planta termoeléctrica de 80 mw
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República Bolivariana de Venezuela
Universidad del Zulia
Núcleo LUZ – COL
Facultad de Ingeniería
Escuela de Mecánica
Cátedra: Generación de Potencia
Profesor: Alexis Cabrera y Alfredo Álvarez
Integrantes
GODOY, Simonnet C.I. 18.311.883
HURINSON, Sonia C.I. 16.295.892
MOSQUERA, Blanca C.I. 13.660.463
PLAZA, Giuseppe C.I. 18.312.898
PORTILLO, Ivana C.I. 19.506.381
RÍOS, Carlos C.I. 17.181.288
Cabimas; julio de 2009
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 1
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 2
PREMISAS
Diseño de una Planta Termoeléctrica que genera 80 MW:
Potencia del generador = 80 MW
Eficiencia del generador = 96% (Por Catálogo)
Trabajo consumido = 3% (Asumido)
Especificaciones técnicas de la turbina a vapor (Por Catálogo):
Turbina general eléctrica
División de turbinas medianas a vapor
Con contrapresión de
Velocidad sincrónica = 3600 rpm
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
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Donde:
Cálculo del número de intercambiadores de calor del ciclo:
Donde:
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 4
Recalentando el con 5 intercambiadores tenemos:
Caldera
Extracción # 1
Extracción # 2
Extracción # 3
Extracción # 4
Extracción # 5
Condensador
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 6
BALANCE TERMODINÁMICO
Punto 1: Salida del Sobrecalentador – Entrada a la Turbina de Alta Presión.
Vapor Sobrecalentado
Punto 2: Salida de la 1era Extracción de la Turbina de Alta Presión – Entrada al
Intercambiador Cerrado de Alta Presión.
Vapor Sobrecalentado
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
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Punto 3: Salida de la 2da Extracción de la Turbina de Alta Presión – Entrada al Recalentador
y al Intercambiador Abierto.
Vapor Sobrecalentado
Punto 4: Salida del Recalentador – Entrada a la Turbina de Baja Presión.
Vapor Sobrecalentado
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 8
Punto 5: Salida de la 1era Extracción de la Turbina de Baja Presión – Entrada al 3er
Intercambiador Cerrado de Baja Presión.
Vapor Sobrecalentado
Punto 6: Salida de la 2da Extracción de la Turbina de Baja Presión – Entrada al 2do
Intercambiador Cerrado de Baja Presión.
Vapor Sobrecalentado
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 9
Punto 7: Salida de la 3era Extracción de la Turbina de Baja Presión – Entrada al 1er
Intercambiador Cerrado de Baja Presión.
Vapor Sobrecalentado
Punto 8: Salida de la Turbina de Baja Presión – Entrada al Condensador.
Mezcla
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 10
Punto 9: Salida del Condensador – Entrada a la Bomba de Condensado.
Líquido Saturado
Punto 10: Salida de la Bomba de Condensado – Entrada al 1er Intercambiador Cerrado de
Baja Presión.
Líquido Subenfriado
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 11
Punto 11: Salida del 1er Intercambiador Cerrado de Baja Presión – Entrada al 2do
Intercambiador Cerrado de Baja Presión.
Líquido Subenfriado
Punto 12: Salida del 2do Intercambiador Cerrado de Baja Presión – Entrada al 3er
Intercambiador Cerrado de Baja Presión.
Líquido Subenfriado
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 12
Punto 13: Salida del 3er Intercambiador Cerrado de Baja Presión – Entrada al
Intercambiador Abierto.
Líquido Subenfriado
Punto 14: Salida del Intercambiador Abierto – Entrada a la Bomba de Alimentación.
Líquido Saturado
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 13
Punto 15: Salida de la Bomba de Alimentación – Entrada al Intercambiador Cerrado de Alta
Presión.
Líquido Subenfriado
Punto 16: Salida del Intercambiador Cerrado de Alta Presión – Entrada a la Caldera.
Líquido Subenfriado
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 14
Punto 17: Salida del Intercambiador Cerrado de Alta Presión – Entrada a la Válvula de
Expansión.
Líquido Saturado
Punto 18: Salida de la Válvula de Expansión – Entrada al Intercambiador Abierto.
Mezcla
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 15
Punto 19: Salida del 3er Intercambiador Cerrado de Baja Presión – Entrada a la Válvula de
Expansión.
Líquido Saturado
Punto 20: Salida de la Válvula de Expansión – Entrada al 2do Intercambiador Cerrado de
Baja Presión.
Mezcla
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 16
Punto 21: Salida del 2do Intercambiador Cerrado de Baja Presión – Entrada a la Válvula de
Expansión.
Líquido Saturado
Punto 22: Salida de la Válvula de Expansión – Entrada al 1er Intercambiador Cerrado de
Baja Presión.
Mezcla
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 17
Punto 23: Salida del 1er Intercambiador Cerrado de Baja Presión – Entrada a la Válvula de
Expansión.
Líquido Saturado
Punto 24: Salida de la Válvula de Expansión – Entrada al Condensador.
Mezcla
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 18
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 19
BALANCE DE MASA Y ENERGÍA
PROCESO (15 – 16 – 2’ – 17)
PROCESO (13 – 14 – 3’ – 18)
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 20
PROCESO (12 – 13 – 5’ – 19)
PROCESO (11 – 12 – 6’ – 20 – 21)
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
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PROCESO (10 – 11 – 7’ – 12 – 14)
CALDERA (3 – – 4 – 1 – 16)
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
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CONDENSADOR (24 – – 8 – 9)
TRABAJO NETO DEL CICLO
TURBINA (TRABAJO NETO PRODUCIDO)
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
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BOMBA (TRABAJO NETO CONSUMIDO)
FLUJO MÁSICO DE VAPOR
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
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CÁLCULO DE LA COMBUSTIÓN
COMBUSTIBLE RESIDUAL NÚMERO 6 O BUNKER C (PETRÓLEO)
COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL COMBUSTIBLE
Carbono
(C)
Hidrógeno
( )
Oxígeno
( )
Nitrógeno
( )
Azufre
(S)
Agua
( )
Cenizas
86,55% 12,68% 0,03% 0,29% 0,29% 0% 0,16%
PODER CALORÍFICO DEL COMBUSTIBLE
MASA DE AIRE TEÓRICO
MASA DE AIRE REAL
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
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MASA DE LOS GASES SECOS DE COMBUSTIÓN RESPECTO A LA MASA DE COMBUSTIBLE
BALANCE TÉRMICO DE LA CALDERA
CALOR ABSORBIDO POR LA CALDERA
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 27
PÉRDIDAS CALORÍFICAS DEBIDO A LOS GASES SECOS
Estas pérdidas ocurren debido a que el hidrógeno presente en el combustible al
quemarse se transforma en agua, abandonando la caldera en forma de vapor recalentado, y
se puede obtener que la temperatura de salida de los gases sea aproximadamente la
temperatura de saturación a la presión de operación de la caldera, adicionándole 100 .
Debido a las pérdidas de presión en la caldera y sus equipos se estima que la presión
de la caldera caerá aproximadamente 10% de su presión de operación. Considerando que la
presión de entrada a la turbina debe ser de 8,62 MPa entonces la .
PÉRDIDAS CALORÍFICAS DEBIDO A LA HUMEDAD DEL COMBUSTIBLE
La humedad que entra junto con el combustible al generador de vapor y adicionando
la humedad formada al quemar hidrógeno, sale como vapor sobrecalentado.
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
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PÉRDIDAS CALORÍFICAS DEBIDO A LA COMBUSTIÓN INCOMPLETA DEL CARBONO
PÉRDIDAS CALORÍFICAS DEBIDO A LA COMBUSTIÓN COMPLETA DEL CARBONO
Asumiendo que gracias al exceso de aire suministrado, la combustión se realiza
completa.
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 29
PÉRDIDAS CALORÍFICAS DEBIDO AL AIRE SUMINISTRADO
PÉRDIDAS CALORÍFICAS DEBIDO A LA RADIACIÓN Y OTRAS CAUSAS
Adicionalmente, las pérdidas de energía térmica que se cuantifican en el orden de
50% a 75% de pérdidas totales, dependiendo del tipo de combustible. Considerando 65% de
pérdidas.
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
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MASA DE COMBUSTIBLE NECESARIA PARA LA COMBUSTIÓN
Por lo tanto:
EFICIENCIA DE LA CALDERA
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
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CÁLCULO DE LOS GASES DE COMBUSTIÓN
FLUJO DE MASA DE AIRE PARA LA COMBUSTIÓN
DIMENSIONES DE LA CALDERA
Para el cálculo y diseño del generador de vapor el primer parámetro a considerar es
el flujo másico de vapor, a través de los cálculos anteriormente efectuados se conoció dicho
parámetro siendo igual a:
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 32
Por medio del libro “Diseño y Teoría de Plantas Generadoras” (Power Plant Theory
and Design) de Philip Potter, página 545, la caldera debe producir un 10% adicional de flujo
másico de vapor debido a las pérdidas existentes en el ciclo agua – vapor (fugas, venteos,
drenajes, muestras y otros), siendo el nuevo flujo másico de vapor igual a:
A través del libro “Centrales de Vapor” de G. A. Gaffert, tabla XL, página 575, se
obtiene por medio de una extrapolación las dimensiones aproximadas del hogar y la caldera
con el flujo másico ya conocido.
Flujo másico
de vapor
(Kgm/hr)
Dimensiones
aproximadas de la
planta
Dimensiones aproximadas del
hogar
Diámetro
del
tambor
de vapor
(m)
Diámetro
del
tambor
de agua
(m)
Distancia
entre
centros
de
tambores
(m)
Profundidad
(m)
Ancho
(m)
Ancho
(m)
Profundidad
(m)
Alto
(m)
368722,247 17,358 14,958 13,248 12,553 20,942 1,524 0,914 15,188
PARÁMETROS DE CIRCULACIÓN NATURAL
Se debe estimar una presión de operación en la caldera debido a que en ella ocurren
caídas de presión que se aproximan al 10% (tuberías, economizadores, evaporadores,
sobrecalentadores, recalentadores y otros).
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 33
Para encontrar los parámetros de circulación en la caldera se deben conocer los
estados termodinámicos a partir de la temperatura de saturación a la presión de operación.
Por medio del libro de Philip Potter, página 214, se obtienen las formulas necesarias
para calcular el factor de sequedad máxima en el tope por unidad de masa.
CÁLCULO DEL FACTOR DE SEQUEDAD MÁXIMO EN EL TOPE
CALIDAD VOLUMÉTRICA DE LA MEZCLA
FACTOR DE SEQUEDAD
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 34
RELACIÓN DE CIRCULACIÓN
POTENCIAL DE CIRCULACIÓN
Donde:
DENSIDAD DEL LÍQUIDO EN LOS TUBOS BAJANTES
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 35
DENSIDAD PROMEDIO EN LOS TUBOS ELEVADORES
CÁLCULO DE LOS TUBOS ELEVADORES
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 36
Con este valor de temperatura según G. A. Gaffert, tabla XIX, página 361, se obtiene
la fatiga permisible del material. Para nuestro análisis se seleccionó, A – 155 grado A con un
esfuerzo máximo permisible de .
Para este tipo de calderas los diámetros de los tubos de ascenso varían normalmente
entre 2 y 3 pulgadas, estos rangos son para sistemas de circulación natural. Se seleccionará
un diámetro de 2,5 pulgadas.
DETERMINACIÓN DEL ESPESOR
Donde:
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 37
Estandarizando:
LONGITUD EQUIVALENTE
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 38
Según Philip Potter, figura 2 – 2, página 71, con diámetro de y codos de 90°
.
CÁLCULO DE LOS TUBOS BAJANTES
Los tubos de este tipo son designados para la función de transportar un fluido, cuyo
diámetro en circulación natural es generalmente de 5 pulgadas, sin embargo puede variar
entre 5 y 8 pulgadas de diámetro.
Para nuestro análisis se seleccionó un acero A – 155 grado A con un esfuerzo máximo
permisible de .
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 39
DETERMINACIÓN DEL ESPESOR
Donde:
Estandarizando:
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 40
LONGITUD EQUIVALENTE
Según Philip Potter, figura 2 – 2, página 71, con diámetro de y codos de 90°
.
Según Philip Potter, figura 2 – 2, página 71, con diámetro de y codos de 90°
.
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 41
CÁLCULO DE LAS MASAS QUE CIRCULAN POR LOS ELEVADORES Y LOS BAJANTES
PÉRDIDAS EN LOS ELEVADORES
Donde:
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
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PÉRDIDAS EN LOS BAJANTES
Donde:
Considerando el potencial de circulación igual a las pérdidas de los elevadores, por
los bajantes y el tambor.
Considerando el flujo de masa 50 elevadores por un bajante.
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
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MASA QUE CIRCULA POR LOS ELEVADORES PARA UN PANEL
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
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NÚMERO DE PANELES
Por lo tanto:
CÁLCULO DEL FLUJO DE AGUA POR EL TANQUE (BAJANTES MÁS ELEVADORES)
Flujo másico total de la relación de circulación tenemos:
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 45
DISEÑO DEL ECONOMIZADOR
El economizador es de contracorriente, ya que el gradiente de temperatura es más
uniforme a través del equipo. Además, con este tipo de economizador el flujo recorre menor
superficie para transmitir la misma cantidad de vapor.
El humo entra por la parte superior del economizador, desciende atravesando por
entre los tubos y marcha hacia el aspirador del tiro forzado. El agua entra por un colector
inferior fluye hacia arriba resultando un aparato que acumula corriente que absorbe el calor
con menos superficie.
Los tubos son de acero generalmente de a 3 pulgadas de diámetro. El agua de
alimentación entra por un extremo del colector inferior y se distribuye por cada uno de los
circuitos de tubos paralelos.
Las condiciones de entrada y salida del generador, han sido evaluadas en la sección
correspondiente al balance térmico. Los siguientes cálculos se realizan para encontrar la
temperatura de salida de los gases.
Condiciones del agua:
ENTRADA: DEL BALANCE DE ENERGÍA LÍQUIDO COMPRIMIDO
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 46
SALIDA: A LA PRESIÓN DE OPERACIÓN DE LA CALDERA Y LÍQUIDO SATURADO
Condiciones del vapor:
ENTRADA: A LA PRESIÓN DE OPERACIÓN DE LA CALDERA
SALIDA: A LA PRESIÓN DE OPERACIÓN DE LA CALDERA
Esta condición para el diámetro del economizador facilita muchas cosas como por
ejemplo: favorece el diseño del economizador y garantiza la transferencia de calor, debido a
que la temperatura sigue alta y a la misma presión de operación, requisito importante para
la transferencia.
Un punto importante es asegurar que el vapor de agua que contiene los gases de la
combustión se condense lo más lejos posible de los equipos de fácil corrosión es además
uno de los motivos por el aumento, aún más de la temperatura en la salida de los gases, para
que la misma se mantenga por encima de la temperatura de saturación del vapor de agua.
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 47
Al no calcularse este requisito el vapor de agua se condesa, y al combinarse con el
dióxido de azufre que puede estar presente en los gases de combustión formando ácido
sulfúrico, el cual es muy corrosivo.
CÁLCULO DE LA TEMPERATURA DE ENTRADA DE LOS GASES
TRANSFERENCIA DE ENERGÍA EN EL AGUA
La transferencia de energía en el economizador se define:
Para realizar estos cálculos se utilizó el libro de Cengel Boles, tabla A.2, página 725,
donde el se encuentra en función de la temperatura arrojando resultados muy exactos.
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 48
Sustancia Fórmula a b c d
Dióxido de Carbono 22,26
Nitrógeno 28,90
Agua 32,24
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
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CÁLCULO DEL ÁREA DE TRANSFERENCIA DE CALOR DEL ECONOMIZADOR
Donde:
Según pruebas el rango del coeficiente de transferencia de calor varia entre
.
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 50
Donde:
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 51
DISEÑO DEL PRECALENTADOR
Condiciones del aire:
ENTRADA: TEMPERATURA AMBIENTE
SALIDA: DESCONOCIDA
Condiciones de los gases:
ENTRADA: TEMPERATURA DE SALIDA DEL ECONOMIZADOR
SALIDA: ASUMIMOS ESTO PARA EVITAR QUE EL CONDENSADO DE LOS VAPORES DEL AGUA EN LOS GASES ALCANCE EL PUNTO DE ROCIÓ, CERCA DE ALGÚN EQUIPO METÁLICO
Por la Ley de Conservación de la Energía:
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 52
La transferencia de energía en el vapor puede expresarse:
CÁLCULO DEL ÁREA DE TRANSFERENCIA DE CALOR DEL PRECALENTADOR
Donde:
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
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Según pruebas el rango del coeficiente de transferencia de calor varia entre
.
Donde:
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
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DISEÑO DEL RECALENTADOR
De igual forma, que con el economizador consideremos flujo de contracorriente para
obtener un gradiente de temperatura uniforme.
Condiciones de los gases:
ENTRADA: DESCONOCIDA
SALIDA: TEMPERATURA DE ENTRADA DEL ECONOMIZADOR
Condiciones del vapor:
ENTRADA: A LA SALIDA DE LA ETAPA DE ALTA PRESIÓN DE LA TURBINA
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
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SALIDA: A LA ENTRADA DE LA ETAPA DE BAJA PRESIÓN DE LA TURBINA
CÁLCULO DE LA TEMPERATURA DE ENTRADA DE LOS GASES
La transferencia de energía en el agua puede expresarse:
La transferencia de energía en el recalentador:
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
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CÁLCULO DEL ÁREA DE TRANSFERENCIA DE CALOR DEL RECALENTADOR
Donde:
Según pruebas el rango del coeficiente de transferencia de calor varia entre
.
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 57
Donde:
DISEÑO DEL SOBRECALENTADOR
De igual forma, que con el economizador consideremos flujo de contracorriente para
obtener un gradiente de temperatura uniforme.
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
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Condiciones de los gases:
ENTRADA: DESCONOCIDA
SALIDA: TEMPERATURA DE ENTRADA DEL RECALENTADOR
Condiciones del vapor:
ENTRADA: A LA PRESIÓN DE OPERACIÓN DE LA CALDERA Y VAPOR SATURADO
SALIDA: A LA ENTRADA DE LA ETAPA DE ALTA PRESIÓN DE LA TURBINA
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
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CÁLCULO DE LA TEMPERATURA DE ENTRADA DE LOS GASES
La transferencia de energía en el agua puede expresarse:
La transferencia de energía en el recalentador:
CÁLCULO DEL ÁREA DE TRANSFERENCIA DE CALOR DEL SOBRECALENTADOR
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 60
Donde:
Según pruebas el rango del coeficiente de transferencia de calor varia entre
.
Donde:
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 61
CÁLCULO DE LA TEMPERATURA MEDIA EN LA CHIMENEA
Donde:
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 62
CÁLCULO DEL CAUDAL DE LOS GASES
Por la ecuación de Gas Ideal:
Por la ecuación de Caudal:
Sustituyendo la ecuación 2 en la ecuación 1 tenemos:
Donde:
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
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DISEÑO DE LA CHIMENEA
CÁLCULO DEL DIÁMETRO DE LA CHIMENEA
CÁLCULO DEL DIÁMETRO INTERNO
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 64
Según G. A. Gaffert, página 396, entre velocidades de para
determinar el diámetro interno de la corona de la chimenea según la práctica industrial.
SELECCIÓN DE LOS VENTILADORES
SELECCIÓN DE LOS VENTILADORES DE TIRO FORZADO Y DE TIRO INDUCIDO
Con el caudal de los gases se buscan los ventiladores en
el libro de “Centrales de Vapor” de G. A. Gaffert, en la tabla XLI, página 581. La selección
realizada es la siguiente:
VENTILADORES DE TIRO FORZADO: SERIE SHLD
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
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VENTILADORES DE TIRO INDUCIDO: SERIE SCLD
Dimensiones en mm del ventilador “Búfalo Forge” de doble admisión para tiro
forzado, serie SCLD, del libro de G. A. Gaffert, figura 423, página 578:
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 66
Dimensiones en mm del ventilador “Búfalo Forge” de doble admisión para tiro
inducido, serie SHLD, del libro de G. A. Gaffert, figura 424, página 579:
Tipo A:
Tipo B:
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 67
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 68
CONDENSADOR
Para el diseño de nuestro condensador partiremos de la referencia de que el mismo
deberá de condensar un flujo másico de .
También debemos de considerar que la diferencia de entalpia que se produce en el
condensador es de .
El número de pasos del condensador será de 1, debido a que el agua de enfriamiento
es procedente del Lago de Maracaibo y éste proporciona abundante agua al sistema de
enfriamiento.
El área aproximada de transferencia de calor entre el vapor procedente de la turbina
de baja presión y los tubos del condensador es de .
El diámetro que se ha seleccionado para los tubos del condensador es de
(basándose en la tabla 9.5.4 de la guía de “Intercambiadores de Calor para una Central
Eléctrica” de William J. Bow y Donald E. Bolt).
La longitud efectiva seleccionada para los tubos es de para tubos de de
diámetro, según la guía nombrada anteriormente.
Un factor muy importante a conocer en el diseño de un condensador es el
Coeficiente Global de Transferencia de Calor, ya que éste nos indica la cantidad de calor que
se puede transferir entre los dos fluidos involucrados en el proceso de transferencia y se
calcula de la siguiente manera:
Donde:
(Figura 9.5.4)
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 69
(Tabla 9.5.7)
(Figura 9.5.6)
Luego de conocer todos los factores que involucra el coeficiente global de
transferencia de calor, se puede deducir que su valor para éste proceso es:
Una de las características fundamentales que presentan los tubos que serán
utilizados en el diseño del condensador es el área superficial en por cada de longitud
de tubo, la cual basándose en la tabla 9.5.5 para tubos de y tiene como valor
.
La cantidad de tubos que se van a utilizar en la elaboración del condensador, viene
determinada de la siguiente manera:
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 70
El caudal (gasto de agua) que estará siendo transportado por los tubos del
condensador es de:
Otro factor de mucha importancia es el diferencial del aumento de la temperatura
del agua de enfriamiento a la entrada y a la salida del condensador, ya que éste valor no
debe exceder los , o lo que es igual , debido a las leyes ambientales.
La manera de saber si el condensador cumple o no con ésta especificación es la
siguiente:
De esta manera podemos decir que la temperatura del agua de enfriamiento a la
salida del condensador es de:
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 71
Por último, ya conocidos todos los factores anteriores, se puede decir que el valor de
la temperatura de salida del vapor es:
De esta forma la temperatura de salida del vapor concuerda con el valor de la
temperatura de saturación a la presión de operación del condensador:
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 72
Características Generales del Condensador
Área de Superficie de Transferencia de Calor:
Coeficiente Global de Transferencia de Calor:
Longitud de los Tubos:
Número de Tubos:
Diámetro de los Tubos:
Calibre de los Tubos:
Material de los Tubos:
Número de Pasos:
Flujo Másico del Agua de Enfriamiento:
Velocidad del Agua de Enfriamiento:
Presión de Operación del Condensador:
PROCESO DE FILTRACIÓN Y TRATAMIENTO QUÍMICO DEL AGUA DE ENFRIAMIENTO
El proceso de filtración que se le realizará al agua de enfriamiento será mediante un
filtro de barra y un filtro de banda, para desviar de la entrada del condensador las partículas
más grandes de impurezas.
Luego se le realizará un tratamiento químico mediante la inyección de Hipoclorito de
Sodio (NaOCl) a una concentración del 12% cada 5 horas con una duración de 30 minutos,
con éste tratamiento se logra eliminar casi en su totalidad las impurezas más pequeñas que
han logrado pasar con facilidad la etapa de filtrado.
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 73
PROCESO DE LIMPIEZA DEL CONDENSADOR
Para la limpieza de los tubos del condensador se utilizará el método de contraflujo,
ya que es el método más eficaz y a la vez uno de los más económicos en la actualidad.
El método consiste en colocar una Válvula de Inversión de 4 vías que conecta tanto la
tubería de entrada, como la de salida del agua de enfriamiento del condensador. Cada cierto
tiempo se hace girar la válvula, provocando así que el flujo de agua cambie de sentido y con
esto poder remover las partículas (pelo de oso y caracolito) que se encuentran adheridas a
las tubos del condensador, ya que como el condensador trabajo con agua del Lago de
Maracaibo, éstas son algunas de las partículas que más abundan en el.
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 74
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 75
1
28
4
3
5
6
7
9
10
11
12
13
14
15
16
17
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23
24
3
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PLANOS ESQUEMÁTICOS DE LA PLANTA TERMOELÉCTRICA
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 76
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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
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m2 · h2
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3'
18
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m2 · h18
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(1 kg - m2 - m3) h12
m4 · h19
m4 · h5
(1 kg - m2 - m3) h13
PLANOS ESQUEMÁTICOS DE LOS BALANCES
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 78
12 11
6'
20
(1 kg - m2 - m3) h11
m4 · h20
m5 · h6
(1 kg - m2 - m3) h12
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14
(1 kg - m2 - m3) h10
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(1 kg - m2 - m3) h11
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(1 kg - m2 - m3) h3
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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 79
8
9
24
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(m4 + m5 + m6) h24
(1 kg - m2 - m3 - m4 - m5 - m6) h8
(1 kg - m2 - m3) h9
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 80
SISTEMA DE CONTRAFLUJO PARA LA LIMPIEZA DE LOS TUBOS DEL CONDENSADOR
CONDENSADOR
CONDENSADOR
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 81
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PLANO ESQUEMÁTICO DEL CONDENSADOR
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 82
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PLANO ESQUEMÁTICO DEL INTERCAMBIADOR DE CALOR CERRADO
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
PÁGINA 83
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PLANO ESQUEMÁTICO DEL INTERCAMBIADOR DE CALOR ABIERTO
GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA
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