centrales termoelectricas
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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.TRANSCRIPT
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
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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)
-
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)
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
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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)
-
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
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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
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)
-
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
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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
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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)
-
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
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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
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)
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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
- 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 (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)
-
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
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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
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
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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)
-
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
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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)
-
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
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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
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
- 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
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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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- 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)
-
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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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
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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)
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 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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- 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)
-
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
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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)
-
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
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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
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)
-
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
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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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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
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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
- 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)
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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
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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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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
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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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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
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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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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
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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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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
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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
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
- Slide 19
- 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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- Slide 87
- 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)
-
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
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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)
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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
- 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 (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)
-
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
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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
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
- Slide 19
- 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)
-
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
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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
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
- 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 (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)
-
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
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
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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
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)
-
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
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
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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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- 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
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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)
-
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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- 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
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- 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
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- Slide 55
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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
- 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 100
- Slide 101
- TURBINAS A VAPOR
- CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
- CONCLUSIOacuteN
- CONDENSADORES (5)
-
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
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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)
-
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
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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
- Slide 98
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- TURBINAS A VAPOR
- CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
- CONCLUSIOacuteN
- CONDENSADORES (5)
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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
- 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 (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)
-
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
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)
-
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
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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)
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)
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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
- Slide 55
- Slide 56
- 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
- Slide 94
- 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)
-
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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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
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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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- 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
- 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)
-
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)
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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
- 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
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- 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
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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)
-
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)
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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- 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
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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)
-
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
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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
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)
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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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- 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)
- 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
- Slide 86
- Slide 87
- 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)
-
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
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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
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
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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
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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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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
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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- 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
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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)
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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)
-
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
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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
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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)
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)
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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
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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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- 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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- Slide 100
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- TURBINAS A VAPOR
- CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
- CONCLUSIOacuteN
- CONDENSADORES (5)
-
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
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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
- 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)
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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
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
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
- 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
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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)
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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)
-
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
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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)
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
- 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
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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
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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
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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)
-
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
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
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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)
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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
- 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
- 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
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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)
-
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
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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)
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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
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
- Slide 1
- Slide 2
- Slide 3
- Slide 4
- Slide 5
- Slide 6
- Slide 7
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- 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
- Slide 99
- Slide 100
- Slide 101
- 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
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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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
- Slide 1
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- Slide 3
- Slide 4
- Slide 5
- Slide 6
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- 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
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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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- 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
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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)
-
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
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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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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
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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
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
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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
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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)
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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
- Slide 87
- 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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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
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
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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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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
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)
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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
- 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
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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
- Slide 86
- Slide 87
- 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)
-
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
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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 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)
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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
- Slide 55
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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
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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)
-
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
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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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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 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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- 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
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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)
-
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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
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
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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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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
- Slide 2
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- 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
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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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- Slide 101
- TURBINAS A VAPOR
- CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
- CONCLUSIOacuteN
- CONDENSADORES (5)
-
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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
- 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
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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
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
- Slide 2
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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 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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- Slide 100
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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
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
- 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
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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
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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
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
- Slide 2
- Slide 3
- Slide 4
- Slide 5
- Slide 6
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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
- 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)
-
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
- 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
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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
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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
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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
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
- Slide 2
- Slide 3
- Slide 4
- Slide 5
- Slide 6
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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
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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
- 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)
-
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
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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)
-
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
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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
- Slide 50
- 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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- 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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- CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
- CONCLUSIOacuteN
- CONDENSADORES (5)
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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
- 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)
-
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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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
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- 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
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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)
-
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
- 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
- Slide 50
- 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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- TURBINAS A VAPOR
- CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
- CONCLUSIOacuteN
- CONDENSADORES (5)
-
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
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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
- 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
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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)
-
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
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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)
-
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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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
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- 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
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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
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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)
-
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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- 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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- 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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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
- 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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- OTRAS FALLAS
- Mantenimiento de Turbinas de vapor
- Mantenimiento Operativo Diario
- Mantenimiento Quincenal
- Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
- Revisioacuten anual
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- Condensador Casco y Tubos
- Condensador Evaporativo
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- CONDENSADORES (3)
- CONDENSADORES (4)
- Condensadores
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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
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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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- 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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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
- Slide 6
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- Slide 11
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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
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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 101
- TURBINAS A VAPOR
- CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
- CONCLUSIOacuteN
- CONDENSADORES (5)
-
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
- 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
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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)
-
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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- 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)
-
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 12
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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
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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
- Slide 99
- Slide 100
- Slide 101
- TURBINAS A VAPOR
- CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
- CONCLUSIOacuteN
- CONDENSADORES (5)
-
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
- 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
- Slide 54
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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
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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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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
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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
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- 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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- Slide 100
- Slide 101
- TURBINAS A VAPOR
- CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
- CONCLUSIOacuteN
- CONDENSADORES (5)
-
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 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
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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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- TURBINAS A VAPOR
- CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
- CONCLUSIOacuteN
- CONDENSADORES (5)
-
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
- 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
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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
- 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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- TURBINAS A VAPOR
- CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
- CONCLUSIOacuteN
- CONDENSADORES (5)
-
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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- 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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- TURBINAS A VAPOR
- CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
- CONCLUSIOacuteN
- CONDENSADORES (5)
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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 6
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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
- 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
- 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)
-
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
- Slide 1
- Slide 2
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- 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
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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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- 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)
-
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
- 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
- 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
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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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- TURBINAS A VAPOR
- CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
- CONCLUSIOacuteN
- CONDENSADORES (5)
-
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
- 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)
-
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
- Slide 2
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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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- DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO
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- PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
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- Centrales teacutermicas Grupos de alta media y baja presioacuten
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- Desventajas
- desventajas
- CAPACIDAD DE GENERACION
- Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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- CONDENSADORES (5)
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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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- TASA DE ELIMINACION DE CALOR
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- PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
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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
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CONDENSADORES
BIBLIOGRAFIacuteA
W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998
ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994
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- PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
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Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
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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
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W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998
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- COMBUSTIBLES
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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
- 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)
-
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
- 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
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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)
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- CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
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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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BIBLIOGRAFIacuteA
W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998
ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994
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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
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CONDENSADORES
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- ELEMENTOS DE MEDICION (2)
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- PRINCIPALES FALLAS
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- OTRAS FALLAS
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- CONCLUSIOacuteN
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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
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CONDENSADORES
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W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998
ASHRAE Handbook Refrigeration Volume 1994
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- CALDERAS
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- OTRAS FALLAS
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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
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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
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CONDENSADORES
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- 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
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- Slide 100
- Slide 101
- TURBINAS A VAPOR
- CENTRALES TERMICAS EN EL PERU
- CONCLUSIOacuteN
- CONDENSADORES (5)
-
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
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- CONDENSADORES (2)
- Slide 58
- 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
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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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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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- Mantenimiento de Turbinas de vapor
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- Tareas de mantenimiento de caraacutecter mensual
- Revisioacuten anual
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- Condensador Casco y Tubos
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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)
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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)
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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
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CONDENSADORES
BIBLIOGRAFIacuteA
W Stoecker ldquoIndustrial Refrigeration Handbookrdquo 1998
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CONDENSADORES
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