Uniddad 2.docx

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Departamento: Ingeniería Mecánica Materia: Sistema de Generación de Energia Docente: Ing. Victor Nombre Alumno: Unidad: Tema:

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2.1.- Condensadores y Sistemas de Alimentación Un condensador es un intercambiador térmico, en cual se pretende que el fluido que lo recorre cambie a fase líquida desde su fase gaseosa mediante el intercambio de calor (cesión de calor al exterior, que se pierde sin posibilidad de aprovechamiento) con otro medio. La condensación se puede producir bien utilizando aire mediante el uso de un ventilador (aerocondensadores) o con agua (esta última suele ser en circuito semicerrado con torre de refrigeración, o en circuito abierto proveniente de un río o del mar). El tipo de condensador más empleado en centrales termoeléctricas es el que utiliza agua como fluido refrigerante, que además utiliza un circuito semiabierto de refrigeración con una torre evaporativa como sumidero del calor latente de vaporización. Los aerocondensadores se utilizan cuando no se dispone de agua suficiente para alimentar una torre evaporativa. Aunque son más caros y provocan en el ciclo agua-vapor una pérdida de rendimiento, se utilizan cuando no existe otra posibilidad para condensar el vapor. El propósito del condensador termodinámico es pues provocar el cambio de estado del vapor a la salida de la turbina para así obtener máxima eficiencia e igualmente obtener el vapor condensado en forma de agua pura de regreso al tren de generación de vapor. Las razones para condensar el vapor son tres: 

Se aprovecha el vapor a la salida de la turbina, cerrando el ciclo del agua



Se reduce la presión a la salida, incluso por debajo de la atmosférica, con lo que el salto de presión es mayor y por lo tanto el rendimiento y la potencia de la turbina aumentan



El posterior aumento de presión del fluido puede realizarse en una bomba hidráulica, con un consumo energético menor que si se realiza en una caldera o en un compresor

Adicionalmente, el condensador recibe los siguientes flujos: 

Las purgas de los calentadores y otros elementos, que una vez enfriadas son incorporadas al circuito de condensado.



El aire que procede de entradas furtivas en los diversos elementos del ciclo agua-vapor, a través de los cierres de la turbina de vapor o con el agua de reposición al ciclo. Éste debe ser extraído y enviado al exterior mediante eyectores o bombas de vacío.



El vapor procedente del escape de la turbo-bomba de agua de alimentación si la hay en la instalación.

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El vapor de los by-pass de las turbinas, que en determinados modos de operación transitorios (arranques, paradas, disparos, cambios bruscos de carga) conducen directamente al condensador todo el vapor generador en la caldera una vez atemperado.



El agua de aportación al ciclo para reponer las purgas, fundamentalmente la purga continua. Esta agua es desmineralizada y proviene del tanque de reserva de condensado.

Las condiciones en el interior del condensador son de saturación, es decir, está a la presión de saturación correspondiente a la temperatura de condensación del vapor. Esta presión es siempre inferior a la atmosférica, es decir, se puede hablar de vacío.

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2.2.- Torre de Enfriamiento. Torres de Enfriamiento. Las torres de enfriamiento son equipos que se usan para enfriar agua en grandes volúmenes, extrayendo el calor del agua mediante evaporación o conducción. El proceso es económico, comparado con otros equipos de enfriamiento como los cambiadores de calor donde el enfriamiento ocurre a través de una pared. Funcionamiento. El agua se introduce por el domo de la torre por medio de vertederos o por boquillas para distribuir el agua en la mayor superficie posible. El enfriamiento ocurre cuando el agua, al caer a través de la torre, se pone en contacto directo con una corriente de aire que fluye a contracorriente o a flujo cruzado, con una temperatura menor a la temperatura del agua, en estas condiciones, el agua se enfría por transferencia de masa (evaporación), originando que la temperatura del aire y su humedad aumenten y que la temperatura del agua descienda; la temperatura límite de enfriamiento del agua es la temperatura del aire a la entrada de la torre. Parte del agua que se evapora, causa la emisión de más calor, por eso se puede observar vapor de agua encima de las torres de enfriamiento. Para crear flujo hacia arriba, algunas torres de enfriamiento contienen aspas en la parte superior, las cuales son similares a las de un ventilador. Estas aspas generan un flujo de aire ascendente hacia la parte interior de la torre de enfriamiento. Además, en el interior de las torres se monta un empaque con el propósito de aumentar la superficie de contacto entre el agua caliente y el aire que la enfría. Como ya hemos dicho, el enfriamiento de agua en una torre tiene su fundamento en el fenómeno de evaporación. La evaporación es el paso de un líquido al estado de vapor y solo se realiza en la superficie libre de un líquido, un ejemplo es la evaporación del agua de los mares. Componentes. 1. Relleno: Distribuido dentro de la torre suministra el área superficial para la transferencia de masa y calor. 2. Eliminadores de desviación 3. Base recolectora del agua fría 4. El agua fría es recogida por la base del fondo 5. Desviadores del flujo de aire 6. Cubierta de redistribución

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En torres de flujo cruzado se necesita romper la corriente de agua que baja. Equipo Mecánico. 1. Ventiladores 2. Motores 

Sistema de distribución del agua: 1. Las torres a contracorriente dispersan el flujo a través de un sistema de distribución de spray a baja presión, desde un sistema de tuberías distribuido a lo largo de toda la torre. 2. Los diseños de flujo cruzado tienen un sistema de distribución del agua caliente por gravedad a través del empaque



Las torres de enfriamiento se clasifican según la forma de suministro de aire en:

Torres de circulación natural. 1. Atmosféricas 2. Tiro natural Torres de tiro mecánico. 1. Tiro inducido 2. Tiro Forzado Torres de flujo cruzado. Torres de Circulación natural.

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2.3.-Ciclo Hidrologico. El ciclo hidrológico o ciclo del agua es el proceso de circulación del agua entre los distintos compartimentos que forman la hidrosfera. Se trata de un ciclo biogeoquímico en el que hay una intervención mínima de reacciones químicas, porque el agua solo se traslada de unos lugares a otros o cambia de estado físico. El agua existe en la Tierra en tres estados: sólido (hielo o nieve), líquido y gaseoso (vapor de agua). Océanos, ríos, nubes y lluvia están en constante cambio: el agua de la superficie se evapora, el agua de las nubes precipita, la lluvia se filtra por la tierra, etc. Sin embargo, la cantidad total de agua en el planeta no cambia. La circulación y conservación de agua en la Tierra se llama ciclo hidrológico, o ciclo del agua. El ciclo hidrológico está dividido en dos ciclos: el ciclo interno y el ciclo externo. El ciclo interno consiste en lo siguiente: El agua de origen magmático, formada mediante reacciones químicas en el interior de la tierra, sale a través de volcanes y fuentes hidrotermales y se mezcla con el agua externa. Se termina cuando el agua de los océanos se introduce por las zonas de subducción hasta el manto. Cuando se formó, hace aproximadamente cuatro mil quinientos millones de años, la Tierra ya tenía en su interior vapor de agua. En un principio, era una enorme bola en constante fusión con cientos de volcanes activos en su superficie. El magma, cargado de gases con vapor de agua, emergió a la superficie gracias a las constantes erupciones. Luego la Tierra se enfrió, el vapor de agua se condensó y cayó nuevamente al suelo en forma de lluvia. El ciclo hidrológico comienza con la evaporación del agua desde la superficie del océano. A medida que se eleva, el aire humedecido se enfría y el vapor se transforma en agua: es la condensación. Las gotas se juntan y forman una nube. Luego caen por su propio peso: es la precipitación. Si en la atmósfera hace mucho frío, el agua cae como nieve o granizo. Si es más cálida, caerán gotas de lluvia. Una parte del agua que llega a la superficie terrestre será aprovechada por los seres vivos; otra discurrirá por el terreno hasta llegar a un río, un lago o el océano. A este fenómeno se le conoce como escorrentía. Otro porcentaje del agua se filtrará a través del suelo formando acuíferos o capas de agua subterránea, conocidas como capas freáticas. Este proceso es la infiltración. De la capa freática, a veces, el agua brota en la superficie en forma de fuente, formando arroyos o ríos. Tarde o temprano, toda esta agua volverá nuevamente a la atmósfera, debido principalmente a la evaporación. Un aspecto a destacar en el ciclo hidrológico es su papel en el transporte de sustancias: La lluvia caída disuelve y arrastra sales hacia el mar, donde se concentran y precipitan. Los sedimentos formados

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2.4.-Impureza Dureza y Efecto. Las acciones más perjudiciales y más importantes para los procesos de una central termoeléctrica debidas a las impurezas del agua que deben ser evitadas con el tratamiento adecuado son las siguientes: Incrustaciones. Corrosiones. Fragilidad cáustica. Arrastres y formación de espumas. Corrosiones. Son ocasionados principalmente por el oxígeno disuelto en el agua, por el dióxido de carbono libre o por ácidos minerales. La consecuencia siempre es una disolución del metal (en caldera de recuperación, tuberías, etc.) y, por tanto, pérdida de espesor y resistencia mecánica del material, además de formación de sedimentos que pueden acumularse en determinados puntos produciendo efectos perjudiciales. La solución consiste en eliminar los ácidos minerales totalmente dentro del proceso de tratamiento de agua de aporte, y reducir los gases libres al mínimo, en especial el oxigeno disuelto y el dióxido de carbono. En este caso, estos gases se reducen fuertemente en el condensador, quedando en pequeñas cantidades, para lo que ésta necesario un acondicionamiento químico en distintas etapas del ciclo aguavapor de la central termoeléctrica Fragilidad cáustica. Esta se produce en puntos donde el metal trabaja a altas tensiones y además existe una elevada concentración de hidróxidos alcalinos. Generalmente se produce una rotura ínter cristalina del metal. Se evita con un acondicionamiento adecuado del agua en el interior de la caldera (tratamiento coordinado).

Arrastres y formación de espumas.

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Se debe químicamente a la presencia excesiva de sólidos disueltos o en suspensión, de alta alcalinidad y presencia de aceite y materia orgánica. También puede producirse por alta velocidad de vaporación Las consecuencias son sobrecalentamientos erráticos por depósitos de sustancias en zonas de vapor y, depósitos de productos en alabes de turbina. Se evita manejando la purga adecuadamente; con separadores mecánicos en el calderín, manteniendo el nivel del calderín bajo, no sobrepasando la vaporización máxima o en caso extremo con adición de antiespumantes orgánico

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2.5.-Sistemas de recuperación y tratamiento del agua de alimentacion en generadores de vapor. Uso Un sistema de manipulación de tratamiento de agua de alimentación y condensado debe ser utilizado con cualquier caldera para preparar adecuadamente el agua de entrada. Debe consistir en el receptor de agua de alimentación / condensado, sistema de descalcificación de agua, sistema de inyección de productos químicos y el tanque de purga con una válvula de agua de refrigeración. Factores El tipo de receptor utilizado depende de varios factores, el más importante de los cuales son la cantidad y la temperatura del condensado devuelto desde el sistema de vapor. Existen tres grandes categorías de sistemas: Atmosférico Sistema de purga o "Abierto" se utiliza normalmente cuando el condensado de baja temperatura se devuelve desde el sistema de vapor o un sistema de maquillaje 100%. Desaireadores presurizados se emplean en los sistemas para precalentar el agua de alimentación y para eliminar los gases no condensables a través de una combinación de calor y agitación. La diferencia principal entre un "pozo caliente" y un tanque "desaireador" es que el desaireador es un recipiente a presión e incluye los dispositivos internos para crear agitación para ayudar en el proceso de eliminación. El calor se suministra por el el condensado de retorno, TRAP generador de rendimientos, vapor a baja presión, o una combinación de los tres, mientras que la agitación se lleva a cabo por medio de aerosoles o arreglos de bandeja en cascada. desaireadores funcionan típicamente a presiones de 5 psig o superior y, dependiendo de la cantidad de agua de relleno utilizado en el sistema, puede ofrecer una reducción sustancial en el uso de productos químicos eliminador de oxígeno en comparación con Hotwells.

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2.6.- Calentamiento del agua de alimentación. Las calderas de vapor operan a toda hora con presión y temperaturas altas. Por lo tanto el agua que se alimenta en la caldera debe permanecer con un equilibrio químico óptimo para que la caldera y su equipamiento no sea afectado. Esto se debe a que los minerales que quedan luego del agua de alimentación de caldera han sido evaporados y forman depósitos que tienen un efecto agresivo en la tubería del sistema de la caldera. Los químicos para regular la dureza del agua de alimentación de caldera y el valor del pH son similares aquellos utilizados para el tratamiento de agua potable (por ejemplo, soluciones de amoníaco, soca cáustica). Los agentes ligantes de oxígeno tales como hidracina y otros métodos de protección anticorrosión son utilizados para un efecto exitoso. Las bombas Lutz-Jesco son utilizadas para la alimentación de varios químicos líquidos y los productos de la tecnología de control y medición de Lutz-Jesco son utilizados para propósitos de control.

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2.7.- Condiciones de operación de equipos de bombeo. La función de un equipo de bombeo es aportar energía a un fluido, con ello se consigue darle movimiento y presión de trabajo, es por esto que además se utilizarse en los sistemas de riego, se utiliza en todos los campos de trabajo donde el movimiento de fluidos es necesario. Los equipos de bombeo se componen por una unidad motriz (motor eléctrico, de combustión interna, etc.) y por la bomba, la correcta selección de la bomba, se realiza a partir de las condiciones de operación (gasto y presión), y las condiciones físicas del lugar de bombeo, buscando la máxima eficiencia de operación posible, esto se vera reflejado en el tamaño de la unidad motriz y en un bajo consumo de energía. Existe una gran variedad de bombas diseñadas para la amplia gama de condiciones de trabajo que se requieren, en los sistemas de riego, para su fácil comprensión, agrupamos las bombas que ofrecemos en los siguientes grupos: Bombas centrífugas horizontales con balance hidráulico, fabricadas en fierro fundido, con impulsor de bronce o fierro fundido, en presentaciones de: acople directo a motor eléctrico, caja de baleros con flecha extendida y acoplamiento a motor diesel, para velocidades de operación variables y fijas a 3,600, 1,800 y 1,200 rpm. Bombas verticales tipo turbina, con tazones y cabezal de descarga en fierro fundido, flechas de acero al carbono y, con impulsores de bronce con lubricación por agua y por aceite, para velocidad de trabaja de 1,800 y 1,200 rpm, con acople directo a motor vertical no reversible o con cabezal de engranes para uso de motor diesel. Bombas de lodos y sólidos con eje horizontal o vertical, con apertura de paso hasta 3”. Bombas sumergibles fabricadas en acero inoxidable o fierro fundido con impulsores de bronce, para 3,600 rpm, equipadas con motor sumergible encapsulado con sello contra arena y con microcomputador electrónico de protección contra baja y alta tensión, fuera de fase, etc.