inspeccioacuten boroscoacutepica de aacutelabesbull Apertura de cojinetes y comprobacioacuten del

estadobull Cambio de aceite si procede (seguacuten

anaacutelisis) bull Cambio de filtros de aceite bull Inspeccioacuten de la vaacutelvula de regulacioacuten de

turbina

bull Inspeccioacuten del grupo hidraacuteulicobull Comprobacioacuten de pares de apriete de tornillos bull Calibracioacuten de la instrumentacioacuten bull Comprobacioacuten de la presioacuten del vapor de

sellos bull Termografiacutea de la turbina bull Limpieza y mantenimiento del cuadro de

control bull Cambio de filtros del alternador

48

49

CONDENSADORES

SON LOS EQUIPOS ENCARGADOS DE TRANSFERIR AL AMBIENTE EL CALOR ABSORBIDO EN EL EVAPORADOR Y EN LA ETAPA DE COMPRESIOacuteN

RECIBEN EL VAPOR RECALENTADO PROVENIENTE DEL COMPRESOR Y DEBEN SER APTOS PARA ELIMINAR EL RECALENTAMIENTO Y EFECTUAR LA CONDENSACION

50

SE UTILIZAN 3 TIPOS BASICOS DE CONDENSADORES

bull ENFRIADOS POR AIRE

bull ENFRIADOS POR AGUA

bull EVAPORATIVOS

LOS ENFRIADOS POR AIRE SE EMPLEAN MAYORITARIAMENTE EN REFRIGERACION PARA AIRE ACONDICIONADO

LOS OTROS DOS SON MAS UTILIZADOS EN REFRIGERACION INDUSTRIAL

51

Condesadores Enfriados por Aire

52

Condensador Casco y Tubos

53

Condensador Evaporativo

54

CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

55

CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

57

CONDENSADORES

58

COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

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TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

60

61

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64

CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

65

CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
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  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
  • Slide 41
  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
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  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
  • Slide 55
  • Slide 56
  • CONDENSADORES (2)
  • Slide 58
  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 30: centrales termoelectricas

Turbinas de Vapor

bull La turbina de vapor de una planta de produccioacuten de energiacutea es un equipo sencillo y como maacutequina industrial es una maacutequina madura La turbina de vapor es una maacutequina muy conocida para los disentildeadores constructores instaladores y mantenedores Se conoce casi todo de ella y de hecho maacutes del 70 de la energiacutea eleacutectrica generada en el mundo se produce diariamente con turbinas de vapor

NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO

bull Utilizar un vapor de las caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas apropiadasbull Respetar las instrucciones de operacioacuten en arranques durante la marcha y

durante las paradas del equipobull Vigilar muy especialmente el aceite de lubricacioacuten Realizar anaacutelisis perioacutedicos y

comprobar que la calidad del aceite su presioacuten temperatura y presencia de contaminantes estaacute dentro de los maacutergenes adecuados

bull Respetar las consignas de proteccioacuten del equipo (valores de alarma y disparo para cada uno de los paraacutemetros controlados por el sistema de control) Si la turbina da alguacuten siacutentoma de mal funcionamiento (vibraciones temperaturas elevadas falta de potencia etc) parar y revisar el equipo nunca sobrepasar los liacutemites de determinados paraacutemetros para poder seguir con ella en produccioacuten o incluso para poder arrancarla

bull Realizar los mantenimientos programados con la periodicidad previstabull Si se produce una parada por alguna causa investigar y solucionar el problema

antes de poner el equipo en marcha nuevamente

CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS

bull Turbinas de condensacioacuten

bull Turbinas de descarga atmosfeacuterica

bull Turbinas de contrapresioacuten

PRINCIPALES PARTES SISTEMA EXTERIORROTOR CARCAZAALABESVALVULA DE REGULACIOCOJINETES DE APOYO O BANCADA COJINETE DE EMPUJE AXIAL

SISTEMA DE LUBRICACION

BOMBA MECANICA PRINCIPALBOMBA AUXILIAR BOMBA DE ENERGENCIA

SISTEMA DE EXTRACCION DE VAHOS

SISTEMA DE REFRIGERACION DE ACEITE

SISTEMA DE ACEITE DE CONTROL

SISTEMA DE SELLADO DE VAPOR

COMPENSADOR

VIRADOR

PRINCIPALES FALLASbull Fallo en vaacutelvulas de

controlFallo en los aacutelabes por resonancia

VibracionesEntrada de agua

Es la causa de fallo maacutes frecuente en turbinas de vapor En el momento que entra agua al cuerpo de la turbina que estaacute a una temperatura elevada produce cambios teacutermicos en los elementos como aacutelabes ademaacutes de producir golpes contra los mismos pudiendo provocar desde un incremento del rendimiento hasta erosioacuten en las partes mecaacutenicas de la turbina Se puede ver provocada la entrada de agua a la turbina gracias a retornos de liacuteneas de purga o aperturas erroacuteneas de diferentes vaacutelvulas

Erosioacuten

Erosioacuten del alabe

FatigaLa fatiga se presenta en materiales metaacutelicos a temperaturas superiores a 400 degC Tensioacuten teacutermicaEl vapor cuando entra en contacto con una superficie friacutea como lo es la turbina en la etapa de puesta en marcha puede transmitir el calor a traveacutes del metal a una velocidad superior que la capacidad de transferencia de calor que posee el metal esto conlleva a una diferencia de temperaturas en los cuerpos de la turbina muy elevadas dependiendo de la altura de los mismos CorrosioacutenSe debe a la concentracioacuten de agentes quiacutemicos en el agua estos compuestos estaacuten formados por oacutexidos silicatos sulfatos cloruros etc

OTRAS FALLAS

bull DESPLAZAMIENTO EXCESIVO DEL ROTOR POR MAL ESTADO DEL COJINETE DE EMPUJE O AXIAL

bull FALLOS DIVERSOS DE LA INSTRUMENTACIOacuteNbull VIBRACIOacuteN EN REDUCTOR O ALTERNADORbull FUGA DE VAPORbull FUNCIONAMIENTO INCORRECTO DE LA VAacuteLVULA DE

CONTROLbull DIFICULTAD O IMPOSIBILIDAD DE LA SINCRONIZACIOacuteNbull BLOQUEO DEL ROTOR POR CURVATURA DEL EJEbull GRIPAJE DEL ROTOR

Mantenimiento de Turbinas de vapor

La mayor parte de la energiacutea generada en el mundo se produce con turbinas de vapor Se trata de un equipo robusto bien conocido y muy experimentado Casi la mayor parte de los problemas que puede tener se conocen bien y se conoce ademaacutes como solucionarlos Por ello respetar las instrucciones de operacioacuten y realizar un mantenimiento adecuado conduce a una alta disponibilidad y a bajos costes de mantenimiento

Mantenimiento Operativo Diario

bull Comprobacioacuten de alarmas y avisosbull Vigilancia de paraacutemetrosbull Inspeccioacuten visual de la turbina y sus

auxiliares

Rotor de turbina durante revicion

Mantenimiento Quincenal

bull Inspeccioacuten visual de la turbinabull Inspeccioacuten de fugas de aceitebull Limpieza de aceite (si procede)bull Comprobacioacuten del nivel de aceitebull Inspeccioacuten de fugas de vaporbull Inspeccioacuten de fugas de agua de refrigeracioacutenbull Lectura de vibraciones (amplitud)bull Inspeccioacuten visual de la bancadabull Purga de agua del aceite de lubricacioacutenbull Inspeccioacuten visual del grupo hidraacuteulico de aceite de controlbull Inspeccioacuten visual del sistema de eliminacioacuten de vahos

Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual

bull Muestra de aceite para anaacutelisisbull Purga de agua del aceitebull Comprobacioacuten de lubricacioacuten de reductor y de alternadorbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten en turbina reductor y alternador a velocidad

nominal

Revisioacuten anualbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten de

turbina reductor y alternador a distintas velocidades y en aceleracioacuten

bull Inspeccioacuten boroscoacutepica de aacutelabesbull Apertura de cojinetes y comprobacioacuten del

estadobull Cambio de aceite si procede (seguacuten

anaacutelisis) bull Cambio de filtros de aceite bull Inspeccioacuten de la vaacutelvula de regulacioacuten de

turbina

bull Inspeccioacuten del grupo hidraacuteulicobull Comprobacioacuten de pares de apriete de tornillos bull Calibracioacuten de la instrumentacioacuten bull Comprobacioacuten de la presioacuten del vapor de

sellos bull Termografiacutea de la turbina bull Limpieza y mantenimiento del cuadro de

control bull Cambio de filtros del alternador

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CONDENSADORES

SON LOS EQUIPOS ENCARGADOS DE TRANSFERIR AL AMBIENTE EL CALOR ABSORBIDO EN EL EVAPORADOR Y EN LA ETAPA DE COMPRESIOacuteN

RECIBEN EL VAPOR RECALENTADO PROVENIENTE DEL COMPRESOR Y DEBEN SER APTOS PARA ELIMINAR EL RECALENTAMIENTO Y EFECTUAR LA CONDENSACION

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SE UTILIZAN 3 TIPOS BASICOS DE CONDENSADORES

bull ENFRIADOS POR AIRE

bull ENFRIADOS POR AGUA

bull EVAPORATIVOS

LOS ENFRIADOS POR AIRE SE EMPLEAN MAYORITARIAMENTE EN REFRIGERACION PARA AIRE ACONDICIONADO

LOS OTROS DOS SON MAS UTILIZADOS EN REFRIGERACION INDUSTRIAL

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Condesadores Enfriados por Aire

52

Condensador Casco y Tubos

53

Condensador Evaporativo

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CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

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CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

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El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

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CONDENSADORES

58

COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

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TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

60

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CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

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CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

  • Slide 1
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  • CALDERAS
  • Slide 19
  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
  • Slide 38
  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
  • Slide 41
  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
  • Slide 48
  • CONDENSADORES
  • Slide 50
  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
  • Slide 55
  • Slide 56
  • CONDENSADORES (2)
  • Slide 58
  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
  • Slide 60
  • Slide 61
  • Slide 62
  • Slide 63
  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
  • Slide 86
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
  • Slide 94
  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
  • Slide 98
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  • Slide 100
  • Slide 101
  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 31: centrales termoelectricas

NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO

bull Utilizar un vapor de las caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas apropiadasbull Respetar las instrucciones de operacioacuten en arranques durante la marcha y

durante las paradas del equipobull Vigilar muy especialmente el aceite de lubricacioacuten Realizar anaacutelisis perioacutedicos y

comprobar que la calidad del aceite su presioacuten temperatura y presencia de contaminantes estaacute dentro de los maacutergenes adecuados

bull Respetar las consignas de proteccioacuten del equipo (valores de alarma y disparo para cada uno de los paraacutemetros controlados por el sistema de control) Si la turbina da alguacuten siacutentoma de mal funcionamiento (vibraciones temperaturas elevadas falta de potencia etc) parar y revisar el equipo nunca sobrepasar los liacutemites de determinados paraacutemetros para poder seguir con ella en produccioacuten o incluso para poder arrancarla

bull Realizar los mantenimientos programados con la periodicidad previstabull Si se produce una parada por alguna causa investigar y solucionar el problema

antes de poner el equipo en marcha nuevamente

CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS

bull Turbinas de condensacioacuten

bull Turbinas de descarga atmosfeacuterica

bull Turbinas de contrapresioacuten

PRINCIPALES PARTES SISTEMA EXTERIORROTOR CARCAZAALABESVALVULA DE REGULACIOCOJINETES DE APOYO O BANCADA COJINETE DE EMPUJE AXIAL

SISTEMA DE LUBRICACION

BOMBA MECANICA PRINCIPALBOMBA AUXILIAR BOMBA DE ENERGENCIA

SISTEMA DE EXTRACCION DE VAHOS

SISTEMA DE REFRIGERACION DE ACEITE

SISTEMA DE ACEITE DE CONTROL

SISTEMA DE SELLADO DE VAPOR

COMPENSADOR

VIRADOR

PRINCIPALES FALLASbull Fallo en vaacutelvulas de

controlFallo en los aacutelabes por resonancia

VibracionesEntrada de agua

Es la causa de fallo maacutes frecuente en turbinas de vapor En el momento que entra agua al cuerpo de la turbina que estaacute a una temperatura elevada produce cambios teacutermicos en los elementos como aacutelabes ademaacutes de producir golpes contra los mismos pudiendo provocar desde un incremento del rendimiento hasta erosioacuten en las partes mecaacutenicas de la turbina Se puede ver provocada la entrada de agua a la turbina gracias a retornos de liacuteneas de purga o aperturas erroacuteneas de diferentes vaacutelvulas

Erosioacuten

Erosioacuten del alabe

FatigaLa fatiga se presenta en materiales metaacutelicos a temperaturas superiores a 400 degC Tensioacuten teacutermicaEl vapor cuando entra en contacto con una superficie friacutea como lo es la turbina en la etapa de puesta en marcha puede transmitir el calor a traveacutes del metal a una velocidad superior que la capacidad de transferencia de calor que posee el metal esto conlleva a una diferencia de temperaturas en los cuerpos de la turbina muy elevadas dependiendo de la altura de los mismos CorrosioacutenSe debe a la concentracioacuten de agentes quiacutemicos en el agua estos compuestos estaacuten formados por oacutexidos silicatos sulfatos cloruros etc

OTRAS FALLAS

bull DESPLAZAMIENTO EXCESIVO DEL ROTOR POR MAL ESTADO DEL COJINETE DE EMPUJE O AXIAL

bull FALLOS DIVERSOS DE LA INSTRUMENTACIOacuteNbull VIBRACIOacuteN EN REDUCTOR O ALTERNADORbull FUGA DE VAPORbull FUNCIONAMIENTO INCORRECTO DE LA VAacuteLVULA DE

CONTROLbull DIFICULTAD O IMPOSIBILIDAD DE LA SINCRONIZACIOacuteNbull BLOQUEO DEL ROTOR POR CURVATURA DEL EJEbull GRIPAJE DEL ROTOR

Mantenimiento de Turbinas de vapor

La mayor parte de la energiacutea generada en el mundo se produce con turbinas de vapor Se trata de un equipo robusto bien conocido y muy experimentado Casi la mayor parte de los problemas que puede tener se conocen bien y se conoce ademaacutes como solucionarlos Por ello respetar las instrucciones de operacioacuten y realizar un mantenimiento adecuado conduce a una alta disponibilidad y a bajos costes de mantenimiento

Mantenimiento Operativo Diario

bull Comprobacioacuten de alarmas y avisosbull Vigilancia de paraacutemetrosbull Inspeccioacuten visual de la turbina y sus

auxiliares

Rotor de turbina durante revicion

Mantenimiento Quincenal

bull Inspeccioacuten visual de la turbinabull Inspeccioacuten de fugas de aceitebull Limpieza de aceite (si procede)bull Comprobacioacuten del nivel de aceitebull Inspeccioacuten de fugas de vaporbull Inspeccioacuten de fugas de agua de refrigeracioacutenbull Lectura de vibraciones (amplitud)bull Inspeccioacuten visual de la bancadabull Purga de agua del aceite de lubricacioacutenbull Inspeccioacuten visual del grupo hidraacuteulico de aceite de controlbull Inspeccioacuten visual del sistema de eliminacioacuten de vahos

Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual

bull Muestra de aceite para anaacutelisisbull Purga de agua del aceitebull Comprobacioacuten de lubricacioacuten de reductor y de alternadorbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten en turbina reductor y alternador a velocidad

nominal

Revisioacuten anualbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten de

turbina reductor y alternador a distintas velocidades y en aceleracioacuten

bull Inspeccioacuten boroscoacutepica de aacutelabesbull Apertura de cojinetes y comprobacioacuten del

estadobull Cambio de aceite si procede (seguacuten

anaacutelisis) bull Cambio de filtros de aceite bull Inspeccioacuten de la vaacutelvula de regulacioacuten de

turbina

bull Inspeccioacuten del grupo hidraacuteulicobull Comprobacioacuten de pares de apriete de tornillos bull Calibracioacuten de la instrumentacioacuten bull Comprobacioacuten de la presioacuten del vapor de

sellos bull Termografiacutea de la turbina bull Limpieza y mantenimiento del cuadro de

control bull Cambio de filtros del alternador

48

49

CONDENSADORES

SON LOS EQUIPOS ENCARGADOS DE TRANSFERIR AL AMBIENTE EL CALOR ABSORBIDO EN EL EVAPORADOR Y EN LA ETAPA DE COMPRESIOacuteN

RECIBEN EL VAPOR RECALENTADO PROVENIENTE DEL COMPRESOR Y DEBEN SER APTOS PARA ELIMINAR EL RECALENTAMIENTO Y EFECTUAR LA CONDENSACION

50

SE UTILIZAN 3 TIPOS BASICOS DE CONDENSADORES

bull ENFRIADOS POR AIRE

bull ENFRIADOS POR AGUA

bull EVAPORATIVOS

LOS ENFRIADOS POR AIRE SE EMPLEAN MAYORITARIAMENTE EN REFRIGERACION PARA AIRE ACONDICIONADO

LOS OTROS DOS SON MAS UTILIZADOS EN REFRIGERACION INDUSTRIAL

51

Condesadores Enfriados por Aire

52

Condensador Casco y Tubos

53

Condensador Evaporativo

54

CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

55

CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

57

CONDENSADORES

58

COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

59

TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

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CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

65

CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

  • Slide 1
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  • CALDERAS
  • Slide 19
  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
  • Slide 38
  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
  • Slide 41
  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
  • Slide 48
  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
  • Slide 55
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  • CONDENSADORES (2)
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  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • Slide 62
  • Slide 63
  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
  • Slide 86
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
  • Slide 94
  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
  • Slide 98
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  • Slide 100
  • Slide 101
  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 32: centrales termoelectricas

CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS

bull Turbinas de condensacioacuten

bull Turbinas de descarga atmosfeacuterica

bull Turbinas de contrapresioacuten

PRINCIPALES PARTES SISTEMA EXTERIORROTOR CARCAZAALABESVALVULA DE REGULACIOCOJINETES DE APOYO O BANCADA COJINETE DE EMPUJE AXIAL

SISTEMA DE LUBRICACION

BOMBA MECANICA PRINCIPALBOMBA AUXILIAR BOMBA DE ENERGENCIA

SISTEMA DE EXTRACCION DE VAHOS

SISTEMA DE REFRIGERACION DE ACEITE

SISTEMA DE ACEITE DE CONTROL

SISTEMA DE SELLADO DE VAPOR

COMPENSADOR

VIRADOR

PRINCIPALES FALLASbull Fallo en vaacutelvulas de

controlFallo en los aacutelabes por resonancia

VibracionesEntrada de agua

Es la causa de fallo maacutes frecuente en turbinas de vapor En el momento que entra agua al cuerpo de la turbina que estaacute a una temperatura elevada produce cambios teacutermicos en los elementos como aacutelabes ademaacutes de producir golpes contra los mismos pudiendo provocar desde un incremento del rendimiento hasta erosioacuten en las partes mecaacutenicas de la turbina Se puede ver provocada la entrada de agua a la turbina gracias a retornos de liacuteneas de purga o aperturas erroacuteneas de diferentes vaacutelvulas

Erosioacuten

Erosioacuten del alabe

FatigaLa fatiga se presenta en materiales metaacutelicos a temperaturas superiores a 400 degC Tensioacuten teacutermicaEl vapor cuando entra en contacto con una superficie friacutea como lo es la turbina en la etapa de puesta en marcha puede transmitir el calor a traveacutes del metal a una velocidad superior que la capacidad de transferencia de calor que posee el metal esto conlleva a una diferencia de temperaturas en los cuerpos de la turbina muy elevadas dependiendo de la altura de los mismos CorrosioacutenSe debe a la concentracioacuten de agentes quiacutemicos en el agua estos compuestos estaacuten formados por oacutexidos silicatos sulfatos cloruros etc

OTRAS FALLAS

bull DESPLAZAMIENTO EXCESIVO DEL ROTOR POR MAL ESTADO DEL COJINETE DE EMPUJE O AXIAL

bull FALLOS DIVERSOS DE LA INSTRUMENTACIOacuteNbull VIBRACIOacuteN EN REDUCTOR O ALTERNADORbull FUGA DE VAPORbull FUNCIONAMIENTO INCORRECTO DE LA VAacuteLVULA DE

CONTROLbull DIFICULTAD O IMPOSIBILIDAD DE LA SINCRONIZACIOacuteNbull BLOQUEO DEL ROTOR POR CURVATURA DEL EJEbull GRIPAJE DEL ROTOR

Mantenimiento de Turbinas de vapor

La mayor parte de la energiacutea generada en el mundo se produce con turbinas de vapor Se trata de un equipo robusto bien conocido y muy experimentado Casi la mayor parte de los problemas que puede tener se conocen bien y se conoce ademaacutes como solucionarlos Por ello respetar las instrucciones de operacioacuten y realizar un mantenimiento adecuado conduce a una alta disponibilidad y a bajos costes de mantenimiento

Mantenimiento Operativo Diario

bull Comprobacioacuten de alarmas y avisosbull Vigilancia de paraacutemetrosbull Inspeccioacuten visual de la turbina y sus

auxiliares

Rotor de turbina durante revicion

Mantenimiento Quincenal

bull Inspeccioacuten visual de la turbinabull Inspeccioacuten de fugas de aceitebull Limpieza de aceite (si procede)bull Comprobacioacuten del nivel de aceitebull Inspeccioacuten de fugas de vaporbull Inspeccioacuten de fugas de agua de refrigeracioacutenbull Lectura de vibraciones (amplitud)bull Inspeccioacuten visual de la bancadabull Purga de agua del aceite de lubricacioacutenbull Inspeccioacuten visual del grupo hidraacuteulico de aceite de controlbull Inspeccioacuten visual del sistema de eliminacioacuten de vahos

Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual

bull Muestra de aceite para anaacutelisisbull Purga de agua del aceitebull Comprobacioacuten de lubricacioacuten de reductor y de alternadorbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten en turbina reductor y alternador a velocidad

nominal

Revisioacuten anualbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten de

turbina reductor y alternador a distintas velocidades y en aceleracioacuten

bull Inspeccioacuten boroscoacutepica de aacutelabesbull Apertura de cojinetes y comprobacioacuten del

estadobull Cambio de aceite si procede (seguacuten

anaacutelisis) bull Cambio de filtros de aceite bull Inspeccioacuten de la vaacutelvula de regulacioacuten de

turbina

bull Inspeccioacuten del grupo hidraacuteulicobull Comprobacioacuten de pares de apriete de tornillos bull Calibracioacuten de la instrumentacioacuten bull Comprobacioacuten de la presioacuten del vapor de

sellos bull Termografiacutea de la turbina bull Limpieza y mantenimiento del cuadro de

control bull Cambio de filtros del alternador

48

49

CONDENSADORES

SON LOS EQUIPOS ENCARGADOS DE TRANSFERIR AL AMBIENTE EL CALOR ABSORBIDO EN EL EVAPORADOR Y EN LA ETAPA DE COMPRESIOacuteN

RECIBEN EL VAPOR RECALENTADO PROVENIENTE DEL COMPRESOR Y DEBEN SER APTOS PARA ELIMINAR EL RECALENTAMIENTO Y EFECTUAR LA CONDENSACION

50

SE UTILIZAN 3 TIPOS BASICOS DE CONDENSADORES

bull ENFRIADOS POR AIRE

bull ENFRIADOS POR AGUA

bull EVAPORATIVOS

LOS ENFRIADOS POR AIRE SE EMPLEAN MAYORITARIAMENTE EN REFRIGERACION PARA AIRE ACONDICIONADO

LOS OTROS DOS SON MAS UTILIZADOS EN REFRIGERACION INDUSTRIAL

51

Condesadores Enfriados por Aire

52

Condensador Casco y Tubos

53

Condensador Evaporativo

54

CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

55

CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

57

CONDENSADORES

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COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

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TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

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CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

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CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

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CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
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  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
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  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
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  • CONDENSADORES
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  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
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  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
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  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
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  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
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  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 33: centrales termoelectricas

PRINCIPALES PARTES SISTEMA EXTERIORROTOR CARCAZAALABESVALVULA DE REGULACIOCOJINETES DE APOYO O BANCADA COJINETE DE EMPUJE AXIAL

SISTEMA DE LUBRICACION

BOMBA MECANICA PRINCIPALBOMBA AUXILIAR BOMBA DE ENERGENCIA

SISTEMA DE EXTRACCION DE VAHOS

SISTEMA DE REFRIGERACION DE ACEITE

SISTEMA DE ACEITE DE CONTROL

SISTEMA DE SELLADO DE VAPOR

COMPENSADOR

VIRADOR

PRINCIPALES FALLASbull Fallo en vaacutelvulas de

controlFallo en los aacutelabes por resonancia

VibracionesEntrada de agua

Es la causa de fallo maacutes frecuente en turbinas de vapor En el momento que entra agua al cuerpo de la turbina que estaacute a una temperatura elevada produce cambios teacutermicos en los elementos como aacutelabes ademaacutes de producir golpes contra los mismos pudiendo provocar desde un incremento del rendimiento hasta erosioacuten en las partes mecaacutenicas de la turbina Se puede ver provocada la entrada de agua a la turbina gracias a retornos de liacuteneas de purga o aperturas erroacuteneas de diferentes vaacutelvulas

Erosioacuten

Erosioacuten del alabe

FatigaLa fatiga se presenta en materiales metaacutelicos a temperaturas superiores a 400 degC Tensioacuten teacutermicaEl vapor cuando entra en contacto con una superficie friacutea como lo es la turbina en la etapa de puesta en marcha puede transmitir el calor a traveacutes del metal a una velocidad superior que la capacidad de transferencia de calor que posee el metal esto conlleva a una diferencia de temperaturas en los cuerpos de la turbina muy elevadas dependiendo de la altura de los mismos CorrosioacutenSe debe a la concentracioacuten de agentes quiacutemicos en el agua estos compuestos estaacuten formados por oacutexidos silicatos sulfatos cloruros etc

OTRAS FALLAS

bull DESPLAZAMIENTO EXCESIVO DEL ROTOR POR MAL ESTADO DEL COJINETE DE EMPUJE O AXIAL

bull FALLOS DIVERSOS DE LA INSTRUMENTACIOacuteNbull VIBRACIOacuteN EN REDUCTOR O ALTERNADORbull FUGA DE VAPORbull FUNCIONAMIENTO INCORRECTO DE LA VAacuteLVULA DE

CONTROLbull DIFICULTAD O IMPOSIBILIDAD DE LA SINCRONIZACIOacuteNbull BLOQUEO DEL ROTOR POR CURVATURA DEL EJEbull GRIPAJE DEL ROTOR

Mantenimiento de Turbinas de vapor

La mayor parte de la energiacutea generada en el mundo se produce con turbinas de vapor Se trata de un equipo robusto bien conocido y muy experimentado Casi la mayor parte de los problemas que puede tener se conocen bien y se conoce ademaacutes como solucionarlos Por ello respetar las instrucciones de operacioacuten y realizar un mantenimiento adecuado conduce a una alta disponibilidad y a bajos costes de mantenimiento

Mantenimiento Operativo Diario

bull Comprobacioacuten de alarmas y avisosbull Vigilancia de paraacutemetrosbull Inspeccioacuten visual de la turbina y sus

auxiliares

Rotor de turbina durante revicion

Mantenimiento Quincenal

bull Inspeccioacuten visual de la turbinabull Inspeccioacuten de fugas de aceitebull Limpieza de aceite (si procede)bull Comprobacioacuten del nivel de aceitebull Inspeccioacuten de fugas de vaporbull Inspeccioacuten de fugas de agua de refrigeracioacutenbull Lectura de vibraciones (amplitud)bull Inspeccioacuten visual de la bancadabull Purga de agua del aceite de lubricacioacutenbull Inspeccioacuten visual del grupo hidraacuteulico de aceite de controlbull Inspeccioacuten visual del sistema de eliminacioacuten de vahos

Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual

bull Muestra de aceite para anaacutelisisbull Purga de agua del aceitebull Comprobacioacuten de lubricacioacuten de reductor y de alternadorbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten en turbina reductor y alternador a velocidad

nominal

Revisioacuten anualbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten de

turbina reductor y alternador a distintas velocidades y en aceleracioacuten

bull Inspeccioacuten boroscoacutepica de aacutelabesbull Apertura de cojinetes y comprobacioacuten del

estadobull Cambio de aceite si procede (seguacuten

anaacutelisis) bull Cambio de filtros de aceite bull Inspeccioacuten de la vaacutelvula de regulacioacuten de

turbina

bull Inspeccioacuten del grupo hidraacuteulicobull Comprobacioacuten de pares de apriete de tornillos bull Calibracioacuten de la instrumentacioacuten bull Comprobacioacuten de la presioacuten del vapor de

sellos bull Termografiacutea de la turbina bull Limpieza y mantenimiento del cuadro de

control bull Cambio de filtros del alternador

48

49

CONDENSADORES

SON LOS EQUIPOS ENCARGADOS DE TRANSFERIR AL AMBIENTE EL CALOR ABSORBIDO EN EL EVAPORADOR Y EN LA ETAPA DE COMPRESIOacuteN

RECIBEN EL VAPOR RECALENTADO PROVENIENTE DEL COMPRESOR Y DEBEN SER APTOS PARA ELIMINAR EL RECALENTAMIENTO Y EFECTUAR LA CONDENSACION

50

SE UTILIZAN 3 TIPOS BASICOS DE CONDENSADORES

bull ENFRIADOS POR AIRE

bull ENFRIADOS POR AGUA

bull EVAPORATIVOS

LOS ENFRIADOS POR AIRE SE EMPLEAN MAYORITARIAMENTE EN REFRIGERACION PARA AIRE ACONDICIONADO

LOS OTROS DOS SON MAS UTILIZADOS EN REFRIGERACION INDUSTRIAL

51

Condesadores Enfriados por Aire

52

Condensador Casco y Tubos

53

Condensador Evaporativo

54

CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

55

CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

57

CONDENSADORES

58

COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

59

TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

60

61

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64

CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

65

CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
  • Slide 38
  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
  • Slide 48
  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
  • Slide 55
  • Slide 56
  • CONDENSADORES (2)
  • Slide 58
  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • Slide 62
  • Slide 63
  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
  • Slide 86
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
  • Slide 94
  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • Slide 101
  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 34: centrales termoelectricas

SISTEMA DE EXTRACCION DE VAHOS

SISTEMA DE REFRIGERACION DE ACEITE

SISTEMA DE ACEITE DE CONTROL

SISTEMA DE SELLADO DE VAPOR

COMPENSADOR

VIRADOR

PRINCIPALES FALLASbull Fallo en vaacutelvulas de

controlFallo en los aacutelabes por resonancia

VibracionesEntrada de agua

Es la causa de fallo maacutes frecuente en turbinas de vapor En el momento que entra agua al cuerpo de la turbina que estaacute a una temperatura elevada produce cambios teacutermicos en los elementos como aacutelabes ademaacutes de producir golpes contra los mismos pudiendo provocar desde un incremento del rendimiento hasta erosioacuten en las partes mecaacutenicas de la turbina Se puede ver provocada la entrada de agua a la turbina gracias a retornos de liacuteneas de purga o aperturas erroacuteneas de diferentes vaacutelvulas

Erosioacuten

Erosioacuten del alabe

FatigaLa fatiga se presenta en materiales metaacutelicos a temperaturas superiores a 400 degC Tensioacuten teacutermicaEl vapor cuando entra en contacto con una superficie friacutea como lo es la turbina en la etapa de puesta en marcha puede transmitir el calor a traveacutes del metal a una velocidad superior que la capacidad de transferencia de calor que posee el metal esto conlleva a una diferencia de temperaturas en los cuerpos de la turbina muy elevadas dependiendo de la altura de los mismos CorrosioacutenSe debe a la concentracioacuten de agentes quiacutemicos en el agua estos compuestos estaacuten formados por oacutexidos silicatos sulfatos cloruros etc

OTRAS FALLAS

bull DESPLAZAMIENTO EXCESIVO DEL ROTOR POR MAL ESTADO DEL COJINETE DE EMPUJE O AXIAL

bull FALLOS DIVERSOS DE LA INSTRUMENTACIOacuteNbull VIBRACIOacuteN EN REDUCTOR O ALTERNADORbull FUGA DE VAPORbull FUNCIONAMIENTO INCORRECTO DE LA VAacuteLVULA DE

CONTROLbull DIFICULTAD O IMPOSIBILIDAD DE LA SINCRONIZACIOacuteNbull BLOQUEO DEL ROTOR POR CURVATURA DEL EJEbull GRIPAJE DEL ROTOR

Mantenimiento de Turbinas de vapor

La mayor parte de la energiacutea generada en el mundo se produce con turbinas de vapor Se trata de un equipo robusto bien conocido y muy experimentado Casi la mayor parte de los problemas que puede tener se conocen bien y se conoce ademaacutes como solucionarlos Por ello respetar las instrucciones de operacioacuten y realizar un mantenimiento adecuado conduce a una alta disponibilidad y a bajos costes de mantenimiento

Mantenimiento Operativo Diario

bull Comprobacioacuten de alarmas y avisosbull Vigilancia de paraacutemetrosbull Inspeccioacuten visual de la turbina y sus

auxiliares

Rotor de turbina durante revicion

Mantenimiento Quincenal

bull Inspeccioacuten visual de la turbinabull Inspeccioacuten de fugas de aceitebull Limpieza de aceite (si procede)bull Comprobacioacuten del nivel de aceitebull Inspeccioacuten de fugas de vaporbull Inspeccioacuten de fugas de agua de refrigeracioacutenbull Lectura de vibraciones (amplitud)bull Inspeccioacuten visual de la bancadabull Purga de agua del aceite de lubricacioacutenbull Inspeccioacuten visual del grupo hidraacuteulico de aceite de controlbull Inspeccioacuten visual del sistema de eliminacioacuten de vahos

Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual

bull Muestra de aceite para anaacutelisisbull Purga de agua del aceitebull Comprobacioacuten de lubricacioacuten de reductor y de alternadorbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten en turbina reductor y alternador a velocidad

nominal

Revisioacuten anualbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten de

turbina reductor y alternador a distintas velocidades y en aceleracioacuten

bull Inspeccioacuten boroscoacutepica de aacutelabesbull Apertura de cojinetes y comprobacioacuten del

estadobull Cambio de aceite si procede (seguacuten

anaacutelisis) bull Cambio de filtros de aceite bull Inspeccioacuten de la vaacutelvula de regulacioacuten de

turbina

bull Inspeccioacuten del grupo hidraacuteulicobull Comprobacioacuten de pares de apriete de tornillos bull Calibracioacuten de la instrumentacioacuten bull Comprobacioacuten de la presioacuten del vapor de

sellos bull Termografiacutea de la turbina bull Limpieza y mantenimiento del cuadro de

control bull Cambio de filtros del alternador

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CONDENSADORES

SON LOS EQUIPOS ENCARGADOS DE TRANSFERIR AL AMBIENTE EL CALOR ABSORBIDO EN EL EVAPORADOR Y EN LA ETAPA DE COMPRESIOacuteN

RECIBEN EL VAPOR RECALENTADO PROVENIENTE DEL COMPRESOR Y DEBEN SER APTOS PARA ELIMINAR EL RECALENTAMIENTO Y EFECTUAR LA CONDENSACION

50

SE UTILIZAN 3 TIPOS BASICOS DE CONDENSADORES

bull ENFRIADOS POR AIRE

bull ENFRIADOS POR AGUA

bull EVAPORATIVOS

LOS ENFRIADOS POR AIRE SE EMPLEAN MAYORITARIAMENTE EN REFRIGERACION PARA AIRE ACONDICIONADO

LOS OTROS DOS SON MAS UTILIZADOS EN REFRIGERACION INDUSTRIAL

51

Condesadores Enfriados por Aire

52

Condensador Casco y Tubos

53

Condensador Evaporativo

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CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

55

CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

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CONDENSADORES

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COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

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TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

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CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

65

CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

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Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
  • Slide 38
  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
  • Slide 41
  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
  • Slide 48
  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
  • Slide 55
  • Slide 56
  • CONDENSADORES (2)
  • Slide 58
  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • Slide 62
  • Slide 63
  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
  • Slide 86
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
  • Slide 94
  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
  • Slide 98
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  • Slide 100
  • Slide 101
  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 35: centrales termoelectricas

PRINCIPALES FALLASbull Fallo en vaacutelvulas de

controlFallo en los aacutelabes por resonancia

VibracionesEntrada de agua

Es la causa de fallo maacutes frecuente en turbinas de vapor En el momento que entra agua al cuerpo de la turbina que estaacute a una temperatura elevada produce cambios teacutermicos en los elementos como aacutelabes ademaacutes de producir golpes contra los mismos pudiendo provocar desde un incremento del rendimiento hasta erosioacuten en las partes mecaacutenicas de la turbina Se puede ver provocada la entrada de agua a la turbina gracias a retornos de liacuteneas de purga o aperturas erroacuteneas de diferentes vaacutelvulas

Erosioacuten

Erosioacuten del alabe

FatigaLa fatiga se presenta en materiales metaacutelicos a temperaturas superiores a 400 degC Tensioacuten teacutermicaEl vapor cuando entra en contacto con una superficie friacutea como lo es la turbina en la etapa de puesta en marcha puede transmitir el calor a traveacutes del metal a una velocidad superior que la capacidad de transferencia de calor que posee el metal esto conlleva a una diferencia de temperaturas en los cuerpos de la turbina muy elevadas dependiendo de la altura de los mismos CorrosioacutenSe debe a la concentracioacuten de agentes quiacutemicos en el agua estos compuestos estaacuten formados por oacutexidos silicatos sulfatos cloruros etc

OTRAS FALLAS

bull DESPLAZAMIENTO EXCESIVO DEL ROTOR POR MAL ESTADO DEL COJINETE DE EMPUJE O AXIAL

bull FALLOS DIVERSOS DE LA INSTRUMENTACIOacuteNbull VIBRACIOacuteN EN REDUCTOR O ALTERNADORbull FUGA DE VAPORbull FUNCIONAMIENTO INCORRECTO DE LA VAacuteLVULA DE

CONTROLbull DIFICULTAD O IMPOSIBILIDAD DE LA SINCRONIZACIOacuteNbull BLOQUEO DEL ROTOR POR CURVATURA DEL EJEbull GRIPAJE DEL ROTOR

Mantenimiento de Turbinas de vapor

La mayor parte de la energiacutea generada en el mundo se produce con turbinas de vapor Se trata de un equipo robusto bien conocido y muy experimentado Casi la mayor parte de los problemas que puede tener se conocen bien y se conoce ademaacutes como solucionarlos Por ello respetar las instrucciones de operacioacuten y realizar un mantenimiento adecuado conduce a una alta disponibilidad y a bajos costes de mantenimiento

Mantenimiento Operativo Diario

bull Comprobacioacuten de alarmas y avisosbull Vigilancia de paraacutemetrosbull Inspeccioacuten visual de la turbina y sus

auxiliares

Rotor de turbina durante revicion

Mantenimiento Quincenal

bull Inspeccioacuten visual de la turbinabull Inspeccioacuten de fugas de aceitebull Limpieza de aceite (si procede)bull Comprobacioacuten del nivel de aceitebull Inspeccioacuten de fugas de vaporbull Inspeccioacuten de fugas de agua de refrigeracioacutenbull Lectura de vibraciones (amplitud)bull Inspeccioacuten visual de la bancadabull Purga de agua del aceite de lubricacioacutenbull Inspeccioacuten visual del grupo hidraacuteulico de aceite de controlbull Inspeccioacuten visual del sistema de eliminacioacuten de vahos

Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual

bull Muestra de aceite para anaacutelisisbull Purga de agua del aceitebull Comprobacioacuten de lubricacioacuten de reductor y de alternadorbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten en turbina reductor y alternador a velocidad

nominal

Revisioacuten anualbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten de

turbina reductor y alternador a distintas velocidades y en aceleracioacuten

bull Inspeccioacuten boroscoacutepica de aacutelabesbull Apertura de cojinetes y comprobacioacuten del

estadobull Cambio de aceite si procede (seguacuten

anaacutelisis) bull Cambio de filtros de aceite bull Inspeccioacuten de la vaacutelvula de regulacioacuten de

turbina

bull Inspeccioacuten del grupo hidraacuteulicobull Comprobacioacuten de pares de apriete de tornillos bull Calibracioacuten de la instrumentacioacuten bull Comprobacioacuten de la presioacuten del vapor de

sellos bull Termografiacutea de la turbina bull Limpieza y mantenimiento del cuadro de

control bull Cambio de filtros del alternador

48

49

CONDENSADORES

SON LOS EQUIPOS ENCARGADOS DE TRANSFERIR AL AMBIENTE EL CALOR ABSORBIDO EN EL EVAPORADOR Y EN LA ETAPA DE COMPRESIOacuteN

RECIBEN EL VAPOR RECALENTADO PROVENIENTE DEL COMPRESOR Y DEBEN SER APTOS PARA ELIMINAR EL RECALENTAMIENTO Y EFECTUAR LA CONDENSACION

50

SE UTILIZAN 3 TIPOS BASICOS DE CONDENSADORES

bull ENFRIADOS POR AIRE

bull ENFRIADOS POR AGUA

bull EVAPORATIVOS

LOS ENFRIADOS POR AIRE SE EMPLEAN MAYORITARIAMENTE EN REFRIGERACION PARA AIRE ACONDICIONADO

LOS OTROS DOS SON MAS UTILIZADOS EN REFRIGERACION INDUSTRIAL

51

Condesadores Enfriados por Aire

52

Condensador Casco y Tubos

53

Condensador Evaporativo

54

CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

55

CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

57

CONDENSADORES

58

COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

59

TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

60

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CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

65

CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
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  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
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  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
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  • OTRAS FALLAS
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  • Condensador Evaporativo
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  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
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  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
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  • TRANSFERENCIA DE CALOR
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  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
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  • Centrales teacutermicas componentes
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  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • IMPACTO AMBIENTAL
  • Slide 96
  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
  • Slide 98
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  • Slide 100
  • Slide 101
  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 36: centrales termoelectricas

VibracionesEntrada de agua

Es la causa de fallo maacutes frecuente en turbinas de vapor En el momento que entra agua al cuerpo de la turbina que estaacute a una temperatura elevada produce cambios teacutermicos en los elementos como aacutelabes ademaacutes de producir golpes contra los mismos pudiendo provocar desde un incremento del rendimiento hasta erosioacuten en las partes mecaacutenicas de la turbina Se puede ver provocada la entrada de agua a la turbina gracias a retornos de liacuteneas de purga o aperturas erroacuteneas de diferentes vaacutelvulas

Erosioacuten

Erosioacuten del alabe

FatigaLa fatiga se presenta en materiales metaacutelicos a temperaturas superiores a 400 degC Tensioacuten teacutermicaEl vapor cuando entra en contacto con una superficie friacutea como lo es la turbina en la etapa de puesta en marcha puede transmitir el calor a traveacutes del metal a una velocidad superior que la capacidad de transferencia de calor que posee el metal esto conlleva a una diferencia de temperaturas en los cuerpos de la turbina muy elevadas dependiendo de la altura de los mismos CorrosioacutenSe debe a la concentracioacuten de agentes quiacutemicos en el agua estos compuestos estaacuten formados por oacutexidos silicatos sulfatos cloruros etc

OTRAS FALLAS

bull DESPLAZAMIENTO EXCESIVO DEL ROTOR POR MAL ESTADO DEL COJINETE DE EMPUJE O AXIAL

bull FALLOS DIVERSOS DE LA INSTRUMENTACIOacuteNbull VIBRACIOacuteN EN REDUCTOR O ALTERNADORbull FUGA DE VAPORbull FUNCIONAMIENTO INCORRECTO DE LA VAacuteLVULA DE

CONTROLbull DIFICULTAD O IMPOSIBILIDAD DE LA SINCRONIZACIOacuteNbull BLOQUEO DEL ROTOR POR CURVATURA DEL EJEbull GRIPAJE DEL ROTOR

Mantenimiento de Turbinas de vapor

La mayor parte de la energiacutea generada en el mundo se produce con turbinas de vapor Se trata de un equipo robusto bien conocido y muy experimentado Casi la mayor parte de los problemas que puede tener se conocen bien y se conoce ademaacutes como solucionarlos Por ello respetar las instrucciones de operacioacuten y realizar un mantenimiento adecuado conduce a una alta disponibilidad y a bajos costes de mantenimiento

Mantenimiento Operativo Diario

bull Comprobacioacuten de alarmas y avisosbull Vigilancia de paraacutemetrosbull Inspeccioacuten visual de la turbina y sus

auxiliares

Rotor de turbina durante revicion

Mantenimiento Quincenal

bull Inspeccioacuten visual de la turbinabull Inspeccioacuten de fugas de aceitebull Limpieza de aceite (si procede)bull Comprobacioacuten del nivel de aceitebull Inspeccioacuten de fugas de vaporbull Inspeccioacuten de fugas de agua de refrigeracioacutenbull Lectura de vibraciones (amplitud)bull Inspeccioacuten visual de la bancadabull Purga de agua del aceite de lubricacioacutenbull Inspeccioacuten visual del grupo hidraacuteulico de aceite de controlbull Inspeccioacuten visual del sistema de eliminacioacuten de vahos

Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual

bull Muestra de aceite para anaacutelisisbull Purga de agua del aceitebull Comprobacioacuten de lubricacioacuten de reductor y de alternadorbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten en turbina reductor y alternador a velocidad

nominal

Revisioacuten anualbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten de

turbina reductor y alternador a distintas velocidades y en aceleracioacuten

bull Inspeccioacuten boroscoacutepica de aacutelabesbull Apertura de cojinetes y comprobacioacuten del

estadobull Cambio de aceite si procede (seguacuten

anaacutelisis) bull Cambio de filtros de aceite bull Inspeccioacuten de la vaacutelvula de regulacioacuten de

turbina

bull Inspeccioacuten del grupo hidraacuteulicobull Comprobacioacuten de pares de apriete de tornillos bull Calibracioacuten de la instrumentacioacuten bull Comprobacioacuten de la presioacuten del vapor de

sellos bull Termografiacutea de la turbina bull Limpieza y mantenimiento del cuadro de

control bull Cambio de filtros del alternador

48

49

CONDENSADORES

SON LOS EQUIPOS ENCARGADOS DE TRANSFERIR AL AMBIENTE EL CALOR ABSORBIDO EN EL EVAPORADOR Y EN LA ETAPA DE COMPRESIOacuteN

RECIBEN EL VAPOR RECALENTADO PROVENIENTE DEL COMPRESOR Y DEBEN SER APTOS PARA ELIMINAR EL RECALENTAMIENTO Y EFECTUAR LA CONDENSACION

50

SE UTILIZAN 3 TIPOS BASICOS DE CONDENSADORES

bull ENFRIADOS POR AIRE

bull ENFRIADOS POR AGUA

bull EVAPORATIVOS

LOS ENFRIADOS POR AIRE SE EMPLEAN MAYORITARIAMENTE EN REFRIGERACION PARA AIRE ACONDICIONADO

LOS OTROS DOS SON MAS UTILIZADOS EN REFRIGERACION INDUSTRIAL

51

Condesadores Enfriados por Aire

52

Condensador Casco y Tubos

53

Condensador Evaporativo

54

CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

55

CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

57

CONDENSADORES

58

COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

59

TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

60

61

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CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

65

CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

  • Slide 1
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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
  • Slide 38
  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
  • Slide 41
  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
  • Slide 48
  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
  • Slide 55
  • Slide 56
  • CONDENSADORES (2)
  • Slide 58
  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • Slide 62
  • Slide 63
  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
  • Slide 86
  • Slide 87
  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
  • Slide 94
  • IMPACTO AMBIENTAL
  • Slide 96
  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
  • Slide 98
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  • Slide 100
  • Slide 101
  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 37: centrales termoelectricas

Erosioacuten

Erosioacuten del alabe

FatigaLa fatiga se presenta en materiales metaacutelicos a temperaturas superiores a 400 degC Tensioacuten teacutermicaEl vapor cuando entra en contacto con una superficie friacutea como lo es la turbina en la etapa de puesta en marcha puede transmitir el calor a traveacutes del metal a una velocidad superior que la capacidad de transferencia de calor que posee el metal esto conlleva a una diferencia de temperaturas en los cuerpos de la turbina muy elevadas dependiendo de la altura de los mismos CorrosioacutenSe debe a la concentracioacuten de agentes quiacutemicos en el agua estos compuestos estaacuten formados por oacutexidos silicatos sulfatos cloruros etc

OTRAS FALLAS

bull DESPLAZAMIENTO EXCESIVO DEL ROTOR POR MAL ESTADO DEL COJINETE DE EMPUJE O AXIAL

bull FALLOS DIVERSOS DE LA INSTRUMENTACIOacuteNbull VIBRACIOacuteN EN REDUCTOR O ALTERNADORbull FUGA DE VAPORbull FUNCIONAMIENTO INCORRECTO DE LA VAacuteLVULA DE

CONTROLbull DIFICULTAD O IMPOSIBILIDAD DE LA SINCRONIZACIOacuteNbull BLOQUEO DEL ROTOR POR CURVATURA DEL EJEbull GRIPAJE DEL ROTOR

Mantenimiento de Turbinas de vapor

La mayor parte de la energiacutea generada en el mundo se produce con turbinas de vapor Se trata de un equipo robusto bien conocido y muy experimentado Casi la mayor parte de los problemas que puede tener se conocen bien y se conoce ademaacutes como solucionarlos Por ello respetar las instrucciones de operacioacuten y realizar un mantenimiento adecuado conduce a una alta disponibilidad y a bajos costes de mantenimiento

Mantenimiento Operativo Diario

bull Comprobacioacuten de alarmas y avisosbull Vigilancia de paraacutemetrosbull Inspeccioacuten visual de la turbina y sus

auxiliares

Rotor de turbina durante revicion

Mantenimiento Quincenal

bull Inspeccioacuten visual de la turbinabull Inspeccioacuten de fugas de aceitebull Limpieza de aceite (si procede)bull Comprobacioacuten del nivel de aceitebull Inspeccioacuten de fugas de vaporbull Inspeccioacuten de fugas de agua de refrigeracioacutenbull Lectura de vibraciones (amplitud)bull Inspeccioacuten visual de la bancadabull Purga de agua del aceite de lubricacioacutenbull Inspeccioacuten visual del grupo hidraacuteulico de aceite de controlbull Inspeccioacuten visual del sistema de eliminacioacuten de vahos

Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual

bull Muestra de aceite para anaacutelisisbull Purga de agua del aceitebull Comprobacioacuten de lubricacioacuten de reductor y de alternadorbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten en turbina reductor y alternador a velocidad

nominal

Revisioacuten anualbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten de

turbina reductor y alternador a distintas velocidades y en aceleracioacuten

bull Inspeccioacuten boroscoacutepica de aacutelabesbull Apertura de cojinetes y comprobacioacuten del

estadobull Cambio de aceite si procede (seguacuten

anaacutelisis) bull Cambio de filtros de aceite bull Inspeccioacuten de la vaacutelvula de regulacioacuten de

turbina

bull Inspeccioacuten del grupo hidraacuteulicobull Comprobacioacuten de pares de apriete de tornillos bull Calibracioacuten de la instrumentacioacuten bull Comprobacioacuten de la presioacuten del vapor de

sellos bull Termografiacutea de la turbina bull Limpieza y mantenimiento del cuadro de

control bull Cambio de filtros del alternador

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CONDENSADORES

SON LOS EQUIPOS ENCARGADOS DE TRANSFERIR AL AMBIENTE EL CALOR ABSORBIDO EN EL EVAPORADOR Y EN LA ETAPA DE COMPRESIOacuteN

RECIBEN EL VAPOR RECALENTADO PROVENIENTE DEL COMPRESOR Y DEBEN SER APTOS PARA ELIMINAR EL RECALENTAMIENTO Y EFECTUAR LA CONDENSACION

50

SE UTILIZAN 3 TIPOS BASICOS DE CONDENSADORES

bull ENFRIADOS POR AIRE

bull ENFRIADOS POR AGUA

bull EVAPORATIVOS

LOS ENFRIADOS POR AIRE SE EMPLEAN MAYORITARIAMENTE EN REFRIGERACION PARA AIRE ACONDICIONADO

LOS OTROS DOS SON MAS UTILIZADOS EN REFRIGERACION INDUSTRIAL

51

Condesadores Enfriados por Aire

52

Condensador Casco y Tubos

53

Condensador Evaporativo

54

CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

55

CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

57

CONDENSADORES

58

COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

59

TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

60

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63

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CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

65

CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
  • Slide 19
  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
  • Slide 38
  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
  • Slide 41
  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
  • Slide 48
  • CONDENSADORES
  • Slide 50
  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
  • Slide 55
  • Slide 56
  • CONDENSADORES (2)
  • Slide 58
  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
  • Slide 60
  • Slide 61
  • Slide 62
  • Slide 63
  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
  • Slide 86
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
  • Slide 94
  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
  • Slide 98
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  • Slide 100
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 38: centrales termoelectricas

OTRAS FALLAS

bull DESPLAZAMIENTO EXCESIVO DEL ROTOR POR MAL ESTADO DEL COJINETE DE EMPUJE O AXIAL

bull FALLOS DIVERSOS DE LA INSTRUMENTACIOacuteNbull VIBRACIOacuteN EN REDUCTOR O ALTERNADORbull FUGA DE VAPORbull FUNCIONAMIENTO INCORRECTO DE LA VAacuteLVULA DE

CONTROLbull DIFICULTAD O IMPOSIBILIDAD DE LA SINCRONIZACIOacuteNbull BLOQUEO DEL ROTOR POR CURVATURA DEL EJEbull GRIPAJE DEL ROTOR

Mantenimiento de Turbinas de vapor

La mayor parte de la energiacutea generada en el mundo se produce con turbinas de vapor Se trata de un equipo robusto bien conocido y muy experimentado Casi la mayor parte de los problemas que puede tener se conocen bien y se conoce ademaacutes como solucionarlos Por ello respetar las instrucciones de operacioacuten y realizar un mantenimiento adecuado conduce a una alta disponibilidad y a bajos costes de mantenimiento

Mantenimiento Operativo Diario

bull Comprobacioacuten de alarmas y avisosbull Vigilancia de paraacutemetrosbull Inspeccioacuten visual de la turbina y sus

auxiliares

Rotor de turbina durante revicion

Mantenimiento Quincenal

bull Inspeccioacuten visual de la turbinabull Inspeccioacuten de fugas de aceitebull Limpieza de aceite (si procede)bull Comprobacioacuten del nivel de aceitebull Inspeccioacuten de fugas de vaporbull Inspeccioacuten de fugas de agua de refrigeracioacutenbull Lectura de vibraciones (amplitud)bull Inspeccioacuten visual de la bancadabull Purga de agua del aceite de lubricacioacutenbull Inspeccioacuten visual del grupo hidraacuteulico de aceite de controlbull Inspeccioacuten visual del sistema de eliminacioacuten de vahos

Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual

bull Muestra de aceite para anaacutelisisbull Purga de agua del aceitebull Comprobacioacuten de lubricacioacuten de reductor y de alternadorbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten en turbina reductor y alternador a velocidad

nominal

Revisioacuten anualbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten de

turbina reductor y alternador a distintas velocidades y en aceleracioacuten

bull Inspeccioacuten boroscoacutepica de aacutelabesbull Apertura de cojinetes y comprobacioacuten del

estadobull Cambio de aceite si procede (seguacuten

anaacutelisis) bull Cambio de filtros de aceite bull Inspeccioacuten de la vaacutelvula de regulacioacuten de

turbina

bull Inspeccioacuten del grupo hidraacuteulicobull Comprobacioacuten de pares de apriete de tornillos bull Calibracioacuten de la instrumentacioacuten bull Comprobacioacuten de la presioacuten del vapor de

sellos bull Termografiacutea de la turbina bull Limpieza y mantenimiento del cuadro de

control bull Cambio de filtros del alternador

48

49

CONDENSADORES

SON LOS EQUIPOS ENCARGADOS DE TRANSFERIR AL AMBIENTE EL CALOR ABSORBIDO EN EL EVAPORADOR Y EN LA ETAPA DE COMPRESIOacuteN

RECIBEN EL VAPOR RECALENTADO PROVENIENTE DEL COMPRESOR Y DEBEN SER APTOS PARA ELIMINAR EL RECALENTAMIENTO Y EFECTUAR LA CONDENSACION

50

SE UTILIZAN 3 TIPOS BASICOS DE CONDENSADORES

bull ENFRIADOS POR AIRE

bull ENFRIADOS POR AGUA

bull EVAPORATIVOS

LOS ENFRIADOS POR AIRE SE EMPLEAN MAYORITARIAMENTE EN REFRIGERACION PARA AIRE ACONDICIONADO

LOS OTROS DOS SON MAS UTILIZADOS EN REFRIGERACION INDUSTRIAL

51

Condesadores Enfriados por Aire

52

Condensador Casco y Tubos

53

Condensador Evaporativo

54

CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

55

CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

57

CONDENSADORES

58

COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

59

TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

60

61

62

63

64

CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

65

CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

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CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
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  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
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  • PRINCIPALES FALLAS
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  • OTRAS FALLAS
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  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
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  • Revisioacuten anual
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  • Condensador Evaporativo
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  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
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  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
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  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
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  • MOVIMIENTO DEL AIRE
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  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
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  • Centrales teacutermicas componentes
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
  • Slide 94
  • IMPACTO AMBIENTAL
  • Slide 96
  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
  • Slide 98
  • Slide 99
  • Slide 100
  • Slide 101
  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 39: centrales termoelectricas

Mantenimiento de Turbinas de vapor

La mayor parte de la energiacutea generada en el mundo se produce con turbinas de vapor Se trata de un equipo robusto bien conocido y muy experimentado Casi la mayor parte de los problemas que puede tener se conocen bien y se conoce ademaacutes como solucionarlos Por ello respetar las instrucciones de operacioacuten y realizar un mantenimiento adecuado conduce a una alta disponibilidad y a bajos costes de mantenimiento

Mantenimiento Operativo Diario

bull Comprobacioacuten de alarmas y avisosbull Vigilancia de paraacutemetrosbull Inspeccioacuten visual de la turbina y sus

auxiliares

Rotor de turbina durante revicion

Mantenimiento Quincenal

bull Inspeccioacuten visual de la turbinabull Inspeccioacuten de fugas de aceitebull Limpieza de aceite (si procede)bull Comprobacioacuten del nivel de aceitebull Inspeccioacuten de fugas de vaporbull Inspeccioacuten de fugas de agua de refrigeracioacutenbull Lectura de vibraciones (amplitud)bull Inspeccioacuten visual de la bancadabull Purga de agua del aceite de lubricacioacutenbull Inspeccioacuten visual del grupo hidraacuteulico de aceite de controlbull Inspeccioacuten visual del sistema de eliminacioacuten de vahos

Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual

bull Muestra de aceite para anaacutelisisbull Purga de agua del aceitebull Comprobacioacuten de lubricacioacuten de reductor y de alternadorbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten en turbina reductor y alternador a velocidad

nominal

Revisioacuten anualbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten de

turbina reductor y alternador a distintas velocidades y en aceleracioacuten

bull Inspeccioacuten boroscoacutepica de aacutelabesbull Apertura de cojinetes y comprobacioacuten del

estadobull Cambio de aceite si procede (seguacuten

anaacutelisis) bull Cambio de filtros de aceite bull Inspeccioacuten de la vaacutelvula de regulacioacuten de

turbina

bull Inspeccioacuten del grupo hidraacuteulicobull Comprobacioacuten de pares de apriete de tornillos bull Calibracioacuten de la instrumentacioacuten bull Comprobacioacuten de la presioacuten del vapor de

sellos bull Termografiacutea de la turbina bull Limpieza y mantenimiento del cuadro de

control bull Cambio de filtros del alternador

48

49

CONDENSADORES

SON LOS EQUIPOS ENCARGADOS DE TRANSFERIR AL AMBIENTE EL CALOR ABSORBIDO EN EL EVAPORADOR Y EN LA ETAPA DE COMPRESIOacuteN

RECIBEN EL VAPOR RECALENTADO PROVENIENTE DEL COMPRESOR Y DEBEN SER APTOS PARA ELIMINAR EL RECALENTAMIENTO Y EFECTUAR LA CONDENSACION

50

SE UTILIZAN 3 TIPOS BASICOS DE CONDENSADORES

bull ENFRIADOS POR AIRE

bull ENFRIADOS POR AGUA

bull EVAPORATIVOS

LOS ENFRIADOS POR AIRE SE EMPLEAN MAYORITARIAMENTE EN REFRIGERACION PARA AIRE ACONDICIONADO

LOS OTROS DOS SON MAS UTILIZADOS EN REFRIGERACION INDUSTRIAL

51

Condesadores Enfriados por Aire

52

Condensador Casco y Tubos

53

Condensador Evaporativo

54

CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

55

CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

57

CONDENSADORES

58

COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

59

TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

60

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64

CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

65

CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

  • Slide 1
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  • CALDERAS
  • Slide 19
  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
  • Slide 38
  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
  • Slide 41
  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
  • Slide 48
  • CONDENSADORES
  • Slide 50
  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
  • Slide 55
  • Slide 56
  • CONDENSADORES (2)
  • Slide 58
  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • Slide 62
  • Slide 63
  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
  • Slide 86
  • Slide 87
  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
  • Slide 94
  • IMPACTO AMBIENTAL
  • Slide 96
  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
  • Slide 98
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  • Slide 100
  • Slide 101
  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 40: centrales termoelectricas

Mantenimiento Operativo Diario

bull Comprobacioacuten de alarmas y avisosbull Vigilancia de paraacutemetrosbull Inspeccioacuten visual de la turbina y sus

auxiliares

Rotor de turbina durante revicion

Mantenimiento Quincenal

bull Inspeccioacuten visual de la turbinabull Inspeccioacuten de fugas de aceitebull Limpieza de aceite (si procede)bull Comprobacioacuten del nivel de aceitebull Inspeccioacuten de fugas de vaporbull Inspeccioacuten de fugas de agua de refrigeracioacutenbull Lectura de vibraciones (amplitud)bull Inspeccioacuten visual de la bancadabull Purga de agua del aceite de lubricacioacutenbull Inspeccioacuten visual del grupo hidraacuteulico de aceite de controlbull Inspeccioacuten visual del sistema de eliminacioacuten de vahos

Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual

bull Muestra de aceite para anaacutelisisbull Purga de agua del aceitebull Comprobacioacuten de lubricacioacuten de reductor y de alternadorbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten en turbina reductor y alternador a velocidad

nominal

Revisioacuten anualbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten de

turbina reductor y alternador a distintas velocidades y en aceleracioacuten

bull Inspeccioacuten boroscoacutepica de aacutelabesbull Apertura de cojinetes y comprobacioacuten del

estadobull Cambio de aceite si procede (seguacuten

anaacutelisis) bull Cambio de filtros de aceite bull Inspeccioacuten de la vaacutelvula de regulacioacuten de

turbina

bull Inspeccioacuten del grupo hidraacuteulicobull Comprobacioacuten de pares de apriete de tornillos bull Calibracioacuten de la instrumentacioacuten bull Comprobacioacuten de la presioacuten del vapor de

sellos bull Termografiacutea de la turbina bull Limpieza y mantenimiento del cuadro de

control bull Cambio de filtros del alternador

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CONDENSADORES

SON LOS EQUIPOS ENCARGADOS DE TRANSFERIR AL AMBIENTE EL CALOR ABSORBIDO EN EL EVAPORADOR Y EN LA ETAPA DE COMPRESIOacuteN

RECIBEN EL VAPOR RECALENTADO PROVENIENTE DEL COMPRESOR Y DEBEN SER APTOS PARA ELIMINAR EL RECALENTAMIENTO Y EFECTUAR LA CONDENSACION

50

SE UTILIZAN 3 TIPOS BASICOS DE CONDENSADORES

bull ENFRIADOS POR AIRE

bull ENFRIADOS POR AGUA

bull EVAPORATIVOS

LOS ENFRIADOS POR AIRE SE EMPLEAN MAYORITARIAMENTE EN REFRIGERACION PARA AIRE ACONDICIONADO

LOS OTROS DOS SON MAS UTILIZADOS EN REFRIGERACION INDUSTRIAL

51

Condesadores Enfriados por Aire

52

Condensador Casco y Tubos

53

Condensador Evaporativo

54

CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

55

CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

57

CONDENSADORES

58

COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

59

TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

60

61

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CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

65

CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
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  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
  • Slide 41
  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
  • Slide 48
  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
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  • CONDENSADORES (2)
  • Slide 58
  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • Slide 62
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
  • Slide 86
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 41: centrales termoelectricas

Mantenimiento Quincenal

bull Inspeccioacuten visual de la turbinabull Inspeccioacuten de fugas de aceitebull Limpieza de aceite (si procede)bull Comprobacioacuten del nivel de aceitebull Inspeccioacuten de fugas de vaporbull Inspeccioacuten de fugas de agua de refrigeracioacutenbull Lectura de vibraciones (amplitud)bull Inspeccioacuten visual de la bancadabull Purga de agua del aceite de lubricacioacutenbull Inspeccioacuten visual del grupo hidraacuteulico de aceite de controlbull Inspeccioacuten visual del sistema de eliminacioacuten de vahos

Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual

bull Muestra de aceite para anaacutelisisbull Purga de agua del aceitebull Comprobacioacuten de lubricacioacuten de reductor y de alternadorbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten en turbina reductor y alternador a velocidad

nominal

Revisioacuten anualbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten de

turbina reductor y alternador a distintas velocidades y en aceleracioacuten

bull Inspeccioacuten boroscoacutepica de aacutelabesbull Apertura de cojinetes y comprobacioacuten del

estadobull Cambio de aceite si procede (seguacuten

anaacutelisis) bull Cambio de filtros de aceite bull Inspeccioacuten de la vaacutelvula de regulacioacuten de

turbina

bull Inspeccioacuten del grupo hidraacuteulicobull Comprobacioacuten de pares de apriete de tornillos bull Calibracioacuten de la instrumentacioacuten bull Comprobacioacuten de la presioacuten del vapor de

sellos bull Termografiacutea de la turbina bull Limpieza y mantenimiento del cuadro de

control bull Cambio de filtros del alternador

48

49

CONDENSADORES

SON LOS EQUIPOS ENCARGADOS DE TRANSFERIR AL AMBIENTE EL CALOR ABSORBIDO EN EL EVAPORADOR Y EN LA ETAPA DE COMPRESIOacuteN

RECIBEN EL VAPOR RECALENTADO PROVENIENTE DEL COMPRESOR Y DEBEN SER APTOS PARA ELIMINAR EL RECALENTAMIENTO Y EFECTUAR LA CONDENSACION

50

SE UTILIZAN 3 TIPOS BASICOS DE CONDENSADORES

bull ENFRIADOS POR AIRE

bull ENFRIADOS POR AGUA

bull EVAPORATIVOS

LOS ENFRIADOS POR AIRE SE EMPLEAN MAYORITARIAMENTE EN REFRIGERACION PARA AIRE ACONDICIONADO

LOS OTROS DOS SON MAS UTILIZADOS EN REFRIGERACION INDUSTRIAL

51

Condesadores Enfriados por Aire

52

Condensador Casco y Tubos

53

Condensador Evaporativo

54

CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

55

CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

57

CONDENSADORES

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COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

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TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

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CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

65

CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

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CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
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  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
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  • PRINCIPALES FALLAS
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
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  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
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  • CONDENSADORES (2)
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  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
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  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 42: centrales termoelectricas

Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual

bull Muestra de aceite para anaacutelisisbull Purga de agua del aceitebull Comprobacioacuten de lubricacioacuten de reductor y de alternadorbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten en turbina reductor y alternador a velocidad

nominal

Revisioacuten anualbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten de

turbina reductor y alternador a distintas velocidades y en aceleracioacuten

bull Inspeccioacuten boroscoacutepica de aacutelabesbull Apertura de cojinetes y comprobacioacuten del

estadobull Cambio de aceite si procede (seguacuten

anaacutelisis) bull Cambio de filtros de aceite bull Inspeccioacuten de la vaacutelvula de regulacioacuten de

turbina

bull Inspeccioacuten del grupo hidraacuteulicobull Comprobacioacuten de pares de apriete de tornillos bull Calibracioacuten de la instrumentacioacuten bull Comprobacioacuten de la presioacuten del vapor de

sellos bull Termografiacutea de la turbina bull Limpieza y mantenimiento del cuadro de

control bull Cambio de filtros del alternador

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49

CONDENSADORES

SON LOS EQUIPOS ENCARGADOS DE TRANSFERIR AL AMBIENTE EL CALOR ABSORBIDO EN EL EVAPORADOR Y EN LA ETAPA DE COMPRESIOacuteN

RECIBEN EL VAPOR RECALENTADO PROVENIENTE DEL COMPRESOR Y DEBEN SER APTOS PARA ELIMINAR EL RECALENTAMIENTO Y EFECTUAR LA CONDENSACION

50

SE UTILIZAN 3 TIPOS BASICOS DE CONDENSADORES

bull ENFRIADOS POR AIRE

bull ENFRIADOS POR AGUA

bull EVAPORATIVOS

LOS ENFRIADOS POR AIRE SE EMPLEAN MAYORITARIAMENTE EN REFRIGERACION PARA AIRE ACONDICIONADO

LOS OTROS DOS SON MAS UTILIZADOS EN REFRIGERACION INDUSTRIAL

51

Condesadores Enfriados por Aire

52

Condensador Casco y Tubos

53

Condensador Evaporativo

54

CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

55

CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

57

CONDENSADORES

58

COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

59

TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

60

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63

64

CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

65

CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
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  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
  • Slide 48
  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
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  • Slide 56
  • CONDENSADORES (2)
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  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • Slide 100
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 43: centrales termoelectricas

Revisioacuten anualbull Anaacutelisis del espectro de vibracioacuten de

turbina reductor y alternador a distintas velocidades y en aceleracioacuten

bull Inspeccioacuten boroscoacutepica de aacutelabesbull Apertura de cojinetes y comprobacioacuten del

estadobull Cambio de aceite si procede (seguacuten

anaacutelisis) bull Cambio de filtros de aceite bull Inspeccioacuten de la vaacutelvula de regulacioacuten de

turbina

bull Inspeccioacuten del grupo hidraacuteulicobull Comprobacioacuten de pares de apriete de tornillos bull Calibracioacuten de la instrumentacioacuten bull Comprobacioacuten de la presioacuten del vapor de

sellos bull Termografiacutea de la turbina bull Limpieza y mantenimiento del cuadro de

control bull Cambio de filtros del alternador

48

49

CONDENSADORES

SON LOS EQUIPOS ENCARGADOS DE TRANSFERIR AL AMBIENTE EL CALOR ABSORBIDO EN EL EVAPORADOR Y EN LA ETAPA DE COMPRESIOacuteN

RECIBEN EL VAPOR RECALENTADO PROVENIENTE DEL COMPRESOR Y DEBEN SER APTOS PARA ELIMINAR EL RECALENTAMIENTO Y EFECTUAR LA CONDENSACION

50

SE UTILIZAN 3 TIPOS BASICOS DE CONDENSADORES

bull ENFRIADOS POR AIRE

bull ENFRIADOS POR AGUA

bull EVAPORATIVOS

LOS ENFRIADOS POR AIRE SE EMPLEAN MAYORITARIAMENTE EN REFRIGERACION PARA AIRE ACONDICIONADO

LOS OTROS DOS SON MAS UTILIZADOS EN REFRIGERACION INDUSTRIAL

51

Condesadores Enfriados por Aire

52

Condensador Casco y Tubos

53

Condensador Evaporativo

54

CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

55

CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

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CONDENSADORES

58

COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

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TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

60

61

62

63

64

CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

65

CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

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Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
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  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
  • Slide 38
  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
  • Slide 41
  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
  • Slide 48
  • CONDENSADORES
  • Slide 50
  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
  • Slide 55
  • Slide 56
  • CONDENSADORES (2)
  • Slide 58
  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
  • Slide 60
  • Slide 61
  • Slide 62
  • Slide 63
  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
  • Slide 86
  • Slide 87
  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
  • Slide 94
  • IMPACTO AMBIENTAL
  • Slide 96
  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
  • Slide 98
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  • Slide 100
  • Slide 101
  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 44: centrales termoelectricas

48

49

CONDENSADORES

SON LOS EQUIPOS ENCARGADOS DE TRANSFERIR AL AMBIENTE EL CALOR ABSORBIDO EN EL EVAPORADOR Y EN LA ETAPA DE COMPRESIOacuteN

RECIBEN EL VAPOR RECALENTADO PROVENIENTE DEL COMPRESOR Y DEBEN SER APTOS PARA ELIMINAR EL RECALENTAMIENTO Y EFECTUAR LA CONDENSACION

50

SE UTILIZAN 3 TIPOS BASICOS DE CONDENSADORES

bull ENFRIADOS POR AIRE

bull ENFRIADOS POR AGUA

bull EVAPORATIVOS

LOS ENFRIADOS POR AIRE SE EMPLEAN MAYORITARIAMENTE EN REFRIGERACION PARA AIRE ACONDICIONADO

LOS OTROS DOS SON MAS UTILIZADOS EN REFRIGERACION INDUSTRIAL

51

Condesadores Enfriados por Aire

52

Condensador Casco y Tubos

53

Condensador Evaporativo

54

CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

55

CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

57

CONDENSADORES

58

COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

59

TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

60

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63

64

CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

65

CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
  • Slide 19
  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
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  • PRINCIPALES FALLAS
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
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  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
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  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
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  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
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CONDENSADORES

SON LOS EQUIPOS ENCARGADOS DE TRANSFERIR AL AMBIENTE EL CALOR ABSORBIDO EN EL EVAPORADOR Y EN LA ETAPA DE COMPRESIOacuteN

RECIBEN EL VAPOR RECALENTADO PROVENIENTE DEL COMPRESOR Y DEBEN SER APTOS PARA ELIMINAR EL RECALENTAMIENTO Y EFECTUAR LA CONDENSACION

50

SE UTILIZAN 3 TIPOS BASICOS DE CONDENSADORES

bull ENFRIADOS POR AIRE

bull ENFRIADOS POR AGUA

bull EVAPORATIVOS

LOS ENFRIADOS POR AIRE SE EMPLEAN MAYORITARIAMENTE EN REFRIGERACION PARA AIRE ACONDICIONADO

LOS OTROS DOS SON MAS UTILIZADOS EN REFRIGERACION INDUSTRIAL

51

Condesadores Enfriados por Aire

52

Condensador Casco y Tubos

53

Condensador Evaporativo

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CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

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CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

57

CONDENSADORES

58

COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

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TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

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CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

65

CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

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Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
  • Slide 19
  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
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  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
  • Slide 48
  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
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  • CONDENSADORES (2)
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  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • Slide 63
  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
  • Slide 86
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
  • Slide 94
  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 46: centrales termoelectricas

50

SE UTILIZAN 3 TIPOS BASICOS DE CONDENSADORES

bull ENFRIADOS POR AIRE

bull ENFRIADOS POR AGUA

bull EVAPORATIVOS

LOS ENFRIADOS POR AIRE SE EMPLEAN MAYORITARIAMENTE EN REFRIGERACION PARA AIRE ACONDICIONADO

LOS OTROS DOS SON MAS UTILIZADOS EN REFRIGERACION INDUSTRIAL

51

Condesadores Enfriados por Aire

52

Condensador Casco y Tubos

53

Condensador Evaporativo

54

CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

55

CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

57

CONDENSADORES

58

COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

59

TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

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CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

65

CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
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  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
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  • PRINCIPALES FALLAS
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
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  • CONDENSADORES
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  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
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  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
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  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
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Condesadores Enfriados por Aire

52

Condensador Casco y Tubos

53

Condensador Evaporativo

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CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

55

CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

57

CONDENSADORES

58

COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

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TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

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CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

65

CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

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Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

  • Slide 1
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  • Slide 16
  • Slide 17
  • CALDERAS
  • Slide 19
  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
  • Slide 38
  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
  • Slide 41
  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
  • Slide 48
  • CONDENSADORES
  • Slide 50
  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
  • Slide 55
  • Slide 56
  • CONDENSADORES (2)
  • Slide 58
  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
  • Slide 60
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  • Slide 62
  • Slide 63
  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
  • Slide 86
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
  • Slide 98
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  • Slide 100
  • Slide 101
  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 48: centrales termoelectricas

52

Condensador Casco y Tubos

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Condensador Evaporativo

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CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

55

CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

57

CONDENSADORES

58

COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

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TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

60

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CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

65

CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

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CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
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  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
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  • PRINCIPALES FALLAS
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
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  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
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  • CONDENSADORES (2)
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  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 49: centrales termoelectricas

53

Condensador Evaporativo

54

CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

55

CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

57

CONDENSADORES

58

COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

59

TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

60

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CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

65

CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

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Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
  • Slide 38
  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
  • Slide 41
  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
  • Slide 48
  • CONDENSADORES
  • Slide 50
  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
  • Slide 55
  • Slide 56
  • CONDENSADORES (2)
  • Slide 58
  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • Slide 62
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
  • Slide 86
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
  • Slide 94
  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
  • Slide 98
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 50: centrales termoelectricas

54

CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA

SON INTERCAMBIADORES DE CALOR DEL TIPO CAMISA Y TUBOS EL AGUA CIRCULA POR LOS TUBOS EN 2 0 4 PASOS MIENTRAS EL VAPOR CONDENSA EN LA CAMISA

ESTE TIPO DE CONDENSADORES REQUIERE CONTAR CON UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA PODER RECIRCULAR EL AGUA SALVO EXCEPCIONES

DENTRO DE ESTE TIPO UNA VARIANTE RECIENTE ES EL USO DEL IC A PLACAS

55

CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

57

CONDENSADORES

58

COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

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TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

60

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CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

65

CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

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CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
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  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
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  • PRINCIPALES FALLAS
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
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  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
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  • CONDENSADORES (2)
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  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
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  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 51: centrales termoelectricas

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CONDENSADOR EVAPORATIVO

ES UNA COMBINACION ENTRE CONDENSADOR Y TORRE DE ENFRIAMIENTO CON LOS TUBOS MOJADOS POR UNA LLUVIA DE AGUA

LA CONDENSACION SE PRODUCE DENTRO DE TUBOS Y EL CALOR GENERADO ES ABSORBIDO POR EL AGUA QUE SE CALIENTA HASTA LA Tbh DEL AIRE Y PASA A VAPOR

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

57

CONDENSADORES

58

COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

59

TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

60

61

62

63

64

CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

65

CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

  • Slide 1
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  • CALDERAS
  • Slide 19
  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
  • Slide 38
  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
  • Slide 41
  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
  • Slide 48
  • CONDENSADORES
  • Slide 50
  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
  • Slide 55
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  • CONDENSADORES (2)
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  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
  • Slide 86
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
  • Slide 94
  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
  • Slide 98
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 52: centrales termoelectricas

56

El fenoacutemeno fue estudiado por NUSSELT quien halloacute un coeficiente de correlacioacuten para condensacioacuten sobre una superficie verticalEse coeficiente depende de la densidad del condensado del calor latente de condensacioacuten de la conductividad teacutermica de la viscosidad de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y del largo de la superficie

MECANISMO DE CONDENSACION

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CONDENSADORES

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COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

59

TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

60

61

62

63

64

CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

65

CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

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CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
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  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
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  • PRINCIPALES FALLAS
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
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  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
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  • CONDENSADORES (2)
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  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • Slide 100
  • Slide 101
  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 53: centrales termoelectricas

57

CONDENSADORES

58

COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

59

TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

60

61

62

63

64

CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

65

CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

  • Slide 1
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  • CALDERAS
  • Slide 19
  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
  • Slide 38
  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
  • Slide 41
  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
  • Slide 48
  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
  • Slide 55
  • Slide 56
  • CONDENSADORES (2)
  • Slide 58
  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
  • Slide 60
  • Slide 61
  • Slide 62
  • Slide 63
  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
  • Slide 86
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 54: centrales termoelectricas

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COEFICIENTES DE CONDENSACIOacuteN EXTERIOR A TUBOS PARA VARIOS REFRIGERANTES

T cond = 30degC 6 tubos d=25mm en fila vertical

Coeficiente condensacioacuten

Refrigerante Wm2degC Btuhft2degF

R - 22 1142 201

R - 134a 1046 184

R -717 5096 897

59

TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

60

61

62

63

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CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

65

CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

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CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
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  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
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  • PRINCIPALES FALLAS
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
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  • CONDENSADORES (2)
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  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
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  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
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  • Ventajas
  • Desventajas
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  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
  • Slide 98
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  • Slide 100
  • Slide 101
  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
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59

TASA DE ELIMINACION DE CALOR

TEC (HRR) =

Calor cedido en el condensador calor absorbido en el evaporador

TEC = (Cap Refrigeracioacuten + Potencia compresor) Cap Refrigeracioacuten

TEC = (T cond T evap ) 17 (Son T absolutas)

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CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

65

CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

  • Slide 1
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  • CALDERAS
  • Slide 19
  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
  • Slide 38
  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
  • Slide 41
  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
  • Slide 48
  • CONDENSADORES
  • Slide 50
  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
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  • CONDENSADORES (2)
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  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
  • Slide 86
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 56: centrales termoelectricas

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CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

65

CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

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Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

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CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
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  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
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  • PRINCIPALES FALLAS
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
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  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
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  • CONDENSADORES (2)
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  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
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CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

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CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

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Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

  • Slide 1
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  • Slide 17
  • CALDERAS
  • Slide 19
  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
  • Slide 38
  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
  • Slide 41
  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
  • Slide 48
  • CONDENSADORES
  • Slide 50
  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
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  • CONDENSADORES (2)
  • Slide 58
  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
  • Slide 60
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  • Slide 62
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
  • Slide 86
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • Slide 101
  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 58: centrales termoelectricas

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CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

65

CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

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Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

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CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
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  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
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  • PRINCIPALES FALLAS
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
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  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
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  • CONDENSADORES (2)
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  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
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CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

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CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

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Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

  • Slide 1
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  • Slide 17
  • CALDERAS
  • Slide 19
  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
  • Slide 38
  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
  • Slide 41
  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
  • Slide 48
  • CONDENSADORES
  • Slide 50
  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
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  • CONDENSADORES (2)
  • Slide 58
  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • Slide 62
  • Slide 63
  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
  • Slide 86
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
  • Slide 98
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  • Slide 101
  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 60: centrales termoelectricas

64

CONDENSADORES

CONDENSADORES EVAPORATIVOSCaracteriacutesiticas del Agua de EnfriamientoProblemas frecuentes causados por el aguaDe origen Fiacutesico-quiacutemicobull Incrustacioacutenbull CorrosioacutenDe origen Bioloacutegicobull Algas

65

CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

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CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
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  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
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  • PRINCIPALES FALLAS
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
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  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
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  • CONDENSADORES (2)
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  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
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  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
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  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 61: centrales termoelectricas

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CONDENSADORES

bull Caracteriacutesticas del aguabull Paraacutemetro Superficie acero galvbull lsquopH 70 ndash 90bull Dureza (CaCO3) 30 a 500 ppm (maacutex)bull Alcalinidad (Ca CO3) 500 ppm (maacutex)bull Soacutel Disueltos totales 1000 ppm (maacutex)bull Cloruros 125 ppm (maacutex)bull Sulfatos 125 ppm (maacutex)

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Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

  • Slide 1
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  • Slide 16
  • Slide 17
  • CALDERAS
  • Slide 19
  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
  • Slide 38
  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
  • Slide 41
  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
  • Slide 48
  • CONDENSADORES
  • Slide 50
  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
  • Slide 55
  • Slide 56
  • CONDENSADORES (2)
  • Slide 58
  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
  • Slide 60
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  • Slide 62
  • Slide 63
  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
  • Slide 86
  • Slide 87
  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
  • Slide 94
  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
  • Slide 98
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  • Slide 100
  • Slide 101
  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 62: centrales termoelectricas

66

Condensadores

Factores a controlarbull Peacuterdida de eficiencia por acumulacioacuten de aceite

especialmente en los sistemas de amoniacuteacobull Idem por acumulacioacuten de aire especialmente en

sistemas de baja temperatura

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
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  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
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  • PRINCIPALES FALLAS
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
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  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
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  • CONDENSADORES (2)
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  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
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  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
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  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 63: centrales termoelectricas

TORRES DE ENFRIAMIENTO

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
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  • Slide 17
  • CALDERAS
  • Slide 19
  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
  • Slide 38
  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
  • Slide 41
  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
  • Slide 48
  • CONDENSADORES
  • Slide 50
  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
  • Slide 55
  • Slide 56
  • CONDENSADORES (2)
  • Slide 58
  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
  • Slide 60
  • Slide 61
  • Slide 62
  • Slide 63
  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
  • Slide 86
  • Slide 87
  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
  • Slide 94
  • IMPACTO AMBIENTAL
  • Slide 96
  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
  • Slide 98
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  • Slide 100
  • Slide 101
  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 64: centrales termoelectricas

TEMARIO

bull Introduccioacutenbull Funcionamiento de la torre de refrigeracioacutenbull Clasificacioacutenbull Componentes bull Principales problemas que afectan a las torres de

enfriamientos bull Tratamientos a torres de enfriamientosbull Conclusioacuten

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
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  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
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  • PRINCIPALES FALLAS
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
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  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
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  • CONDENSADORES (2)
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  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
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  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
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  • MOVIMIENTO DEL AIRE
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  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 65: centrales termoelectricas

INTRODUCCIOacuteN

bull Las torres de enfriamiento es una instalacioacuten que extrae calor del agua mediante evaporacioacuten o conduccioacuten

bull Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporizacioacuten parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y friacuteo que circula por el mismo aparato

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

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CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
  • Slide 38
  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
  • Slide 41
  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
  • Slide 48
  • CONDENSADORES
  • Slide 50
  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
  • Slide 55
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  • CONDENSADORES (2)
  • Slide 58
  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
  • Slide 60
  • Slide 61
  • Slide 62
  • Slide 63
  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
  • Slide 86
  • Slide 87
  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
  • Slide 94
  • IMPACTO AMBIENTAL
  • Slide 96
  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
  • Slide 98
  • Slide 99
  • Slide 100
  • Slide 101
  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 66: centrales termoelectricas

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

bull En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracioacuten mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre

bull A fin de mejorar el contacto aire-agua se utiliza un entramado denominado ldquorellenordquo

bull El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores De esta forma se consigue un contacto oacuteptimo entre el agua y el aire atmosfeacuterico

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

  • Slide 1
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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
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  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
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  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
  • Slide 48
  • CONDENSADORES
  • Slide 50
  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
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  • CONDENSADORES (2)
  • Slide 58
  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
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  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • Slide 101
  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 67: centrales termoelectricas

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
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  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
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  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
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  • CONDENSADORES (2)
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  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
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  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
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  • MOVIMIENTO DEL AIRE
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  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • IMPACTO AMBIENTAL
  • Slide 96
  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 68: centrales termoelectricas

CLASIFICACIOacuteN

Se clasifica de acuerdo a

bull Movimiento del aire

bull Mecanismo utilizado para la transferencia de calor

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
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  • Slide 17
  • CALDERAS
  • Slide 19
  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
  • Slide 38
  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
  • Slide 41
  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
  • Slide 48
  • CONDENSADORES
  • Slide 50
  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
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  • Slide 56
  • CONDENSADORES (2)
  • Slide 58
  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
  • Slide 60
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  • Slide 62
  • Slide 63
  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
  • Slide 86
  • Slide 87
  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
  • Slide 94
  • IMPACTO AMBIENTAL
  • Slide 96
  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
  • Slide 98
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  • Slide 100
  • Slide 101
  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 69: centrales termoelectricas

MOVIMIENTO DEL AIRE

bull Torres de circulacioacuten natural

AtmosfeacutericaTiro natural

bull Torres de tiro mecaacutenico

Tiro inducidoTiro forzado

bull Tiro De Flujo Cruzado

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
  • Slide 19
  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
  • Slide 38
  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
  • Slide 41
  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
  • Slide 48
  • CONDENSADORES
  • Slide 50
  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
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  • CONDENSADORES (2)
  • Slide 58
  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
  • Slide 60
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  • Slide 62
  • Slide 63
  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 70: centrales termoelectricas

TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL

bull Las torres atmosfeacutericas utilizan las corrientes de aire de la atmoacutesfera

bull Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

  • Slide 1
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  • Slide 17
  • CALDERAS
  • Slide 19
  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
  • Slide 38
  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
  • Slide 41
  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
  • Slide 48
  • CONDENSADORES
  • Slide 50
  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
  • Slide 55
  • Slide 56
  • CONDENSADORES (2)
  • Slide 58
  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
  • Slide 60
  • Slide 61
  • Slide 62
  • Slide 63
  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
  • Slide 86
  • Slide 87
  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
  • Slide 94
  • IMPACTO AMBIENTAL
  • Slide 96
  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
  • Slide 98
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  • Slide 100
  • Slide 101
  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 71: centrales termoelectricas

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

bull En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre

Torre de tiro forzado

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

  • Slide 1
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  • CALDERAS
  • Slide 19
  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
  • Slide 38
  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
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  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
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  • CONDENSADORES (2)
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  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 72: centrales termoelectricas

TORRES DE TIRO MECAacuteNICO

Torre de tiro inducidobull Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o

de flujo cruzado bull El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve

verticalmente a traveacutes del rellenobull Los flujos de agua y de aire tienen la misma direccioacuten pero sentido

opuesto

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
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  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
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  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
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  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
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  • CONDENSADORES (2)
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  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 73: centrales termoelectricas

TIRO DE FLUJO CRUZADO

bull En las torres de flujo cruzado el aire circula en direccioacuten perpendicular respecto al agua que desciende

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
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  • Slide 17
  • CALDERAS
  • Slide 19
  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
  • Slide 38
  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
  • Slide 41
  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
  • Slide 48
  • CONDENSADORES
  • Slide 50
  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
  • Slide 55
  • Slide 56
  • CONDENSADORES (2)
  • Slide 58
  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
  • Slide 60
  • Slide 61
  • Slide 62
  • Slide 63
  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
  • Slide 86
  • Slide 87
  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
  • Slide 94
  • IMPACTO AMBIENTAL
  • Slide 96
  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
  • Slide 98
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  • Slide 100
  • Slide 101
  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 74: centrales termoelectricas

TRANSFERENCIA DE CALOR

bull Torres de enfriamiento huacutemedas funcionan por el principio de evaporacioacuten

bull Torres de refrigeracioacuten secas funcionan por transmisioacuten del calor a traveacutes de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente

COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
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  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
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  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
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  • PRINCIPALES FALLAS
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  • OTRAS FALLAS
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  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
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  • Revisioacuten anual
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  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
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  • CONDENSADORES (2)
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  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
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  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
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  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
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  • Ventajas
  • Desventajas
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  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
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COMPONENTES DE LAS TORRES

bull Equipo MecaacutenicoVentiladoresMotores

bull Sistema de Distribucioacuten de aguabull Rellenobull Distribucioacuten dentro de la torrebull Eliminadores de desviacioacutenbull Base recolectora de agua friacuteabull Desviadores del flujo de airebull Cubierta de distribucioacuten

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
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  • Condensador Evaporativo
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
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  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
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  • Ventajas
  • Desventajas
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  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
  • Slide 98
  • Slide 99
  • Slide 100
  • Slide 101
  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 76: centrales termoelectricas

PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES

bull Problemas de incrustaciones

bull Problemas de Corrosioacuten

bull Problemas Bioloacutegicos

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
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  • Slide 14
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  • Slide 16
  • Slide 17
  • CALDERAS
  • Slide 19
  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
  • Slide 38
  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
  • Slide 41
  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
  • Slide 48
  • CONDENSADORES
  • Slide 50
  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
  • Slide 55
  • Slide 56
  • CONDENSADORES (2)
  • Slide 58
  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
  • Slide 60
  • Slide 61
  • Slide 62
  • Slide 63
  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
  • Slide 86
  • Slide 87
  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
  • Slide 94
  • IMPACTO AMBIENTAL
  • Slide 96
  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
  • Slide 98
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  • Slide 100
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 77: centrales termoelectricas

PROPOSITO DE TRATAMIENTOS

bull Aumentar el numero de ciclos de concentracioacuten con el consecuente ahorro de agua de repuesto

bull Prevenir incrustaciones o depoacutesitos debidos a la concentracioacuten de las sales por la evaporacioacuten de agua en la torre

bull Mantener bajo control la corrosioacuten en los equipos de proceso

bull Evitar la proliferacioacuten de microorganismos que afecten la operacioacuten de la torre y los intercambiadores de calor

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

  • Slide 1
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  • Slide 3
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  • CALDERAS
  • Slide 19
  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
  • Slide 38
  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
  • Slide 48
  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
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  • CONDENSADORES (2)
  • Slide 58
  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
  • Slide 60
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
  • Slide 86
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 78: centrales termoelectricas

TORRES DE ENFRIAMIENTO

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

  • Slide 1
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  • CALDERAS
  • Slide 19
  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
  • Slide 38
  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
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  • CONDENSADORES
  • Slide 50
  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
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  • CONDENSADORES (2)
  • Slide 58
  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
  • Slide 60
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  • Slide 63
  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
  • Slide 86
  • Slide 87
  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
  • Slide 94
  • IMPACTO AMBIENTAL
  • Slide 96
  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
  • Slide 98
  • Slide 99
  • Slide 100
  • Slide 101
  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 79: centrales termoelectricas

PARTE ELEacuteCTRICA

Turbina de vapor bull Ciclo de Rankine Diferencia de entalpiacutea rArr rArr

Movimiento de aacutelabes Giro de turbina rArr rArrEnergiacutea mecaacutenica de rotacioacuten ndash Acoplada al eje del generador ndash uarr rendimiento Grupos de alta media y baja rArr

presioacuten

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
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  • Slide 16
  • Slide 17
  • CALDERAS
  • Slide 19
  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
  • Slide 38
  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
  • Slide 41
  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
  • Slide 48
  • CONDENSADORES
  • Slide 50
  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
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  • Slide 56
  • CONDENSADORES (2)
  • Slide 58
  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
  • Slide 60
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  • Slide 62
  • Slide 63
  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
  • Slide 86
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
  • Slide 94
  • IMPACTO AMBIENTAL
  • Slide 96
  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
  • Slide 98
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  • Slide 100
  • Slide 101
  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 80: centrales termoelectricas

Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

  • Slide 1
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  • CALDERAS
  • Slide 19
  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
  • Slide 38
  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
  • Slide 48
  • CONDENSADORES
  • Slide 50
  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
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  • Slide 56
  • CONDENSADORES (2)
  • Slide 58
  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
  • Slide 60
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  • Slide 63
  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
  • Slide 86
  • Slide 87
  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
  • Slide 94
  • IMPACTO AMBIENTAL
  • Slide 96
  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
  • Slide 98
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  • Slide 101
  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 81: centrales termoelectricas

Centrales teacutermicas componentes

Alternador bull Conversioacuten de energiacutea mecaacutenica de

rotacioacuten en energiacutea eleacutectrica

1048713 2 polos 3000 rpm rArr

1048713 Diaacutemetro pequentildeo gran longitud axial

bull Alojado en el edificio de turbinas junto con la turbina y el condensado

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

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CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
  • Slide 19
  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
  • Slide 38
  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
  • Slide 48
  • CONDENSADORES
  • Slide 50
  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
  • Slide 55
  • Slide 56
  • CONDENSADORES (2)
  • Slide 58
  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
  • Slide 60
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  • Slide 62
  • Slide 63
  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
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  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • IMPACTO AMBIENTAL
  • Slide 96
  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 82: centrales termoelectricas

5 Transformador

uarr rArr Tensioacuten (de 6-20 kV a 132 220 400 kV)

6 Red de transporte

la red de interconexioacuten eleacutectrica

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • CALDERAS
  • Slide 19
  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
  • Slide 38
  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
  • Slide 41
  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
  • Slide 48
  • CONDENSADORES
  • Slide 50
  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
  • Slide 55
  • Slide 56
  • CONDENSADORES (2)
  • Slide 58
  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
  • Slide 60
  • Slide 61
  • Slide 62
  • Slide 63
  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
  • Slide 86
  • Slide 87
  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
  • Slide 94
  • IMPACTO AMBIENTAL
  • Slide 96
  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
  • Slide 98
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  • Slide 100
  • Slide 101
  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 83: centrales termoelectricas

bull Departamento eleacutectrico

Cuadros de maniobra y medidas Subestacioacuten transformadora elevadora

bull Edificio de servicios auxiliares Parque de transformadores de servicios

auxiliares Aparamenta de media y baja tensioacuten

Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

  • Slide 1
  • Slide 2
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  • Slide 4
  • Slide 5
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  • Slide 14
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  • Slide 16
  • Slide 17
  • CALDERAS
  • Slide 19
  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
  • Slide 38
  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
  • Slide 41
  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
  • Slide 48
  • CONDENSADORES
  • Slide 50
  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
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  • CONDENSADORES (2)
  • Slide 58
  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
  • Slide 60
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  • Slide 63
  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
  • Slide 86
  • Slide 87
  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
  • Slide 94
  • IMPACTO AMBIENTAL
  • Slide 96
  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
  • Slide 98
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  • Slide 100
  • Slide 101
  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
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Circuitos

1- CIRCUITO AIRE COMBUSTIBLE- GASES ndash CENIZAS2- CIRCUITO AGUA VAPOR3- CIRCUITO ENERGIA ELECTRICA

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

  • Slide 1
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  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • CALDERAS
  • Slide 19
  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
  • Slide 38
  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
  • Slide 41
  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
  • Slide 48
  • CONDENSADORES
  • Slide 50
  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
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  • Slide 56
  • CONDENSADORES (2)
  • Slide 58
  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
  • Slide 60
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  • Slide 62
  • Slide 63
  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
  • Slide 86
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
  • Slide 94
  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 85: centrales termoelectricas

Ventajas

bull Corto tiempo de construccioacutenbull No dependen del climabull Costos de inversioacuten menores que en la hidroeleacutectricas bull Facilidad de transporte del combustible orgaacutenico

bull avances teacutecnicos permitioacute disentildear grandes unidades generadoras (grandes moacutedulos) con mejores rendimientos que las unidades pequentildeas o medianas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

  • Slide 1
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  • Slide 16
  • Slide 17
  • CALDERAS
  • Slide 19
  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
  • Slide 38
  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
  • Slide 41
  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
  • Slide 48
  • CONDENSADORES
  • Slide 50
  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
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  • CONDENSADORES (2)
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  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
  • Slide 60
  • Slide 61
  • Slide 62
  • Slide 63
  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
  • Slide 86
  • Slide 87
  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
  • Slide 94
  • IMPACTO AMBIENTAL
  • Slide 96
  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
  • Slide 98
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  • Slide 100
  • Slide 101
  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 86: centrales termoelectricas

Desventajas

bull Como resultado del procesamiento del carboacuten fue- oil y gas

bull La peor desventaja es el terrible impacto efecto invernadero como la lluvia aacutecida

bull En el caso del petroacuteleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta ya que crea las famosas mareas negras

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

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CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

  • Slide 1
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  • CALDERAS
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  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
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  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
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  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
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  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
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  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
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  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
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  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
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  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 87: centrales termoelectricas

desventajas

Dependencia del poder caloriacutefico del combustible Poco eficientes rArr

Rigidez en su conexioacuten y desconexioacuten Humos desulfurizador de humos Partiacuteculas soacutelidas Precipitador electrostaacutetico rArr

Residuos Tecnologiacutea de lecho fluidizado rArruarruarr consumo propio de energiacutea (6-8)

CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

  • Slide 1
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  • CALDERAS
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  • TIPOS DE CALDERA
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  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
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  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
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  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
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  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
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  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
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  • desventajas
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  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
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CAPACIDAD DE GENERACION

bull Gas natural 97 KW-h m3

bull Carbon 24 KW- h Kg

bull Fuel- oil 29 KW- h Kg

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
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  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
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  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
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  • PRINCIPALES FALLAS
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  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
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  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
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  • CONDENSADORES (2)
  • Slide 58
  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 89: centrales termoelectricas

Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW

bull Gas natural 0416 m3 KW ndashh

bull Carboacuten de 0336 a 0850 Kg KW- h

bull Diesel fuel de 0362 a 0309 Kg KW- h

IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

  • Slide 1
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  • CALDERAS
  • Slide 19
  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
  • Slide 38
  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
  • Slide 41
  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
  • Slide 48
  • CONDENSADORES
  • Slide 50
  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
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  • CONDENSADORES (2)
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  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
  • Slide 60
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  • Slide 63
  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
  • Slide 86
  • Slide 87
  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
  • Slide 94
  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
  • Slide 98
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
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IMPACTO AMBIENTAL

bull Los efectos ambientales de una central teacutermica provienen del proceso de combustioacuten asiacute como de las emisiones de polvo y gases contaminantes En general los efectos ambientales - aumentan en el orden siguiente gas fuel oil ligero fuel oil pesado y combustioacuten de carboacuten

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
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  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
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  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 91: centrales termoelectricas

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRALES A GAS

TURBINAS A GASLas turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el BRAYTON y en algunos ciclos de refrigeracioacutenTURBINAS A VAPORLas turbinas de vapor estaacuten presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase entre eacutestos el maacutes importante es el Ciclo Rankine el cual genera el vapor en una caldera de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presioacuten

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
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  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
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  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 92: centrales termoelectricas

TURBINAS A GASbull Comuacutenmente se habla de las turbinas a gas por

separado de las turbinas ya que aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso sus caracteriacutesticas de disentildeo son diferentes y cuando en estos teacuterminos se habla de gases no se espera un posible cambio de fase en cambio cuando se habla de vapores siacute

TURBINAS A VAPORbull En la turbina se transforma la energiacutea interna del vapor

en energiacutea mecaacutenica que tiacutepicamente es aprovechada por un generador para producir electricidad

TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
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  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
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  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
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  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
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  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
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  • OTRAS FALLAS
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  • Mantenimiento Quincenal
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  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
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  • CONDENSADORES (4)
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  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
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  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
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  • CONDENSADORES (5)
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TURBINAS A GASbull El rendimiento en la turbinas a gas son altamente eficientes

con eficiencias que se aproximan ala 100 de acuerdo a ciertas condiciones

TURBINAS A VAPORbull Como ocurriacutea con las turbinas de vapor si no existiesen

peacuterdidas de energiacutea la conversioacuten de calor en trabajo tendriacutea un rendimiento aparente del 100 Las peacuterdidas de calor a la atmoacutesfera (debida la entalpiacutea de los gases liberados) reducen el rendimiento de la conversioacuten El rendimiento global depende del perfil de los gases durante la expansioacuten

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CALDERAS
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  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
  • Slide 38
  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
  • Slide 41
  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
  • Slide 48
  • CONDENSADORES
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  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
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  • CONDENSADORES (2)
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  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
  • Slide 60
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  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
  • Slide 86
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  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
  • Slide 94
  • IMPACTO AMBIENTAL
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  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
  • Slide 98
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 94: centrales termoelectricas

bull Por lo general las turbinas estan fabricadas de aleaciones de titanio con un recubrimiento ceraacutemico aplicado con plasma Dimensionalmente hablando si la temperaturas de funcionamiento es muy elevada es necesario que los alabes de la turbina sean refrigerados Para ello se los construye huecos con orificios de salida de aire el cual es enviado desde una bomba o bien de un compresor Para una correcta eleccioacuten de material tienes que saber la temperatura del vapor en la primera etapa de turbina ya que esa rueda de alabes es la que mas sufre la termofluencia

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

105

CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

  • Slide 1
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  • CALDERAS
  • Slide 19
  • PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • TIPOS DE CALDERA
  • Slide 23
  • SELECCIOacuteN DEL TIPO DE CALDERA
  • COMBUSTIOacuteN
  • COMBUSTIBLES
  • LOS QUEMADORES
  • ELEMENTOS DE MEDICION
  • ELEMENTOS DE MEDICION (2)
  • VALVULAS DE SEGURIDAD
  • TRATAMIENTO DE AGUAS DE CALDERAS
  • DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO
  • Normas de fabricacioacuten
  • Turbinas de Vapor
  • NORMAS PRINCIPALES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
  • CLASIFICACION PARA LAS CENTRALES TERMICAS
  • PRINCIPALES PARTES
  • Slide 38
  • PRINCIPALES FALLAS
  • Slide 40
  • Slide 41
  • OTRAS FALLAS
  • Mantenimiento de Turbinas de vapor
  • Mantenimiento Operativo Diario
  • Mantenimiento Quincenal
  • Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
  • Revisioacuten anual
  • Slide 48
  • CONDENSADORES
  • Slide 50
  • Condesadores Enfriados por Aire
  • Condensador Casco y Tubos
  • Condensador Evaporativo
  • Slide 54
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  • Slide 56
  • CONDENSADORES (2)
  • Slide 58
  • TASA DE ELIMINACION DE CALOR
  • Slide 60
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  • Slide 62
  • Slide 63
  • CONDENSADORES (3)
  • CONDENSADORES (4)
  • Condensadores
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO
  • TEMARIO
  • INTRODUCCIOacuteN
  • FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
  • CLASIFICACIOacuteN
  • MOVIMIENTO DEL AIRE
  • TORRES DE CIRCULACIOacuteN NATURAL
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO
  • TORRES DE TIRO MECAacuteNICO (2)
  • TIRO DE FLUJO CRUZADO
  • TRANSFERENCIA DE CALOR
  • COMPONENTES DE LAS TORRES
  • PROBLEMAS QUE AFECTAN LAS TORRES
  • PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
  • TORRES DE ENFRIAMIENTO (2)
  • PARTE ELEacuteCTRICA
  • Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
  • Centrales teacutermicas componentes
  • Slide 86
  • Slide 87
  • Circuitos
  • Ventajas
  • Desventajas
  • desventajas
  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
  • Slide 94
  • IMPACTO AMBIENTAL
  • Slide 96
  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CENTRALES DE VAPOR FRENTE ALAS CENTRA
  • Slide 98
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  • TURBINAS A VAPOR
  • CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 95: centrales termoelectricas

TURBINAS A VAPOR

bull Los generadores eleacutectricos impulsados por turbinas de vapor producen aproximadamente el 80 por ciento de la electricidad mundial debido a su alta eficiencia y confiabilidad El vapor que impulsa a la turbina se produce en calderas que incrementan la entalpiacutea -energiacutea en forma de calor y presioacuten en el seno del vapor medida en BTU mientras se convierte en energiacutea mecaacutenica y luego eleacutectrica a medida que la turbina hace girar al generador Puedes calcular la potencia entregada por la turbina de varias formas incluyendo un anaacutelisis de la energiacutea que ingresa y egresa del sistema

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

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CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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  • CONCLUSIOacuteN
  • CONDENSADORES (5)
Page 96: centrales termoelectricas

CENTRALES TERMICAS EN EL PERU

bull El Peruacute cuenta con mas de 455 centrales teacutermicas distribuida en el todo el territorio

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

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CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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Page 97: centrales termoelectricas

CONCLUSIOacuteN

bull Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas proacuteximas a las ambientales

bull El uso principal de grandes torres de refrigeracioacuten industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracioacuten utilizada en los

procesos industriales

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CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994

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CONDENSADORES

BIBLIOGRAFIacuteA

W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998

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  • Condensador Evaporativo
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  • Desventajas
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  • CAPACIDAD DE GENERACION
  • Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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