CENTRAL TERMICA A DIESEL

Delgado Flores Jose Luis , Rivera Vasquez Deyvis , Samam Martinez Robert

RESUMENLa necesidad imperiosa de cubrir el dficit de generacin elctrica ampliando el potencial de generacin con motores diesel a fuel ol, cuya instalacin requiere de muy poco tiempo, es una solucin adecuada. La idea de aprovechar los nodos del sistema electro energtico, como son las subestaciones y las centrales elctricas, para instalar los grupos electrgenos es una solucin apropiada. Pero en el caso de una central termoelctrica, al montar estas instalaciones de forma independiente, no se aprovechan las posibilidades que la combinacin de procesos ofrece como la disminucin del consumo de combustible, y de la contaminacin ambiental por unidad de energa producida. El presente trabajo explora la posibilidad de instalar plantas elctricas diesel a fuel oil como ciclo combinado diesel-vapor. Se demuestra la conveniencia de instalar plantas elctricas diesel a fuel oil como ciclo combinado diesel-vapor, aprovechando la sinergia que se logra por la combinacin de los procesos trmicos.ABSTRACTThe pressing need of covering generation deficit to satisfy the demand in the shorter possible time, by enlarging the generation potential with fuel oil fueled diesel motors, it's an appropriate solution. The idea of taking advantage of electric grid existent nodes facilities to place the generating electricity diesel motors is a non-unwise solution. But in the case of the node of steam power station place these motors in an independent way, don't take advantage of the possibilities that the processes combination offers, as the combined cycle diesel vapor for example. The work presented herein explored and showed the possibility of installing the electric diesel plants as a repowering the existing steam power plant by combined cycle diesel-steam taking advantage of the synergy achieved by thermal processes combination.INTRODUCCINLa necesidad imperiosa de cubrir el dficit de generacin elctrica en el menor tiempo posible, ampliando el potencial de generacin con motores diesel a fuel ol, cuya instalacin requiere de muy poco tiempo, es una solucin no desacertada. Sobre todo si se carece de combustibles como el gas natural o el llamado acompaante, necesarios para operar econmicamente las turbinas de gas.La idea de aprovechar las facilidades existentes en los nodos del sistema electro energtico, como son las subestaciones y las centrales elctricas, para instalar los grupos electrgenos es una solucin adecuada. Pero en el caso del nodo de una central termoelctrica, al montar estas instalaciones de forma independiente, como unidades independientes, no se aprovechan las posibilidades que la combinacin de procesos ofrece [1] como la disminucin del consumo de combustible, y de la contaminacin ambiental por unidad de energa producida, como por ejemplo el ciclo combinado diesel vapor. El propsito del presente trabajo es explorar la posibilidad de instalar plantas elctricas diesel a fuel oil como ciclo combinado diesel-vapor, aprovechando de esta forma la sinergia que se puede lograr por la combinacin de los procesos trmicos. Al tener una relacin de compresin mayor, los motores disel deben soportar presiones mucho mayores que los de gasolina (basados en el ciclo Otto). Por ello, son ms pesados y robustos, lo que los encarece y limita su aplicabilidad a su uso en automviles (aunque hoy da ya son de uso comn). Por ello, tradicionalmente los motores disel se han usado en sistemas donde su mayor peso no es determinante. En el sector del transporte se usan en barcos y trenes, y en la generacin de energa se emplean en centrales de turbina de gas. Un motor disel de un barco o central, puede ser gigantesco.

1.MARCO TEORICO:1.1.EL CICLO COMBINADO DIESEL VAPOREsta variante, de emplear el ciclo combinado diesel vapor como repotenciacin de la central a vapor objeto de estudio del presente trabajo, modifica la solucin clsica de la repotenciacin con turbinas de gas al ser sustituidas por motores diesel a fuel oil no se ha encontrado en la bibliografa consultada .La variante conocida de ciclo combinado con motores diesel, que a su vez comercialmente se oferta, difiere de la que se propone en el presente trabajo, ya que es un ciclo combinado tpico, donde el calor de desecho de los motores se aprovecha en un ciclo de vapor diseado al efecto, de pequeas dimensiones. Con el mismo han logrado una eficiencia del 47%. Por lo tanto en este caso no es una repotenciacin de una instalacin de turbina de vapor existente de grandes dimensiones, sino una mejora a la instalacin de motor diesel.1.2.CARACTERSTICAS DE LOS MOTORES A UTILIZARLos Motores a emplear en el estudio son de potencia nominal de 18.9 MW, escogidos por las facilidades existentes en el pas para la obtencin de la informacin tcnica requerida, as como por la experiencia de trabajo acumulada con los mismos[2]. Para estos motores el flujo msico de gases de escape a la potencia nominal de 18.9 MW, es de 133.2 ton/h y el consumo especfico de combustible es de 180 gr/KW-h. Cada motor emplea 1 ton/h de vapor saturado a 1, 2 MPa para calentar las Trazas, las Centrifugas, el Calentador de Fuel Oil, el Sistema Buster, los tanques de Fuel, Diesel y de agua de alimentar de la Caldera Recuperadora que llega a la misma con una temperatura que oscila entre (90-110) C. La temperatura de los gases de escape a la salida de la caldera recuperadora es de 320 C, relativamente baja, comparada con las temperaturas de salida de los gases de escape las turbinas de gas. Esto es debido a su alta eficiencia que se puede apreciar por su bajo consumo especifico de combustible ms arriba mencionado. Mquina motriz: motor diesel acoplado al generador Centralesdemediaypequeapotencia (empleadas en la industria privada)VENTAJAS : Puesta en marcha rpida Rendimiento elevado economa de servicio Seguridad y elasticidad de marcha->centrales de reserva o de punta Instalacin simple Pequeo consumo de agua refrigeranteDESVENTAJAS : Coste de adquisicin Velocidad de funcionamiento para potencias elevadasespacio, peso, instalacin ms cara Coste de mantenimiento

2.FUNDAMENTO.2.1.SISTEMA DE ARRANQUE.El circuito de escape se aprovecha para generar vapor de baja presin en una caldera de recuperacin para usos secundarios . La refrigeracin principal se efectua por medio de una torre de enfriamiento y el combustible tienes un tanque semanal y un diario.El aire de admisin pasa por un filtro y el arranque es posible por medio de un sistema de aire comprimido.Puede notarse que la isntalcion requiere de una serie de implementos que constituyen lo que se denomina servicios auxiliares.

La disposicin fsica de los diversos componentes se puede ver en la figura 3.42 en un corte de la central, Alli se puede ver tambin la fundacin del motor y alternador . El motor es sobrealimentado de un turbosoplante , que se encarga de mejorar el rendimiento.

En la figura 3.45 presentamos el corte de un motor diesel de dos tiempos que se emplean mucho en generacin de energa elctrica. Y la disposicin de los principales componentes. En la cabeza de cilindro estn los elementos de entrada del combustible llamados inyectores y la valvula de aire para arranque . El combustible llega por su misma presin al interior del cilindro . En otros tipos de motores , la inyeccin se hace con aire a presin . El arranque se hace por medio de aire a presin. Para ello se pone al motor en posicin de arranque por medio de un virador que gira lentamente el cigeal hasta colocarlo en condiciones adecuadas y el aire comprimido inyectado en el cilindro con el piston en posicin alta , pasado el punto medio superior .Al bajar el piston por accin del aire se inicia el ciclo en el cilindro y la bomba de barrido inyecta aire de presin , que impulsa los gases de la combustion en la marcha normal y agrega el aire necesario para la compresion cuando el cilindro inicia su marcha ascendente .En ese dibujo la biela esta articulada por un perno que tiene el mismo cilindro . La lumbreras de admisin y de escape permiten el ingreso del aire y egreso de los gases de combustion. Un turbo soplante provee aire a presin , para la admisin.El funcionamiento de una central trmica con motor diesel es muy simple si lo comparamos con otras centrales trmicas:Combustible --> Motor diesel --> Alternador --> ElectricidadAs pues, el motor va acoplado directamente al alternador, haciendo girar el rotor del mismo.Respecto a los motores, stos pueden estar constituidos de diferentes maneras (dos o cuatro tiempos, uno o varios cilindros, etc.) y pueden girar a velocidades altas (1.500 a 2.500 r.p.m.) o bajas (100 a 300 r.p.m.).Como combustible se utiliza, diesel para el arranque, y fuel oil para el rgimen de trabajo.El aire de barrido impulsado por turbosoplantes para primero por un refrigerador construido en el deposito de aire y luego a travs de las vlvulas de retencin , a la cmara situada debajo del embolo de cada cilindro . Cuando se descubren las lumbreras de barrido , la parte inferior del embolo produce un fuerte impulso de presin , evitando asi un retroceso de los gases de escape . La accin de bombeo de la parte inferior del embolo es suficiente para efectuar el barrido de los cilindros durante el arranque , antes de que comiencen a actuar las turbosoplantes .En caso de fuera de servicio de todas las turbosoplantes , el motor puede continuar en funcionamiento , dando aproximadamente la mitad de potencia.Para evitar las grietas debidas al calor , las culatas estn construidas en 2 piezas concntricas que pueden dilatarse bajo la influencia del calor , independientemente entre si . La pieza exterior , un anillo axialmente simtrico , construido de acero fundido no lleva ningn orificio para vlvulas , para evitar la concentracin de tensiones trmicas . La pieza anterior , o culatin es de fundicin gris especial y lleva las vlvulas de inyeccin , de arranque y de seguridad .El cuidadoso estudio de la construccin de los elementos soldados , reduce el peso del motor , aumenta su rigidez y estabilidad y disminuye el peligro de aparicin de vibraciones laterales . Para eliminar el riesgo de grietas , estos motores van provistos de tirantes ,que se exitenden desde el borde superior del bloque de cilindros hasta al bancada ,por debajo de los cojinetes principales.Para las elevadas presiones especificas utilizadas actualmente en los motores sobrealimentados de 2 tiempos , no es suficiente la refrigeracin por aceite.La refrigeracin por agua proposrciona , en las mismas condiciones , una temperatura mas baja del embolo , gracias a una mejor transmisin del calor y a la desaparicin de la formacin de cok en la cmara de refrigeracin del embolo .La utilizacin de combustible pesado exige una fuerte refrigeracin de la tobera de inyeccin , para evitar depsitos de cok en la boca de la tobera.-Como no se puede recurrir a ninguna corriente exterior a la central , se montaran dos grupos electrgenos de baja tensin , para las necesidades de arranque de instalacin y para el suministros de circuitos internos de baja tensin de todas las instalacin auxiliares

REFERENCIAS1. SZARGUT, J., "Analiza Termodynamiczna i Ekonomiczna w Energetyce Premys?owej". Warsawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1983, p 356-378, ISBN 83-204-0455-X.2. Centro de Estudio de Tecnologas Energticas Renovables, CETER, Facultad de Ingeniera Mecnica, Instituto Superior Politcnico Jos Antonio Echeverra, Cujae, La Habana, Cuba

BIBLIOGRAFIA :

CENTRALES ELECTRICAS , JOSE RAMIREZ VAZQUEZ ,ENCICLOPEDIA CEAC.

LINKOGRAFIA:

http://www.erevistas.csic.es/ficha_articulo.php?url=oai:rie.cujae.edu.cu:article/396&oai_iden=oai_revista898