Turvinas de Vapor Partes
Turvinas de Vapor Partes
Turvinas de Vapor Partes
CUSCO
CARRERA PROFECIONAL: INGENIERIA MECANICA
Aparatos Trmicos
Integrantes
CENTRALES TERMOELECTRICAS
Introduccin
la energa elctrica se produce fundamentalmente
mediante el uso de turbinas de vapor, turbinas de gas,
turbinas hidrulicas, motores diesel, etc. La turbina de
vapor permite alcanzar la mayor capacidad de
generacin.
Una central trmica es un sistema de dispositivos que
tiene la finalidad d de convertir la energa qumica de el
combustible en el energa mecnica aprovechable
Al hablar de una turbina de vapor, se presentan en
general de una turbina con fluido agua-vapor, que en
comparacin con otros fluidos (por ejemplo: mercurio,
amoniaco o fluidos fro-criognicos) tiene las siguientes
ventajas:
Agua es extremadamente barata
Agua no venenosa
Agua es muy manejable y poco corrosiva
Las curvas de la presin de vapor permanecen muy
favorables
CICLO RANKINE.
Rankine simple
CENTRALES TERMICAS
Una central trmica transforma la energa Qumica de un combustible (gas,carbn, fuel)
en energa elctrica. Es una instalacin en donde la energa mecnica que se necesita
para mover el generador y por tanto para obtener la energa elctrica, se obtiene a
partir del vapor formado al hervir el agua en una caldera. Todas las centrales trmicas
siguen un ciclo de produccin de vapor
Conversin energtica qumica-trmica-mecnica-elctrica:
El combustible (carbn, fuel, gas) se quema en la caldera Vapor de
agua
Turbina de vapor Energa mecnica a partir del vapor a alta presin
(expansin adiabtica)
Generador Conversin energa mecnica en elctrica
ESQUEMA DE FUNCIONAMENTo
El circuito primario (agua-vapor)
CHIMENEA
TURBINA - ALTERNADOR
CALDERA
CONDENSADOR
ESQUEMA DE FUNCIONAMENTO
circuito secundario
TORRE DE
REFRIGERACIon
CONDENSADOR
Fases
1. Se emplea combustible, generalmente, un derivado del petrleo llamado
fuel-oil, aunque hay centrales de gas o de carbn.
2. Se calienta el agua lquida ,El calentamiento de agua se produce gracias a una
caldera que obtiene energa de la combustin del combustible (carbn
pulverizado, fuel o gas).
3. El agua lquida pasa a transformarse en vapor; este vapor es hmedo y poco
energtico.
4. Se sobrecalienta el vapor que se vuelve seco, hasta altas temperaturas y
presiones.
5. El vapor sobrecalentado pasa por un sistema de conduccin y se libera hasta
una turbina, provocando su movimiento a gran velocidad
6. La turbina est acoplada a un alternador solidariamente que, finalmente,
produce la energa elctrica.
7. En esta etapa final, el vapor se enfra, se condensa y regresa al estado
lquido. La instalacin donde se produce la condensacin se llama
condensador.
LA TORRE DE REFRIGERACI
LA TORRE DE REFRIGERACI
LA TORRE DE REFRIGERACI
LA TORRE DE REFRIGERACI
CALDERAS
La caldera es una mquina o dispositivo de
ingeniera diseado para generar vapor.
Una caldera es un cambiador de calor;
transforma
la
energa
qumica
del
combustible en energa calorfica. Adems,
intercambia este calor con un fluido,
generalmente agua, que se transforma en
vapor de agua. En una caldera se produce la
combustin que es la liberacin del calor del
combustible y la captacin del calor liberado
por el fluido.
TIPOS DE CALDERA.
De tubos de agua (Acuotubulares): son aquellas calderas en las que el fluido
de trabajo se desplaza por tubos durante su calentamiento. Son las ms
utilizadas en las centrales termoelctricas, ya que permiten altas
presiones a su salida y tienen gran capacidad de generacin.
Las ventajas de este tipo de calderas son:
Puede obtenerse mayor capacidad
aumentando el nmero de tubos,
independientemente del dimetro del
caldero de vapor.
El caldero est expuesto al calor radiante de
la llama
La mayor ventaja es la libertad de
incrementar las capacidades y presiones.
TIPOS DE CALDERA.
De tubos de humo (Pirotubulares).- En este tipo, el fluido en estado lquido se encuentra
en un recipiente atravesado por tubos, por los cuales circulan gases a alta
temperatura, producto de un proceso de combustin. El agua se evapora al contacto
con los tubos calientes productos a la circulacin de los gases de escape.
Las calderas pirotubulares tienen una serie de ventajas que son las siguientes:
Bajo coste
Bajo mantenimiento
Capacidad de soportar fluctuaciones de carga grandes y bruscas, y variaciones de
presin
Simplicidad de instalacin
A pesar de las ventajas que presentan las calderas pirotubulares tambin tienen algunas
desventajas, tales como:
COMBUSTIN:
Definimos la combustin como una reaccin qumica
rpida exotrmica en la que se realiza la oxidacin de
una sustancia y la reduccin de otra. Las temperaturas
de combustin oscilan entre 1000 C y 1650 C.
Para que se produzca la combustin es necesario que
haya tres elementos fundamentales:
Comburente: es la sustancia que se reduce. El
comburente ms habitual es el oxgeno contenido en el
aire atmosfrico.
Combustible: la sustancia que se oxida, es decir, el
elemento que se quema. Los ms habituales son C, H,
O y a veces, N y S.
Temperatura de ignicin: debe ser lo suficientemente
elevada como para producir el encendido.
COMBUSTIBLES:
Llamamos combustible a toda sustancia capaz de arder, es decir,
aquella que es capaz de combinarse rpidamente con oxgeno con
un desprendimiento de calor ms o menos interno.
LOS QUEMADORES:
Es un mecanismo que introduce la mezcla adecuada
de combustible y aire a la cmara de combustin,
donde la mezcla es quemada y los productos de
la combustin son removidos.
Funciones:
ELEMENTOS DE MEDICION
Medicin de agua.
Regulador mecnico-termosttico
Fluido termosttico
Flotador o boya
Medicin de temperatura.
Mecnicos:
Termmetros bimetlicos
Termmetros rellenos de liquido
Electrnicos:
Detectores de temperatura o resistencia
Termopares
Termistores
ELEMENTOS DE MEDICION
Medicin de presin.
Tubo Bourdon
El diafragma
Medicin del caudal.
La medida del caudal se basa en la cada de presin a
travs 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 tubera de vapor, se puede incluir estaciones
reductoras de presin con las que se pretende obtener
menor presin o vapor saturado, y estaciones de
desrecalentamiento.
VALVULAS DE SEGURIDAD.
Las vlvulas de seguridad se tratan de los dispositivos ms
importantes en una caldera, y pueden tratarse de la ltima
defensa contra una explosin por sobrepresin.
Tipos de vlvulas
Aguas Neutras
Componen su formacin una alta concentracin de sulfatos y cloruros que
no aportan al agua tendencias cidas o alcalinas, o sea que no alteran
sensiblemente el valor de pH.
Aguas Alcalinas
Las forman las que tienen importantes cantidades de carbonatos y
bicarbonatos de calcio, magnesio y sodio, las que proporcionan al agua
reaccin alcalina elevando en consecuencia el valor del pH presente.
Normas de fabricacin
Las calderas son fabricadas con el cumplimiento de las normas de la
Sociedad Americana de Ingenieros Mecnicos ASME vigente con sus
respectivos adendos actualizados hasta la fecha de iniciacin de la
construccin de la caldera.
Turbinas de Vapor
Turbinas de condensacin
Turbinas de contrapresin
PRINCIPALES PARTES
SISTEMA EXTERIOR
ROTOR
CARCAZA
ALABES
VALVULA DE REGULACIO
COJINETES DE APOYO O BANCADA
COJINETE DE EMPUJE AXIAL
SISTEMA DE LUBRICACION
BOMBA MECANICA PRINCIPAL
BOMBA AUXILIAR
BOMBA DE ENERGENCIA
SISTEMA DE
EXTRACCION DE VAHOS
SISTEMA DE
REFRIGERACION DE
ACEITE
SISTEMA DE ACEITE DE
CONTROL
SISTEMA DE SELLADO DE
VAPOR
VIRADOR
COMPENSADOR
PRINCIPALES FALLAS
Fallo en vlvulas de
control
Vibraciones
Entrada de agua
Erosin
Fatiga
La fatiga se presenta en materiales metlicos a
temperaturas superiores a 400 C.
Tensin trmica
El vapor cuando entra en contacto con una
superficie fra, como lo es la turbina en la etapa
de puesta en marcha, puede transmitir el calor a
travs 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.
Corrosin
Se debe a la concentracin de agentes qumicos
en el agua, estos compuestos estn formados por
xidos, silicatos, sulfatos, cloruros, etc.
OTRAS FALLAS
DESPLAZAMIENTO EXCESIVO DEL ROTOR POR MAL
ESTADO DEL COJINETE DE EMPUJE O AXIAL
FALLOS DIVERSOS DE LA INSTRUMENTACIN
VIBRACIN EN REDUCTOR O ALTERNADOR
FUGA DE VAPOR
FUNCIONAMIENTO INCORRECTO DE LA VLVULA DE
CONTROL
DIFICULTAD O IMPOSIBILIDAD DE LA SINCRONIZACIN
BLOQUEO DEL ROTOR POR CURVATURA DEL EJE
GRIPAJE DEL ROTOR
Rotor de turbina
durante revicion
Mantenimiento Quincenal
Revisin anual
Anlisis del espectro de vibracin de
turbina, reductor y alternador, a
distintas velocidades y en aceleracin
Inspeccin boroscpica de labes
Apertura de cojinetes y comprobacin
del estado.
Cambio de aceite, si procede (segn
anlisis).
Cambio de filtros de aceite.
Inspeccin de la vlvula de regulacin de
turbina.
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CONDENSADORES
SON LOS EQUIPOS ENCARGADOS DE TRANSFERIR AL
AMBIENTE EL CALOR ABSORBIDO EN EL
EVAPORADOR Y EN LA ETAPA DE COMPRESIN.
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Condensador Evaporativo
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CONDENSADOR EVAPORATIVO:
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MECANISMO DE CONDENSACION:
El fenmeno fue estudiado por NUSSELT, quien hall un
coeficiente de correlacin para condensacin sobre una
superficie vertical.
Ese coeficiente depende de la densidad del condensado,
del calor latente de condensacin, de la conductividad
trmica, de la viscosidad, de la diferencia de temperatura
entre el vapor y la pared y del largo de la superficie.
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CONDENSADORES
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W/m2.C
Btu/h.ft2.F
R - 22
1142
201
R - 134a
1046
184
R -717
5096
897
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TEC (HRR) =
Calor cedido en el condensador / calor absorbido en el
evaporador.
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CONDENSADORES
CONDENSADORES EVAPORATIVOS
Caractersiticas del Agua de Enfriamiento
Problemas frecuentes causados por el agua:
De origen Fsico-qumico
Incrustacin
Corrosin
De origen Biolgico:
Algas
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CONDENSADORES
Caractersticas del agua:
Parmetro
pH
Dureza (CaCO3)
Alcalinidad (Ca CO3)
Sl. Disueltos totales
Cloruros
Sulfatos
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Condensadores
Factores a controlar:
Prdida de eficiencia por acumulacin de aceite,
especialmente en los sistemas de amonaco.
Idem por acumulacin de aire; especialmente en
sistemas de baja temperatura.
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TORRES DE ENFRIAMIENTO
TEMARIO
Introduccin
Funcionamiento de la torre de refrigeracin
Clasificacin
Componentes
Principales problemas que afectan a las torres de
enfriamientos
Tratamientos a torres de enfriamientos
Conclusin
INTRODUCCIN
Las torres de enfriamiento es una instalacin que
extrae calor del agua mediante evaporacin o
conduccin.
Tienen como finalidad enfriar una corriente de agua
por vaporizacin parcial de esta con el consiguiente
intercambio de calor sensible de una corriente de aire
seco y fro que circula por el mismo aparato.
CLASIFICACIN
Se clasifica de acuerdo a:
Movimiento del aire
TRANSFERENCIA DE CALOR
Problemas de incrustaciones
Problemas de Corrosin
Problemas Biolgicos
PROPOSITO DE TRATAMIENTOS
Aumentar el numero de ciclos de concentracin con el consecuente
ahorro de agua de repuesto
TORRES DE ENFRIAMIENTO
PARTE ELCTRICA
Turbina de vapor:
Ciclo de Rankine Diferencia de entalpa
Movimiento de labes Giro de turbina
Energa mecnica de rotacin
Acoplada al eje del generador
rendimiento Grupos de alta, media y baja
presin
mecnica
de
5. Transformador
Departamento elctrico
Cuadros de maniobra y medidas
Subestacin transformadora elevadora
Edificio de servicios auxiliares
Parque de transformadores de servicios
auxiliares
Aparamenta de media y baja tensin
Circuitos
Ventajas
Corto tiempo de construccin
No dependen del clima
Costos de inversin menores que en la
hidroelctricas
Facilidad de transporte del combustible orgnico
avances tcnicos permiti disear grandes
unidades generadoras (grandes mdulos) con
mejores rendimientos que las unidades pequeas
o medianas.
Desventajas
Como resultado del procesamiento del
carbn, fue- oil y gas,
La peor desventaja es el terrible impacto,
efecto invernadero como la lluvia cida.
En el caso del petrleo es preocupante su
vertido al mar cuando se transporta, ya que
crea las famosas mareas negras.
desventajas
Dependencia del poder calorfico
combustible Poco eficientes
del
CAPACIDAD DE GENERACION
Gas natural 9,7 KW-h/ m3
Carbon 2,4 KW- h/ Kg
Fuel- oil 2,9 KW- h/ Kg
Kg O m3 DE COMBUSTIBLE QUE SE
NECESITAN PARA GENERAR 1 KW
Gas natural 0,416 m3 /KW h
Carbn de 0,336 a 0,850 Kg / KW- h
IMPACTO AMBIENTAL
Los efectos ambientales de una central
trmica provienen del proceso de
combustin, as 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
combustin de carbn.
TURBINAS A GAS:
Comnmente se habla de las turbinas a gas por
separado de las turbinas ya que, aunque funcionan con
sustancias en estado gaseoso, sus caractersticas de
diseo son diferentes, y, cuando en estos trminos se
habla de gases, no se espera un posible cambio de
fase, en cambio cuando se habla de vapores s.
TURBINAS A VAPOR:
En la turbina se transforma la energa interna del vapor
en energa mecnica que, tpicamente, es aprovechada
por un generador para producir electricidad.
TURBINAS A GAS:
El rendimiento en la turbinas a gas son altamente
eficientes con eficiencias que se aproximan ala 100%
de acuerdo a ciertas condiciones.
TURBINAS A VAPOR:
Como ocurra con las turbinas de vapor, si no existiesen
prdidas de energa, la conversin de calor en trabajo
tendra un rendimiento aparente del 100%. Las
prdidas de calor a la atmsfera (debida la entalpa de
los gases liberados) reducen el rendimiento de la
conversin. El rendimiento global depende del perfil de
los gases durante la expansin.
TURBINAS A VAPOR
Los generadores elctricos 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 entalpa energa en forma de calor y presin en el seno del
vapor, medida en BTU, mientras se convierte en energa
mecnica y luego elctrica a medida que la turbina
hace girar al generador. Puedes calcular la potencia
entregada por la turbina de varias formas, incluyendo
un anlisis de la energa que ingresa y egresa del
sistema.
CONCLUSIN
Las Torres de enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y
otros medios a temperaturas prximas a las ambientales.
CONDENSADORES
BIBLIOGRAFA:
W. Stoecker: Industrial Refrigeration Handbook, 1998.
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