colectores de concentracion

7/17/2019 Colectores de Concentracion

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COLECTORES DE CONCENTRACION

Durante un tiempo fue un sistema muy caro y de difícil acceso.

¿Porque los colectores de vacío son máseficaces que los de placa plana? Para poder dar una respuesta más precisa es necesarioconocer los procesos físicos por los cuales laenergía calorífica pasa de un cuerpo a otro yque intervienen en los procesos que

determinan la mayor o menor eficacia de uncolector con respecto a otro

Formas de transmisión del calor

Existen 3 formas en los que el calor se transmite de un cuerpo a otro:

Conducción !e trata de la transmisi"n de calor que se produce entre dos cuerpos adistinta temperatura que están en contacto físico directo o entre dos áreas de un mismocuerpo a distintas temperaturas. El flu#o de transmisi"n del calor dependerá de loamplia que sea la superficie de contacto entre las dos áreas de distinta temperatura ydel desequili$rio t%rmico que exista entre ellas. Este tipo de transmisi"n la

compro$amos empíricamente al tocar un cuerpo caliente & nos transmite el calor' o alsostener un elemento metálico sometido al fuego & notaremos que el calor se distri$uyeprogresivamente por todo el o$#eto'

Convección (ipo de transmisi"n de calor que s"lo se da entre los fluidos) no entre loss"lidos. !e produce porque al elevarse la temperatura de un fluido este pierdedensidad y asciende so$re el medio más frío y denso transfiriendo a este *ltimo sucalor. Este tipo de transmisi"n se puede compro$ar empíricamente colocando unamano so$re un radiador o una estufa. !e notará una suave corriente de aire cálidoascendente

Radiación. Es este caso no se requiere que los cuerpos est%n en contacto paratransmitirse calor pudiendo existir incluso en vacío entre ellos. (odo cuerpo por el

1 Julio Sánchez Díez



simple +ec+o de estar a una temperatura superior al cero a$soluto & ,-3 gradoscentígrados' emite radiaci"n electromagn%tica. uanta mayor sea su temperaturamayor será la radiaci"n que emita

Por e#emplo) dos cuerpos uno a /0 grados centígrados y otro a /30 grados centígrados

emitirán energía radiante. 1l colocarse pr"ximos entre si existirá un intercam$io deradiaci"n entre am$os. El que está a /0 grados a$sor$erá muc+a energía de laradiaci"n del cuerpo de /30 grados y le dará poca. 1sí el cuerpo de /30 grados emitirámuc+a más radiaci"n de la que es capa2 de a$sor$er del cuerpo de /0 grados. Enausencia de otros agentes externos) el resultado final será que el cuerpo de /0 gradosse calentará y el de /30 se enfriará +asta que alcancen am$os la misma temperatura ylo que a$sor$an y emitan sea la misma cantidad de energía. El e#emplo más claro deeste tipo de transmisi"n de calor nos lo proporciona el mismo !ol) que se encuentra auna temperatura muy alta y nos +ace llegar su calor a trav%s del espacio vacío.

Normalmente se suelen dar los tres tipos de transmisión del calor a la ve2 aunqueen distintas proporciones cada uno.

En los colectores de energía solar podemos esta$lecer las siguientes relaciones detransmisi"n del calor. El sol incide so$re el colector y este su$e de temperatura. onese calor lo que se $usca es calentar un fluido deseado) normalmente el agua & o aguay anticongelante'. !in em$argo no todo el calor generado se aprovec+a para calentar elfluido deseado ya que una parte se perderá irremedia$lemente en calentar el aireexterno que está en contacto con el colector &conducci"n y convecci"n' y otra seperderá por radiaci"n ya que el su$ir de temperatura el colector emitirá con másenergía que el am$iente en el que se encuentra provocándose p%rdidas en ese sentido.

o todos los colectores son iguales y serán más eficaces aquellos que mantengan uname#or relaci"n entre lo que ganan de la energía del !ol y lo que pierden seg*n +emoscomentado.

Existen dos maneras de me#orar los colectores) me#orando la ganancia de energía queo$tiene del sol y4o reduciendo sus p%rdidas.

5a me#ora que aportan los colectores de tu$o de vacío consiste en evitar las p%rdidaspor conducci"n y convecci"n. omo se +a visto la transmisi"n de calor por conducci"n

y convecci"n necesita de la materia para poder llevarse a ca$o. Por ello con lacolocaci"n del a$sor$edor en el interior de un tu$o en el que se +a +ec+o el vacío evitalas p%rdidas por estos m%todos s"lo perdi%ndose el calor por radiaci"n &que se puedetransmitir en el vacío'.

!i se pierde menos calor) +a$rá más calor disponi$le para calentar el fluido quenecesitamos o$teni%ndose así más rendimiento para la misma cantidad de energía del!ol.




(am$i%n conviene mencionar que de$ido a la forma cilíndrica de los tu$os del colector se producen más refle#os de la lu2 del !ol que en los colectores de placa plana con loque la ganancia de la energía del !ol es menor. o o$stante la adopci"n de esta formacompensa ya que se de#a de perder más energía por el vacío de la que se de#a deganar por los refle#os.

Tipo de colectores de tubo de vaco

5os distintos sistemas de colectores de tu$o de vacío se $asan en los tu$osevacuados. Estos están conformados por dos tu$os conc%ntricos entre los cuales se +aaspirado el aire produci%ndose un vacío. En uno de los extremos am$os tu$os se unensellándose el vacío. Dentro de am$os tu$os &de a+ora en adelante nos referiremos aestos tu$os conc%ntricos con el vacío en medio como tu$os evacuados' se sit*an losdistintos tipos de a$sor$edores que determinan los distintos sistemas.

Esquemas de tubos evacuados

1lgunos colectores emplean un sistema denominado P &olector Para$"licoonc%ntrico' para aprovec+ar la radiaci"n solar que incide entre dos tu$os. Estesistema consiste en una serie de reflectores que dirigen la lu2 que cae entre tu$o y tu$o+acia la parte trasera de los mismos donde es tam$i%n aprovec+ada. on ello loscolectores reci$en lu2 tanto de la parte delantera como de la trasera. on el sistemaP se amplía la superficie efectiva de captaci"n por metro cuadrado para latecnología de tu$o de vacío factor que sin em$argo siempre estará por de$a#o de loscolectores de placa plana &por metro cuadrado se capta menos pero se +ace un usomás eficiente de lo captado'




!." Tubos evacuado simplesEste sistema es *nicamente utili2ado en calentadores solares termosif"nicos. !ontu$os evacuados ensam$lados directamente con el dep"sito acumulador y que por lotanto contienen agua.

En la pared interior del tu$o evacuado se sit*a una capa de color oscuro de materiala$sor$ente. uando la radiaci"n solar incide so$re la capa de material a$sor$ente setransforma en calor y eleva la temperatura del agua que está en contacto con %l.

El agua calentada se eleva por convecci"n y comien2a a ascender siendo reempla2ada

por agua fría que a su ve2 se calienta y reinicia el proceso.

Este tipo de tu$o de vacío ofrece la venta#a de tener las ya comentadas escasasp%rdidas de calor y los inconvenientes de ser muy sensi$le a la presi"n y de no ofrecer ninguna protecci"n contra las $a#as temperaturas no siendo posi$le su utili2aci"n en2onas con inviernos fríos sin la inclusi"n de un calentador el%ctrico que caliente el aguadel dep"sito cuando esta alcan2a temperaturas muy $a#as.

En caso de $a#a temperatura la dilataci"n del agua al congelarse puede reventar lostu$os y arruinar el equipo.




#." Tubo de vaco de $lu%o directo

Esta tecnología se emplea tanto para colectores exentos como para calentadoressolares compactos con dep"sito integrado. 5os colectores de tu$o de vacío de flu#odirecto colocan en el interior del tu$o evacuado una planc+a de material a$sor$enteadecuado que +ace las veces de a$sor$edor transformando la radiaci"n solar en calor.El a$sor$edor es recorrido en su superficie por un tu$o con flu#o directo en el quecircula un fluido que eleva su temperatura en contacto con %l.

1lgunos colectores con esta tecnología aplican el sistema P alterando la forma dela$sor$edor que adopta una forma semicilíndrica para poder captar la energía solar dela forma más eficiente posi$le por la parte trasera.

5os colectores de tu$o de vacío de flu#o directo tienen la venta%a de poder adoptar unaposici"n tanto +ori2ontal como vertical sin mermar su rendimiento ya que el tu$o puede

rotar so$re su e#e inclinándose el a$sor$edor de la manera más adecuada.




(iene la venta#a además de ser utili2a$le en áreas frías ya que permite usar lasestrategias contra la congelaci"n de uso general en la energía solar t%rmica.

&." Tubo de vaco de 'eat pipe.

Esta tecnología de colectores solares emplea un mecanismo denominado 6eat pipe.& tu$o de calor'. Este mecanismo consiste en un tu$o cerrado en el cual se introduce unfluido de propiedades específicas. uando el !ol incide so$re el a$sor$edor adosado altu$o) el fluido se evapora y a$sor$e calor & calor latente'. omo gas asciende so$re ellíquido +asta lo alto del tu$o donde se sit*a el foco frío. 1llí se licua & condensa' y cedesu calor latente al fluido que nos interesa calentar volviendo a caer al fondo del tu$o por gravedad. Este proceso se repite mientras dure la radiaci"n del !ol o +asta que elcolector +a alcan2ado una temperatura muy alta & de en torno los /30 grados o más' .El 6eat Pipe o tu$o de calor es considerado como un superconductor t%rmico por loefica2 de su funcionamiento.




1) La radiación solar incide en el absorbedor que se calienta y transmite ese calor altubo.

2) el calor recibido provoca que el fluido en el interior del tubo se evapore y ascienda por tanto energía (calor latente).

3) El fluido evaporado cede su calor latente al fluido ms frío que circula por el e!teriorde la cabe"a del tubo y al #acerlo se licua.

$) El fluido de nuevo en estado líquido cae por gravedad al fondo del tubo para reiniciar el proceso.

5os colectores de tu$o de vacío con tecnología +eat pipe tienen la venta%a de no sufrir p%rdidas por la noc+e ya que el proceso de transferencia de calor no es reversi$le &esdecir el fluido caliente o el calor no puede pasar del acumulador al tu$o y por lo tantoperderse'. 1demás cada tu$o es independiente pudi%ndose cam$iar en plenofuncionamiento del sistema. Es altamente resistente a las +eladas.




Dado que tam$i%n pueden girar so$re su e#e los tu$os) existe la posi$ilidad de queadopten posiciones verticales y +ori2ontales al igual que ocurre en los sistemas de flu#odirecto aunque en este caso +a$rá que respetar una inclinaci"n mínima del largo deltu$o para permitir que el fluido una ve2 licuado pueda descender por gravedad.

En esta tecnología tam$i%n se aplica el sistema P.

Aplicaciones de los tubos de vaco

Es posi$le emplear la tecnología de los tu$os de vacío para casi cualquier aplicaci"nque requiera agua caliente de entre 70 y /30 grados. 5os colectores de tu$o de vacíoson especialmente apropiados para climas muy fríos y parcialmente nu$osos.

5a temperatura am$iente supone un factor importante que afecta al rendimiento de loscolectores) cuanto más fría sea menor será su rendimiento porque +a$rá más p%rdidasen la superficie del colector. 5os colectores de tu$o de vacío al tener muy pocasp%rdidas ofrecerán un rendimiento claramente superior en climas muy fríos 1demáseste tipo de colectores es capa2 de aprovec+ar la radiaci"n difusa que suele darse enlos días de nu$lados ligeros.




Colectores de tubo de vaco vs colectores de placa plana

Existe un de$ate a$ierto a entre los profesionales so$re cuál de las dos tecnologías decolectores es la más adecuada.

5os que a$ogan por los de tu$o de vacío los consideran más avan2ados y sostienenque en el futuro esta tecnología terminará por despla2ar a los colectores de placa planade$ido a su me#or rendimiento.

En cuanto al mayor costo de los colectores de tu$o de vacío con respecto a los deplaca plana) los partidarios de los primeros consideran que optar por ellos se compensaya que al ofrecer un mayor rendimiento por m, será necesario adquirir menoscolectores.

(am$i%n alegan sus partidarios su facilidad para integrarlo en edificios ya que sepueden colocar en vertical cu$riendo una fac+ada como +emos visto con alguna de las

tecnologías.

5os que prefieren los colectores de placa plana sostienen que no se #ustifica estoscolectores en países donde la temperatura media es suave &como Espa8a donde el fríono suele ser extremo y que tienen 2onas de clima cálido' ya que unos más econ"micospaneles de placa plana pueden cumplir con los o$#etivos normalmente deseados sinpro$lemas. Esto tam$i%n sería aplica$le a países cálidos como 9%xico y varia$le enpaíses grandes con una importante diversidad climática como son 1rgentina o +ile&válido en las 2onas cálidas) no válido en las 2onas frías'.

tro aspecto a tener en cuenta se da en áreas con marcada diferencia de radiaci"n ytemperatura entre el invierno y el verano &como Espa8a menos anarias) !ur de 1rgentina y de +ile' d"nde un n*mero de paneles necesario para satisfacer lasnecesidades en invierno pueden suponer un pro$lema de so$recalentamiento enverano. Este factor de so$recalentamiento +a de ser muy tenida en cuenta por elinstalador ya que puede arruinar la instalaci"n.

En estos casos) los partidarios de los colectores de placa plana sostienen que en unainstalaci"n con colectores de tu$o de vacío se alcan2an en verano temperaturas demás de /30 grados lo que puede ser difícil &o costoso' de controlar mientras que eninstalaciones de placa plana la temperatura que se alcan2a es menor.

En áreas de climas tropicales y su$tropicales los pro$lemas de so$recalentamiento enverano de reducirán conforme nos acerquemos al ecuador ya que la temperatura y laradiaci"n tenderá a +acerse más uniforme a lo largo del a8o y el n*mero de colectoresserá más a#ustado en todos los meses.

En definitiva un profesional adecuadamente formado de$e valorar atendiendo a losrequerimientos específicos de la instalaci"n) la climatología del lugar en cada estaci"ndel a8o) a su experiencia previa y a la disponi$ilidad de presupuesto la elecci"n de unau otra tecnología.




La cale$acción solar por colectores deaire

La cale$acción de viviendas con ener(a solar )a sido una de lasaplicaciones *ue m+s inter,s )a despertado en los -ltimos tiempos.'acerlo empleando eclusivamente aire es una opción a-n mu/ pocousada pero con un potencial enorme

5a calefacci"n por energía solar +a sido una de las aplicaciones que más inter%s +adespertado en los *ltimos tiempos. 5a calefacci"n de edificios requiere de importantescantidades de energía y por lo tanto de dinero. Es por ello por lo que +a suscitado graninter%s la idea de poder calefactar edificios trav%s de la energía gratuita y ecol"gica del!ol.

!in em$argo en invierno cuando más se necesita la energía solar es cuando menosllega &causa por la que se produce el propio invierno'

Existen dos sistemas fundamentales de calefacci"n que utili2a la energía solar) aquelque emplea colectores de agua y aquel que emplea colectores de aire. El m%todo queme#ores resultados +a mostrado +asta a+ora +a sido el que emplea aire) de$ido a queeste tipo de instalaciones ofrece ciertas venta#as con respecto a las instalaciones queutili2an agua.

Caractersticas de las instalaciones solares de cale$acción por aire en

comparación de las de a(ua.

5a primera y principal diferencia entre am$os sistemas radica en la sustancia que +acede fluido transportador de calor y sus diferentes propiedades físicas.

El agua presenta ciertas venta#as en cuanto a su capacidad para transportar calor. ;aque puede llevar +asta < veces más calor por unidad de masas que el aire &!u calor especifico es de / cal4gr frente a la del aire que es de 0.,7 cal4gr' Por otro lado ladensidad del agua es tam$i%n mayor que la del aire siendo de /000 =g4 m3 frente a los/),,< =g 4m3 &valor para aire seco a nivel del mar a temperatura de /< grados a presi"natmosf%rica estándar'. De acuerdo con estos datos) significa que necesitaremosaproximadamente 3 700 veces más volumen de aire que de agua para transportar lamisma cantidad de calor.




Esquema comparativo del volumen de agua y aire necesario para transportar unamisma cantidad de energía calorífica

!in em$argo el aire presenta determinadas venta#as con respecto al agua para lasinstalaciones de calefacci"n por energía solar. Por un lado es inmune al congelamientoy a la e$ullici"n por lo que se +acen innecesarios determinados dispositivos yestrategias que se adoptan en las instalaciones de agua para evitar sus nocivos

efectos. 1demás) al tra$a#ar en circuito a$ierto con la atm"sfera) no existen pro$lemasde fugas.

5as instalaciones solares por aire son más sencillas y simples que las de agua. Dadoque la finalidad *ltima de la calefacci"n es calentar el aire resulta muc+o más sencilloque el fluido que se +ace pasar por los colectores solares sea directamente el aire quese quiera calentar por lo que s"lo se +ace necesario los colectores) los conductos y unaerocirculador.

5as instalaciones de calefacci"n por agua requieren en cam$io de otros muc+oselementos. Dado que la instalaci"n está expuesta a sufrir de $a#as temperaturas

nocturnas) se +ará necesario un circuito primario con agua y anticongelante que evite lacongelaci"n en los colectores y la ruina de %stos. 1l tener un elemento t"xico como esel anticongelante se +ace necesario instalar un circuito secundario) con su respectivointercam$iador de calor) que comunique con el dep"sito acumulador de agua. 5asinstalaciones de calefacci"n solar por agua caliente s"lo son efectivas en com$inaci"ncon suelo radiante) con lo que se requiere una instalaci"n comple#a que +a de ser tenida en cuenta en el momento de la construcci"n del edificio. En cam$io lasinstalaciones de calefacci"n por aire son posi$les de reali2ar en edificios yaconstruidos.

5a calefacci"n) al requerir importantes cantidades de energía) o$liga a la instalaci"n deun n*mero significativo de colectores. En las instalaciones de agua estas grandesáreas captadoras plantean importantes pro$lemas al llegar el verano) ya que la energía




que se capta es muc+o mayor que en invierno) y la demanda nula) con lo quecontaremos con un gran excedente de calor que si no es convenientemente tratado)puede arruinar la instalaci"n. Esto no ocurre con los colectores de aire ya que soninmunes al exceso de calor.

!i la *nica finalidad de una instalaci"n de energía solar por agua es la calefacci"n)entonces resulta más interesante +acerla de calentamiento de aire. En cam$io sí esinteresante reali2ar una instalaci"n de agua que englo$e o$tenci"n de agua calientesanitaria) apoyo a calefacci"n en invierno y que en verano emplee el gran exceso deproducci"n de agua caliente en la climati2aci"n de una piscina.

Elementos *ue componen las instalaciones de cale$acción solar de aire.

Los colectores

Exteriormente no es posi$le distinguir un colector de aire de uno de agua ya que am$osestán montados so$re ca#a y cuentan con un vidrio para provocar el efecto invernadero.

Es en el a$sor$edor donde se encuentran las mayores diferencias. En los colectoressolares de aire el a$sor$edor presenta una forma rugosa y carece de la clásica parrillade conductos de los colectores de agua. El aire circula li$remente por la superficie dela$sor$edor recogiendo el calor que %ste transforma. Por otro lado partiendo de que losconductos de aire son más grandes que las tu$erías de agua de$ido a la distintanaturale2a en la fluide2 de am$os elementos) la entrada y la salida del colector sontam$i%n más grandes en los colectores de aire que en los de agua.

1l ser una aplicaci"n poco difundida +asta a+ora) no existe un modelo estandari2adode colector solar de aire) reali2ando cada fa$ricante su propio modelo. Por la mismara2"n) no existen prue$as oficiales que midan el rendimiento de estos colectores)existiendo diversas concepciones en cuanto a su rendimiento.

9ientras algunos le otorgan valores de +asta el >0 otros afirman que su rendimientoes en un /0 inferior a los colectores de agua para cualquier temperatura e intensidadde la radiaci"n. @ran parte del resultado en el rendimiento depende del caudal de aireque le suministre cada dise8ador. 6asta que no existan unas prue$as específicas paralos colectores de aire de igual modo de los que existen para los colectores de agua) nose podrá reali2ar una correcta comparaci"n entre am$os modelos.

Existen distintos tipos de colectores en funci"n de la forma en que está dispuesto ela$sor$edor y los vidrios) entre los que podemos destacar:

!." Colector simple de circulación delantera.

5a placa a$sor$edora se encuentra al fondo de la ca#a) so$re el aislante y la circulaci"ndel aire se reali2a entre el vidrio y la placa. Es en principio el modelo que menor rendimiento tendría.




#." Colector de placa intermedia

En este modelo la placa se encuentra situada en medio de la ca#a) reali2ándose lacirculaci"n de ida por detrás y la de retorno por delante del a$sor$edor o viceversa.

&." Colector de placa intermedia con doble vidrio

9odelo sugerido por algunos fa$ricantes en el que el a$sor$edor aparece agu#ereadocirculando el aire li$remente entre los espacios por delante y por detrás del a$sor$edor.!e asegura que para lograr eficiencia es necesario dotarle de un do$le cristal y que semantenga una cámara aire estanco entre ellos.

0." Colector de circulación trasera

En ellos el a$sor$edor se dispone tam$i%n en una altura intermedia dentro de la ca#a)con la diferencia de que la circulaci"n se reali2a exclusivamente por detrás de ellaexistiendo en el espacio entre el a$sor$edor y el vidrio una cámara de aire estanco.omo se coment" para el modelo anterior) seg*n algunos fa$ricantes) para que loscolectores de aire sean eficientes) es necesario dotarlos de una cámara de aireestanca.




1." Colector de aire sin vidrio

Estos son simplemente una planc+a de metal negro mate toda ella calada conpeque8os agu#eros colocada so$re un muro. El aire calentado por %ste es a$sor$idopor un aerocirculador y llevado al interior del edificio. Es un modelo tam$i%n

encuadra$le dentro de la arquitectura solar pasiva.

Aerocirculador / conductos de aire

5os aerocirculadores y los conductos de aire son los mismos que los empleados enventilaci"n.

Es conveniente que los conductos apare2can aislados t%rmicamente para evitar p%rdidas de calor) so$re todo en los tramos externos al edificio. Para su correctodimensionado es recomendado contar con gente capacitada para ello.

Elementos automati2ados de control

Es importante disponer de elementos que paren o activen la instalaci"n en funci"n dela presencia o ausencia de la radiaci"n solar so$re los colectores y de la temperaturadel aire en el interior del edificio. De esta manera se evita +acer funcionar elaerocirculador en momentos que no +ay !ol o seguir for2ando aire caliente enmomentos en que la temperatura en el interior del edificio y en los elementosacumuladores ya es la requerida. 5os elementos de regulaci"n son similares a losempleados en las instalaciones t%rmicas de agua y aire convencionales y constan$ásicamente de unos sensores t%rmicos adecuadamente dispuestos en colectores)acumuladores e interior del edificio y de un termostato diferencial que activa o parali2ael aerogenerador en funci"n de la informaci"n reci$ida desde los sensores.

3ODELOS DE INSTALACIONES

De acuerdo a la configuraci"n de los distintos elementos) podemos encontrar tresmodelos $ásicos de instalaciones:

!." Instalación por termosi$ón

1quella que emplea para lograr la circulaci"n del aire la propiedad natural del aire deascender cuando se calienta despla2ando en ese movimiento al aire frío. El colector sesit*a en vertical so$re la superficie externa del muro. De esa manera el aire calentadoen el colector asciende y entra al edificio y el espacio de#ado por este es rempla2adopor aire frío proveniente del edificio. Para poder reali2ar este dise8o) es preciso contar

con una fac+ada de orientaci"n al ecuador so$re el que colocar los colectores) dondeno se proyecten som$ras.




#." Instalación con ventilación $or2ada

!u funcionamiento es $ásicamente igual al modelo anterior solo que en este caso seemplea un extractor para +acer más eficiente la circulaci"n del aire. 5os requisitos son

los mismos que en el caso anterior.




&." Con colectores independientes / circulación $or2ada

En este modelo de instalaci"n) los colectores se +acen independientes al muropudi%ndose colocar en te#ados o so$re el suelo en lugares de condiciones favora$les.

1sí una toma de aire del interior de la casa se dirige +acia los colectores por medio deun aerocirculador donde se calienta para volver a llevarlo al interior de la casa. Esimportante que la toma de aire se coloque lo más cercana posi$le al suelo ya que solose calentara el espacio de +a$itaci"n que va desde la toma de aire +asta el tec+o. Estetipo de instalaciones son las mas comple#as de reali2ar) necesitándose de personalcualificado y de empresas con experiencia para poder llevarlas a ca$o.




0." Suelo radiante por aire caliente

En este modelo se emplea el aire calentado por energía solar por el modelo anterior para +acerlo circular por conductos $a#o el suelo desde donde se irradia el calor al aire

del interior del edificio. Este modelo de instalaci"n necesita ser reali2ado desde laconstrucci"n de la casa) ya que resulta excesivamente caro instalarlo una ve2construida la casa.




LA AC434LACI5N DE CALOR.

En las instalaciones de energía solar) dada la naturale2a de la radiaci"n solar que s"lollega a la tierra en determinados momentos) no siempre uniformes y rara ve2coincidente con la demanda energ%tica) es recomenda$le contar con un elemento de

acumulaci"n que almacene la energía para los momentos en que no la proporciona el!ol. Existe un cierto de$ate so$re la naturale2a de c"mo de$e ser la acumulaci"n eneste tipo de instalaciones que nos ocupa. Entre los distintos modelos de acumulaci"ndestacan:

!." Acumulación en pilas de cantos rodados

En este modelo el acumulador está conformado por una tina con cantos rodados ograva en su interior. Es en estas piedras donde se almacena el calor que pasa alam$iente cuando la temperatura del aire $a#a. Existen dos utili2aciones de este modelode acumuladorA la que fuer2a el aire a trav%s de la tina y aquella que la emplea comomasa t%rmica sin que el aire pase directamente por las piedras.

#." Acumulación de las paredes del edi$icio como elemento de acumulación

1lgunos profesionales de este tipo de instalaciones proponen los muros) el suelo y loscomponentes de mo$iliario del interior del propio edificio como elemento de

acumulaci"n) para que +agan de masa t%rmica. !e8alan que el for2ar el aire a trav%sde la tina de piedras es excesivamente difícil de controlar dado lo complicado de lacirculaci"n del aire maximi2ado por lo irregular de la disposici"n y de las superficies delas piedras. (odo ello complica el correcto dimensionado del aerocirculador.

&." Acumulación en conductos masivos en suelo radiante

En el dise8o de suelo radiante por aire caliente) se instalan unos conductos masivosque acumulan el calor procedente del aire caliente +aciendo de masa t%rmica y

li$erándolo cuando la temperatura del aire desciende.




LAS CENTRALES SOLARES TER3OEL6CTRICAS

7enerar ener(a el,ctrica a partir del Sol no sólo posible a trav,s depaneles solares $otovoltaicos8 tambi,n es viable obtener electricidad del

calor producido por la radiación solar. La tecnolo(a capa2 de conse(uir esto es la llamada solar termoel,ctrica.

El funcionamiento consiste $ásicamente en calentar un fluido con la energía del !olpara lograr que este provoque el movimiento de un generador el%ctrico.

Dos grandes grupos de tecnologías se emplean para este fin:

/. 5as c+imeneas solares &tam$i%n conocidas como torres solares'.

2. 5as centrales de concentraci"n de los rayos solares &centrales de captadores

cilindropara$"licos y de captaci"n en torre'

Las c)imeneas solares

Las c#imeneas solares son centrales el%ctricas consistentes en una gran superficie deterreno cu$ierta de vidrio o plástico transparente que tiene en el centro una c+imeneade gran altura. En la $ase de la c+imenea se disponen unos aerogeneradores.

%#imenea solar de man"anares




Funcionamiento" En los días de !ol) los rayos solares atraviesan la superficie deplástico y recalientan el suelo y la masa de aire so$re este. El aire caliente se dilata yse +ace más ligero generándose así una $risa en direcci"n a la c+imenea.

onforme el aire se aproxima a la c+imenea aumenta progresivamente su velocidad ysu temperatura llegando a ser am$os valores máximos en la $ase de esta. El aire enmovimiento se canali2a entonces por la c+imenea en forma de potente c+orro ytransfiere su energía cin%tica a los aerogeneradores que la transforman en electricidad.




&ección del esquema de funcionamiento de la torre o c#imenea solar. El aire se calienta ba'o elinvernadero y aumenta su temperatura conforme ms se apro!ima a la c#imenea. na ve" el aire se #acanali"ado en la c#imenea cede su energía al generador y se enfría

Or(enes de la idea Este modelo de central e"lico solar fue conce$ido por primerave2 en />03 en Espa8a) cuando el coronel de artillería Bsidoro a$anyes expuso en larevista C5a energía el%ctrica el artículo titulado CProyecto de motor solar. El ingenioexpuesto se $asa$a exactamente en este mismo principio.

!in em$argo este proyecto parece que fue olvidado +asta que en />3/ el alemán 6ans@unter &sin que se sepa que tuviera conocimiento del ingenio del espa8ol' expuso elprimer dise8o de una central el%ctrica de c+imenea solar. El concepto de c+imeneasolar fue patentado en />- y en />/ por Fo$erto E. 5ucier.

C)imeneas solares en el mundo 5a primera planta piloto con esta tecnología seconstruy" en 9an2anares &provincia de iudad Feal) astilla la 9anc+a) Espa8a' en/>/ y estuvo operativa +asta />> en el que la torre cay" en una tormenta. 5ac+imenea solar de man2anares fue financiada enteramente por el ministerio alemán deinvestigaci"n y tecnología y e#ecutada por la empresa tam$i%n alemana !c+laic+Gergermann en un terreno cedido por la compa8ía el%ctrica Hni"n Ienosa. 5a centrale"licosolar de man2anares tenia una superficie de captaci"n de 77 000 m, con unatorre de />7.J m de altura y /0 metros de diámetro. 5a $ase de la c+imenea esta$adotada de un aerogenerador de <0 Kilovatios de potencia. Esta planta se utili2" paracompro$ar el desempe8o efectivo de la teoría y para experimentar con distintosdise8os y materiales.




1ctualmente están en desarrollo varios proyectos para explotar esta tecnología agrandes escalas:

Enviro 9ission está desarrollando una c+imenea solar en 9ildura &1ustralia'. En unprincipio esta central i$a a tener una potencia de ,00 9L con una torre de /000 metros

de altura. Parece ser que se +an re$a#ado las pretensiones iniciales y que se $ara#a laposi$ilidad de que tenga una potencia de <0 9L y la torre una altura deaproximadamente <<0 metros. Esta central será capa2 de dar electricidad a unos /00000 +ogares australianos de consumo medio.

tra torre solar está en proceso de construcci"n en Espa8a en la localidad de Iuentedel fresno) uidad Feal) &astilla la 9anc+a'. Esta planta tendrá una potencia nominalde <0 9L. !u superficie de captaci"n será de J<0 +ectáreas &J <00 000 m,' y su torretendrá una altura de -<0 metros lo que la convertirá en la construcci"n más alta deEuropa. En esta central) aparte de la funci"n el%ctrica) se pretende aprovec+ar laestructura perif%rica del invernadero para instalar cultivos de regadío) energ%ticos) o de

$iomasa &la parte pr"xima a la c+imenea sería inadecuada por las altas temperaturas'.(am$i%n se $usca darle una finalidad turística instalando un mirador en lo alto de latorre.

Existen noticias de la existencia de otra c+imenea solar &o proyecto de c+imenea solar'en 1ra$ia !audita) sin em$argo no +a sido posi$le averiguar más detalles so$re estacentral.

En algunos medios se +an +ec+o críticas a este tipo de central solar por lo reducido desu rendimiento) que no supera el ,. !in em$argo lo sencillo de su tecnología unido alo relativamente $arato de sus componentes lo +ace econ"micamente competitivofrente a otros tipos de energías renova$les. Es decir) el costo por KL llega a ser másecon"mico que en otros modelos de aprovec+amiento solar más eficientes pero muc+omás costosos. Es en relaci"n costoaporte energ%tico de las energías renova$les másrenta$les que existen.

1dicionalmente es posi$le aprovec+ar parte de la estructura del invernadero paracultivos especiali2ados) lo que ayuda a renta$ili2ar a*n más la gran extensi"n deterreno ocupada.

(am$i%n tiene la venta#a de que es de los pocos tipos de energía renova$le que puede

asegurar un funcionamiento relativamente constante) ya que mediante la colocaci"n decontenedores con agua $a#o el plástico se consigue acumular la energía caloríficareci$ida en el día para li$erarse durante la noc+e y mantener en funcionamiento latur$ina.




Las centrales solares termoel,ctricas de concentración

Esta forma de generaci"n el%ctrica solar emplea en $uena parte del proceso la mismatecnología que las centrales de com$usti$les f"siles. Difiere de estas $ásicamente en laforma de o$tener el calor necesario para producir electricidad. 9ientras en las centrales

de com$usti$les f"siles se logra quemando car$"n o derivados del petr"leo) lascentrales solares concentran los rayos del !ol para así o$tener altas temperaturas.

Existen dos tipos principales de centrales solares termoel%ctricas en funci"n del tipo decaptador solar que emplean:

/. 5as centrales con captadores cilindropara$"licas.,. 5as centrales solares de concentraci"n en torre.

Centrales con captadores cilindro"parabólicos

En este tipo de centrales se emplea un tipo de captadores de forma cilíndricopara$"lica recu$iertos de material reflectante en su parte interna y en cuyo e#e focalestá dispuesto una tu$ería con fluido caloportador.

lataforma solar del %*E+,- en ,lmería ( Espaa)

Funcionamiento" uando los rayos del sol inciden so$re el captador se refle#an y seconcentran en la tu$ería situada en el e#e focal la cual alcan2a temperaturas de entre300 y 700 grados. El fluido del interior de la tu$ería se $om$ea entonces +acia undep"sito de calor donde queda almacenado. Este calor es luego aprovec+ado paraproducir el vapor que mueve las tur$inas que generan energía el%ctrica.




Esquema de funcionamiento de receptor cilindro/parabólico

Para optimi2ar la captaci"n de la radiaci"n solar directa) estos captadores cuentan con un sistema seseguimiento de un e#e para orientar siempre el captador en la trayectoria aparente del

!ol en el cielo y captar una mayor cantidad de energía.

entrales de este tipo están ya instaladas o en construcci"n en diversas partes delmundo. 5as instalaciones construidas más grandes se encuentran en Estados Hnidosen el desierto de 9o#ave) las llamadas !E@! &siglas del t%rmino en ingl%s C!olar Electric @enerating !tation. Estaci"n solar de generaci"n el%ctrica en espa8ol'. !etrata de > centrales de diversos tama8os y potencias que #untas suman un total de 3<79L.

En Kuraymat &Egipto' se está construyendo una planta +í$rida que com$ina la fuentesolar con la com$usti"n de gas que tendrá una potencia total de /<0 9L.

En Espa8a en 1ldeire &@ranada' para el verano4to8o de ,00 esta prevista lainauguraci"n de 1D1!5 B) en ,00> se prev% la apertura de 1D1!5 BB y en unmomento indeterminado 1D1!5 BBB. Estas tres centrales contarán con unacapacidad de generaci"n de <0 9L cada una.




Las centrales solares de concentración en torre

Este tipo de centrales está conformado por un campo de +eli"statos &espe#osorienta$les' y de una torre receptora. En lo alto de la torre se dispone una apertura quecontiene un receptor con material a$sor$ente caloportador &+asta a+ora se +an

empleado sodio liquido) vapor de agua saturado) sales nitrato fundido o aire'.

5os días soleados la radiaci"n incide so$re el campo de +eli"statos. ada uno de estos+eli"statos) gracias a su mecanismo de seguimiento de dos e#es) adopta unainclinaci"n y una orientaci"n especifica dependiendo de 3 factores: 5a inclinaci"n y ela2imut solar &varia$les a lo largo del día en el movimiento aparente del !ol' y suposici"n relativa con respecto a la torre central. 5a finalidad de esta orientaci"nespecifica es la de lograr que cada +eli"stato refle#e el mayor tiempo posi$le laradiaci"n solar que reci$e +acia el receptor de la torre. De esta manera se logra laconcentraci"n de la radiaci"n solar en un solo punto en el cual llega a alcan2ar elevadísimas temperaturas de +asta 7000 grados centígrados. El fluido caloportador

transfiere la energía +asta un dep"sito donde queda almacenada. Este calor es luegoaprovec+ado para producir vapor y mover las tur$inas que generan energía el%ctrica.

Esquema de funcionamiento del rea de captación de una central solar de concentración entorre

!on pocas la centrales que se +an construido empleando esta tecnología y son todasde demostraci"n) con lo que son de escasa potencia &entre 0)< 9L y /0 9L'. 1continuaci"n se muestra una ta$la de las centrales de concentraci"n en torreexistentes.




Proyecto País Potencia (MW) Comienzo operaciones

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TECNOLO7IA TER3OSOLAR

5a tecnología termosolar está $asada en el concepto de la concentraci"n de laradiaci"n solar para producir vapor o aire caliente) que puede posteriormente ser usadoen plantas el%ctricas convencionales. Para la concentraci"n la mayoría de los sistemasutili2an espe#os de$ido a su gran reflectividad.

omo se muestra en la figura) el vapor producido por el calor de la energíaconcentrada del !ol es conducido directamente a la tur$ina o almacenado para ser utili2ado a posteriori) una ve2 es tur$inado) el vapor se condensa y $om$ea a la torre

en forma líquida para ser calentado y comen2ar el ciclo de nuevo. Este es uno de losvarios sistemas que se utili2an actualmente) existiendo tam$i%n sistemas decogeneraci"n que a*nan tur$inas de gas y con captadores solares.




SISTE3AS DE CA9TACI5N.

En las plantas termosolares se utili2an dos sistemas para la concentraci"n de laradiaci"n solar directa) ya que la difusa no se puede aprovec+ar como en fotovoltaica)estos sistemas son:

!."CONCENTRACI5N 94NT4AL) que consiste en orientar todos los espe#os +acía unmismo punto) consiguiendo con ello elevadas temperaturas.

Dentro de este sistema existen dos m%todos:

/' Disco !tirling) consiste en un espe#o con forma de antena para$"lica que

concentra toda la radiaci"n en un receptor.

%aptación solar por 0iscos &tirling.

,' (orre) consiste en un campo de espe#os que orienta la radiaci"n +acia una torreconcentrado toda la radiaci"n en un receptor.




%aptación solar por -orre con campo de espe'os.

#." CONCENTRACI5N LINEAL) consiste en concentrar toda la radiaci"n solar en unreceptor linear que está situado por encima del espe#o) como se puede apreciar el lafigura 7 y <. Este sistema alcan2a menores temperaturas al tener un menor grado deli$ertad de seguimiento solar.

/' ilindropara$"lico) es el sistema más utili2ado actualmente consiste en una seriede espe#os con forma de semicilindro) por encima de ellos se encuentra colocada latu$ería con el fluido calorportador) la funci"n de los espe#os es concentrar la máximaenergía posi$le en los tu$os.

%aptación solar por espe'os %ilindro/parabólicos

,' Iresnel) en este sistema los espe#os son planos y están colocado en +ori2ontal)van girando a lo largo del día para ir refle#ando los rayos solares so$re el tu$o con elfluido calor portador.




%aptación solar por sistema fresnel.

TI9OS DE CENTRALES TER3OSOLARES

O(FDHB.

En la actualidad existen 3 tipos principales de centrales termosolares las de discostirling) las de torre y las de colectores cilindro para$"licos) a partir de estos 3 tipos seestán desarrollando otros modelos de producci"n como com$inar centralestermosolares con ciclos com$inados) para me#orar rendimientos.

!. DISCO STIRLIN7.

Hn sistema de concentrador disco !tirling está compuesto por un concentrador solar dealta reflectividad) por un receptor solar de cavidad) y por un motor !tirling o unamicrotur$ina que se acopla a un alternador. El funcionamiento consiste en elcalentamiento de un fluido locali2ado en el receptor +asta una temperatura entorno alos -<0Q . Esta energía es utili2ada para la generaci"n de energía por el motor o lamicrotur$ina. Para "ptimo funcionamiento) el sistema de$e estar provisto de losmecanismos necesarios para poder reali2ar un seguimiento de la posici"n del sol endos e#es.




%aptador 0isco &tirling.

#. TECNOLO7IA DE TORRE.

5a tecnología de torre se posiciona como una tecnología termosolar con un grado demadure2 media.

En los sistemas de torre) un campo de +eli"statos o espe#os m"viles que se orientanseg*n la posici"n del sol) refle#an la radiaci"n solar para concentrarla +asta J00 vecesso$re un receptor que se sit*a en la parte superior de una torre. Este calor se transmitea un fluido con el o$#eto de generar vapor que se expande en una tur$ina acoplada aun generador para la producci"n de electricidad.

Esquema de funcionamiento de la tecnología torre.

El funcionamiento de la tecnología de torre se $asa en tres elementos característicos:los +eli"statos) el receptor y la torre.

/' 5os +eli"statos tienen la funci"n de captar la radiaci"n solar y dirigirla +acia alreceptor. Están compuestos por una superficie reflectante) una estructura que le sirve




de soporte) y mecanismos que permiten orientarlo para ir siguiendo el movimiento delsol. 5as superficies reflectantes más empleadas actualmente son de espe#os de vidrio.

,' El receptor) que transfiere el calor reci$ido a un fluido de tra$a#o) que puede ser agua) sales fundidas) etc. Este fluido es el encargado de transmitir el calor a la otra

parte de la central termosolar) generalmente a un dep"sito de agua) o$teni%ndosevapor a alta temperatura para producci"n de electricidad mediante el movimiento deuna tur$ina.

3' 5a torre sirve de soporte al receptor) que de$e situarse a cierta altura so$re elnivel de los +eli"statos con el fin de evitar) o al menos reducir) las som$ras y los$loqueos.

ista de una torre y su campo de #elióstatos.

,./ 9e#oras en la tecnología de torre.

En la constante $*squeda para o$tener mayores rendimientos se +a avan2adoprincipalmente en dos frentes) conseguir mayores temperaturas e +i$ridar y me#orar elalmacenamiento.

/. 1ltas temperaturas) $uenos rendimientos) las altas temperaturas &superiores a /000Q' que se pueden alcan2ar con esta tecnología permiten aspirar a elevadosrendimientos en la generaci"n de electricidad) incluso por encima del ,< en latransformaci"n de radiaci"n solar a electricidad.




,. 6i$ridaci"n y almacenamiento) en la tecnología de torre) se puede incorporar elalmacenamiento de energía. 1 partir de este almacenamiento el sistema puedeproporcionar energía aun en condiciones de nu$osidad o de noc+e. 1ctualmente lasoluci"n más utili2ada es el uso de un tanque de almacenamiento de agua4vapor osales fundidas que acumula la energía para ser distri$uida en otro momento) por lo que

la planta de ser so$redimensionada. tra aplicaci"n utili2ada en la tecnología de torrees la +i$ridaci"n.

&. TECNOLO7IA CILINDRO"9ARA:OLICA.

5a tecnología cilindropara$"lica es una tecnología limpia) madura y con un extenso+istorial que demuestra estar preparada para la instalaci"n a gran escala. Estatecnología lleva siendo instalada a nivel comercial desde los a8os 0 con unexcepcional comportamiento. Desde entonces) +a experimentado importantes me#orasa nivel de costes y rendimientos. 1ctualmente +ay 300 9Ls en operaci"n) 700 enconstrucci"n y alrededor de J @Ls en promoci"n a nivel mundial.

5a tecnología cilindropara$"lica $asa su funcionamiento en seguimiento solar y en laconcentraci"n de los rayos solares en unos tu$os receptores de alta eficiencia t%rmicalocali2ados en la línea focal de los cilindros. En estos tu$os) un fluido transmisor decalor) tal como aceite sint%tico es calentado a aproximadamente a 700 Q por los rayossolares concentrados. Este aceite es $om$eado a trav%s de una serie deintercam$iadores de calor para producir vapor so$recalentado. El calor presente eneste vapor) se convierte en energía el%ctrica en una tur$ina de vapor convencional.

5a tecnología cilindropara$"lica es la tecnología !P más desarrollada.




Esquema de funcionamiento de la tecnología %ilindro/parabólica

5os componentes principales del campo solar de la tecnología cilindropara$"lica son:

/' El reflector cilindropara$"lico: 5a misi"n del receptor cilindro para$"lico es refle#ar y concentrar so$re el tu$o a$sor$ente la radiaci"n solar directa que incide so$re lasuperficie. 5a superficie especular se consigue a trav%s de películas de plata o aluminiodepositadas so$re un soporte que le da la suficiente rigide2. En la actualidad losmedios soporte más utili2ados son la c+apa metálica) el vidrio y el plástico.

,' El tu$o a$sor$edor: El tu$o a$sor$edor consta de dos tu$os conc%ntricos

separados por una capa de vacío. El interior) por el que circula el fluido que se calientaes metálico y el exterior de cristal.El fluido de tra$a#o que circula por el tu$o interior es diferente seg*n la tecnología. Para$a#as temperaturas &R ,00 Q ' se suele utili2ar agua desminerali2ada con Etileno@licolmientras que para mayores temperaturas &,00Q R ( R 7<0 Q ' se utili2a aceitesint%tico. 5as *ltimas tecnologías permiten la generaci"n directa de vapor sometiendo aalta presi"n a los tu$os y la utili2aci"n de sales como fluido caloportante.

3' El sistema de seguimiento del sol: El sistema seguidor más com*n consiste en undispositivo que gira los reflectores cilindropara$"licos del colector alrededor de un e#e.

7' 5a estructura metálica: 5a misi"n de la estructura del colector es la de da rigide2 alcon#unto de elementos que lo componen.




%olector cilindro/parabólico.

3./ 1lmacenamiento.

5a tecnología de colectores cilindropara$"licos puede incorporar almacenamiento parapoder producir electricidad en +oras de oscuridad) la más extendida es elalmacenamiento con sales. Esta tecnología se $asa en la utili2aci"n de dos tanques desales para almacenar el calor.

/' Durante el ciclo de carga) las sales intercam$ian calor con el fluido procedente delcampo solar y se almacenan en el tanque caliente.

,' Durante el ciclo de descarga) el sistema simplemente opera en sentido contrario alanteriormente expuesto) calentando el fluido caloportador que generará vapor paramover la tur$ina que producirá finalmente la electricidad.




Esquema de funcionamiento de almacenamiento de sales fundidas

0epósitos de sales fundidas

7. B! &Bntegracion !olar en iclos om$inados'.

5a tecnología B! com$ina todos los $eneficios de la energía solar con los $eneficiosde un ciclo com$inado. El recurso solar sustituye parcialmente el uso del com$usti$lef"sil con el a+orro de emisiones que ello supone. El campo solar se construye a partir

de tecnología cilindropara$"lica.




7./ El ciclo com$inado convencional.

Hna planta convencional de ciclo com$inado) está formada por una tur$ina de gas) unrecuperador de calor y una tur$ina de vapor. En el caso de una planta +í$rida solar B!) se utili2a la energía solar como energía auxiliar que permitirá incrementar el

rendimiento del ciclo) y disminuir las emisiones.

7., El ciclo com$inadosolar

El funcionamiento de una planta +í$rida de ciclo com$inadosolar) es seme#ante al deuna planta de ciclo com$inado convencional. El com$usti$le se quema normalmenteen la cámara de com$usti"n de la tur$ina de gas. 1 los gases de escape que se dirigenal recuperador de calor) se les a8ade el calor proveniente del campo solar) resultandoen un aumento en la capacidad de generaci"n de vapor y consecuentemente unincremento de producci"n de electricidad en la tur$ina de vapor.

Esquema de funcionamiento planta *&%%

1. RE;4ISITOS :ASICOS 9ARA LA INSTALACION DE LA CENTRALTER3OSOLAR

Para la instalaci"n de plantas de tecnología termosolar) existen ciertos requerimientoscomo vitales para que funcione correctamente:

/' El clima. 5a via$ilidad econ"mica de un proyecto termosolar depende de formadirecta de los valores de irradiaci"n solar directa que se registran anualmente en la




2ona considerada para la implantaci"n) por lo que normalmente este tipo de centralesse instalan en 2onas calidas y muy soleadas.

,' 5a orografía. Hna superficie plana facilita las la$ores de dise8o y construcci"n delcampo solar) ya que se evitan las som$ras que pudiese provocar un terreno ondulado.

3' Disponi$ilidad de agua.

7' Disponi$ilidad de conexi"n el%ctrica a la red.

<' !uperficie mínima para la construcci"n de diferentes tipos de plantas termosolares.

Iigura >. Bnstalaci"n termosolar de torre

Para la construcci"n de una central termosolar se necesita una gran cantidad desuperficie para poder instalar todos los espe#os y evitar las som$ras) en la ta$la /) semuestran las superficies orientativas para diferentes potencias y configuraciones paraunas condiciones de radiaci"n en torno a los ,/,0 =L+4m ,a8o.




(a$la/. omparaci"n de potencia de la instalaci"n y superficie ocupada

EL F4T4RO DE LA TER3OSOLAR< 9LANTAS '=:RIDAS

INTROD4CCI5N.

5as plantas +i$ridas consisten en centrales t%rmicas normales como pueden ser decar$"n) gas) fuel) $iomasa y ciclos com$inados) pero lo que se consigue al +i$ridarlases que parte de la energía necesaria para calentar el vapor proceda del !ol) con elconsiguiente a+orro de com$usti$le y de emisiones) gracias a esta com$inaci"n se

a*nan las venta#as de las t%rmicas de com$usti$les de poder producir energía de formaconstante y de las t%rmicas solares) coste del com$usti$le cero.

!. ISCC >Inte(ración Solar en Ciclos Combinados?.

5a tecnología B! com$ina todos los $eneficios de la energía solar con los $eneficiosde un ciclo com$inado. El recurso solar sustituye parcialmente el uso del com$usti$lef"sil con el a+orro de emisiones que ello supone. El campo solar se construye a partir de tecnología cilindropara$"lica.

/./ El ciclo com$inado convencional.




Hna planta convencional de ciclo com$inado) está formada por una tur$ina de gas) unrecuperador de calor y una tur$ina de vapor. En el caso de una planta +í$rida solar B!) se utili2a la energía solar como energía auxiliar que permitirá incrementar elrendimiento del ciclo) y disminuir las emisiones.

/., El ciclo com$inadosolar

El funcionamiento de una planta +í$rida de ciclo com$inadosolar) es seme#ante al deuna planta de ciclo com$inado convencional. El com$usti$le se quema normalmenteen la cámara de com$usti"n de la tur$ina de gas. 1 los gases de escape que se dirigenal recuperador de calor) se les a8ade el calor proveniente del campo solar) resultandoen un aumento en la capacidad de generaci"n de vapor y consecuentemente unincremento de producci"n de electricidad en la tur$ina de vapor.

Esquema de funcionamiento planta *&%%.

/.3 Fequisitos $ásicos para la instalaci"n de una B!.

1 la +ora de instalar plantas solares +í$ridas de ciclo com$inado) se de$en cumplir lossiguientes requisitos:

/' (opografía: la 2ona de$e ser llana) preferi$lemente con una pendiente inferior al /.

,' Brradiaci"n: el aislamiento directo normal &DB' de$e ser tan alto como sea posi$le.

3' Disponi$ilidad de agua: se necesita agua para refrigerar el $loque energ%tico.

7' (ransmisi"n el%ctrica: se requieren líneas el%ctricas y capacidad de transmisi"n para que la energía solar pase de la planta al consumidor.




#. 9LANTA 'I:RIDA FRESNEL":IO3ASA.

lanta resnel.

1ctualmente uno de los sistemas de +i$ridaci"n que más se están desarrollando es elsistema de colectores Iresnel #unto con calderas de $iomasa.

El sistema se $asa igual que en el anterior caso) el calor o$tenido por medio de latermosolar sirve para aumentar la temperatura del vapor y así a+orrar en com$usti$le)en este caso el com$usti$le sería $iomasa) consiguiendo con ello tam$i%n un a+orra deemisiones de ,.

Principales venta#as de los termos solares Iresnel:

/' Fo$uste2) a la ve2 que la construcci"n es de $a#o coste.,' !us principales componentes son acero) vidrio y agua.3' Hso eficiente de la tierra) requiere menos extensi"n.7' Fefrigerado por aire) mínimo de uso del agua.<' o +ay materiales t"xicos.J' Iácil protecci"n del grani2o) polvo y tormentas.




&. 9LANTA 'I:RIDA TORRE"CICLO CO3:INADO.

Este sistema lo que se utili2a son torres de alta temperatura en las que se consigue

calentar el fluido a altas temperaturas a trav%s de una especie de +orno solar. 5ossiguientes pasos ya son comunes a cualquier t%rmica convencional) usándose el calor o$tenido de la energía solar en calentar el vapor de agua.

orno &olar

0. COSTES.

Por las estimaciones de !uns5a$) formado tras la com$inaci"n de los departamentos!P de dos la$oratorios nacionales: !andia ational 5a$oratories en 1l$uquerque)uevo 9%xico) y el ational FeneNa$le Energy 5a$oratory en @olden &olorado') lastecnologías termo solares ofrecen actualmente la electricidad solar al coste más $a#oen la generaci"n a gran escala &/0 9L y más'. 5as tecnologías actuales alcan2an

costes de entre , y 3 d"lares por vatio. Esto significa de > a /, centavos de d"lar por =ilovatio +ora de energía solar.

5os nuevos sistemas +í$ridos) que com$inan grandes plantas de concentraci"n solar con plantas convencionales de gas natural de ciclo com$inado o de car$"n) puedenreducir los costes a /)< d"lares por vatio y llevar el coste de la energía solar por de$a#ode los centavos de d"lar por =ilovatio +ora.

!in em$argo) +ay varios factores a tener en consideraci"n. Por e#emplo) en 2onasdonde el viento suele alcan2ar su máximo rendimiento durante la noc+e) lo cual loconvierte en un $uen complemento para las +oras puntas solares. El reto consiste en

integrar las dos mediante la $*squeda de áreas con $uenos recursos e"licos y solaressin someter al equipamiento solar &especialmente los espe#os' a excesivas cargas de




viento. El otro asunto es idear un protocolo de acortamiento para los momentos en losque se produce sol y viento al mismo tiempo.

1demás el campo solar no de$ería estar distante. En caso contrario) la transferencia decalor a larga distancia sería costosa. El apoyo de las instituciones reguladoras es vital.

Bncluso las plantas con el sol y el espacio adecuados no podrán salir adelante +astaque los go$iernos pongan un precio en firme so$re las emisiones de car$"n.

SISTE3AS ;4E CO39ONEN 4NA 9LANTA TER3OSOLAR

/. E5 19P !51F.

Es el formado por los espe#os encargados de captar la lu2 solar y refle#arla +acía unpunto por donde circula el aceite t%rmico a calentar. 1ctualmente existen cuatrosistemas de captaci"n

/./ (orres centrales.

- orre %entral .

/., Disco !tirling.

lanta solar por 0iscos &tirling.




/.3 Iresnel.

lanta tipo resnel.

/.7 ilindropara$"licos.

lanta tipo %ilindro/parabólicos.

#. EL SISTE3A 'TF.

5a funci"n principal del sistema 6(I es transportar el calor captado por losconcentradores +asta el ciclo aguavapor) para que este pueda generar vapor con elque accionar la tur$ina.

5a ra2"n fundamental por la que se elige el aceite t%rmico es porque tiene que circular por el campo solar) si fuera agua) a esa temperatura tendría que tener una granpresi"n) lo que encarece todo el sistema) ya que se de$en emplear tu$erías más

resistentes y $om$as más potentes.




El sistema puede tener almacenamiento en cuyo caso +a$ría que so$re dimensionar elcampo de captadores solares para derivar parte del calor a los dep"sitos de sales o sinalmacenamiento.

(a$la /. Parámetros característicos del sistema 6(I.

El campo de colectores esta formado por una gran cantidad de tu$erías encargadas detransportar el aceite t%rmico a todos los sistemas que componente el 6(I) son tu$eríasde acero al car$ono) recu$iertas de aislante y con una superficie final de c+apagalvani2ada) parte de las tu$erías están traceadas) las principales características con

las que se puede descri$ir las tu$erías del campo solar son las siguientes:/' Están sometidas a fuertes variaciones de temperatura &dilataciones y tensionest%rmicas'.

,' irculan dos tu$erías en paralelo) la del fluido frío y la del caliente.

3' ada la2o tiene una conexi"n a la tu$ería fría &entrada' y otra a la caliente&salida'.

7' ecesita Cliras para a$sor$er las dilataciones) más o menos una cada -0 metros .

<' ecesitan #untas de dilataci"n en determinados puntos para a$sor$er dilataciones.

J' o puede ir traceada) por coste) ya que son muc+os =il"metros.

-' Para evitar la congelaci"n es necesario +acer circular el aceite de forma continua)evitando a toda costa que se quede retenido.

' 5as uniones no pueden ir con $ridas) van con soldaduras para evitar fugas) lo queimplica mantenimiento.




%ampo de colectores.

El sistema 6(I esta compuesto por los siguientes su$sistemas:

/' !istema de $om$eo principal.

,' !istema de ullage.

3' !istema anticongelaci"n.

7' !istema de nitr"geno.

<' (anques de expansi"n.

J' !istema de almacenamiento de sales &(E!'.

-' aldera auxiliar.




&. EL CICLO A74A"@A9OR.

3./ Iunci"n del ciclo aguavapor.

5a principal funci"n del ciclo aguavapor es transportar vapor desde el tren generador

+asta la tur$ina de vapor) y retornar +asta la caldera el agua condensada.

!e utili2a vapor como fluido calorportador principalmente porque es un fluido $arato yaccesi$le en casi cualquier parte) es posi$le a#ustar con gran precisi"n su temperatura)por la relaci"n existente entre presi"n y temperatura) controlando %sta a trav%s deválvulas reguladoras) es capa2 de transportar grandes cantidades de energía con pocamasa y es capa2 de reali2ar ese transporte a cierta distancia) entre los puntos degeneraci"n y consumo.

5os principales inconvenientes de usar vapor de agua son) sus altas presiones)necesita de un tratamiento muy estricto para que no sea corrosivo ni produ2ca

incrustaciones y es necesario un gran volumen.

3., Principales elementos del ciclo aguavapor.

/' Sálvulas de $ypass.

,' El condensador.

3' Extracciones de la tur$ina.

7' Precalentadores.

<' El desgasificador.

J' Gom$as de alimentaci"n a la caldera.

-' Gom$as de condensado.




0. LA T4R:INA DE @A9OR.

-urbina de vapor.

5a tur$ina de vapor es un equipo sencillo) y como máquina industrial) es una máquinamadura) $ien conocida y muy experimentada. !e conoce casi todo de ella. 9ás del -0 de la energía el%ctrica generada en el mundo se produce diariamente con tur$inasde vapor.

El funcionamiento es muy sencillo: se introduce vapor a una temperatura y presi"ndeterminadas y este vapor +ace girar unos ála$es unidos a un e#e rotorA a la salida dela tur$ina) el vapor que se introdu#o tiene una presi"n y una temperatura inferior. Partede la energía perdida por el vapor se emplea en mover el rotor. ecesita tam$i%n deunos equipos auxiliares muy sencillos) como un sistema de lu$ricaci"n) derefrigeraci"n) unos co#inetes de fricci"n) un sistema de regulaci"n y control) y pocomás.

5a tur$ina es un equipo tan conocido y tan ro$usto que si no se +acen $ar$aridades

con %l tiene una vida *til larga y exenta de pro$lemas. Eso sí +ay que respetar cuatronormas sencillas:

/' Htili2ar un vapor de las características físicoquímicas apropiadas.

,' Fespetar las instrucciones de operaci"n en arranques) durante la marc+a y durantelas paradas del equipo.

3' Fespetar las consignas de protecci"n del equipo) y si da alg*n síntoma de malfuncionamiento &vi$raciones) temperaturas elevadas) falta de potencia) etc.' parar yrevisar el equipo) nunca so$repasar los límites de determinados parámetros para poder

seguir con ella en producci"n o incluso poder arrancarla.




7' Feali2ar los mantenimientos programados con la periodicidad prevista.

!on normas muy sencillas) y sin em$argo) casi todos los pro$lemas que tienen lastur$inas) grandes o peque8os) se de$en a no respetar alguna o algunas de esas 7normas.

1. EL :O9.

El GP &$alance of plant' está compuesto por todos aquellos sistemas auxiliares queforman parte de una central termosolar) que son imprescindi$les para el correctofuncionamiento) pero que no forman parte del tren de potencia) la caldera) el ciclo aguavapor y los sistemas el%ctricos. Por tanto) el GP está compuesto por toda una serie desistemas muy +eterog%neos) que asisten a los sistemas principales.

. SISTE3AS ELECTRICOS.

5os sistemas el%ctricos de las centrales termosolares son iguales al resto de centrales)un generador acoplado a la tur$ina) y un transformador para adecuar la tensi"n delgenerador a la tensi"n de red. En la figura - se puede ver un resumen.

Esquema sistema el4ctrico de producción y distribución.




El Campo Solar

TORRES CENTRALES.

La primera central comercial de este tipo se terminó en junio del 2007 en España las !a" de

potencias de ## $% " de 20 $% en construcción.

-orre %entral

,. DB! !(BF5B@.

En Europa s"lo +ay plantas piloto de este tipo) su potencia típica es de /0 =L. onsisten en espe#os con forma de plato que refle#an la lu2 a un punto central.

%aptación solar por 0iscos &tirling.




3. IFE!E5.

En Europa no +ay ninguna central de este tipo. El principio de operaci"n es el mismo

que para las centrales cilindropara$"licas. En este caso la tu$ería con el fluido calorportador pasa por encima de una superficie +ori2ontal de espe#os que se vanorientando a lo largo del día para +acer incidir siempre los rayos solares so$re latu$ería como se puede o$servar en la siguiente imagen.

%ampo resnel.

7. B5BDFP1F1G5B!.

Esta tecnología se empe2" a usar en los a8os 0) y actualmente +ay centrales enEuropa y EEHH) siendo la más usada por ello se va a entrar más en detalle) su

potencia oscila entre los <0 9L y los ,00 9L. 5os concentradores solares recogen laenergía lumínica que nos llega de forma directa desde el !ol como multitud de rayos)concentrándola en un punto o foco donde es transferida en forma de energía t%rmica)dentro de los concentradores se encuentran los cilindropara$"licos) en el que el focoestá situado en la línea. De$ido a su forma la concentraci"n en el foco está en el rangode 30 a /00 veces la intensidad normal) su modo de funcionamiento consiste enorientarse de forma que el plano de la apertura est% perpendicular a los planos en losque se encuentran los rayos solares. Para ello sigue al !ol con un seguidor de un soloe#e de forma que al estar continuamente enfocado) transfiere la energía al fluido quecircula por el interior del tu$o a$sor$ente.




%aptación solar por espe'os %ilindro/parabólicos

5as partes principales que componen la instalaci"n de un colector cilindropara$"licoson:

/' imentaci"n. !oporta los colectores y los fi#a al suelo de forma que el con#untoestructural soporte las cargas para las que esta dise8ado) suelen ser de +ormig"narmado. !e reali2an en funci"n de las dimensiones de los colectores y de las

características estructuras) que están en funci"n del peso) cargas de viento y tipo deterreno.

,' Estructura. !u funci"n es la de dar rigide2 al con#unto de elementos que locomponen) suelen ser metálicas) aunque actualmente se están investigando otrosmateriales como la fi$ra de vidrio) plásticos e incluso madera. Es importante que laestructura sea de calidad ya que cualquier deformaci"n de esta a lo largo de su vidaafectará a la concentraci"n de la lu2 y con ello a la producci"n de energía.

Estructura.




3' Feflector cilindropara$"lico. Es la parte concentradora del colector y su tra$a#oconsiste en refle#ar la radiaci"n solar que incide so$re %l y proyectarla de formaconcentrada so$re el tu$o a$sor$ente. 5os reflectores utili2ados son espe#os +ec+os deplata o aluminio aplicados so$re c+apa) plástico o cristal. 5os espe#os al estar al aireli$re se tienden a ensuciar por lo que de$en ser limpiados para que no disminuya el

rendimiento) el principal pro$lema para su limpie2a son los delicados tu$os central.

5eflector.

7' (u$o a$sor$ente. Es el encargado de convertir la lu2 solar concentrada enenergía t%rmica en el fluido caloportador) consiste principalmente en dos tu$os unointerior de metal) recu$ierto de una capa especial de pintura negra a $ase demateriales de gran a$sorci"n superior al >0 y $a#a emisividad a altas temperaturas) yotro tu$o transparente de vidrio de alta transmitancia en el intervalo solar. Para unir losdos tu$os se de$en usar #untas especiales capaces de soportar las dilataciones.

1demás dentro de los tu$os se introducen unos @etters) encargados de a$sor$er lasmol%culas de las sustancias que puedan penetrar entre el tu$o metálico y el de vidrio)para mantener el vacío.

-ubo absorbente.




<' (ransmisi"n. Es el mecánico de seguimiento solar que se encarga de cam$iar laposici"n del colector conforme el !ol se va moviendo) puede ser el%ctrico) motorreductor) o +idráulico) el más +a$itual. ormalmente para a$aratar coste un solomecanismo se de$e encarga de mover J colectores en serie.

-ransmisión el4ctrica a la i"quierda e #idrulica a la derec#a.

J' !istema de seguimiento del !ol. Es el encargado de a#ustar la posici"n del colector de tal manera que el rendimiento sea máximo) para la orientaci"n se utili2an fotoc%lulasseparadas por una $anda de som$ra) que en caso de desenfoque) produce un tensi"nque +ace que motor gire o los pistones se muevan en la direcci"n deseada. 1demás de

permitir el máximo aprovec+amiento de la energía solar) el sistema de seguimientosirve para desenfocar el espe#o cuando la energía captada es excesiva) otra de susfunciones es colocar los espe#os en posici"n de limpie2a o de mantenimiento.

&istema de seguimiento.




-' onexi"n entre colectores. 5os colectores se unen en serie formando filas y estosa su ve2 se unen paralelo. Estas pie2as permiten al fluido circular entre los m"dulos)partes m"viles) y las tu$erías de circulaci"n) partes fi#as) etc. Pueden ser de dos tipos o$ien #untas rotativas o tu$erías flexi$les.

Muntas de conexi"n entre paneles.

' Iluido de transferencia de calor. !on lo encargados de a$sor$er la energía solar en los tu$os del campo solar y transportarla a los dep"sitos de sales. Existen diferentestipos de fluidos usados para esta misi"n de ellos se pueden destacar los siguientes:

1guavapor. !us venta#as son: $arata) fácil de conseguir) a$undante) excelente mediode transmisi"n de calor) alto calor específico) propiedades y comportamiento muyconocido) no es toxica y no es inflama$le. !us desventa#as son: es agresiva) muyoxidante) produce corrosi"n) determinadas sales precipitan produciendo incrustaciones)

se dilata al solidificarse y aumenta muy fuertemente de presi"n con la temperatura.

9e2clas de sales inorgánicas.

1lquil $encenos. !on muy esta$les) soportan temperaturas de +asta 300 Q) nodesprenden gases t"xicos) ni corrosivos y tienen un $a#o punto de congelaci"n entre7< a <0 Q.

9ercurio. 9uy poco empleado por ra2ones de toxicidad y precio) tra$a#a +astatemperaturas de <70 Q) requiere una gran vigilancia para detecci"n de fuga devapores) a partir de 3J0 Q requiere presi"n en la instalaci"n +aciendo que los costossean muy altos.

9e2clas difenilo y "xido de difenilo. (ienen puntos de fusi"n muy altos) desagrada$leolor fen"lico a altas temperaturas &+asta los 7/0 Q') son muy caros y al tener un puntode e$ullici"n $a#o la instalaci"n necesita un control de presi"n.




EL SISTE3A 'TF

B(FDHB

0os posibles configuraciones.

5a funci"n principal del sistema 6(I es transportar el calor captado por losconcentradores cilindro para$"licos +asta el ciclo aguavapor) para que este puedagenerar vapor con el que accionar la tur$ina.

5a ra2"n fundamental por la que se elige el aceite t%rmico es porque tiene que circular

por el campo solar) si fuera agua) a ese temperatura tendría que tener una granpresi"n) lo que encarece todo el sistema) ya que se de$en emplear tu$erías másresistentes y $om$as más potentes.

El sistema puede tener almacenamiento en cuyo caso +a$ría que so$re dimensionar elcampo de captadores solares para derivar parte del calor a los dep"sitos de sales o sinalmacenamiento.

(a$la /. Parámetros característicos del sistema 6(I.




El campo de colectores está formado por una gran cantidad de tu$erías encargadas detransportar el aceite t%rmico a todos los sistemas que componente el 6(I) son tu$eríasde acero al car$ono) recu$iertas de aislante y con una superficie final de c+apagalvani2ada) parte de las tu$erías están traceadas) las principales características conlas que se puede descri$ir las tu$erías del campo solar son las siguientes:

/' Están sometidas a fuertes variaciones de temperatura &dilataciones y tensionest%rmicas'.

,' irculan dos tu$erías en paralelo) la del fluido frío y la del caliente.

3' ada la2o tiene una conexi"n a la tu$ería fría &entrada' y otra a la caliente&salida'.

7' ecesita Cliras para a$sor$er las dilataciones) más o menos unas cada -0 metros.

<' ecesitan #untas de dilataci"n en determinados puntos para a$sor$er diltataciones.

J' o puede ir traceada) por coste) ya que son muc+os =il"metros.

-' Para evitar la congelaci"n es necesario +acer circular el aceite de forma continua)evitando a toda costa que se quede retenido.

' 5as uniones no pueden ir con $ridas) van con soldaduras para evitar fugas) lo queimplica mantenimiento.

%ampo de colectores.




El sistema 'TF est+ compuesto por los si(uientes subsistemas<

/. !B!(E91 DE G9GE PFBBP15.

El sistema de $om$eo esta compuesto por una serie de grandes $om$as encargadas

de +acer circular el aceite t%rmico por toda la planta) la potencia de estas $om$as suelerondar /9L) existiendo J $om$as en las plantas de <0 9L) de las < están tra$a#andoen paralelo y / esta de repuesto) la presi"n suele ser de 30 $ar.) las $om$as utili2adassuelen ser de tipo !ul2er de impulsor en voladi2o) con do$le cierre en un solo lado ycon aspiraci"n +ori2ontal y descarga vertical) tam$i%n pueden ser usadas otras demayor potencia como usando solo / o , en serie de ,9L por $om$a con una presi"nde entre /<30 $ar.) siendo estas $om$as del tipo ovo Pignone) con impulsor condo$le apoyo) do$le cierre en am$os lados del impulsor y aspiraci"n vertical) condescarga vertical.

&istema de bombeo principal

#. SISTE3A DE 4LLA7E.

El sistema de eliminaci"n de residuos o ullage) es el encargado de limpiar el aceite delos productos derivados de la contaminaci"n por su oxidaci"n y crac=ing. !i no seeliminarán supondría la o$strucci"n de filtros) el deterioro de $om$as y válvulas) lareducci"n de la capacidad de intercam$io y la disminuci"n del punto de inflamaci"n.

El sistema de ullage funciona extrayendo un , del caudal total de aceite) este aceitelo calienta +asta que se evapora separando así de compuestos con punto de e$ullici"nmás alto) despu%s de esto es enfriado para volverlo otra ve2 líquido) consiguiendo conello separarlo de los productos con temperaturas más $a#as de licuefacci"n.




&istema de ullage.

3. !B!(E91 1(B@E51B.

!u funci"n es la de proporcionar calor al sistema 6(I para evitar que llegue a sutemperatura de congelaci"n) este sistema tam$i%n puede ser usado para adicionar calor al sistema) aunque no sea específicamente para evitar la congelaci"n) puedereali2ar un calentamiento extra del 6(I para generar más energía de la que secorresponde a la radiaci"n que se está captando) tam$i%n puede calentar el aceite sinradiaci"n para general energía con com$usti$le f"sil) gas natural.

Para evitar un uso inde$ido del gas natural) la cantidad máxima que se puede consumir está limitada al /,/<.

5a presi"n de descarga de las $om$as tiene que ser un poco superior a la presi"n delas $om$as principales de 6(I.

(raceado consiste en un sistema de calentamiento de las tu$erías para evitar queaumente la viscosidad de los aceites y que se puedan solidificar) el traceado se puede+acer por resistencias el%ctricas o por tu$erías encamisadas calentadas por vapor)pero el traceado el%ctrico suele ser el más usado por las siguientes características:

/' Es fácilmente controla$le la temperatura del producto.

,' (odos los circuitos de calefacci"n pueden ser dirigidos de modo centrali2ado.

3' Existe un control continuo) y los gastos de operaci"n son muy $a#os.

7' o +ay partes su#etas a ro2amiento y se necesita muy poco mantenimiento.

<' 5os ca$les para calefacci"n se colocan fácilmente.




7. !B!(E91 DE B(F@E.

Para evitar la degradaci"n del aceite por oxidaci"n y crac=ing en los tanques) estos sonpresuri2ados con nitrogeno con una presi"n superior a la de vapor unos // $ars.) depresi"n relativa.

5os tanques inerti2ados con nitrogeno son:

/' (odos los tanques del sistema de ullage) excepto el de evaporaci"n flas+.

,' El tanque de expansi"n.

3' El tanque de re$ose.

&istema de nitrógeno.

<. (1THE! DE EUP1!B.

Es el encargado de a$sor$er las diferencias de volumen cuando el fluido se calienta) seencuentra situado en el punto más alto de la planta. !e de$e vigilar el venteo ya que esmuy importante al salir el vapor de agua por a+í) el tanque de$e estar inerti2ado por nitr"geno. Está asociado al tanque de re$ose y a la $om$a de recirculaci"n desde lostanques de re$ose.




J. !B!(E91 DE 1591E19BE( DE !15E! &(E!'.

Es el encargado de almacenar la energía t%rmica para ser usada en las +oras de $a#a onula radiaci"n solar. !e utili2an sales fundidas porque para almacenar la mismaenergía con aceite t%rmico los tanques serían muc+o más grandes.

Existen dos tanque) el frío con una temperatura mínima de ,>, Q para evitar lasolidificaci"n de las sales y el caliente a 3J Q calentado con el 6(I proveniente delcampo solar.

5as com$inaci"n de sales más usada es la compuesta en un J0 de nitrato s"dico yun 70 de nitrato potásico) en las sales no existe un cam$io de fase a lastemperaturas de tra$a#o) tienen un alto coeficiente de transferencia t%rmica) entre un0)J/), 9L4m,) y una alta capacidad de almacenamiento t%rmico) su punto de fusi"nestá comprendido entre los ,,0 ,<0 Q ) por lo que necesitan de un traceado el%ctrico.

J./ aracterísticas del sistema de almacenamiento de sales en una planta deunos <0 9L.

/' Está dise8ado para almacenar /0/0 9L+.

,' !e necesitan unas ,00 toneladas de sales.

3' 5a carga t%rmica se lleva a ca$o en -)- +oras con un intercam$io t%rmico6(Isales de /3/ 9L.

7' 5a descarga del almacenamiento para vaciar el tanque caliente en )< +oras con un intercam$io t%rmico de //> 9L.

<' !e $om$ea un caudal de sales del tanque frío al caliente de >3< =g4saproximadamente. ; de descarga del caliente de 7- =g4s. Pasando el 6(I

de ,- Q a 3-> Q .

J' 5os intercam$iadores) válvulas y tu$erías disponen de traceado el%ctricopara evitar la congelaci"n de las sales.

-' 5os tanques disponen de resistencias el%ctricas en la 2ona central y en el

suelo.

' En caso de parada larga +ay un sistema de recirculaci"n de sales en eltanque frío para evitar su estratificaci"n.

>' 5os tanques están inerti2ados con nitr"geno para evitar oxigeno en contacto con el 6(I en caso de fuga.

/0' El dep"sito de drena#es) recoge los drena#es de las tu$erías e

intercam$iadores y los devuelve al tanque frío.




Esquema del sistema de almacenamiento de sales.

.# Elementos *ue $orman el sistema.

/' 1lmacenamiento de sales frías.

(anque de almacenamiento de sales frías.

alentadores el%ctricos sumergidos en el tanque.

Gom$as de almacenamiento de sales frías con motores el%ctricos y variadores develocidad.

,' Bntercam$iadores de calor para sales fundidas) el tren de intercam$io esta dispuestoen serie) en sentido desde el tanque frío al caliente) calentando las sales) el 6(I circulapor los tu$os) mientras que las sales fundidas circulan por la caracasa) las tu$eríasllevan traceado el%ctrico para evitar la congelaci"n de las sales.




*ntercambiadores de calor.

3' 1lmacenamiento de sales calientes.

(anque de almacenamiento de sales calientes.

alentadores el%ctricos sumergidos en el tanque.

Gom$as de almacenamiento de sales calientes con motores el%ctricos y variadores develocidad.

7' !istema de drena#es.

Fecipiente de drena#e) para vaciar las tu$erías y los intercam$iadores) es de unos 30m3 ) situado a , metros por de$a#o del nivel del suelo) su funci"n es recoger losdrena#es de las tu$erías y de los intercam$iadores) posee traceado para evitar quesolidifiquen.

Gom$a de drena#e para devolver las sales al tanque de sales frías.

Posee un sistema de detecci"n de fugas y condensados de 6(I. 5o detecta) separael 6(I del circuito de sales e identifica el punto exacto de la fuga.

-. 15DEF1 1HUB5B1F.

Es la encargada de mantener la temperatura del aceite en los valores correctos paraque el sistema siga funcionando cuando por cualquier circunstancia los captadores nosuministran suficiente energía. !e suele alimentar de gas natural.




El Ciclo A(ua " @apor

/. IHB DE5 B5 1@H1S1PF.

5a principal funci"n del ciclo aguavapor es transportar vapor desde el tren generador +asta la tur$ina de vapor) y retornar +asta la caldera el agua condensada.

!e utili2a vapor como fluido calorportador principalmente porque es un fluido $arato yaccesi$le en casi cualquier parte) es posi$le a#ustar con gran precisi"n su temperatura)por la relaci"n existente entre presi"n y temperatura) controlando %sta a trav%s deválvulas reguladoras) es capa2 de transportar grandes cantidades de energía con poca

masa y es capa2 de reali2ar ese transporte a cierta distancia) entre los puntos degeneraci"n y consumo.

5os principales inconvenientes de usar vapor de agua son) sus altas presiones)necesita de un tratamiento muy estricto para que no sea corrosivo ni produ2caincrustaciones y es necesario un gran volumen.

(a$la /. Parámetros característicos de una planta termosolar de <0 9L.

,. PFBBP15E! E5E9E(! DE5 B5 1@H1S1PF.

,./ Sálvulas de $ypass.

!on dos) de alta presi"n y de $a#a presi"n) su funci"n es simular a la tur$ina) ya que ala salida de estas de$e +a$er la misma presi"n y temperatura que si el vapor +u$ieraatravesado la tur$ina) para a#ustar la presi"n se ayudan de una expansi"n) pero latemperatura es más alta: por ello de$en tener un atemperador) tam$i%n de$en evacuar todo el caudal de forma constante) el a#uste de estas válvulas es muy sensi$le) de$eestar coordinado con la válvula de admisi"n a la tur$ina) el commissioning de estaválvula es muy delicado.




Locali"ación de las vlvulas de bypass.

,., El condensador.

Esta situado a la salida de la tur$ina de vapor de $a#a presi"n su funci"n principal es

condensar el vapor) tam$i%n se aprovec+a en este punto para eliminar gasesincondesa$les y nocivos ya que algunos son muy corrosivos como el oxígeno) seeliminan por m%todos físico o químicos. 5a tur$ina va unida al condensador a trav%s deuna #unta de expansi"n) además el condensador esta protegido contra las so$represiones con sus correspondientes válvulas) tam$i%n tiene protecci"n cat"dica paraevitar su corrosi"n.

Existen diferentes configuraciones de salida de la tur$ina al condensador pueden ser en direcci"n axial o radial) seg*n la salida del vapor sea en la direcci"n del e#e o en ladirecci"n radial) la principales venta#as de la salida axial son una menor altura decimentaci"n y más eficiencia) su inconveniente es la dificultad para el acceso a uno de

los co#inetes. !i la salida es radial su principal venta#a es la facilidad constructiva y susinconvenientes son la gran altura de la cimentaci"n y el mayor coste de la o$ra civil.

5os gases condensa$les son el >> del total) para su condensaci"n se emplea aguafría que se +ace pasar por un +a2 tu$ular del condensador) a una temperatura menor que la temperatura de saturaci"n. Para la eliminaci"n de los gases incondensa$les queson el otro / se utili2an dos sistemas o $ien $om$as de vacío el%ctricas) que puedenser de l"$ulos rotativos) anillo líquido o de pist"n oscilante y tam$i%n se pueden utili2ar eyectores de vapor. 5os eyectores de vapor se $asan en el principio de Gernouilli y suprincipal venta#a es que son simples.




El condensador.

6omba de lóbulos rotativos

6omba de vacío de anillo líquido.




Eyector de vapor.

,.3 Extracciones de la tur$ina.

En la tur$ina existen diferentes tomas por donde se saca vapor para ser usadoprincipalmente en el condensador y en el desgasificador para eliminar los gasesincondensa$les y para precalentar el agua. Dependiendo de la 2ona de la tur$ina de

donde se saque el vapor este tendrá unos valores de presi"n y temperaturadeterminados.

E!tracciones de la turbina.




,.7 Precalentadores.

!on intercam$iadores de carcasatu$os) en forma de H) su funci"n es precalentar elagua del desgasificador) lo precalientan por medio del vapor que se extrae de lastur$inas.

,.< El desgasificador.

!u funci"n consiste en eliminar los gases que no +a sido posi$le eliminar en elcondensador) principalmente oxigeno y di"xido de car$ono) lo +ace por medio de unadesgasificaci"n t%rmica) complementaria de la desgasificaci"n del condensador) de laadici"n de productos secuestrantes de oxigeno y tam$i%n se encarga de precalentar elagua aprovec+ando la desgasificaci"n t%rmica. 5a desgasificaci"n t%rmica es másefectiva que la desgasificaci"n química) que tam$i%n se reali2a en el condensador) se$asa en que el oxígeno es menos solu$le en el agua caliente) por lo que al aumentar latemperatura se desprende) algunas plantas no tienen este elemento) la desgasificaci"n

se reali2a en el condensador) para ello el condensador esta equipado con unas$oquillas en el fondo para calentar el agua con vapor procedente de la línea de vapor vivo.

0esgasificador.




,.J Gom$as de alimentaci"n a la caldera.

!on las $om$as encargadas de impulsar el agua desde el deposito de agua dealimentaci"n a la caldera) elevando su presi"n a la de tra$a#o.

ormalmente son $om$as centrífugas multietapa) varias $om$as centrifugas en serie) ygeneralmente están duplicadas como medida de seguridad.

El principal pro$lema que pueden sufrir estas $om$as es el de la cavitaci"n) ya quecuando la presi"n $a#a el líquido puede vapori2arse) las $ur$u#as formadas en laaspiraci"n de la $om$a crecen y explotan) provocando cráteres) vi$raciones) y undesgaste acelerado de la voluta y del rodete) para evitar la cavitaci"n) +ay queasegurar que el P!6 &altura mínima de aspiraci"n' sea el correcto) tam$i%n +ay queasegurar que la entrada de líquido no está estrangulada y es suficiente.

6omba de alimentación.

,.- Gom$as de condensado.

!on las $om$as encargadas de enviar el agua condensada del condensador aldep"sito de agua de alimentaci"n




Turbinas de @apor

(urbina de vapor.

/. B(FDHB.

5a tur$ina de vapor de una planta de cogeneraci"n es un equipo sencillo y) comomáquina industrial) es una máquina madura) $ien conocida y muy experimentada. !econoce casi todo de ella. 9ás del -0 de la energía el%ctrica generada en el mundose produce diariamente con tur$inas de vapor. El funcionamiento es muy sencillo: seintroduce vapor a una temperatura y presi"n determinadas y este vapor +ace girar unosála$es unidos a un e#e rotorA a la salida de la tur$ina) el vapor que se introdu#o tieneuna presi"n y una temperatura inferior. Parte de la energía perdida por el vapor seemplea en mover el rotor. ecesita tam$i%n de unos equipos auxiliares muy sencillos)como un sistema de lu$ricaci"n) de refrigeraci"n) unos co#inetes de fricci"n) un sistema

de regulaci"n y control) y poco más.

5a tur$ina es un equipo tan conocido y tan ro$usto que si no se +acen $ar$aridadescon %l tiene una vida *til larga y exenta de pro$lemas. Eso sí +ay que respetar cuatronormas sencillas:

/' Htili2ar un vapor de las características físicoquímicas apropiadas.

,' Fespetar las instrucciones de operaci"n en arranques) durante la marc+a y durantelas paradas del equipo.

3' Fespetar las consignas de protecci"n del equipo) y si da alg*n síntoma de malfuncionamiento &vi$raciones) temperaturas elevadas) falta de potencia) etc.' parar y




revisar el equipo) nunca so$repasar los límites de determinados parámetros para poder seguir con ella en producci"n o incluso poder arrancarla.

7' Feali2ar los mantenimientos programados con la periodicidad prevista.

!on normas muy sencillas) y sin em$argo) casi todos los pro$lemas que tienen lastur$inas) grandes o peque8os) se de$en a no respetar alguna o algunas de esas 7normas.

-urbina de vapor abierta.

,. 51!BIB1B DE 51! (HFGB1! DE S1PF.

Existen varias clasificaciones de las tur$inas dependiendo del criterio utili2ado) aunquelos tipos fundamentales que nos interesan son:

!eg*n el n*mero de etapas o escalonamientos:

/' (ur$inas monoetapa) son tur$inas que se utili2an para peque8as y medianaspotencias.

,' (ur$inas multietapa) aquellas en las que la demanda de potencia es muy elevada) yademás interesa que el rendimiento sea muy alto.

!eg*n la presi"n del vapor de salida:

/' ontrapresi"n) en ellas el vapor de escape es utili2ado posteriormente en el proceso.

,' Escape li$re) el vapor de escape va +acia la atm"sfera. Este tipo de tur$inasdespilfarra la energía pues no se aprovec+a el vapor de escape en otros procesoscomo calentamiento) etc.

3' ondensaci"n) en las tur$inas de condensaci"n el vapor de escape es condensadocon agua de refrigeraci"n. !on tur$inas de gran rendimiento y se emplean en máquinasde gran potencia.




!eg*n la forma en que se reali2a la transformaci"n de energía t%rmica en energíamecánica:

/' (ur$inas de acci"n) en las cuales la transformaci"n se reali2a en los ála$es fi#os.

,' (ur$inas de reacci"n) en ellas dic+a transformaci"n se reali2a a la ve2 en losála$es fi#os y en los ála$es m"viles.

!eg*n la direcci"n del flu#o en el rodete.

/' 1xiales) el paso de vapor se reali2a siguiendo la direcci"n del e#e de la tur$ina. Es elcaso más normal.

,' Fadiales) el paso de vapor se reali2a siguiendo todas las direcciones

perpendiculares al e#e de la tur$ina.

(ur$inas con y sin extracci"n.

En las tur$inas con extracci"n se extrae una corriente de vapor de la tur$ina antes dellegar al escape.

3. E!(HDB !(FH(BS DE 5! E5E9E(! DE 51! (HFGB1!.

Fotor) es la parte m"vil de la tur$ina.

Estator o carcasa) parte fi#a que alo#a el rotor y sirve de arma2"n y sustentaci"n a latur$ina.

Vla$es) "rganos de la tur$ina donde tiene lugar la expansi"n del vapor.

Vla$es fi#os) van ensam$lados en los diafragmas que forman parte del estator. !irvenpara darle la direcci"n adecuada al vapor y que empu#e so$re los ála$es m"viles.

Diafragmas) son discos semicirculares que van dispuestos en el interior de la carcasaperpendicularmente al e#e y que llevan en su periferia los ála$es fi#os.

o#inetes) son los elementos que soportan los esfuer2os y el peso del e#e de latur$ina. 5os co#inetes pueden ser radiales) que son aquellos que soportan los esfuer2osverticales y el peso del e#e) o axiales) soportan el esfuer2o en la direcci"n longitudinaldel e#e.

!istemas de estanqueidad) son aquellos sistemas de cierre situados a am$osextremos del e#e de la tur$ina que evitan que escape el vapor de la tur$ina.

/' !ellados del rotor) son elementos mecánicos que evitan que escape vapor de latur$ina al exterior) por los lados del e#e en las carcasas de alta y de media presi"n y

además evitan la entrada de aire en las carcasas de $a#a presi"n. Pueden ser de metal




o de grafito. ormalmente en las máquinas de gran potencia los cierres son metálicosde tipo la$erinto.

,' Fegulaci"n del sistema de sellado en una tur$ina de condensaci"n.

Estanqueidad interior) son los mecanismos que evitan la fuga de vapor entre losála$es m"viles y fi#os en las etapas sucesivas de la tur$ina.

7. BFHB( DE S1PF ; DE!1D.

Descripci"n del circuito de vapor a trav%s de una tur$ina.

(ur$inas de contrapresi"n.

(ur$inas de condensaci"n.

(ur$inas de extracci"n y condensaci"n.

a' Sálvulas de parada) act*an por seguridad de la tur$ina y en situaciones deemergencia. (ienen la misi"n de cortar el flu#o de vapor de entrada.

$' Sálvulas de control y regulaci"n) válvulas de vapor de entrada que proporcionan elcaudal de vapor deseado para dar la potencia requerida por la tur$ina.

!istemas de vacío y condensado en tur$inas de condensaci"n.

ondensador) su funci"n es esta$lecer el mayor vacío posi$le eliminando el calor decondensaci"n del vapor de agua.

Eyectores) se encargan de eliminar los gases incondensa$les que +ay en elcondensador) procedente de las fugas de aire y de los gases disueltos en elcondensado) etc.

Gom$as de condensado) tienen por misi"n desalo#ar el condensado producido en elescape de la tur$ina. Pro$lemas si el nivel de condensado es demasiado alto y noquedan tu$os li$res para condensar el vapor.

Purgas de condensado del cuerpo de la tur$ina y líneas de vapor de entrada ysalida) sistema que permite la eliminaci"n del condensado de equipo y líneas cuando latur$ina está en situaci"n de parada y puesta en marc+a.

<. !B!(E91! DE 1EB(E DE 51 (HFGB1.

Este sistema tiene dos misiones fundamentales en las tur$inas de vapor: una comoelemento +idráulico del sistema de regulaci"n de la tur$ina) para accionamiento deservomotores y otros mecanismos y otra como elemento lu$ricante de las partesm"viles) como co#inetes) reductores) etc.

Dependiendo que la tur$ina sea a contrapresi"n o a condensaci"n los sistemas deaceite pueden ser más o menos comple#os.




/' E#emplo de sistemas de aceite en una tur$ina de contrapresi"n.

!istema de aceite de lu$ricaci"n.

!istema de aceite de mando y regulaci"n.

Gom$a auxiliar de aceite o $om$a de puesta en marc+a. Puede ser manual o movidapor un motor o tur$ina.

Gom$a incorporada o $om$a principal de aceite. 1ccionada por el e#e de la tur$ina.

,' E#emplo de sistema de aceite en una tur$ina de condensaci"n.

!istema de aceite de lu$ricaci"n.

!istema de aceite de mando o regulaci"n.

!istema de aceite primario.

!istema de aceite de cierre rápido o seguridad.

Equipos principales de los sistemas de aceite.

/' (anques de aceite.

,' Gom$as de aceite) principal y reserva.

3' Fefrigerantes de aceite.

7' Iiltros de aceite.

<' alentador de aceite. (ermostato de alta y $a#a temperatura.

J' Extractor de gases de aceite.

-' Equipos de purificaci"n de aceite.

J. FE@H51B DE 51 SE5BD1D.

a' $#etivo de la regulaci"n. El o$#etivo principal de la regulaci"n de la velocidad en lastur$inas es mantener el n*mero de rpm. constante independientemente de la carga dela tur$ina.

$' (ur$inas de peque8a y mediana potencia. ormalmente la válvula de parada deemergencia y de regulaci"n de entrada de vapor es la misma.

Fegulaci"n por estrangulaci"n o laminaci"n.




c' (ur$inas de gran potencia. En ellas) las válvulas de parada y de regulaci"n sonindependientes entre sí.

d' Fegulaci"n por variaci"n del grado de admisi"n o del n*mero de to$eras deentrada.

Fegulaci"n de velocidad en una tur$ina de extracci"n y condensaci"n.

e' 1umento de potencia sin modificar el caudal de extracci"n. ualquier aumento odisminuci"n de potencia demandada por la tur$ina se traduce en un aumento odisminuci"n del caudal que pasa a trav%s de ella cumpli%ndose en cada caso que elcaudal que aumenta o disminuye a trav%s de las válvulas de entrada de vapor delcuerpo de alta es el mismo que aumenta o disminuye a trav%s de las válvulas delcuerpo de $a#a) permaneciendo constante el caudal de extracci"n.

f' 1umento del caudal de extracci"n permaneciendo constante la potencia de la tur$ina.ualquier aumento del caudal de extracci"n demandado por el proceso se traduce por un aumento del caudal a trav%s de las válvulas del cuerpo de alta y una disminuci"n delcaudal a trav%s de las válvulas del cuerpo de $a#a) cumpli%ndose en cada caso que elaumento de potencia que da el cuerpo de alta presi"n es compensado por unadisminuci"n de potencia en el cuerpo de $a#a presi"n) permaneciendo constante lapotencia total de la tur$ina.

-. DB!P!B(BS! DE !E@HFBD1D E 51! (HFGB1! DE S1PF.

!on mecanismos que protegen a la tur$ina contra anomalías propias de la máquina)del proceso o $ien de la máquina arrastrada por la tur$ina.

/' E#emplos de disparo en tur$inas de contrapresi"n.

Disparo por so$re velocidad. Evita la so$re velocidad de la tur$ina al faltarle la cargaque arrastra.

Disparo por $a#a presi"n de aceite de lu$ricaci"n. Protege a la máquina para evitar elroce entre el e#e y el estator.

Disparo manual de emergencia. Para que el operador pueda parar a voluntad lamáquina ante cualquier anomalía) como pueden ser vi$raciones o ruidos anormales)fuga de aceite al exterior) etc.

,' E#emplos de disparo en tur$inas de gran potencia &condensaci"n'.

Dispositivo de disparo de aceite del cierre rápido. Dispositivo mecánico so$re el queact*an los siguientes disparos mecánicos de la tur$ina.

a' !o$re velocidad.

$' Disparo manual de la tur$ina.




c' Disparo por despla2amiento axial.

Dispositivo de disparo por falta de vacío. Dispositivo mecánico que dispara la máquinaal su$ir la presi"n de escape de vapor en el condensador.

Dispositivo de disparo a distancia mediante válvula electromagn%tica. De estedispositivo de disparo cuelgan todas aquellas seguridades de la máquina) del proceso ode la máquina arrastrada. 1 la válvula electromagn%tica le llega una se8al el%ctrica queenergi2a una válvula solenoide que enviara al tanque el aceite del cierre rápidocerrando las válvulas de parada y de regulaci"n de vapor de la tur$ina.

Entre los disparos mencionados que afectan a este dispositivo están:

a' Paros manuales a distancia desde el panel principal y local.

$' Ga#a presi"n de aceite de lu$ricaci"n.

c' Ga#a temperatura del vapor de entrada a al tur$ina.

d' Ga#a presi"n del vapor de /00 a la tur$ina.

e' Disparo por alto valor de vi$raciones y de despla2amiento axial.

f' Disparos de la máquina arrastrada que tam$i%n paran la tur$ina.

g' Disparo por $a#o nivel de aceite de sello a los cierres del compresor.

+' Disparo por altos niveles de líquido en los dep"sitos de aspiraci"n del compresor.

tros dispositivos de seguridad en las tur$inas.

a' Sálvula de seguridad del condensador.

$' Sálvulas de seguridad de la línea de extracci"n.

9lanta de Tratamiento de A(ua >9TA?




E'emplo de planta de tratamiento de agua.

5as centrales t%rmicas ya sean nucleares) ciclos com$inados) convencionales decar$"n) de fuel o de gas o termosolares requieren agua de gran pure2a para la tur$inade vapor) por lo que necesitan de plantas depuradoras para o$tener agua

desminerali2ada adecuada para su consumo en la caldera y el ciclo aguavapor. 5ao$tenci"n de agua desminerali2ada) o agua demin) se reali2a en dos pasos:

/' ,blandamiento o desalación. En esta fase se eliminan la mayor parte de las salesque contiene el agua. !i la fuente original de agua es un río o un caudal de agua dulce)el proceso se denomina a$landamiento) ya que eliminamos la dure2a del agua. !i setrata de agua de mar) el proceso se denomina desalaci"n.

,' ,fino. En esta segunda fase +ay que afinar la desminerali2aci"n) eliminando engran medida las sales que pudieran contenerse en el agua a$landada o desalada) yaque como muc+o se de$en tener concentraciones de /0 ppm o menores si es posi$le.

5os procesos empleados para la depuraci"n y adecuaci"n del agua de alimentaci"n aun agua apta para su uso son:

/. DE!151B

El proceso de a$landamiento es menos exigente que la desalaci"n) ya que se usa aguadulce con muc+as menos sales disueltas que el agua salada) por lo que noscentraremos en la desalaci"n) ya que es igual que el a$landamiento pero encondiciones más duras al +a$er más concentraci"n de elementos disueltos.

1unque existen diversos criterios para clasificar los procesos de desalaci"n) en generalse puede +a$lar de procesos que requieren un cam$io de fase y procesos que no lorequieren.

Entre los procesos que implican un cam$io de fases están los siguientes:

Destilaci"n en m*ltiple efecto.

Ilas+ing en m*ltiple efecto.

Enfriamiento.




5os procesos que no implican un cam$io de fases son:

smosis inversa.

Electro diálisis.

El rendimiento de una instalaci"n viene dado por el factor de rendimiento &IF') quemide la energía consumida por Kg. de agua producida. Evidentemente) un procesoserá más eficiente cuanto mayor sea su factor de rendimiento.

/./ 51 DE!151B PF DE!(B51B ; I51!6B@ E 9W5(BP5E EIE(.

0esalación por destilación.

5a desalaci"n y flas+ing en m*ltiple efecto se conocen como 9ED &9ulti EffectDistillation' y 9!I &9ulti !tage Ilas+'. on am$os procesos se consigue aguadestilada de una gran calidad a partir del agua salada.

9ediante la destilaci"n se logra reducir la salinidad típica del agua +asta unadie2mil%sima parte. !i la salinidad del agua de mar es de 3<.000 ppm) la del destiladoes del orden de /0 ppm o incluso inferior.

on el fin de o$tener valores del IF más elevados se acoplan en serie diversosdestiladores simples) dando lugar a las denominadas plantas de destilaci"n en m*ltipleefecto &9ED') siendo el IF mayor cuando mayor es el n*mero de efectos &tam$i%nllamados etapas o celdas'. Por ra2ones econ"micas) el n*mero de efectos suele ser mayor de /7. ada etapa puede compararse a un destilador simple en el que laenergía t%rmica requerida por el evaporador es aportada por la condensaci"n del vapor producido en al etapa anterior.

on el o$#etivo de eliminar al máximo la formaci"n de dep"sitos e incrustaciones en elinterior de las celdas) las temperaturas de tra$a#o en estas son del orden de los -0 Q .Para que se produ2can evaporaciones y condensaciones a estas temperaturas) es

preciso que exista un cierto vacío en las celdas) con lo que la temperatura deevaporaci"n desciende +asta el valor deseado.




5as plantas desaladoras de flas+ing en m*ltiple efecto &9!I' tienen grandes similitudescon las plantas 9ED) aunque con algunas diferencias:

5a evaporaci"n del agua en cada efecto no se produce mediante el aporte de energíat%rmica en un intercam$iador de calor) sino por flas+ing &expansi"n $rusca de agua

caliente presuri2ada +asta una presi"n inferior a la de saturaci"n'. on esto se eliminaun intercam$iador de calor en cada etapa.

5a temperatura de tra$a#o en una planta 9!I es del orden de los //< /,0 Q )mientras que en una planta 9ED es del orden de los -0 Q . 5a existencia detemperaturas más altas en una planta 9!I o$liga a un pretratamiento consistente enuna acidificaci"n) desgasificaci"n y neutrali2aci"n) por lo que los costes son máselevados.

En una planta 9!I) la cantidad de agua de mar introducida en el proceso de$e ser de< a /0 veces superior a la del destilado) frente a una 9ED que es tan s"lo el do$le de

lo producido.

/., !9!B! BSEF!1

5as "smosis es un fen"meno físicoquímico que tiene lugar cuando dos solucionesacuosas de diferente concentraci"n entran en contacto a trav%s de una mem$ranasemipermea$le. Esta mem$rana permite s"lo el paso del agua. 1sí) el agua tiende aatravesar la mem$rana en el sentido de menor a mayor concentraci"n) para igualar am$as.

Pero si están a diferente presi"n) el paso del agua puede variar. De esta forma si lapresi"n en el lado que tiene mayor concentraci"n salina es mayor que la del lado demenor concentraci"n) el agua la atravesará) perdiendo su salinidad) que quedará en ellado más concentrado. En las desaladoras de "smosis inversa el agua se impulsa aalta presi"n +acia los llamados C$astidores de mem$ranas. 5a presi"n que +ace queeste fen"meno tenga lugar es la llamada presi"n osm"tica.




Iigura 3. smosis inversa.

5os principales o$stáculos encontrados a8os atrás y que se +an solucionado sonprincipalmente:

@ran producci"n por unidad de superficie de mem$rana y por unidad de volumen)configuraci"n espiral.

Poca tolerancia a la presencia de cloro li$re) con el agua de red que se usa paradepurarla.

Poca resistencia a ataques micro$ianos.

/.,./ 5os elementos principales que integran una planta convencional de "smosis

inversa son:

Gom$as de toma de agua.

Pretratamiento) inyecci"n de ácido.

Iiltros.

Gom$as de alta presi"n con tur$ina de recuperaci"n.

(anque de retrolavado.

(ratamiento químico final.




El pretratamiento del agua del mar sirve para garanti2ar las condiciones "ptimas delagua de alimentaci"n a los m"dulos de "smosis inversa) tanto desde el punto de vistade las propiedades físicas como químicas. En una planta de "smosis inversa esfundamental un pretratamiento apropiado del agua $ruta para conseguir una operaci"nsatisfactoria de la instalaci"n) eliminando con ello posi$les sustancias que nos

estropeasen la mem$rana. El pretratamiento consta de varias etapas) en las que sepersigue eliminar la existencia de actividad $iol"gica y materias coloidales orgánicas einorgánicas en el agua) ya que estas $a#arían considera$lemente el $uencomportamiento de los m"dulos de "smosis inversa. El pretratamiento incluye unaacidificaci"n del agua para evitar la precipitaci"n del car$onato cálcico so$re losm"dulos. (am$i%n se suele reali2ar una eliminaci"n del cloro que puede contener elagua) ya que afecta a la vida de la mem$rana semipermea$le.

Despu%s del pretratamiento) se reali2a una filtraci"n para eliminar las partículas ensuspensi"n que pudieran existir en el agua y que disminuirían el rendimiento de lasmem$ranas de "smosis inversa. Hna ve2 pretratada y filtrada) el agua pasa a las

moto$om$as de alta presi"n que la inyectan en los m"dulos de "smosis inversa a lapresi"n necesaria para +acerla pasar por los mismos. o toda) el agua inyectada en losm"dulos de "smosis pasa a trav%s de ellos y se desala) sino que una parte esrec+a2ada en forma de salmuera) esta salmuera suele +acerse pasar por una tur$inade recuperaci"n para aprovec+ar su energía mecánica. El e#e de esta tur$ina vaacoplado directamente al e#e de la moto$om$a.

/.3 E5E(FDBV5B!B!.

5a electrodiálisis es otro de los procesos que desalan el agua del mar sin que seprodu2ca un cam$io de fase. Este tipo de plantas se $asan en el +ec+o de que si se+ace circular por una soluci"n i"nica una corriente continua) los iones cargadospositivamente &cationes' se despla2an en direcci"n al electrodo negativo o cátodo. Del

mismo modo) los iones cargados negativamente &antiones' se despla2an +acia elelectrodo positivo o ánodo. Por lo tanto) si entre el ánodo y el cátodo colocamos un par de mem$ranas semipermea$les) una de las cuales es permea$le a los cationes y laotra lo es a los aniones) paulatinamente se irá formando una 2ona de $a#a salinidadentre las dos mem$ranas.

1l igual que las plantas de "smosis inversa) las plantas de electrodiálisis requieren uncuidadoso pretratamiento del agua de entrada para no da8ar las mem$ranas.




Electrodilisis

/.7 EIFB19BE(

tro de los m%todos utili2ados para la o$tenci"n de agua desalada es por enfriamiento) que consiste en enfriar el agua +asta que se congela) al congelarse seproduce un proceso por el cual el agua con sal se +unde al pesar más y no se congela)ya que necesita una menor temperatura para ello) estando el +ielo de la superficie con

una menor concentraci"n de sal) siendo este +ielo extraído y despu%s fundido para lao$tenci"n de agua dulce.

7btención de agua desalada por enfriamiento.

,. 1IB

El agua o$tenida en el proceso anterior puede ser almacenada como agua desalada oa$landada) o pasar directamente al proceso siguiente sin un dep"sito intermedio. Elafino es el proceso final de a#uste de la calidad del agua de alimentaci"n a la caldera.En %l se eliminan las diversas sales que pudieran quedar a*n. El proceso se reali2a conresinas de intercam$io i"nico. Puede reali2arse en dos fases) con resinas cati"nicas yani"nicas por separado) o en un solo paso) +aciendo pasar el agua a tratar por un*nico dep"sito en el que se encuentran las resinas ani"nicas y cati"nicas me2cladas. 1estos dep"sitos se les denomina lec+os mixtos.

Hna ve2 que +a atravesado estos lec+os) el agua de$e tener las características

químicas necesarias para su consumo en la caldera. Esta agua desminerali2ada suelealmacenarse en un dep"sito pulm"n) desde donde se $om$ea +acia el punto del ciclo




aguavapor en el que se adiciona al circuito) normalmente al condensador o al tanquede agua de alimentaci"n. 1ntes de ingresar en %l se a8adirán ciertos productosquímicos) para a#ustar su p6 y su contenido en oxígeno disuelto) fundamentalmente.

,fino por resinas de intercambio iónico8 equipo domestico de depuración de agua.

3. DB1@F191 DE G5THE! DE5 PFE! DE DE!9BEF15BX1B.

1 continuaci"n se puede ver un diagrama de entradas y salidas a una planta detratamiento con desaladora por evaporaci"n alimentada con agua de mar.




0iagrama del tratamiento del agua.

5a entrada principal a dic+a planta será el agua de alimentaci"n) ya sea agua de mar ode agua de red.

omo salida principal tendremos *nicamente agua tratada o desminerali2ada. omoentradas secundarias tendremos:

1ceite de lu$ricaci"n.

Pota$ili2ador) en algunos casos.

1ntiincrustante.

oagulante.

Vcido sulf*rico) ácido sulfámico y sosa) para neutrali2aci"n de vertidos.

1ire.

Electricidad.

Para ver más claro los procesos que intervienen en una planta de desalaci"n por evaporaci"n y desminerali2aci"n con lec+os de resinas) nos podemos guiar por el

siguiente diagrama de $loques.




0iagrama de bloques de una planta de tratamiento de agua8 desalación por evaporación y desminerali"ación.

/' Iiltraci"n. En este proceso se suelen usar filtros de arena. Estos filtros tienenarenas de diferentes tipos y granulometría) y +acen un primer filtrado del agua. Pararetener partículas se le agrega un coagulante. (am$i%n en esta etapa y para tener unfiltrado más fino) se +ace pasar el agua que proviene de los filtros de arena por unosfiltros de cartuc+o.

,' Desalaci"n: Gásicamente se usa electricidad para calentadores) $om$as) etc.) y se

le a8ade un antiincrustante al agua.3' 1lmacenamiento de agua desalada. Existe en muc+as plantas) aunque no esimprescindi$le. Este almacenamiento provee de un pulm"n que posi$ilita la producci"nde agua desminerali2ada sin la necesidad de tener continuamente la planta desaladoraen marc+a.

7' Desminerali2aci"n. 1quí) como ya +emos dic+o) se +ace la separaci"n de losminerales que tiene el agua en unos lec+os con resinas ani"nicas y cati"nicas. uandoestos lec+os se colmatan de$en ser regenerados con la aditivaci"n de ácido sulf*rico ysosa.

<' 1lmacenamiento de agua desminerali2ada.

J' Distri$uci"n a los consumidores de agua desminerali2ada) con la ayuda de $om$asel%ctricas.

Sistema de Re$ri(eración de E*uipos >CCB?




En las centrales el%ctricas) además de existir un sistema de refrigeraci"n principal)existe un sistema de refrigeraci"n secundario) normalmente cerrado) que sirve pararefrigerar los diferentes equipos auxiliares de planta. ada sistema puede poseer supropio sistema de refrigeraci"n cerrado o puede existir uno com*n que refrigere a cadauno de los equipos por medio de intercam$iadores de calor.

*ntercambiador de placas.

ormalmente estos circuitos se rellenan de agua desminerali2ada. El pro$lema quesurge es que aunque la conductividad sea muy $a#a) suele poseer propiedadescorrosivas) por el valor de potencial redox. El tratamiento del agua de los circuitoscerrados consiste pues en evitar esas características corrosivas del agua y pasivar lassuperficies metálicas de los componentes del circuito. El tratamiento +a$itual consisteen dosificar un in+i$idor de corrosi"n y un $iocida) si fuera necesario. omo in+i$idoresde corrosi"n destaca al moli$dato) entre 700J00 ppm) nitrito) entre J00/,00 ppm o

con#unciones de los anteriores.5os sistemas normalmente a refrigerar son:

!istema de aceite tur$ina de vapor.

@enerador de la tur$ina de vapor.

1ceite y de los sellos $om$as de alimentaci"n de agua a caldera.

!istema de toma de muestras.

Purgas de caldera.

Gom$as de vacío.

!ellos de $om$as del sistema de desaireaci"n de 5P.

9"dulo +idráulico.

Sistema de Re$ri(eración 9rincipal o 3ain Coolin( Bater >3CB?




5as centrales termosolares necesitan ser refrigeradas) ya que la com$usti"n genera

más energía t%rmica que la que la planta es capa2 de transformar en energía el%ctricay tam$i%n por el exceso de energía que pueden captar los colectores. Hna ve2utili2ado) el vapor se convierte en vapor Cmuerto) y de$e transformarse de nuevo enagua líquida) para que pueda reci$ir otra ve2 la transferencia de calor de la caldera derecuperaci"n. 5as t%cnicas convencionales para esta evacuaci"n son dos: circuitosemia$ierto y aerocondensaci"n.

/. FEIFB@EF1B PF BFHB( !E9B1GBEF( &(FFE! DEFEIFB@EF1B'.

uando por ra2ones de disponi$ilidad de agua) ra2ones legislativas o medio

am$ientales no se puede disponer de un cauce p*$lico del que extraer el agua fría ydevolverla a mayor temperatura) se emplea un circuito semia$ierto con torres derefrigeraci"n. 5a principal venta#a es que el aporte de agua es muc+o menor) y por tanto) el impacto medioam$iental de las centrales con torre de refrigeraci"n tam$i%n loes. El inconveniente es que el foco frío de la tur$ina de vapor) el condensador) está aun nivel energ%tico mayor) por lo que el salto t%rmico es menor y el rendimiento de estetipo de centrales es tam$i%n menor que en circuito a$ierto.

!e emplean principalmente dos tipos de torres de refrigeraci"n:

1) La torre de tiro inducido) es la más usada en instalaciones de gran tama8o. El aguacaliente procedente de la refrigeraci"n se de#a caer por el interior de la torre medianteun sistema de distri$uci"n de agua) que de$e caer uniformemente so$re la torre. En laparte superior se sit*an unos grandes ventiladores que +acen que el aire circule acontracorriente del agua. El fen"meno de cesi"n de calor se de$e a que al entrar encontacto el agua caliente con el aire se forma una película de aire +*medo alrededor decada gota. El agua que pasa al aire) y por tanto se evapora) extrae el calor necesariopara la evaporaci"n del propio líquido y produce por tanto un enfriamiento del mismo.Por lo parte superior sale el aire +*medo) visi$le si las condiciones am$ientalesdificultan la disoluci"n de este vapor en el aire &frío intenso o +umedad relativa alta'.Este vapor visi$le se denomina penac+o o pluma.




-orre de tiro inducido.

Hna de las principales venta#as de este tipo de torre es que puede ser $astante $a#a)disminuyendo así la energía requerida para el $om$eo de agua a las partes altas de latorre.

5os elementos que componen una torre de refrigeraci"n son prácticamente los mismospara las de tipo for2ado e inducido. 5os más importantes son los siguientes:

a' !eparador de gotas: El separador de gotas tiene la finalidad de detener las gotasde agua que arrastra la corriente de aire al salir de la torre. Este o$#etivo se consiguemediante un cam$io $rusco de la direcci"n &J0Q es la más efectiva' del aire al salir. Estavariaci"n provoca que el agua arrastrada se deposite so$re la superficie del separador de gotas) cayendo posteriormente al relleno. 5a existencia del separador tiene lasventa#as de reducci"n de perdidas de agua) evita da8os en el entorno de la torre) so$retodo si el agua de la torre es salada y limita la formaci"n de ne$linas.

$' !istema de distri$uci"n de agua a enfriar: Este sistema de tu$erías y conductorestiene la finalidad de repartir uniformemente el flu#o de agua por encima del relleno.Existen dos m%todos de reparto: por gravedad o por presi"n. En el primero el aguacaliente cae so$re el relleno por su propio peso. !u funcionamiento consiste en llevar +asta una $alsa colocada so$re el relleno el agua caliente y una ve2 allí se reparte por unos canales que de#an caer el agua por gravedad so$re unas pie2as en forma de+erradura que sirven de enlace entre los canales y el relleno. En el segundo) la tu$eríaque contiene el agua con cierta presi"n) suministrada por las $om$as de impulsi"n delcircuito de refrigeraci"n) se conduce por tu$erías +asta unos aspersores) que rocían elrelleno con peque8as gotas.

c' Felleno: (iene una vital importancia para el intercam$io de calor) ya que de$eproporcionar) una superficie de intercam$io lo más grande posi$le entre el agua quecae y el aire que asciende y retardar el tiempo de caída del agua) asegurando unamayor duraci"n del proceso de intercam$io.

5as características que un relleno de$e tener son:

/. !e de$e reali2ar con un material de $a#o coste de$ido a la cantidad empleada) yde$e ser de fácil colocaci"n.

,. 5a superficie del mismo de$e ser la mayor posi$le en relaci"n con su volumen.

3. !u dise8o de$e permitir fácilmente el paso del aire entre %l) de forma queofre2ca la menor resistencia y perdida de carga. 1sí mismo de$e distri$uir uniformemente el aire y el agua.

7. De$e ser resistente al deterioro am$iental y químico) y fácil de limpiar.

Existen tres formas distintas de reali2ar el reparto de agua a trav%s del relleno: por salpicadura o goteo) de película o laminares y de tipo mixto. ada uno tiene sus

venta#as e inconvenientes por lo que se tiende a utili2ar cada tipo de relleno




dependiendo de las características de uso y dise8o de la torre. 5os más +a$ituales sonlos de película o laminados.

Este relleno distri$uye el agua en una fina película que fluye por su superficie y por consiguiente pone una gran superficie de agua en contacto con la corriente de aire. 5a

película de agua de$e ser muy delgada y cu$rir la mayor superficie posi$le del relleno)y de$e procurarse que el agua descienda ad+erida a la superficie del relleno evitandoque la corriente del aire separe el agua del relleno. Para conseguir estos o$#etivos sereali2an grupos de láminas onduladas de PS colocadas de forma paralela y a ciertadistancia formando cu$os para favorecer su apilado.

d' Sentiladores: Estos equipos tra$a#an en condiciones duras) de$ido a que estáncontinuamente en funcionamiento) en un clima de elevada +umedad y temperatura.!on los encargados de crear el flu#o de aire. El equipo completo se compone de motor)transmisi"n y aspas. 5os motores de las torres de refrigeraci"n de$en estar convenientemente protegidos de la +umedad) de la atm"sfera contaminada por los

aditivos del agua. !uelen llevar un aislamiento de tipo G) aislado para temperaturas de+asta /,0 Q o tipo I) aislado para temperaturas de +asta /70 Q ) y siempre que seaposi$le el motor +a de colocarse resguardado de las corrientes de aire caliente ysaturado) mediante su correspondiente sistema de transmisi"n) existiendo diferentestipos de transmisi"n dependiendo de las necesidades de construcci"n. 5as aspassuelen ser de plástico o similar de$ido a su $a#o coste) ligere2a y resistencia a lacorrosi"n. El n*mero de aspas influye directamente so$re la presi"n que e#erce enellas: a mayor n*mero de aspas menor presi"n. Bgualmente) un n*mero mayor deaspas supone facilidades para un "ptimo equili$rado) para evitar posi$les pro$lemas devi$raciones) se recomienda cada tres o cuatro a8os un equili$rado del ventilador de$idoa la posi$le erosi"n de las aspas) corrosi"n o a la deposici"n de suciedad. !e puedevariar el ángulo de ataque de %stas fácilmente.

e' Gom$as de impulsi"n: 5as $om$as se utili2an para que el agua ya enfriada alcancepresi"n suficiente como para llegar a los diferentes elementos a enfriar yposteriormente para su$ir el agua ya calentada a la parte superior de la torre) cerrandoel circuito. El con#unto de $om$as de$e cumplir con los requerimientos de la instalaci"n&caudal y altura manom%trica'.

f' Galsa: !ituada en la parte inferior de la torre) es el dep"sito de agua fría de la torre.

g' !istema de agua de aporte: 5a evaporaci"n de agua en la torre provoca unadisminuci"n del volumen de agua en %sta. Por otro lado) la concentraci"n de sales en elagua se controla con un r%gimen de purgas adecuado. 5a evaporaci"n y las purgas+acen que sea necesario el aporte casi constante de agua.

,' Las torres evaporativas de tiro for"ado están generalmente dotadas de un ventilador con su e#e +ori2ontal en el lado de la torre) el cual descarga aire +acia atrás. El flu#o deaire es dirigido despu%s +acia arri$a por mamparas) +aci%ndolo pasar a trav%s de lacorriente descendente del agua) despu%s de lo cual es descargado por la parte superior a trav%s de un sistema que elimina el rocío. ;a que la totalidad de la superficie de laparte superior de la torre es usada para la descarga de aire) la velocidad del aire de

salida es más $a#a que las velocidades de descarga de la torres de tiro inducido. 5oselementos que componen estas torres son prácticamente los mismos que los que




componen las torres de tiro inducido. En las torres de tiro inducido natural) el aire semueve por el efecto c+imenea. o se consume ning*n tipo de energía para efectuar elmovimiento de este aire. !on particularmente seguras en su funcionamiento ygeneralmente se emplean para el enfriamiento de grandes caudales de agua. cupanun volumen mayor a igualdad de capacidad de enfriamiento que las torres de tiro

inducido o for2ado esto se de$e a que las velocidades del aire son frecuentemente$a#as..

-orres tiro for"ado.

,. FEIFB@EF1B 1EFDE!1DFE!.

De los dos sistemas de refrigeraci"n) el que emplea aerocondensadores es el menosagresivo con el medio am$iente) pero el que tiene un coste más elevado y el queprovoca en la planta una mayor disminuci"n del rendimiento. !u funcionamiento se$asa en el intercam$io de calor entre el aire atmosf%rico y el vapor muerto procedente

de la salida de la tur$ina. Es muy parecido al sistema que emplea el radiador delautom"vil. El vapor se +ace pasar a trav%s de unos +aces tu$ulares que aumentan lasuperficie de contacto del vapor. Yste se enfría en contacto con el metal delaerocondensador) que a su ve2 es enfriado por la poderosa corriente de aire queprovocan unos gigantescos ventiladores) colocados generalmente en el plano+ori2ontal. 5os +aces tu$ulares tienen forma de te#ado de casa) y en el interior de esete#ado están colocados los ventiladores. 5a p%rdida de rendimiento de la planta esconsecuencia de la disminuci"n del salto t%rmico en la tur$ina de vapor) al estar el focofrío de la tur$ina &es decir) la salida' a un nivel mayor. 5a p%rdida puede cuantificarse)como ya +emos dic+o) en unos /0 9L par una planta de 700 9L) so$re la potenciaque alcan2aría una central igual refrigerada en circuito a$ierto.




Esquema de funcionamiento de un aerogenerador.

Sistema de Tratamiento de @ertidos >9TE?

/. SEF(BD!.

5os efluentes líquidos de una central termosolar provienen del circuito de refrigeraci"ny de los distintos procesos que se llevan a ca$o.

En cuanto al agua de refrigeraci"n sus características dependen del sistema derefrigeraci"n &circuito a$ierto o circuito cerrado) con torre de refrigeraci"n' y del origendel agua que se utilice) del mar o dulce.

5as aguas de proceso tienen diversos orígenes: efluentes de purga de caldera) aguas

que pueden +a$er estado en contacto con aceites o com$usti$les) efluentes de laplanta de producci"n de agua desminerali2ada y aguas sanitarias. ormalmente cadauno de estos efluentes es depurado por separado) y una ve2 que tiene la calidadnecesaria) es conducido a una $alsa com*n) en la que se anali2a el vertido de aguasde proceso en su con#unto para compro$ar que no se supera ninguno de losparámetros esta$lecidos en las diversas normativas de aplicaci"n.

5as aguas de lluvia que se recogen en la superficie ocupada por la central se viertensin ning*n tipo de tratamiento. Wnicamente es necesario asegurar que esas aguas noentran en contacto con ning*n contaminante &productos químicos) aceites) etc.') y quelas conducciones de recogida de aguas pluviales no son utili2adas en ning*n caso parael vertido de otros líquidos.




Por *ltimo) +ay algunas aguas que no son vertidas a los cauces p*$licos) y que de$enser retiradas por gestores autori2ados para su tratamiento como son las aguas delimpie2a de la torre de refrigeraci"n) aguas de limpie2a de caldera) y en general)cualquier agua que pueda contener contaminantes que no puedan depurarse de formaoportuna. Es conveniente recordar que está a$solutamente pro+i$ido alcan2ar los

límites de concentraci"n de un contaminante por diluci"n.

/./ 1@H1! DE FEIFB@EF1B

5a mayor parte de las centrales se refrigeran con agua) aunque algunas lo +acendirectamente con aire atmosf%rico utili2ando aerocondensadores) que condensan elvapor de escape de la tur$ina mediante intercam$io de calor con el aire atmosf%rico.

En el resto de las centrales) es el agua el fluido que se utili2a para evacuar el calor noaprovec+a$le para la producci"n de energía. Esta agua puede tener dos orígenes: elmar o los ríos.

!ea un río o el mar el proveedor del agua de refrigeraci"n) a*n existen dosposi$ilidades) con impactos am$i%ntales diferentes: circuito a$ierto o circuito cerrado.

/' %iclo abierto: el agua se toma del mar o del río) se impulsa +acia el condensador)produci%ndose el intercam$io de calor. 1sí) el vapor se condensa) y el agua derefrigeraci"n registra un incremento t%rmico de entre tres y oc+o grados. Feali2ada sufunci"n) el agua se devuelve al mar. El aspecto medioam$iental más significativo deesa agua que se devuelve es el incremento de temperatura. Esto distorsiona elecosistema existente en el punto de vertido) aunque de una forma muy puntual. Elcaudal de agua de refrigeraci"n en circuito a$ierto suele ser importante.

tro aspecto medioam$iental a considerar es la cloraci"n. El agua que se devuelve almar o al cauce del río no es exactamente igual que el agua que se tom" pues esnecesario a8adirle un $iocida que impida la proliferaci"n de algas o cualquier otroorganismo en tu$erías o +aces tu$ulares del condensador. El $iocida más utili2ado) por su economía) es la le#ía) en cantidades que oscilan entre 0.,/ ppm. Peri"dicamente+ay que reali2ar incrementos de concentraci"n de le#ía de forma $rusca. Existen) noo$stante otros $iocidas usuales) y en ocasiones es necesario recurrir a $iocidasespecíficos u otras sustancias para aumentar la acci"n del $iocida) productosespecíficos para algas o me#illones. Es necesario controlar pues no s"lo el aumento de

temperatura) sino la concentraci"n de $iocida que aca$a en el cauce p*$lico) pues setrata de luc+ar contra la proliferaci"n de organismos en el interior de la planta) no en elmedio receptor del vertido.

,' %ircuito cerrado de refrigeración: este sistema tiene un impacto medioam$ientalmenor) por los menores caudales implicados. !i en el circuito a$ierto el agua se tomadel cauce p*$lico) reali2a su funci"n en el condensador y se devuelve) lo que supone elempleo de un caudal de agua de refrigeraci"n elevado) en el caso de circuito cerrados"lo se necesita aportar la cantidad necesaria para reponer las p%rdidas del circuito.Estas p%rdidas son tres: la cantidad que se evapora) y que es responsa$le de larefrigeraci"n) las fugas que pueda +a$er en el circuito y las purgas de la torre

necesarias para mantener la concentraci"n de sales en el límite requerido. El efluenteque se vierte al cauce p*$lico ya no será el agua de refrigeraci"n) sino el agua de




purga de la torre. !i la principal característica del agua del circuito a$ierto era elaumento de la temperatura) en el caso de circuito cerrado ese aspecto medioam$ientales casi insignificante) pues en general se devuelve agua a una temperatura similar a ladel medio del que se toma. El aspecto medioam$iental más importante es el aumentode la concentraci"n de sales) provocado sencillamente porque el agua que se evapora

en la torre en agua pura) quedando cualquier sustancia en el agua que queda en la$alsa) y por tanto) aumenta su concentraci"n.

tros aspectos medioam$ientales a considerar en el efluente de refrigeraci"n encircuito cerrado son la concentraci"n de $iocida) la concentraci"n de otros productosquímicos que intervengan en el proceso y la variaci"n del p6. Para el $iocida) +ay que+acer las mismas consideraciones que en el caso anterior. Wnicamente +ay que constar que por normativa son necesarias unas limpie2as peri"dicas de la torre para evitar laproliferaci"n de la $acteria denominada legionella) causante de enfermedadesrespiratorias que pueden incluso provocar la muerte. 5as limpie2as de la torre) que sereali2an incrementando la concentraci"n del $iocida) le#ía) +an de +acerse respetando

los límites de vertido de esa sustancia al medio receptor del efluente.

tros productos químicos que se a8aden al agua de refrigeraci"n en circuito cerradoson los llamados antiincrustantes y los antioxidantes) que tratan de proteger lainstalaci"n de dep"sitos que pudieran o$struir conductos y tratan de evitar la oxidaci"nde metales. 5as fic+as de seguridad de estos productos indican su composici"n y comopueden afectar al medioam$iente) aunque en general suele tratarse de productos pocoagresivos. !u funci"n) además) se ve afectada por el p6 del agua de refrigeraci"n) por lo que +a$itualmente es necesario modificarlo) normalmente disminuy%ndolo con laadici"n de ácido sulf*rico. El control del p6 del agua del vertido de purga de torre se+ace tam$i%n necesario) para asegurar que no se va a afectar el medio receptor.

/., 1@H1! DE PFE!

Despu%s del agua de refrigeraci"n) las aguas de purgas de calderas suponen elsegundo caudal efluente por cantidad. 5a necesidad de purgar las calderas provienedel aumento de concentraci"n de sales en la fase líquida. Estas sales pueden ser arrastradas por el vapor y provocar diversos da8os en la caldera) en el ciclo aguavapor o en la tur$ina de vapor. Por ello) es necesario reali2ar purgas continuas y discontinuasen calderines y en diversos puntos de la instalaci"n) para mantener controlada laconcentraci"n de sales.




El agua que se adiciona a la caldera es un agua desminerali2ada) de extraordinariapure2a) pero a la que se a8aden una serie de sustancias para controlar el p6 y elcontenido en oxígeno disuelto en la fase líquida. Para el control de p6 se sueleadicionar amoniaco y fosfatos) que act*an como regulador en la fase vapor y en la faselíquida. Para el control del oxígeno disuelto se adiciona +idracina) aunque este

producto se está sustituyendo por otros ante la sospec+a de que es cancerígeno. Por tanto) el agua de purgas contendrá amoniaco) fosfatos e +idracina. El vertidoincontrolado de +idracina provocaría una disminuci"n del oxígeno disuelto en el medioreceptor) que afectaría su ecosistema. 5os fosfatos son un poderoso a$ono) que +aríanaumentar la flora en las orillas del cauce o fomentarían la proliferaci"n de algas. Elamoniaco es un $iocida. Por ello) es necesario controlar la concentraci"n final de cadaun de estas sustancias para asegurar que cumplen los límites marcados por lasdiferentes normativas.

En menor cantidad pero de cierta toxicidad es el agua que +a podido estar en contactocon aceites y com$usti$les. Esta agua +a de ser depurada previamente en

depuradoras específicas que faciliten la separaci"n entres las dos fases líquidas. Engeneral) están $asadas en la diferencia de densidad. El aceite que puedan contener +ade ser retirado de estas depuradoras por un gestor autori2ado para su posterior tratamiento. 1guas que +an podido estar en contacto con aceites son todas las aguasde vertidos ocasionales y accidentales que se recogen en las naves que alo#an lostrenes de potencia) en los talleres) y en general) en cualquier 2ona que tenga equiposque tra$a#en con aceite. Estas 2onas de$en estar dotadas de un sistema de drena#esque condu2ca las aguas recogidas en cualquier derrame +acia las depuradoras quesepararán agua y aceites.

5as aguas procedentes de la planta de tratamiento de agua son salmueras y aguas delavado de resinas de intercam$io i"nico. 5as primeras no tienen ning*n contaminante) ysu aspecto medioam$iental es que tienen una concentraci"n mayor en sales minerales.ormalmente se envían sin depurar a la $alsa que contiene el resto de las aguas delproceso) ya que la diluci"n anulará su *nico aspecto medioam$iental. 5as aguasprocedentes de la regeneraci"n de las resinas de intercam$io i"nico) tam$i%n lasresinas cati"nicas) e +idr"xido s"dico) utili2ando para la regeneraci"n de las resinasani"nicas. !u aspecto medioam$iental es el p6) que puede ser ácido o $ásico)dependiendo de que se +aya empleado mayor o menor cantidad de ácido sulf*rico e+idr"xido s"dico. Estas aguas se conducen a una $alsa de neutrali2aci"n) donde sea#usta su p6) y se envían a la $alsa donde confluyen los diferentes efluentes de

proceso.5as aguas sanitarias procedentes de los edificios de oficinas o de cualquier otra 2onadotada de servicios de$en conducirse a una depuradora específica. !on peque8asdepuradoras) muy conocidas y estudiadas) que no ofrecen ninguna complicaci"n siestán correctamente operadas y mantenidas.




/.3 1@H1! DE 55HSB1

Para evitar que el agua procedente de la lluvia se acumule en lugares inadecuados esnecesario) en cualquier instalaci"n industrial) canali2ar esta agua y verterla a un caucep*$lico) que puede ser la red de alcantarillado de la 2ona) un cauce cercano) o $ien

verterse #unto a las aguas de refrigeraci"n o proceso.

Esta agua) si no están contaminadas por ning*n tipo de sustancia con la que se +ayanpodido me2clarse) suelen verterse sin sufrir ning*n proceso de depuraci"n.

/.7 (F1! 1@H1! DE DBIEFE(E! PFE!! 1!B15E!

En determinados procesos se generan otras aguas residuales que no son vertidas acauces p*$licos) sino que son retiradas por un gestor autori2ado de residuos encamiones cisterna.

Hno de estos procesos en el que es necesario el retirado del agua resultante es lalimpie2a de las diferentes $alsas de la planta &$alsa de torres) $alsa de aguas deprocesos) $alsa de neutrali2aci"n'. 5os residuos s"lidos y el agua de la limpie2a nopueden ser vertidos incontroladamente y de$en ser retirados por un gestor autori2ado.

tro proceso que implica el vertido de gran cantidad de agua que no cumple lascondiciones de vertido es el agua procedente de la limpie2a de caldera.casionalmente) despu%s de una reparaci"n) o tras un periodo de parada de planta enel que se +a +ec+o una conservaci"n +*meda de la caldera) se genera una grancantidad de agua que supera los límites de vertido en lo referente a amoniaco e+idracina. El amoniaco puede ser neutrali2ado y la +idracina puede ser reducida anitr"geno y agua) pero las aguas procedentes de la conservaci"n +*meda de calderano pueden verterse directamente) y de$e ser compro$ada su composici"n antes deproceder al vertido.

,. (F5 DE SEF(BD!.

Iigura ,. (u$o emisario para la captaci"n o vertido de agua de alimentaci"n.

Podemos distinguir entre los controles que se reali2an dentro de la planta) esto es)antes del vertido) y los controles que se reali2an fuera de la planta) en el medio

receptor.




Fespecto a los vertidos de refrigeraci"n antes del vertido se controla y se registra elcaudal) el p6) la conductividad &como medida indirecta de la salinidad' y laconcentraci"n de cloro li$re.

Fespecto a los vertidos de proceso) +ay que tener en cuenta la pro+i$ici"n de alcan2ar

los límites de concentraci"n impuestos a los distintos contaminantes por diluci"n. omocada uno de los efluentes de proceso tiene características y composici"n diferentes) sitodos ellos se conducen a una $alsa com*n y se anali2a el contenido de esta $alsa)unos efluentes) realmente influentes en la $alsa) estarían diluyendo a otros. Por ello)cada uno de los vertidos de$e ser anali2ado) controlado y registrado por separado) conindependencia de que se viertan a una $alsa com*n o no.

El medio receptor) esto es) el mar o el río en el que se realice el vertido) de$e ser controlado tam$i%n peri"dicamente. Para ello) se anali2a la influencia del vertido envarios puntos situados a cierta distancia del punto de salida) y se contrasta con unpunto situado en una 2ona no influida por el vertido) aguas arri$a en el caso de un río) o

a varios =il"metros en el caso del mar. 1demás de la salinidad) temperatura) cloro y p6+ay que controlar c"mo se ve afectado el fondo del cauce y la flora y fauna de %ste.

En cuanto a los vertidos de aguas pluviales) en general no tienen ning*n tipo decontrol) al tratarse de aguas que no están afectadas por el proceso.

colectores de concentracion

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