todo sobre plantas generadoras de energia

Plantas Térmicas parte 1.Universidad francisco De paula Santander. Ingeniería mecánica.

CONTENIDO.

1 Generación de potencia. 1.1 Combustibles. 1.1.1 Definición.1.1.2 Propiedades de los

combustibles y su caracterización.

1.1.3 Poder calorífico.

1.2 Carbón mineral .1.2.1 Definición y tipo de carbón.1.2.2 Composición química.1.2.3 Energía específica o (P.C).1.2.4 Clasificación, propiedad y

poderes caloríficos.1.2.5 Análisis (pruebas y ensayos

laboratorio).Análisis próximos y últimos, Humedad y contenido volátil.

1.2.6 Potenciales y costos.

1.3 Petróleos .1.3.1 Definición y propiedades.1.3.2 El refino del petróleo crudo.1.3.3 Proceso de refino.1.3.4 Los residuos sólidos.1.3.5 Aceites pesados.1.3.6 Fuel Oil.1.3.7 Gasóleos.1.3.8 Queroseno.1.3.9 Gasolina.

1.4Gas natural. 1.4.1 Propano.1.4.2 Butano

2 Breve descripción plantas de energía.

2.1planta hidráulicas. 2.2Turbinas a gas. 2.3Plantas nucleares. 2.4Energía solar 2.5Termo eléctrica.

2.6 Otras. 2.6.1 eólica2.6.2 geotérmica.2.6.3 Biocombustible

3.0 Ciclos de potencia de vapor.

3.1 Ciclo de potencia de vapor de Carnot

3.2 Ciclo Rankine.3.2.1Definición3.2.2 Ciclo Rankine simple.3.2.3 Ciclo Rankine con Recalentamiento.3.2.4 Ciclo Rankine Regenerativo.

Ing. José D Montero A.___________________________________________________________


1 Generación de potencia

1.1 Combustibles.

1.1.1 Definición: Los combustibles son sustancias que al combinarse con el oxígeno producen un gran desprendimiento de calor. En otras palabras, se puede decir que los combustibles son sustancias que al reaccionar con el oxígeno dan lugar a reacciones exotérmicas.

1.1.2 Propiedades de los combustibles y su clasificación.Existen diversas formas de clasificar los combustibles, seguidamente se desarrollarán tres de ellas, de acuerdo al estado físico, de acuerdo al origen y de acuerdo a las características químicas de los mismos.De acuerdo al estado físico se clasifican en:

Sólidos: Carbón de piedra (hulla,

antracita, etc.); Carbón de leña. Coque (residuo de la

destilación del petróleo). Leña.

Líquidos: Petróleo y sus productos de destilación (Fuel, Oil, gasoil, etc.).

Gaseosos: Gas natural. Gas de gasógeno. Gas de alto horno

De acuerdo al origen se clasifican en:

Naturales: Hulla, lignito, antracita, petróleo, gas natural, etc.

Artificiales: Coque, derivados de petróleo, gas de alto horno, etc.

De acuerdo a las características químicas se clasifican en:

Orgánicos: Todos aquellos que

contienen carbono en su composición Química.

Inorgánicos Los que no tienen carbono en

su composición tales como el hidrógeno, fósforo, silicio, etc. También se denominan accidentales pues trabajan “por accidente” tal es el caso del fósforo y silicio que suelen encontrarse como impurezas en el arrabio y trabajan como combustibles en los convertidores para producir acero.

1.1.3 Poder calorífico.

El poder calorífico de un combustible es una característica física del mismo y permite prever el calor que podemos esperar que nos ceda en un proceso térmico. Se define como: “La cantidad de calorías que produce un combustible durante la combustión completa de un kilogramo del mismo”. Se mide en calorías / kg.Se pueden distinguir dos tipos de poderes caloríficos para cada



combustible, el poder calorífico superior y el inferior.

Poder calorífico Superior (PCS):

Expresa la cantidad de calor que se desprende en la reacción completa de la unidad de combustible con el agua de los humos en forma líquida a 0 ºC y 1 atm.

Poder calorífico Inferior (PCI):

Expresa la cantidad de calor que se desprende en la reacción completa de la unidad de combustible con el agua de los humos en estado de vapor.

Poderes caloríficos aproximados de Combustibles

Combustible

Estado solido

Poder calorífic

o (Kcal/Kg)

Antracita Solido 8.200

Leña Solido 4.500

Hulla Solido 8.500

Coque Solido 7.200

Fuente: www.industrias72.02

Conocida la composición química de un combustible resulta posible el cálculo de su poder calorífico, empleando la expresión determinada por Dulong:

PODER CALORÍFICO = 81 x %C + 288. (%H - %O / 8) + 22,3 x %S

Dónde:%C: es el porcentaje en peso de Carbono%H: es el porcentaje en peso de Hidrógeno%O: es el porcentaje en peso de Oxígeno%S: es el porcentaje en peso de Azufre

1.2 Carbón mineral.

1.2.1 Definición y tipos de carbón: Es un combustible fósil que se encuentra en gran reserva en el mundo, representa en un 70% de las reservas energéticas mundiales. El carbón es una roca combustible de origen sedimentario y con un gran contenido en Carbono, formada a partir de restos de vida vegetal.

1.2.2 composición química:

El carbón está compuesto por: Hidrogeno, Azufre (El azufre total rara vez excede de 5% y, a menudo, es inferior al 0,5% generalmente no se queman carbones con más de 2% de azufre, sin dispositivos especiales para reducir la emisión atmosférica de SO2.), Oxigeno (La cantidad de oxígeno presente en el carbón afecta sus propiedades. El aumento del tanto por ciento reduce el poder calorífico), Nitrógeno (El contenido de nitrógeno en los carbones varía entre 1 y 2,5%. Si se destila o carboniza el carbón, alrededor del 15% de nitrógeno se transforma en amoníaco, y más del 50% queda retenido en el coque).


http://www.industrias72.02/


1.2.3 Energía Específica o (P.C):

La energía específica del carbón también se conoce como poder calorífico o energía térmica. Representa la cantidad de calor que se libera en combustión completa por cada unidad de material quemado. El poder calorífico es una propiedad con grandes variantes entre los carbones, la cual puede influir en forma importante en los requisitos del equipo para manejo y pulverización, así como su almacenamiento.

1.2.4 clasificación, propiedad y poder calorífico.

Los carbones minerales, se clasifican de diversas maneras, la más utilizada se basa en el grado de carbonización, dividiéndoles en:

Lignitos. Carbones subbituminosos. Carbones bituminosos. Semibituminosos. Semiantracitas. Antracitas.

La clasificación más común es la establecida por la American Society of Testing Materials (ASTM), la cual se basa en el contenido de carbono fijo y el poder calorífico, calculado para una base libre de material mineral, los rangos del carbón van desde lignitos, que contienen 30% de carbono fijo, pasando luego a sub-bituminosos, posteriormente bituminosos y finalmente antracitas, que contiene alrededor de 92%.

Lignito: es el de mayor grado de impureza, por tanto de menor poder calorífico.

Antracitas: contiene menos impureza y es de mayor porcentaje de carbono, por tanto su poder calorífico es el más alto. Muy bajo en materia volátil y tiene una combustión limpia. Actualmente se emplean en las termoeléctricas.

Composición de los principales tipos de carbón natural

Turba

Lignito

Hulla

Antracita

Humedad (%)

70-90

30-50

1-20

1-4

C (%) 45-60

60-75

75-92

92-95

H (%) 4-7 4-7 4-6 3-6O (%) 20-

4517-35

3-20

2-3

N (%) 1-3 1-2 1-2 1-2Volátil

(%)45-75

45-60

11-50

3-10

P.C(Kcal/g)

4,5-6

6-7 7-8 8-9

www.I.E.Scristobalmonroy Dpto. De tecnología.

Otras propiedades de los combustibles con sus respectivos calores específicos tablas.

Poder calorífico del carbón y otros combustibles sólidos.


http://www.I.E.Scristobalmonroy/


Poder calorífico de combustibles líquidos.

Continuación Tabla…

Fuente: www.Termodinámicaytermotecnia

Poder calorífico de combustibles gaseosos.


1.2.5 Análisis (pruebas y ensayos laboratorio).Análisis próximos y últimos, Humedad y contenido volátil.Potenciales y costos.

Humedad:

El aumento en la humedad del carbón subirá la capacidad y costo del equipo para su manejo, almacenamiento y pulverización. Además, se puede necesitar equipo calefactor adicional para secar el carbón, según sean el grado y período de la desviación de un alto contenido de humedad en relación con la norma. Pueden aumentar las dificultades y costos del manejo del carbón y crecerán los requisitos de potencia. La eficiencia de la caldera bajará alrededor de 0,5% por cada 5% de incremento en el contenido de humedad del carbón. Se puede esperar un aumento en el factor de


http://www.xn--termodinmicaytermotecnia-s8b/



costo proporcional al incremento en el contenido de humedad.

Contenido de Volátiles:

Este factor afecta la combustibilidad del carbón pulverizado. La finura requerida aumenta conforme se reduce el contenido de volátiles, lo cual da por resultado que se requiera un considerable aumento en la capacidad de los pulverizadores. Los carbones con bajo contenido de volátiles se inflaman con menos facilidad, necesitan más tiempo para la combustión y por lo tanto aumentan el tiempo de permanencia en el hogar y el volumen.

Como regla general se puede afirmar que carbones con alto contenido de volátiles combustionan más fácilmente y con llama larga (existen algunas excepciones) y si el porcentaje de materia volátil es bajo, generalmente se necesita precalentamiento más alto del carbón lo que equivale a un diseño particular de la caldera y además se requiere pulverizar a menor tamaño el carbón.

El aumento de materias volátiles ricas en H aumenta el poder

calorífico. A la hora de arder un carbón con materias volátiles lo hace con llama mientras que un carbón sin materias volátiles, como la antracita, lo hace sin llama.

Análisis Próximos:

El análisis próximo de carbón según norma ASTM D3172 se define como la determinación de humedad, cenizas, materia volátil y carbono fijo. En nuestro medio y con fines comerciales e industriales se incluye la determinación del poder calorífico y el azufre esto equivale a los análisis próximos completos.

Análisis inmediato:

Consiste en determinar el contenido en humedad (H), materias no combustibles (cenizas, CZ), carbono fijo (CF) y materias volátiles (MV). Se debe cumplir la siguiente relación: H+CZ+CF = 100%.

Análisis último o elemental:

Permite determinar el contenido de cada uno de los elementos fundamentales que se encuentran en el carbono, es decir, C, H, O, N, S.

1.2.6 Potenciales y costos.

El carbón en Colombia:

Colombia posee los mayores recursos carboníferos en Latinoamérica con reservas medidas e indicadas de 7.063 Mt y 4.500 Mt, respectivamente, que lo convierten en el quinto exportador de carbón térmico del mundo, cuyos principales destinos son Europa y



Estados Unidos que reconocen en el carbón colombiano su calidad dado su bajo contenido de cenizas y azufre y alto poder calorífico.

Las zonas con potencial carbonífero en el país tiene yacimientos cerca a los puertos marítimos como los carbones de la Guajira, Cesar y Córdoba y al interior del país, cerca de los grandes centros del consumo como los de Cundinamarca, Boyacá, Antioquia, Valle y Santanderes.

La producción de carbón por regiones en los últimos diez años se muestra en la Tabla 1, se observa un crecimiento promedio anual del

8%, pero a partir del año 2003 se aumenta considerablemente la producción, destacándose los proyectos de la Costa Atlántica que participan con el 92% de la producción total anual. Con la tasa de explotación actual, las reservas medidas de carbón en Colombia aseguran alrededor de 100 años de producción, suficientes para participar a gran escala en el mercado internacional y abastecer la demanda interna.

PRODUCCIÓN DEL CARBÓN EN COLOMBIA, VOLUMEN (KTON).


1.3 Petróleos: El Petróleo es una mezcla compleja de hidrocarburos líquidos, compuesto en mayor medida de carbono e hidrógeno,

con pequeñas cantidades de nitrógeno, oxígeno y azufre. Dichos hidrocarburos pueden separarse por destilación fraccionada de la que se obtienen aceites ligeros (gasolina),




vaselina, parafina, asfalto y aceites pesados. La composición elemental del petróleo normalmente varía entre estos intervalos.

Elemento Peso %

Carbono 84-87

Hidrogeno 11-14

Azufre 0-2

Nitrógeno 0,2

Fuente: www.elpetróleo.50webs

1.3.1 Propiedades de los combustibles y su caracterización:

Composición química. Densidad. Presencia de azufre .

Composición química: Depende de la presencia de ciertos componentes químicos en el petróleo, así como de la unión de éstos en elementos más complejos. Su importancia radica en las características particulares que cada uno de estos elementos le añade al petróleo. Así tenemos que se puede clasificar en:

Parafinico Nafténicos Mixtos

Parafinico: son de color claro, son fluidos y de baja densidad 85% g/ml. De estos petróleos se pueden extraer grandes cantidades de nafta, kerosene y aceites lubricantes.

Nafténicos: de color negro viscoso y de elevada densidad 0,95 g/ml. Produce poco nafta y abundante fuel oíl, quedando asfalto como residuo.

Mixtos: Con presencia de ambos tipos de compuestos.

A partir de la densidad de la fracción de nafta pesada y la del residuo de destilación atmosférica a una temperatura superior a 350°C se han definido 11 grupos distintos de crudo.

Densidad: La referencia que sustenta esta clasificación es la gravedad API (Instituto de Petróleo Americano), que es una “medida de densidad”.

I. La Gravedad API se basa en la comparación de la densidad del petróleo con la densidad del agua.

II. A mayor gravedad API el petróleo será más liviano.

III. Los petróleos ligeros son los más requeridos en el mercado, y al mismo tiempo los de mayor precio.

Aceite Crudo

Densidad

(g/Cm3)

Gravedad API

Extrapesado

˃ 1.0 10

Pesado 1.0-0.92 10.0-22.3Mediano 0.92-

0.8722.3-31.1

Ligero 0.87-0.83

31.1-39


http://www.xn--elpetrleo-b7a.50webs/


Superligero ˂0.83 ˃39

Fuente: www.petroleosyderivados

Presencia de azufre: Petróleo Dulce (Sweet Crude Oíl): es aquel que contiene menos de 0.5% de contenido sulfuroso, es decir, con presencia de azufre. Es un petróleo de alta calidad y es ampliamente usado para ser procesado como gasolina.

1.3.2 El refino del petróleo crudo.El crudo extraído del pozo no tiene aplicación industrial y es necesario someterlo a un proceso químico de destilación fragmentada continua, llamado (refino). Este método consiste en un calentamiento del petróleo crudo alrededor de los 360 ºC, donde se produce la primera destilación (topping), y a continuación, el petróleo pasa a la torre de fragmentación.

Destilación básica: El petróleo crudo empieza a vaporizarse a una temperatura algo menor que la necesaria para hervir el agua. Los hidrocarburos con menor masa molecular son los que se vaporizan a temperaturas más bajas, y a medida que aumenta la temperatura se van evaporando las moléculas más grandes. El primer material destilado a partir del crudo es la fracción de gasolina, seguida por la nafta y finalmente por el queroseno. Las zonas superiores del aparato de destilación proporcionan lubricantes y aceites pesados, mientras que las

zonas inferiores suministran ceras y asfalto.

Craqueo térmico: el proceso de craqueo térmico se desarrolló en un esfuerzo por aumentar el rendimiento de la destilación. En este proceso, las partes más pesadas del crudo se calientan a altas temperaturas bajo presión. Esto divide (craquea) las moléculas grandes de hidrocarburos en moléculas más pequeñas, lo que aumenta la cantidad de gasolina producida a partir de un barril de crudo. La eficiencia del proceso es limitada porque, debido a las elevadas temperaturas y presiones, se deposita una gran cantidad de combustible sólido y poroso en los reactores.

Alquilación y craqueo catalítico : La alquilación consiste en la recombinación, en presencia de un catalizador; de las moléculas pequeñas producidas por craqueo térmico, produciendo moléculas ramificadas en la zona de ebullición de la gasolina con mejores propiedades. En el craqueo catalítico, el petróleo se fracciona en presencia de un catalizador finamente dividido; permitiendo la producción de hidrocarburos diferentes que luego pueden recombinarse.

1..3 Proceso de refino.

Una vez limpio de impurezas (agua, lodos y piedras), el petróleo ya podría ser Utilizado como combustible con un poder calorífico


http://www.petroleosyderivados/


que oscila entre 9.500 11.000 Kcal/kg, dependiendo de su composición. Pero lo habitual es someterlo a un cuidadoso proceso de refino denominado destilación fraccionada continua. Este proceso consiste en calentar el crudo hasta 400 ºC y hacer pasar los vapores por la torre de fraccionamiento, provista de casquetes de borboteo y platillos

A medida que el gas asciende por la torre y se enfría, se condensan diferentes productos: residuos sólidos, aceites pesados, gasóleos, queroseno, gasolinas y productos gaseosos.

1.3.4 Los residuos sólidos: constituyen el primer producto del proceso de destilación. Están compuestos por asfaltos, betunes y ceras. Se emplean en la construcción de carreteras y para recubrimientos.

1.3.5 Aceites pesados: se condensan a 360 ºC, en la parte más baja de la torre. Por su gran viscosidad se destinan a la lubricación de máquinas y motores,

y a la obtención de otros productos, pomo la parafina, la vaselina y ciertos extractos aromáticos. En esta zona también se obtiene el fueloil, que se emplea como Combustible.

1.3.7 Gasóleo: Se condensan entre 250 ºC y 350 ºC. Tienen un poder calorífico de 11.120 kcal/kg y se emplean como combustible para calefacción y en los motores Diesel.Una parte de estos productos se somete a un proceso de craqueo, que consiste en romper las moléculas de los compuestos más pesados y obtener así compuestos más ligeros, del tipo de las gasolinas.

1.3.8 Queroseno: El queroseno se obtiene a 280 ºC y se emplea básicamente como combustible en los motores de los aviones.

1.3.9 Gasolina: son una mezcla de hidrocarburos líquidos y algunos compuestos de azufre y nitrógeno. Según su composición, se condensan entre 20 y 160 ºC. Su poder calorífico alcanza las 11.350 kcal/kg y se emplean como combustibles en multitud de vehículos.

1.4 Gas Natural: Al igual que el carbón y el petróleo, se origina como consecuencia de la descomposición de la materia orgánica en el interior de la Tierra.Los yacimientos de gas natural son grandes embolsamientos bloqueados por rocas



impermeables. Suelen acompañar, como ya hemos visto, a los yacimientos de petróleo.Según el tipo de yacimiento distinguimos el gas seco y el gas húmedo.

Se denomina gas húmedo al que aparece junto a pequeñas cantidades de petróleo. Está formado en su mayor parte por los hidrocarburos gaseosos: metano (CH4); etano (C2H6), propano (C3H8) y butano (C4H10).

Cuando la ausencia de petróleo es total, se le denomina gas seco y está formado por metano y etano junto a pequeñas cantidades de hidrógeno y nitrógeno.

El gas natural que se extrae de los yacimientos tiene un poder calorífico que llega a alcanzar las 11.500 kcal/m3 y puede aprovecharse directamente como combustible, ya que apenas presenta impurezas. Tan solo contiene algo de sulfuro de hidrógeno (H2S), que se elimina fácilmente antes de que llegue al consumidor.

1.4.1 Propano: El gas propano (C3H8) tiene un poder calorífico de 24.000 kcal/m3. Se comercializa en bombonas de acero de dos tamaños, que pueden contener 11 kg o 35 kg También se almacenan en grandes tanques fijos que suministran el gas a viviendas o industrias. Estos tanques se

recargan periódicamente mediante camiones cisterna.

1.4.2 Butano: El gas butano (C4H10) tiene un poder calorífico algo mayor que el propano 20.500 kcal/m3. Se comercializa en bombonas de 12,5 kg, exclusivamente para su uso como combustible doméstico.

2 Breve descripción plantas de energía.

2.1Planta hidráulica.

La energía hidráulica se obtiene a partir de la energía potencial y cinética contenida en las masas de agua que transportan los ríos, provenientes de la lluvia y del deshielo. El agua en su caída entre dos niveles del cauce se hace pasar por una turbina hidráulica la cual transmite la energía a un alternador Ventajas e inconvenientes.

Ventajas.

Se trata de una energía renovable y limpia de alto rendimiento energético.

Es una energía inagotable.

Es ecológica.

Debido al ciclo del CO2 su disponibilidad es inagotable.

Es una energía totalmente limpia, no emite gases, no produce emisiones tóxicas, y



no causa ningún tipo de lluvia ácida.

Permite el almacenamiento de agua para abastecer fácilmente a actividades recreativas o sistemas de riego.

Se pueden regular los controles de flujo en caso de que haya riesgo de una inundación.

Ventajas económicas:

La gran ventaja de la energía hidráulica o hidroeléctrica es la eliminación parcial de los costes de combustible. El coste de operar una planta hidráulica es casi inmune a la volatilidad de los combustibles fósiles como la gasolina, el carbón o el gas natural. Además, no hay necesidad de importar combustibles de otros países.

Las plantas hidráulicas también tienden a tener vidas económicas más largas que las plantas eléctricas que utilizan combustibles. Hay plantas hidráulicas que siguen operando después de 50 a 99 años. Los costos de operación son bajos porque las plantas están automatizadas y tienen pocas personas durante su operación normal.

Inconvenientes

La construcción de grandes embalses puede inundar importantes extensiones de terreno, obviamente en función de la topografía del terreno aguas arriba de la presa, lo que podría significar pérdida de tierras fértiles, dependiendo del lugar donde se construyan; En el pasado se han construido embalses que han inundado pueblos enteros. Con el crecimiento de la conciencia ambiental, estos hechos son actualmente menos frecuentes, pero aún persisten.

Destrucción de la naturaleza. Presas y embalses pueden ser disruptivos a los ecosistemas acuáticos.

Ciclo de la planta hidráulica.


http://www.google.com.co/url?sa=i&rct=j&q=CICLO+DE+LAS+PLANTAS+HIDRAULICAS+PASO+A+PASO&source=images&cd=&cad=rja&docid=qINEwWhlpfQg0M&tbnid=06PmXfDGNJ3wpM:&ved=0CAUQjRw&url=http://foros.embalses.net/showthread.php/8659-Energia-hidraulica&ei=Igl4UdqJDZOC8QSE8oHwAg&psig=AFQjCNH_hkbwxk6OXYZAQGLKFZ9KVV4KVA&ust=1366907122135060


Fuente: www.google.com.co

Las 20 plantas hidráulicas más grandes del mundo.

No 1 - Three Gorges 18,460 MW, China

No 2 - Itaipu 14,750 MW, Brazil/Paraguay

No 3 - Raul Leoni (Guri) 10,055 MW, Venezuela

No 4 - Tucurui 8,370 MW, Brazil

No 5 - Kashiwazaki-Kariwa 8,206 MW, Japan

No 6 - Bruce 6,830 MW, Canadá

No 7 - Sayanao-Shushenskaya 6,500 MW, Russia

No 8 - Grand Coulee 6,495 MW, USA

No 9 - Krasnoyarsk 6,000 MW, Russia


http://www.google.com.co/url?sa=i&rct=j&q=PLANTAS+HIDRAULICAS&source=images&cd=&cad=rja&docid=AcArzerHNkb3jM&tbnid=t7aDN3ZU_3O8pM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.renovables-energia.com/2009/06/esquema-de-una-central-hidroelectrica/&ei=4gl4UbDYDpDi8gTEwYDwAQ&psig=AFQjCNG-KoFuzSZ4vnlhUHXEoT8A5N-hGw&ust=1366907734162646

http://www.google.com.co/imgres?q=PLANTAS+HIDRAULICAS&start=237&sa=X&hl=es&biw=1366&bih=673&tbm=isch&tbnid=taHXEyfA73WrBM:&imgrefurl=http://html.rincondelvago.com/energia_7.html&docid=IOMbVFCAiBbiIM&imgurl=http://html.rincondelvago.com/000721601.png&w=336&h=218&ei=ogp4Uf7VD4ie8QT3-IHoAQ&zoom=1&ved=1t:3588,r:45,s:200,i:139&iact=rc&dur=844&page=12&tbnh=174&tbnw=268&ndsp=21&tx=162&ty=91


No 10 - Zaporizhzhya 6,000 MW, Ukraine

No 11 - Ulchin 5,900 MW, Republic of Korea

No 12 - Yonggwang 5,900 MW, Republic of Korea

No 13 - Taichung 5,834 MW, Taiwan

No 14 - Gravelines 5,706 MW, France

No 15 - Paluel 5,528 MW, France

No 16 - Poryong 5,454 MW, Republic of Korea

No 17 - Cattenom 5,448 MW, France

No 18 - Churchill Falls 5,429 MW, Canada

No 19 - Bourassa (La Grande-II) 5,328 MW, Canadá

No 20 - Futtsu 5,091 MW, Japan.

Latinoamérica: mayores a 1.500 mw de capacidad instalada.

No 1 - Itaipu 14,750 MW, Brazil/Paraguay

No 2 - Raul Leoni (Guri) 10,055 MW, Venezuela

No 3 - Tucurui 8,370 MW, Brazil

No 4 - Paulo Afonso 3,935 MW, Brazil

No 5 - Ilha Solteira 3.240 MW, Brazil

No 6 - Xingo 3.162 MW, Brazil

No 7 - Macagua 3.154 MW, Venezuela

No 8 - Yacyreta 3.100 MW, Argentina/Paraguay

No 9 - Itumbiara 2.832 MW Brazil

No 10 - Chicoasen 2.430 MW, Mexico.

No 11 - Caruachi 2.280 MW, Venezuela

No 12 - Petacalco 2.100 MW, Mexico

No 13 - Tuxpan 2.100 MW, Mexico

No 14 - Planta Centro 2.000 MW, Venezuela

No 15 - Angra 1.966 MW, Brazil

No 16 - Salto Grande 1.890 MW, Argentina/Uruguay

No 17 - Ricardo Zuloaga (Tacoa) 1.724 MW, Venezuela

No 18 - Bento Munhoz (Foz do Areira) 1.676 MW, Brazil

No 19 - São Simão 1.638 MW. Brazil.

2.2Turbinas a gas:

Definición de turbina.

Turbina es el nombre genérico que se da a la mayoría de las turbo máquinas motoras. Éstas son máquinas de fluido, a través de las cuales pasa un fluido en forma continua y éste le entrega su energía a través de un rodete con paletas o álabes.

Es un motor rotativo que convierte en energía mecánica la energía de una corriente de agua, vapor de agua o gas.



El elemento básico de la turbina es la rueda o rotor, que cuenta con palas, hélices, cuchillas o cubos colocados alrededor de su circunferencia, de tal forma que el fluido en movimiento produce una fuerza tangencial que impulsa la rueda y la hace girar.

Esta energía mecánica se transfiere a través de un eje para proporcionar el movimiento de una máquina, un compresor, un generador eléctrico o una hélice.

Definición de una turbina a gas: la turbina de gas es un motor térmico rotativo de flujo continuo que se caracteriza por presentar una baja relación peso potencia y una velocidad de giro muy elevada, es capaz de convertir la energía termodinámica de un gas (fluido compresible) en trabajo útil en un eje. En este tipo de turbinas de gas no se espera un cambio de fase del fluido durante su paso por el rodete. Las turbinas de gas o turbinas de combustión son motores que utilizan el flujo de gas como medio de trabajo para convertir energía térmica en energía mecánica. La elevada velocidad de giro, que en función del tamaño puede llegar alcanzar valores de hasta 40000 revoluciones por minuto, orienta su utilización a una unidad de generación de gases con elevada entalpia que puede utilizarse para propulsión de reacción o puede ser la encargada de accionar una turbina de potencia acoplada a un eje en la que puede acoplase cualquier tipo de carga.

Componentes básicos de la turbina a gas: Las turbinas de gas pueden dividirse en cuatro grandes partes principales:

Compresor. Cámara de combustión. Turbina de expansión. Carcasa.

Además cuenta con una seria de sistemas auxiliares necesarios para su funcionamiento, como son la casa de filtros, cojinetes, sistema de lubricación, recinto acústico, bancada, virador, etc.

Compresor: Su función consiste en comprimir el aire de admisión, hasta la presión indicada para cada turbina, para introducirla en la cámara de combustión.

El control de la admisión de aire en el compresor puede realizarse según dos posibilidades. Turbinas monoeje, Turbinas multieje.

Cámara de combustión: A pesar de los distintos tipos de cámaras de combustión todas ellas siguen un diseño general similar. Cuanto mayor sea la temperatura de la combustión tanto mayor será la potencia que podamos desarrollar en nuestra turbina, es por ello que el diseño de las cámaras de combustión está enfocado a soportar temperaturas máximas, superiores a los 1000 ºC, mediante recubrimientos cerámicos, pero a su vez evitar que el calor producido dañe otras partes de la turbina que no está diseñadas para soportar tan altas temperaturas.



Están diseñadas mediante una doble cámara:

Cámara interior: Se produce la mezcla del combustible, mediante los inyectores, y el comburente, que rodea y accede a ésta mediante distribuidores desde la cámara exterior en 3 fases. En la primera se da la mezcla con el combustible y su combustión mediante una llama piloto, en el paso posterior se introduce una mayor cantidad de aire para asegurar la combustión completa, y por último y antes de la salida de los gases a la turbina de expansión se introduce el resto del aire comprimido para refrigerar los gases de escape y que no dañen las estructuras y equipos posteriores.

Cámara exterior: Se ocupa de recoger el comburente (aire) proveniente del compresor, hacerlo circular por el exterior de la cámara interior para refrigerar los paneles cerámicos, y a su vez distribuir la entrada de aire a la cámara interior de forma adecuada.

Turbina de expansión: Está diseñada para aprovechar la velocidad de salida de los gases de combustión y convertir su energía cinética en energía mecánica rotacional. Todas sus etapas son por lo tanto de reacción, y deben generar la suficiente energía para alimentar al compresor y la producción de energía eléctrica en el generador. Suele estar compuesta por 4 o 5 etapas, cada una de ellas integrada por una corona de alabes con un adecuado

diseño aerodinámico, que son los encargados de hacer girar el rotor al que están unidos solidariamente. Además de estos, hay antes de cada etapa un conjunto de alabes fijos sujetos a la carcasa, y cuya misión es redireccionar el aire de salida de la cámara de combustión y de cada etapa en la dirección adecuada hasta la siguiente. Los alabes deben estar recubiertos por material cerámico para soportar las altas temperaturas, además, un flujo de aire refrigerador proveniente del compresor los atraviesa internamente, saliendo al exterior por pequeños orificios practicados a lo largo de toda su superficie.

Carcasa: La carcasa protege y aisla el interior de la turbina pudiéndose dividir en 3 secciones longitudinales:

Carcasa del compresor: Está compuesta por una única capa para soporte de los alabes fijos y para conducción del aire de refrigeración a etapas posteriores de la turbina de gas.

Carcasa de la cámara de combustión: Tiene múltiples capas, para protección térmica, mecánica y distribución de aire para las 3 fases en que se introduce el aire en la combustión.

Carcasa de la turbina de expansión: Cuenta al menos con 2 capas, una interna de sujeción de los alabes fijos y otra externa para la distribución del aire de refrigeración por el interior de los alabes. Debe también de proveer protección térmica frente al exterior.



Principios termodinámicos

Ciclo Brayton.

El ciclo Brayton, también conocido como ciclo Joule o ciclo Froude, es un ciclo termodinámico consistente, en etapas de compresión adiabática, de calentamiento isobárico y una expansión adiabática de un fluido termodinámico compresible. Es uno de los ciclos termodinámicos de más amplia aplicación, al ser la base del motor de turbina de gas, por lo que el producto del ciclo puede ir desde un trabajo mecánico que se emplee para la producción de energía eléctrica o algún otro aprovechamiento en el caso de las industrias de generación eléctrica y de algunos motores terrestres o marinos.

Las etapas del proceso de ciclo abierto son las siguientes:Admisión –Compresor: El aire frío y a presión atmosférica entra por la boca de la turbina. El aire es comprimido y dirigido hacia la cámara de combustión mediante un compresor (movido por la turbina). Puesto que esta fase es muy rápida, se modela mediante una compresión adiabática 1-2.

Cámara de combustión: En la cámara, el aire es calentado por la combustión del queroseno. Puesto que la cámara está abierta el aire puede expandirse, por lo que el calentamiento se modela como un proceso isóbaro 2-3.

Turbina: El aire caliente pasa por la turbina, a la cual mueve. En este

paso el aire se expande y se enfría rápidamente, lo que se describe mediante una expansión adiabática 3-4.

Escape: Por último, el aire enfriado (pero a una temperatura mayor que la inicial) sale al exterior. Técnicamente, este es un ciclo abierto ya que el aire que escapa no es el mismo que entra por la boca de la turbina, pero dado que sí entra en la misma cantidad y a la misma presión, se hace la aproximación de suponer una recirculación. En este modelo el aire de salida simplemente cede calor al ambiente y vuelve a entrar por la boca ya frío. En el diagrama PV esto corresponde a un enfriamiento a presión constante 4-1.

Fuente: termodinámica sexta edición Yunus Cengel. Turbina de gas ciclo abierto

Las etapas del proceso de ciclo cerrado son las siguientes:De los cuatro procesos que forman el ciclo cerrado, no se intercambia calor en los procesos adiabáticos 1-2 y 3-4, por definición. Sí se intercambia en los dos procesos isobáricos.



Combustión: En la combustión 2-3, una cierta cantidad de calor procedente de la energía interna del combustible se transfiere al aire. Dado que el proceso sucede a presión constante, el calor coincide con el aumento de la entalpía.

Enfriamiento: En el 1-4 el fluido sale dela turbina y pasa a ser enfriado en un proceso a presión constante en el intercambiador de calor de temperatura baja, listo para entrar al compresos y así el ciclo se repite.

Fuente: termodinámica sexta edición Yunus Cengel. Turbina de gas ciclo abierto

2.3Plantas nucleares: El principal uso que se le da actualmente a la energía nuclear es el de la generación de energía eléctrica. Las centrales nucleares son las instalaciones encargadas de este proceso. Prácticamente todas las centrales nucleares en producción utilizan la fisión nuclear ya que la fusión nuclear actualmente es inviable a pesar de estar en proceso de desarrollo.El funcionamiento de una central nuclear es idéntico al de una central térmica que funcione con carbón, petróleo o gas excepto en la forma

de proporcionar calor al agua para convertirla en vapor. En el caso de los reactores nucleares este calor se obtiene mediante las reacciones de fisión delos átomos del combustible. A nivel mundial el 90% de los reactores de potencia, es decir, los reactores destinados a la producción de energía eléctrica son reactores de agua ligera (en las versiones de agua a presión o de agua en ebullición). De modo que explicaremos más extensamente el funcionamiento de este tipo de reactor.

Funcionamiento de una central nuclear: El principio básico del funcionamiento de una central nuclear se basa en la obtención de energía calorífica mediante la fisión nuclear del núcleo delos átomos del combustible. Con esta energía calorífica, que tenemos en forma de vapor de agua, la convertiremos en energía mecánica en una turbina y, finalmente, convertiremos la energía mecánica en energía eléctrica mediante un generador.

El reactor nuclear es el encargado de provocar y controlar estas fisiones atómicas que generarán una gran cantidad de calor. Con este calor se calienta agua para convertirla en vapor a alta presión y temperatura.El agua transformada en vapor sale del edificio de contención debido a la alta presión a que está sometido hasta llegar a la turbina y hacerla girar. En este momento parte de


http://energia-nuclear.net/reactor-nuclear.html

http://energia-nuclear.net/definiciones/energia-calorifica.html

http://energia-nuclear.net/definiciones/atomo.html


http://energia-nuclear.net/definiciones/atomo.html


la energía calorífica del vapor se transforma en energía cinética. Esta turbina está conectada a un generador eléctrico mediante el cual se transformará la energía cinética en energía eléctrica.

Fuente: http://energia-nuclear.net

Por otra parte, el vapor de agua que salió de la turbina, aunque ha perdido energía calorífica sigue estando en estado gas y muy caliente. Para reutilizar esta agua hay refrigerarla antes de volverla a introducir en el circuito. Para ello, una vez ha salido de la turbina, el vapor entra en un tanque (depósito de condensación) donde este se enfría al estar en contacto con las tuberías de agua fría. El vapor de agua se vuelve líquido y mediante una bomba se redirige nuevamente al reactor nuclear para volver a repetir el ciclo.

Por este motivo las centrales nucleares siempre están instaladas cerca de una fuente abundante de agua fría (mar, río, lago), para aprovechar esta agua en el depósito de condensación. La columna de humo blanco que se puede ver saliendo de determinadas centrales

es el vapor de agua que se provoca cuando se este intercambio de calor.

Combustible nuclear: Combustible nuclear es un material con capacidad de fisionarse lo suficiente como para llegar a la masa crítica, es decir, para mantener una reacción nuclear en cadena. Se coloca de manera que se pueda extraer rápidamente el calor que produce esta reacción nuclear encadenada. En las centrales nucleares se utiliza combustible sólido. Los combustibles nucleares varían dependiendo del tipo de reactor pero generalmente se utilizan derivados del uranio.

En general, un elemento de combustible está constituido por una disposición cuadrangular de las varillas del combustible, como se puede apreciar en la imagen.

Fuente: http://energia-nuclear.net


http://energia-nuclear.net/

http://energia-nuclear.net/


http://energia-nuclear.net/media/funcionamiento_central_nuclear/nucleo_reactor_nuclear.jpg


Los tubos guía se sujetan a las rejillas de soporte de combustible, de esta forma se consigue mantener los centros de las varillas de combustible y los tubos guía a la misma distancia.

Tipos de reactores nucleares:

La clasificación de los tipos de reactor nuclear se puede realizar de distinta forma dependiendo del criterio que se utiliza. Entre los criterios más habituales se encuentran:

Según el combustible utilizado encontramos los reactores nucleares de uranio natural y los reactores nucleares de uranio enriquecido. El combustible de uranio natural contiene la misma proporción de uranio que se encuentra en la naturaleza, mientras que en el combustible de uranio enriquecido esta proporción se aumenta artificialmente. Otros reactores utilizan óxidos mixtos de Uranio y Plutonio.

Según la velocidad de los neutrones producidas en las reacciones nucleares de fisión: reactores se distinguen los reactores rápidos y los reactores térmicos.

Según el moderador utilizado pueden ser reactores nucleares de agua pesada, agua ligera o de grafito.

Según el material usado como refrigerante: los materiales más habituales son un gas (helio o anhídrido carbónico) o agua (ligera o pesada). Algunas veces estos materiales, a la vez, también actúan como moderador. También se puede utilizar vapor de agua, sales fundidas, aire, o metales líquidos como refrigerante.

Las diferencias entre los diferentes tipos de centrales nucleares en operación se basan en el tipo de reactor nuclear que utilizan para producir energía. La forma en que se genera energía eléctrica a partir del vapor generado es similar en todas las centrales nucleares.

2.4 Energía solar

Es la energía obtenida a partir del aprovechamiento de la radiación electromagnética procedente del Sol.

La radiación solar que alcanza la Tierra ha sido aprovechada por el ser humano desde la Antigüedad, mediante diferentes tecnologías que han ido evolucionando con el tiempo desde su concepción. En la actualidad, el calor y la luz del Sol puede aprovecharse por medio de captadores como células fotovoltaicas, helióstatos o colectores térmicos, que pueden transformarla en energía eléctrica o térmica. Es una de las llamadas energías renovables o energías limpias, que puede hacer considerables contribuciones a resolver algunos de los más



urgentes problemas que afronta la Humanidad.

Las diferentes tecnologías solares se clasifican en pasivas o activas en función de la forma en que capturan, convierten y distribuyen la energía solar. Las tecnologías activas incluyen el uso de paneles fotovoltaicos y colectores térmicos para recolectar la energía. Entre las técnicas pasivas, se encuentran diferentes técnicas enmarcadas en la arquitectura bioclimática: la orientación de los edificios al Sol, la selección de materiales con una masa térmica favorable o que tengan propiedades para la dispersión de luz, así como el diseño de espacios mediante ventilación natural.

La fuente de energía solar más desarrollada en la actualidad es la energía solar fotovoltaica. Según informes de la organización ecologista Greenpeace, la energía solar fotovoltaica podría suministrar electricidad a dos tercios de la población mundial en 2030.

Actualmente, y gracias a los avances tecnológicos, la sofisticación y la economía de escala, el coste de la energía solar fotovoltaica se ha reducido de forma constante desde que se fabricaron las primeras células solares comerciales, aumentando a su vez la eficiencia, y su coste medio de generación eléctrica ya es competitivo con las fuentes de energía convencionales en un creciente número de regiones geográficas, alcanzando la paridad de red. Otras tecnologías solares,

como la energía solar termoeléctrica está reduciendo sus costes también de forma considerable.

Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, Campus Ciudad de México

Energía solar térmica: Los sistemas foto térmicos convierten la radiación solar en calor y lo transfieren a un fluido de trabajo. El calor se usa entonces para calentar edificios, agua, mover turbinas para generar electricidad, secar granos o destruir desechos peligrosos. Los Colectores Térmicos Solares se dividen en tres categorías:

Colectores de baja temperatura: Proveen calor útil a temperaturas menores de 65 °C mediante absolvedores metálicos o no metálicos para aplicaciones tales como calentamiento de piscinas, calentamiento doméstico de agua para baño y, en general, para todas aquellas actividades industriales en las que el calor de proceso no es mayor de 60 °C, por ejemplo la pasteurización, el lavado textil, etc.

Colectores de temperatura media . : Son los dispositivos que concentran la radiación solar para entregar calor útil a mayor temperatura, usualmente entre los 100 y 300 °C.



En esta categoría se tiene a los concentradores estacionarios y a los canales parabólicos, todos ellos efectúan la concentración mediante espejos dirigidos hacia un receptor de menor tamaño. Tienen el inconveniente de trabajar solamente con la componente directa de la radiación solar por lo que su utilización queda restringida a zonas de alta insolación.

Colectores de alta temperatura : Existen en tres tipos diferentes: los colectores de plato parabólico, la nueva generación de canal parabólico y los sistemas de torre central. Operan a temperaturas superiores a los 500 °C y se usan para generar electricidad (electricidad termosolar) y transmitirla a la red eléctrica; en algunos países estos sistemas son operados por productores independientes y se instalan en regiones donde las posibilidades de días nublados son remotas o escasas.

2.5 Termoeléctrica: Una central termoeléctrica es una instalación empleada en la generación de energía eléctrica a partir de la energía liberada en forma de calor, normalmente mediante la combustión de combustibles fósiles como petróleo, gas natural o carbón. Este calor es empleado por un ciclo termodinámico convencional para mover un alternador y producir energía eléctrica.

Algunas centrales termoeléctricas contribuyen al efecto invernadero emitiendo dióxido de carbono. No es el caso de las centrales de energía solar térmica que al no quemar ningún combustible, no lo hacen. También hay que considerar que la masa de este gas emitida por unidad de energía producida no es la misma en todos los casos: el carbón se compone de carbono e impurezas. Casi todo el carbono que se quema se convierte en dióxido de carbono también puede convertirse en monóxido de carbono si la combustión es pobre en oxígeno. En el caso del gas natural, por cada átomo de carbono hay cuatro de hidrógeno que también producen energía al convertirse en agua, por lo que contaminan menos por cada unidad de energía que producen y la emisión de gases perjudiciales procedentes de la combustión de impurezas como los óxidos de azufre es mucho menor.

Centrales termoeléctricas de ciclo convencional

Se llaman centrales clásicas o de ciclo convencional a aquellas centrales térmicas que emplean la combustión del carbón, petróleo (aceite) o gas natural para generar la energía eléctrica. Son consideradas las centrales más económicas y rentables, por lo que su utilización está muy extendida en el mundo económicamente avanzado y en el mundo en vías de desarrollo, a pesar de que estén siendo criticadas debido a su elevado impacto medioambiental.


http://es.wikipedia.org/wiki/Red_el%C3%A9ctrica


A continuación se muestra el diagrama de funcionamiento de una

central térmica de carbón de ciclo convencional:

Fuente: Impacto ambiental potencial de proyectos de centrales termoeléctricas

1. Torre de refrigeración

2. Bomba hidráulica

3. Línea de transmisión (trifásica)

4. Transformador (trifásico)

5. Generador eléctrico (trifásico)

6. Turbina de vapor de baja presión

7. Bomba de condensación

8. Condensador de superficie

9. Turbina de media presión

10. Válvula de control de gases

11. Turbina de vapor de alta presión

12. Desgasificador

13. Calentador

14. Cinta transportadora de carbón

15. Tolva de carbón

16. Pulverizador de carbón

17. Tambor de vapor

18. Tolva de cenizas

19. Supercalentador



20. Ventilador de tiro forzado

21. Recalentador

22. Toma de aire de combustión

23. Economizador

24. Precalentador de aire

25. Precipitador electrostático

26. Ventilador de tiro inducido

27. Chimenea de emisiones

Centrales termoeléctricas de ciclo

Fuente: Esquema básico de funcionamiento de una central térmica de ciclo combinado.

En la actualidad se están construyendo numerosas centrales termoeléctricas de las denominadas de ciclo combinado, que son un tipo de central que utiliza gas natural, gasóleo o incluso carbón preparado como combustible para alimentar una turbina de gas. Luego los gases de escape de la turbina de gas todavía tienen una elevada temperatura, se utilizan para

producir vapor que mueve una segunda turbina, esta vez de vapor. Cada una de estas turbinas está acoplada a su correspondiente alternador para generar energía eléctrica.

Normalmente durante el proceso de partida de estas centrales solo funciona la turbina de gas; a este modo de operación se lo llama ciclo abierto.2 Si bien la mayoría de las centrales de este tipo pueden intercambiar el combustible (entre gas y diésel) incluso en funcionamiento.

Como la diferencia de temperatura que se produce entre la combustión y los gases de escape es más alta que en el caso de una turbina de gas o una de vapor, se consiguen rendimientos muy superiores, del orden del 55%.

Impacto ambiental

La emisión de residuos a la atmósfera y los propios procesos de combustión que se producen en las centrales térmicas tienen una incidencia importante sobre el medio ambiente. Para tratar de paliar, en la medida de lo posible, los daños que estas plantas provocan en el entorno natural, se incorporan a las instalaciones diversos elementos y sistemas.

El problema de la contaminación es máximo en el caso de las centrales termoeléctricas convencionales que utilizan como combustible carbón. Además, la combustión del carbón tiene como consecuencia la emisión de partículas y ácidos de azufre que


https://commons.wikimedia.org/wiki/File:COGAS-diagram-es.png


contaminan en gran medida la atmósfera.4 En las de fueloil los niveles de emisión de estos contaminantes son menores, aunque ha de tenerse en cuenta la emisión de óxidos de azufre y hollines ácidos, prácticamente nulos en las plantas de gas.

En todo caso, en mayor o menor medida todas ellas emiten a la atmósfera dióxido de carbono, CO2. Según el combustible, y suponiendo un rendimiento del 40% sobre la energía primaria consumida.

Una central térmica emite aproximadamente:

Combustible Emisión de CO2

kg/kWGas natural 0,44

Fuelóleo 0,71

Biomasa (leña, madera)

0,82

Carbón 1,45

Fuente: Esquema básico de funcionamiento de una central térmica de ciclo combinado.

Las centrales de gas natural pueden funcionar con el llamado ciclo combinado, que permite rendimientos mayores (de hasta un poco más del 50%), lo que todavía haría las centrales que funcionan con este combustible menos contaminantes.

Ventajas e inconvenientes

Ventajas

Son las centrales más baratas de construir (teniendo en cuenta el precio por megavatio instalado), especialmente las de carbón, debido a la simplicidad (comparativamente hablando) de construcción y la energía generada de forma masiva.

Las centrales de ciclo combinado de gas natural son mucho más baratas (alcanzan el 50%) que una termoeléctrica convencional, aumentando la energía térmica generada (y por tanto, las ganancias) con la misma cantidad de combustible, y rebajando las emisiones citadas más arriba en un 20%, quedando así en 0,35 kg de CO2, por kWh producido.

Inconvenientes

El uso de combustibles calientes genera emisiones de gases de efecto invernadero y de lluvia ácida a la atmósfera, junto a partículas volantes que pueden contener metales pesados.

Los combustibles fósiles son una fuente de energía finita, por lo tanto su uso está limitado por la disponibilidad de las reservas y/o por su rentabilidad económica.



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

Afectan negativamente a los ecosistemas fluviales debido a los vertidos de agua caliente en éstos.

Su rendimiento es bajo, a pesar de haberse realizado grandes mejoras.

2.6Otras.

Eólica: La energía eólica tiene su origen en el viento, es decir, en el aire en movimiento. El viento se puede definir como una corriente de aire resultante de las diferencias de presión en la atmósfera provocadas, en la mayoría de los casos, por variaciones de temperatura, debidas a las diferencias de la radiación solar en los distintos puntos de la Tierra.

Las variables que definen el régimen de vientos en un punto determinado son:

Situación geográfica Características climáticas Estructura topográfica Irregularidades del terreno Altura sobre el nivel del

sueloSólo un 2 % de la energía solar que llega a la Tierra se convierte en energía eólica y por diversos motivos, sólo una pequeña parte de esta energía es aprovechable. A pesar de ello, se ha calculado que el potencial energético de esta fuente de energía es unas 20 veces el actual consumo mundial de energía,

lo que hace de la energía eólica una de las fuentes de energía renovables de primera magnitud.La energía del viento es de tipo cinético (debida a su movimiento); lo que hace que la potencia obtenida del mismo dependa de forma acusada de su velocidad, así como del área de la superficie captadora.Desde hace siglos el ser humano ha aprovechado la energía eólica para diferentes usos: molinos, transporte marítimo mediante barcos de vela, serrerías, pero es en la actualidad cuando su uso es casi exclusivo para la obtención de electricidad.Las máquinas eólicas encargadas de este fin se llaman aerogeneradores, aeroturbinas o turbinas eólicas. En definitiva, los aerogeneradores transforman la energía mecánica del viento en energía eléctrica.

Aerogeneradores : Funcionamiento, partes y tipos. Funcionamiento.El funcionamiento es el siguiente: el viento incide sobre las palas del aerogenerador y lo hace girar, este movimiento de rotación se transmite al generador a través de un sistema multiplicador de velocidad. El generador producirá corriente eléctrica que se deriva hasta las líneas de transporte. Para asegurar en todo momento el suministro eléctrico, es necesario disponer de acumuladores.

Partes.Los elementos de que consta una máquina eólica son los siguientes:

Soportes (torres o tirantes)



Sistema de captación (rotor) Sistema de orientación Sistema de regulación

(controlan la velocidad de rotación)

Sistema de transmisión (ejes y multiplicador)

Sistema de generación (generador)

.

TorreEs el elemento de sujeción y el que sitúa el rotor y los mecanismos que lo acompañan a la altura idónea. Está construida sobre una base de hormigón armado (cimentación) y fijado a ésta con pernos. La torre tiene forma tubular y debe ser suficientemente resistente para aguantar todo el peso y los esfuerzos del viento, la nieve, etc. En su base está generalmente el armario eléctrico, a través del cual se actúa sobre los elementos de generación y que alberga todo el

sistema de cableado que proviene de la góndola, así como el transformador que eleva la tensión. En el exterior tiene escalas para acceder a la parte superior.

El rotorEs el elemento que capta la energía del viento y la transforma en energía mecánica. A su vez, el rotor se compone de tres partes fundamentales: las palas (que capturan la energía contenida en el viento), el eje (que transmite el movimiento giratorio de las palas al



aerogenerador) y el buje (que fija las palas al eje de baja velocidad).Las palas son los elementos más importantes, pues son las que reciben la fuerza del viento y se mueven gracias a su diseño aerodinámico. Están fabricadas con resina de poliéster y fibra de vidrio sobre una estructura resistente, y su tamaño depende de la tecnología empleada y de la velocidad del viento.GóndolaEs la estructura en la que se resguardan los elementos básicos de transformación de la energía, es decir: multiplicador, eje del rotor, generador y sistemas auxiliares.

MultiplicadorEs un elemento conectado al rotor que multiplica la velocidad de rotación del eje (unas 50 veces) para alcanzar el elevado número de revoluciones que necesitan las dinamos y los alternadores.Dentro de los multiplicadores se distinguen dos tipos: los de poleas dentadas y los de engranaje.

Sistema hidráulicoUtilizado para restaurar los frenos aerodinámicos del aerogenerador.Eje de alta velocidadGira aproximadamente a 1.500 revoluciones por minuto (r.p.m.), lo que permite el funcionamiento del generador eléctrico. Está equipado con un freno de disco mecánico de emergencia. El freno mecánico se utiliza en caso de fallo del freno aerodinámico, o durante las labores de mantenimiento de la turbina.

GeneradorLa función del generador es transformar la energía mecánica en energía eléctrica. En función de la potencia del aerogenerador se utilizan dinamos (son generadores de corriente continua y se usan en aerogeneradores de pequeña potencia, que almacenan la energía eléctrica en baterías) o alternadores (son generadores de corriente alterna). La potencia máxima suele estar entre 500 y 4000 kilovatios (kW).

Mecanismo de orientaciónActivado por el controlador electrónico, que vigila la dirección del viento utilizando la veleta. Normalmente, la turbina sólo se orientará unos pocos grados cada vez, cuando el viento cambia de dirección.

Controlador electrónicoTiene un ordenador que continuamente monitoriza las condiciones del aerogenerador y que controla el mecanismo de orientación. En caso de cualquier disfunción (por ejemplo, un sobrecalentamiento en el multiplicador o en el generador), automáticamente para el aerogenerador.

Unidad de refrigeraciónContiene un ventilador eléctrico utilizado para enfriar el generador eléctrico. Además contiene una unidad de refrigeración de aceite empleada para enfriar el aceite del multiplicador. Algunas turbinas



tienen generadores enfriados por agua.Anemómetro y la veletaSe utilizan para medir la velocidad y la dirección del viento. Las señales electrónicas del anemómetro son utilizadas por el controlador electrónico del aerogenerador para conectar el aerogenerador cuando el viento alcanza aproximadamente 5 m/s (18 km/h). El ordenador parará el aerogenerador automáticamente si la velocidad del viento excede de 25 m/s (90 km/h), con el fin de proteger a la turbina y sus alrededores. Las señales de la veleta son utilizadas por el controlador electrónico del aerogenerador para girar al aerogenerador en contra del viento.

TiposHay diferentes aerogeneradores:

Aerogeneradores de eje horizontal : son los más utilizados. Deben mantenerse paralelos al viento, lo que exige una orientación previa, de modo que éste incida sobre las palas y haga girar el eje. Estos aerogeneradores pueden ser:

De potencia baja o media (hasta 50 kW): Suelen tener muchas palas (hasta veinticuatro).Se utilizan en el medio rural y como complemento para viviendas.

De alta potencia (más de 50 kW): Suelen tener como máximo cuatro palas de perfil aerodinámico, aunque normalmente tienen tres.

Necesitan vientos de más de 5 m/s.

Tiene uso industrial, disponiéndose en parques o centrales eólicas.Aerogeneradores de eje vertical: Su desarrollo tecnológico está menos avanzado que las anteriores y su uso es escaso, aunque tiene perspectivas de crecimiento. No necesitan orientación y ofrecen menos resistencia al viento. El funcionamiento de este tipo de aerogeneradores es similar al de los de eje horizontal. El viento incide sobre las palas del aerogenerador y lo hace girar, este movimiento de rotación se transmite al generador a través de un sistema multiplicador de velocidad. El generador producirá corriente eléctrica que se deriva hasta las líneas de transporte. Para asegurar en todo momento el suministro eléctrico, es necesario disponer de acumuladores.



Partes de una planta eólica.

Fuente: http://energiaeolica2008.blogspot.com

Diseño de las instalaciones.

En el diseño de una instalación eólica es necesario considerar tres factores:· El emplazamiento· El tamaño de la máquina· Los costesEl emplazamiento elegido para instalar la máquina eólica ha de cumplir dos condiciones: el viento ha de soplar con regularidad y su velocidad ha de tener un elevado valor medio.Es necesario disponer de una información meteorológica detallada sobre la estructura y distribución de los vientos. Las mediciones estadísticas deben realizarse durante un período mínimo de tres años, para poder obtener unos valores fiables, que una vez procesados permiten elaborar:

Mapas eólicos: proporcionan una información de ámbito global del nivel medio de los vientos en una determinada área geográfica, situando las zonas más idóneas bajo el punto de vista energético

· Distribuciones de velocidad: estudio a escala zonal de un mapa eólico, que proporciona el número de horas al año en que el viento tiene una dirección y una velocidad determinadas

Perfiles de velocidad: variación de la velocidad del viento con la altura respecto al suelo, obtenido por un estudio puntual

El tamaño de la máquina condiciona fuertemente los problemas técnicos. En el caso de las grandes plantas


http://energiaeolica2008.blogspot.com/


eólicas, el objetivo principal es conseguir unidades tan grandes como sea posible, con el fin de reducir los costes por kW obtenido, pero las grandes máquinas presentan problemas estructurales que sólo los puede resolver la industria aeronáutica. Para las pequeñas aeroturbinas, el problema es diferente; el objetivo técnico principal es la reducción de su mantenimiento, ya que su aplicación suele estar dirigida a usos en zonas aisladas.

El costo si se desea producir energía eléctrica para distribuir a la red, es lógico diseñar una planta eólica mediana o grande, mientras que si se trata de utilizar esta energía de forma aislada, será más adecuada la construcción de una máquina pequeña, o acaso mediana. El tamaño de la planta eólica determina el nivel de producción y, por tanto, influye en los costes de la instalación, dentro de los que cabe distinguir entre el coste de la planta (coste por kW) y el coste de la energía (coste por kWh).

2.6.2 Energía geotérmica: La Energía geotérmica es aquella energía que puede obtenerse mediante el aprovechamiento del calor del interior de la Tierra. El término "geotérmico" viene del griego geo (Tierra), y thermos (calor); literalmente "calor de la Tierra". Este calor interno calienta hasta las capas de agua más profundas: al ascender, el agua caliente o el vapor producen manifestaciones, como los géiseres o las fuentes termales, utilizadas para calefacción desde la época de los romanos. Hoy en día, los progresos en los métodos de perforación y bombeo permiten explotar la energía geotérmica en numerosos lugares del mundo. La Tierra posee una importante actividad geológica. Esta es la responsable de la topografía actual de nuestro mundo, desde la configuración de tierras altas y bajas (continentes y lechos de océanos) hasta la formación de montañas. Las manifestaciones más instantáneas de esta actividad son el vulcanismo y los fenómenos sísmicos.

Tipos de yacimientos geotérmicos según la temperatura del agua



Energía geotérmica de alta temperatura : La energía geotérmica de alta temperatura existe en las zonas activas de la corteza. Esta temperatura está comprendida entre 150 y 400 °C, se produce vapor en la superficie y mediante una turbina, genera electricidad. Se requieren varias condiciones para que se dé la posibilidad de existencia de un campo geotérmico: una capa superior compuesta por una cobertura de rocas impermeables; un depósito, de permeabilidad elevada, entre 0,3 y 2 km de profundidad; suelo fracturado que permite una circulación de fluidos por convección, y por lo tanto la trasferencia de calor de la fuente a la superficie, y una fuente de calor magmático, entre 3 y 15 km de profundidad, a 500-600 °C. La explotación de un campo de estas características se hace por medio de perforaciones según técnicas casi idénticas a las de la extracción del petróleo.

Energía geotérmica de temperaturas medias: La energía geotérmica de temperaturas medias es aquella en que los fluidos de los acuíferos están a temperaturas menos elevadas, normalmente entre 70 y 150 °C. Por consiguiente, la conversión vapor-electricidad se realiza con un rendimiento menor, y debe explotarse por medio de un fluido volátil. Estas fuentes permiten explotar pequeñas centrales eléctricas, pero el mejor aprovechamiento puede hacerse mediante sistemas urbanos reparto de calor para su uso en calefacción

y en refrigeración (mediante máquinas de absorción).

Energía geotérmica de baja temperatura: La energía geotérmica de temperaturas bajas es aprovechable en zonas más amplias que las anteriores; por ejemplo, en todas las cuencas sedimentarias. Es debida al gradiente geotérmico. Los fluidos están a temperaturas de 50 a 70 °C.

Energía geotérmica de muy baja temperatura : La energía geotérmica de muy baja temperatura se considera cuando los fluidos se calientan a temperaturas comprendidas entre 20 y 50 °C. Esta energía se utiliza para necesidades domésticas, urbanas o agrícolas, como la climatización geotérmica (bomba de calor geotérmica).

Las fronteras entre los diferentes tipos de energías geotérmicas es arbitraria; si se trata de producir electricidad con un rendimiento aceptable la temperatura mínima está entre 120 y 180 °C, pero las fuentes de temperatura más baja son muy apropiadas para los sistemas de calefacción urbana y rural.

Desventajas

Estas desventajas hacen referencia exclusivamente a la energía geotérmica que no es de baja entalpía doméstica (climatización geotérmica).

1. En ciertos casos emisión de ácido sulfhídrico que se



detecta por su olor a huevo podrido, pero que en grandes cantidades no se percibe y es letal.

2. Contaminación de aguas próximas con sustancias como arsénico, amoníaco, etc.

3. Contaminación térmica.

4. Deterioro del paisaje.

5. No se puede transportar (como energía primaria).

6. No está disponible más que en determinados lugares, salvo la que se emplea en la bomba de climatización geotérmica, que se puede utilizar en cualquier lugar de la Tierra.

Ventajas

1. Es una fuente que evitaría la dependencia energética de los combustibles fósiles y de otros recursos no renovables.

2. Los residuos que produce son mínimos y ocasionan menor impacto ambiental que los originados por el petróleo y el carbón.

3. Sistema de gran ahorro, tanto económico como energético.

4. No genera ruidos exteriores.

5. Los recursos geotérmicos son mayores que los recursos de carbón, petróleo, gas natural y uranio combinados.

6. No está sujeta a precios internacionales, sino que siempre puede mantenerse a precios nacionales o locales.

7. El área de terreno requerido por las plantas geotérmicas por megavatio es menor que otro tipo de plantas. No requiere construcción de represas, tala de bosques, ni construcción de conducciones (gasoductos u oleoductos) ni de depósitos de almacenamiento de combustibles.

8. La emisión de CO2, con aumento del efecto invernadero, es inferior al que se emitiría para obtener la misma energía por combustión.

2.6.3 Biocombustibles: Los biocombustibles se derivan de cultivos de plantas, e incluyen biomasa que es directamente quemada, biodiesel de semillas oleaginosas y etanol (o metanol) que es el producto de la fermentación de los granos, pasto, paja o madera.

Los biocombustibles han ganado fama entre los grupos ambientalistas como energías renovables que son “libres de carbono”, por lo que no producirían gases con efecto invernadero; simplemente al quemarlos, el dióxido de carbono que las plantas tomaron cuando crecían en el campo, regresa a la atmósfera.



Sin embargo, hay varios aspectos que no son tomados en cuenta en este análisis. Por ejemplo, los cultivos destinados a biocombustibles, ocupan tierras valiosas que podrían usarse para cultivar alimentos, especialmente en países empobrecidos. Hay estimaciones realistas que muestran que generar energía a partir de cultivos requiere más energía fósil que la energía que producen, y que no reducen sustancialmente las emisiones de gases con efecto invernadero, cuando se incluyen todos los factores en los cálculos.

Más aún, causan irreparables daños a los suelos y al medio ambiente.

Los biocombustibles pueden también producirse a partir de chips de madera, residuos de cultivos y otros desechos agrícolas e industriales, los cuales no compiten por suelo, pero cuyos impactos ambientales son aún sustanciales.

3.0Ciclos de potencia de vapor.

Las plantas de potencia de vapor de agua trabajan fundamentalmente con el mismo ciclo básico Rankine, tanto si el suministro de energía viene de la combustión de combustibles fósiles (Carbón, gas o petróleo), como si proviene de un proceso de fisión en un reactor nuclear. El ciclo de vapor de agua se diferencia de los ciclos de potencia de gas debido que en algunas partes de los procesos en el ciclo, se hallan presente tanto la

fase liquida como la fase de vapor. Un ciclo de potencia eléctrica moderno a gran escala resulta bastante complicado en cuanto a los flujos de masa y energía. Para simplificar la naturaleza de estos ciclos se estudian en profundidad tomando modelos sencillos.

Ciclo de vapor

Como introducción al tema de ciclos de vapor, es necesario tener presentes distintos aspectos tratados con anterioridad en termodinámica relacionados con el ciclo de Carnot debido a su utilización como ciclo de referencia para evaluar el desempeño de otros ciclos y en particular al ciclo de potencia de vapor Rankine, haciendo las comparaciones correspondientes para así lograr caracterizar el funcionamiento de una maquina térmica bajo el esquema de los ciclo termodinámicos.

3.1 Ciclo de potencia de vapor de CarnotComo se ha mencionado repetidamente, el ciclo Carnot es el ciclo más eficiente de los ciclos que operan entre dos límites especificados. Así es natural considerar este ciclo como ideal para las centrales eléctricas de vapor. Si fuera posible se adoptaría como el ciclo ideal. Sin embargo, se explica a continuación el ciclo Carnot no es un ciclo apropiado para los ciclos de potencia.El mismo está compuesto por dos procesos isotérmicos e internamente reversibles y dos



procesos adiabáticos e internamente reversibles. Si en varias etapas del ciclo, el fluido de trabajo aparece en las fases líquida y vapor, el diagrama T-s del ciclo de vapor presentado en laFigura 1, será análogo al ciclo de Carnot.Este puede resumirse en la siguiente secuencia de procesos:

Fig. 1 diagrama de una maquina térmica de Carnot

Fig. 1b diagrama Ts del ciclo Carnot

1-2 A la presión alta del estado 1 se comunica calor a presión constante (y a temperatura constante), hasta que el agua se encuentra como vapor saturado en el estado 2.

2-3 Una expansión adiabática e internamente reversible del fluido de trabajo en la turbina hasta que alcanza la temperatura inferior TB en el estado 3.3-4 El vapor húmedo que sale de la turbina se condensa parcialmente a presión constante (y temperatura constante) hasta el estado 4, cediendo calor.4-1 Se comprime isoentrópicamente vapor de agua húmedo, que se encuentra en el estado 4, hasta el estado 1 de líquido saturado.

3 .2 Ciclo Rankine. 3.2.1Definición

3.2.2 Ciclo Rankine ideal Es posible eliminar muchos de los aspectos imprácticos asociados con el ciclo de Carnot si el vapor es sobrecalentado en la caldera y condensado por completo en el condensador, como se muestra de manera esquemática en un diagrama T-s en la figura 2ª. Lo que resulta es el ciclo Rankine, el cuales es el ciclo ideal para las centrales eléctricas de vapor. El ciclo Rankine ideal no incluye ninguna irreversibilidad interna y está compuesto de los siguientes procesos:1-2 compresión isotrópica en una bomba. 2-3 adición de calor a p=cte en una caldera.3-4 expansión isotrópica en una turbina.4-1 recazo de calor a p=cte en un condensador.



Diagrama 2ª T-s Yunus Cengel “Termodinámica”, sexta edición.

Fig. 2b fig. Yunus Cengel ciclo Rankine Simple “Termodinámica”, sexta edición.

Análisis de energía del ciclo Rankine ideal.Los cuatro componentes asociados con el ciclo Rankine (la bomba, la caldera, la turbina y el condensador) son dispositivos de flujo estacionario, por lo tanto los cuatro procesos que forman el ciclo Rankine pueden ser analizados como procesos de flujo estacionario. Por lo general, los cambios de energía cinética y potencial del vapor son pequeños con relación con los términos de trabajo y transferencia de calor.

Análisis del ciclo

La eficiencia térmica del ciclo Rankine es

La eficiencia de conversión de las centrales eléctricas expresada en tasa térmica es:

Yunus Cengel ciclo Rankine Simple “Termodinámica”, sexta edición.

Efectos de la presión y la temperatura en el ciclo RankineLa idea básica detrás de todas las modificaciones para incrementar la eficiencia térmica de un ciclo de potencia es la misma; aumentar la temperatura promedio a la que el calor se transfiere al fluido de trabajo de la caldera, o disminuir la temperatura promedio a la que el calor se rechaza del fluido de trabajo en el condensador. En general en un ciclo cualquier modificación que produzca un aumento del área encerrada por el ciclo sin modificar la cantidad de energía suministrada Qsum ha de aumentar el rendimiento, puesto que un aumento del área encerrada



por el ciclo significa un aumento de Wneto , por lo que necesariamente aumenta η .

Reducción de la presión del condensador

Como se muestra en la figura 1.4 cuando se disminuye la presión del vapor a la descarga de la turbina del valor P4 al valor P4’ se aumenta el trabajo producido por el ciclo, en una proporción que se indica por el área sombreada, con respecto al trabajo que se produce cuando la presión de descarga del vapor es P4. El calor consumido en la caldera se incrementa ligeramente en la proporción mostrada en la curva 2’-2, y el calor entregado en el condensador, que antes era 4-1, se incrementa un poco en 4’-1’. Esto implica por supuesto que al condensador se le debe acoplar algún sistema para producir vacío.

Incremento de la presión de la caldera

Como lo muestra la figura 1.5 al elevarse la presión de la caldera se

coloca más arriba el límite superior del ciclo de Rankine y aumenta la superficie encerrada por el ciclo y con ello su rendimiento. La máxima presión de interés práctico es del orden de 340 ata, que es algo más alta que lo usual, ya que en la mayoría de las calderas hipercríticas (se denomina así a las calderas que operan a presiones mayores a la crítica que es 218 ata) no se superan las 240 ata. El gráfico nos muestra el efecto de la presión máxima en el rendimiento del ciclo de Rankine. De los planteado y observado en el diagrama Ts se deduce que la alta presión de entrada a la turbina se debe usar combinada con el recalentamiento del vapor para obtener un efecto mayor sobre el rendimiento del ciclo de Rankine.

Sobrecalentamiento del vapor a altas temperaturas:Es posible elevar la temperatura promedio a la que se añade calor al vapor sin aumentar la presión de la caldera, y es con el sobrecalentamiento del vapor a



altas temperaturas, logrando un incremento en el trabajo de la turbina. Como lo muestra la figura 1.5 al elevarse la presión de la caldera se coloca más arriba el límite superior del ciclo de Rankine y aumenta la superficie encerrada por el ciclo y con ello su rendimiento. La máxima presión de interés práctico es del orden de 340 ata, que es algo más alta que lo usual, ya que en la mayoría de las calderas hipercríticas (se denomina así a las calderas que operan a presiones mayores a la crítica que es 218 ata) no se superan las 240 ata. El gráfico nos muestra el efecto de la presión máxima en el rendimiento del ciclo de Rankine. De los planteado y observado en el diagrama Ts se deduce que la alta presión de entrada a la turbina se debe usar combinada con el recalentamiento del vapor para obtener un efecto mayor sobre el rendimiento del ciclo de Rankine.Como lo muestra la figura 1.6 si luego de saturar el vapor se continúa calentando a fin de llevarlo hasta la zona de vapor sobrecalentado, la ganancia de superficie encerrada por el ciclo viene representada por la zona sombreada en el diagrama Ts. Desde el punto de vista teórico, encontramos justificación en el hecho de que cuanto más alta sea la temperatura del vapor, mayor cantidad de calor se transformara en trabajo en la turbina, y por lo tanto menos irreversibleSerá el proceso, incrementado el rendimiento térmico del ciclo; Además de reducir los efectos

perjudiciales de la humedad del vapor en la turbina (erosión de los alabes).

III.2.2 Ciclo Rankine con Recalentamiento.

En el ciclo con recalentamiento, el vapor no se expande por completo en una sola etapa hasta la presión del condensador. Luego de expandirse parcialmente, el vapor se extrae de la turbina y se recalienta a presión constante. A continuación, se lo devuelve a la turbina para su expansión posterior hasta la presión de salida. Se puede considerar que la turbina está constituida por dos etapas, una de alta y otra de baja presión como lo muestra la figura.



Fig. El ciclo Rankine ideal con recalentamiento. Fuentes: Kenneth Wark y Donald Richards,“Termodinámica”, sexta edición.

Qentrada= qprimario + qrecaalentamiento = (h3-h2) + (h5-h4)Wtsalida=Wt1+Wt2 = (h3-h4) + (h5-h6)

Consideraciones generales• Para responder a las crecientes demanda de potencia, las presiones de operación de las calderas, han ido incrementándose de manera de elevar las ganancias térmicas al incrementar la temperatura de entrada a la caldera por efecto de la presión, disminuyendo el calor

transferido al fluido de trabajo. Sin embargo el aumento de la presión en la caldera origina la disminución de la calidad del vapor de agua que sale de la turbina como se observa en el diagrama Ts, es decir, A la salida de la turbina de alta presión, el vapor esta generalmente próximo a la línea de saturación. Para evitar el problema de erosión de los álabes de la turbina, y seguir aprovechando las ventajas de la alta presión en las calderas es necesario el desarrollo de los ciclos con recalentamiento.• La temperatura tras el recalentamiento, es generalmente igual o algo inferior a la temperatura de entrada en la primera etapa de la turbina.• El máximo rendimiento térmico de un ciclo ideal con recalentamiento se obtiene cuando el cociente en la turbina de alta presión, se encuentra dentro del intervalo de 0,15 a 0,35.

3.2.4 Ciclo Rankine Regenerativo.

El ciclo regenerativo consiste, en extraer parte del vapor expandido en la turbina y utilizarlo para suministrar calor al fluido de trabajo, aumentado su temperatura antes de pasar por la fuente principal de calor (Caldera) a una presión determinada. Existen dos tipos de calentadores uno denominado calentador abierto o de contacto directo y el calentador cerrado o cambiador de calor de carcasa y tubos.Ciclo Rankine con calentadores abiertos



En el caso ideal, se ajustan los flujos másicos de las corrientes que entran al calentador, de manera que el resultado de la mezcla a la salida del calentador sea líquido saturado a una presión determinada. Las presiones de entrada deben ser iguales, para que no se produzcan retornos indeseables en las líneas de tuberías.

Fig. Esquema de instalación y diagrama Ts de un ciclo de potencia de vapor ideal regenerativo con calentador abierto de alimentación. Fuente: Kenneth Wark y Donald Richards, “Termodinámica”, sexta edición.

El trabajo total que sale de la turbina, referido a la unidad de masa que atraviesa la zona de la caldera y el sobrecalentador, es:

El trabajo de la bomba de condensado en condiciones isentrópicas, referido a la masa que atraviesa al condensador, es:

El trabajo de la bomba de alimentación en condiciones isentrópicas, referido a la masa total del ciclo, es:

Ciclo Rankine con calentadores cerradoEn un calentador cerrado no se mezclan las corrientes que entran. El agua de alimentación circula por el interior de los tubos que pasan por el calentador y el vapor extraído de la turbina para precalentar el agua, se condensa sobre los tubos.

Fig. Esquema de instalación y diagrama Ts de un ciclo de potencia de vapor ideal regenerativo con calentador cerrado de alimentación. Fuente: Kenneth Wark y Donald Richards, “Termodinámica”, sexta edición



Fig. Esquema de instalación y diagrama Ts de un ciclo de potencia de vapor ideal regenerativo con calentador cerrado de alimentación. Fuente: Kenneth Wark y Donald Richards, “Termodinámica”, sexta edición

REFERENCIAS

Termodinámica sexta edición Yunus A Cengel.

www.fuentesdeenrgias

Plan de Energías Renovables (PER)2005-2010 WindPoweringAmerica:

http:// energiaeolica2008.blogspot.com

www.google.com.co

Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, Campus Ciudad de México

: Impacto ambiental potencial de proyectos de centrales termoeléctricas

www.elpetróleo.50webs

: www.petroleosyderivados

www.industrias7202

http:// energiaeolica2008.blogspot.com

www.monografias.com.co


http://www.xn--elpetrleo-b7a.50webs/




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http://www.petroleosyderivados/

https://es.wikipedia.org/wiki/Impacto_ambiental_potencial_de_proyectos_de_centrales_termoel%C3%A9ctricas






http://www.fuentesdeenrgias/

todo sobre plantas generadoras de energia

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