Planta Termoeléctrica de 80 MW

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 13.660.463 PLAZA, Giuseppe C.I. 18.312.898 18.312.898 PORTILLO, Ivana C.I. 19.506.381 RÍOS, Carlos Carlos C.I. 17.181.288 17.181.288

Cabimas; julio de 2009

GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

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 técnicas de la turbina a vapor (Por Catálogo):

Turbina general eléctrica División de turbinas medianas a vapor

Con contrapresión de Velocidad sincrónica = 3600 rpm

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

Donde:

Cálculo del número de intercambiadores de calor del ciclo:

Donde:

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

Recalentando el

con 5 intercambiadores tenemos:

Caldera Extracción # 1 Extracción # 2 Extracción # 3 Extracción # 4 Extracción # 5 Condensador

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

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 Intercambiador Cerrado de Alta Presión.

Vapor Sobrecalentado

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 – 

Entrada al

GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

Punto 3: Salida de la 2 da 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

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

Punto 5: Salida de la 1 era Extracción de la Turbina de Baja Presión

 – 

Entrada al 3er

 – 

Entrada al 2do

Intercambiador Cerrado de Baja Presión.

Vapor Sobrecalentado

Punto 6: Salida de la 2da Extracción de la Turbina de Baja Presión Intercambiador Cerrado de Baja Presión.

Vapor Sobrecalentado

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

Punto 7: Salida de la 3 era Extracción de la Turbina de Baja Presión Intercambiador Cerrado de Baja Presión.

Vapor Sobrecalentado

Punto 8: Salida de la Turbina de Baja Presión  – Entrada al Condensador.

Mezcla

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 – 

Entrada al 1er

GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

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

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

Punto 11: Salida del 1er Intercambiador Cerrado de Baja Presión

 – 

Entrada al 2do

 – 

Entrada al 3er

Intercambiador Cerrado de Baja Presión.

Líquido Subenfriado

Punto 12: Salida del 2do Intercambiador Cerrado de Baja Presión Intercambiador Cerrado de Baja Presión.

Líquido Subenfriado

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

Punto 13: Salida del 3 er Intercambiador Cerrado de Baja Presión

 – 

Entrada al

Intercambiador Abierto.

Líquido Subenfriado

Punto 14: Salida del Intercambiador Abierto – Entrada a la Bomba de Alimentación. Alimentación.

Líquido Saturado

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

Punto 15: Salida de la Bomba de Alimentación – Entrada al Intercambiador Cerrado de Alta Presión.

Líquido Subenfriado

Punto 16: Salida del Intercambiador I ntercambiador Cerrado Cerrado de Alta Presión  – Entrada a la Caldera.

Líquido Subenfriado

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

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

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

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

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

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

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

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

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

BALANCE DE MASA Y ENERGÍA

PROCESO (15 – 16 – 2’ – 17)

PROCESO (13 – 14 – 3’ – 18)

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

PROCESO (12 – 13 – 5’ – 19)

PROCESO (11 – 12 – 6’ – 20 – 21)

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

PROCESO (10 – 11 – 7’ – 12 – 14)

CALDERA (3  – 

 – 4 – 1 – 16)

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

CONDENSADOR (24 – 

 – 8 – 9)

TRABAJO NETO DEL CICLO

TURBINA (TRABAJO NETO PRODUCIDO)

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

BOMBA (TRABAJO NETO CONSUMIDO)

FLUJO MÁSICO DE VAPOR

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

CÁLCULO DE LA COMBUSTIÓN COMBUSTIBLE RESIDUAL NÚMERO 6 O BUNKER C (PETRÓLEO) COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL COMBUSTIBLE

Carbono

Hidrógeno

Oxígeno

Nitrógeno

Azufre

Agua Cenizas

(C) 86,55%

(

)

12,68%

(

)

(

0,03%

)

0,29%

(S) 0,29%

PODER CALORÍFICO DEL COMBUSTIBLE

MASA DE AIRE TEÓRICO

MASA DE AIRE REAL

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(

) 0%

0,16%

GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

MASA DE LOS GASES SECOS DE COMBUSTIÓN RESPECTO A LA MASA DE COMBUSTIBLE

BALANCE TÉRMICO DE LA CALDERA CALOR ABSORBIDO POR LA CALDERA

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

PÉRDIDAS CALORÍFICAS 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 temperat temperatura ura de saturac saturación ión a la presión presión de opera operación ción de la la caldera, caldera, adicionán adicionándole dole 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.

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

PÉRDIDAS CALORÍFICAS 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.

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

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.

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

MASA DE COMBUSTIBLE NECESARIA PARA LA COMBUSTIÓN

Por lo tanto:

EFICIENCIA DE LA CALDERA

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

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:

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

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.

Dimensiones Flujo másico

aproximadas de la

368722,247

Diámetro

Diámetro

hogar

del

del

tambor

tambor

de vapor

de agua

(m)

(m)

1,524

0,914

planta

de vapor (Kgm/hr)

Dimensiones aproximadas del

Profundidad

Ancho

Ancho

Profundidad

Alto

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

12,553

20,942

17,358

14,958 13,248

Distancia entre centros de tambores (m)

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).

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

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

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

RELACIÓN DE CIRCULACIÓN

POTENCIAL DE CIRCULACIÓN

Donde:

DENSIDAD DEL LÍQUIDO EN LOS TUBOS BAJANTES

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

DENSIDAD PROMEDIO EN LOS TUBOS ELEVADORES

CÁLCULO DE LOS TUBOS ELEVADORES

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

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:

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

Estandarizando:

LONGITUD EQUIVALENTE

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

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

.

PÁGINA 38

GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

DETERMINACIÓN DEL ESPESOR

Donde:

Estandarizando:

PÁGINA 39

GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

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 .

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y codos de 90°

GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

CÁLCULO DE LAS MASAS QUE CIRCULAN POR LOS ELEVADORES Y LOS BAJANTES

PÉRDIDAS EN LOS ELEVADORES

Donde:

PÁGINA 41

GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

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.

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

MASA QUE CIRCULA POR LOS ELEVADORES PARA UN PANEL

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

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:

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

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

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

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.

PÁGINA 46

GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

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.

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

Sustancia

Fórmula

a

Dióxido de Carbono

22,26

Nitrógeno

28,90

Agua

32,24

b

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c

d

GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

CÁLCULO DEL ÁREA DE TRANSFERENCIA DE CALOR DEL ECONOMIZADOR

Donde:

Según pruebas el rango del coeficiente de transferencia de calor varia entre .

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

Donde:

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

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:

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

La transferencia de energía en el vapor puede expresarse:

CÁLCULO DEL ÁREA DE TRANSFERENCIA DE CALOR DEL PRECALENTADOR

Donde:

PÁGINA 52

GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

Según pruebas el rango del coeficiente de transferencia de calor varia entre .

Donde:

PÁGINA 53

GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

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

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

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:

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

CÁLCULO DEL ÁREA DE TRANSFERENCIA DE CALOR DEL RECALENTADOR

Donde:

Según pruebas el rango del coeficiente de transferencia de calor varia entre .

PÁGINA 56

GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

Donde:

DISEÑO DEL SOBRECALENTADOR

De igual forma, que con el economizador consideremos flujo de contracorriente para obtener un gradiente de temperatura uniforme.

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

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

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

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

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

Donde:

Según pruebas el rango del coeficiente de transferencia de calor varia entre .

Donde:

PÁGINA 60

GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

CÁLCULO DE LA TEMPERATURA MEDIA EN LA CHIMENEA

Donde:

PÁGINA 61

GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

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: PÁGINA 62

GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

DISEÑO DE LA CHIMENEA CÁLCULO DEL DIÁMETRO DE LA CHIMENEA CÁLCULO DEL DIÁMETRO INTERNO

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

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

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

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:

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

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:

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

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) PÁGINA 68

GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

(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 de tubo, la cual basándose en la tabla 9.5.5 para tubos de

y

por cada

de longitud

tiene como valor

. La cantidad de tubos que se van a utilizar en la elaboración del condensador, viene determinada de la siguiente manera:

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

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:

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

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:

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

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.

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

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.

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

PLANOS ESQUEMÁTICOS DE LA PLANTA TERMOELÉCTRICA

   O    B    E    I    D    A    C    O    A    G    R    A    L    A    M    R   O    O   C    D   I    A   R    R   T    E   C    N   É    E   L    G   E

   N    E   Ó    D   I    C    A   A    B   L    U    M    O   C    B   R    I    C

   R    O    D    A    S    N    E    D    N    O    C

   G

   4    2

   9

   O    D    E    A    D    S    A    N    B    E    M    D    O    N    B    O    C

   8

   P    L

   3    2

   0    1

   2    2    1    1    1    2

   7    6    5

   0    2    2    1

   4

   P    H

   9    1

   3

   2

   3    1    3

   1    4    1

   8    1

   5    1    7    1

   6    1

   R    R    O    O    D    P    A    A    R    V    E    N    E    E    D    G

PÁGINA 75

   N    Ó    E   I    D   C    A   A    T    B   N    M    E    O   M    B   I    L    A

GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

   R    O   O    C    D   I    A   R    R   T    E   C    N   É    E   L    G   E

   G

   R    O    D    A    S    N    E    D    N    O    C

   N    E   Ó    D   I    C    A   A    B   L    U    M    O   C    B   R    I    C

   O    D    E    A    D    S    A    N    B    E    M    D    O    N    B    O    C

   P    L

   P    H

   N    Ó    E   I    D   C    A   A    T    B   N    M    E    O   M    B   I    L    A

   R    R    O    O    D    P    A    A    R    V    E    N    E    E    D    G

PÁGINA 76

GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

PLANOS ESQUEMÁTICOS DE LOS BALANCES

m2 · h2

2'

16

15

1 kg · h16

1 kg · h15

m2 · h17

17

m3 · h3

3'

14

13

1 kg · h 14

(1 kg - m 2 - m3) h13

m2 · h18

18

m4 · h5

5'

13

12

(1 kg - m2 - m3) h13

(1 kg - m2 - m3) h12

m4 · h19

19

PÁGINA 77

GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

6'

m5 · h6

11

12 (1 kg - m2 - m3) h12

m4 · h20

(1 kg - m2 - m3) h11

20

21

(m4 + m5) h21

7'

m6 · h7

11

10

(1 kg - m2 - m3) h11

(m4 + m5) h14

(1 kg - m2 - m3) h10

14

1 kg · h1

12

(m4 + m5 + m6) h12

1

qHi 3 (1 kg - m2 - m3) h3 (1 kg - m2 - m3) h4 4 16

1 kg · h16

PÁGINA 78

GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

(1 kg - m2 - m3 - m4 - m5 - m6) h8

8

24 qL (m4 + m5 + m6) h24

(1 kg - m2 - m3) h9

PÁGINA 79

9

GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

SISTEMA DE CONTRAFLUJO PARA LA LIMPIEZA DE LOS TUBOS DEL CONDENSADOR

CONDENSADOR 

CONDENSADOR 

PÁGINA 80

GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

PLANO ESQUEMÁTICO DEL CONDENSADOR

   R    O    A    U    D    A    G    R    A    A    E    P    D    E    S

   E    R    I    A

   E    D    O    A   Í    B   C    A    M    V    O    B    N    E   Ó    D   I    V   C    /   C    V   U    S

   R    O    D    A    S    N    E    D    N    O    C

   E    D    S    A    S    R    O    R    R    A    T    L   B    I    F

   E    D   N   S    S   Ó    I   A    Í    A   S   V    L   R    U   E   4    V   V   E    L   N    Á   I   D    V

   E    D    S    A    S    D    O    N    R    A    T    L    I   B    F    M

   M

   O    A    B    D    I    A    A    R    C    T    A    N    R    E    A    E    M    D    E    L    D    A    O    N    G    A    A    C    L

   M

   M    M

   M    M

   M

   M

   M

   N    Ó    I    l    C    C    A    C    O    I   a    F    I   N    S    O    D

PÁGINA 81

   O    B    I    A    C    A    R    A    M    E    D    O    G    A    L    L    A    A    D    I    L    A    S    E    D    L    A    N    A    C

GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

PLANO ESQUEMÁTICO DEL INTERCAMBIADOR DE CALOR CERRADO

   H    H    S    L

   H    S    L

   N    Ó    I    A   S    L   E    R    E   P    D    A    N   J    Ó   A    I   B    C   E    C   D    A    R   A    T   N    X   I    E   B    R    U    T

   2  .   o    N    L    R    E    O    D    D    E    J   A    I    A    B    N    M    E    A    R    C    D    R    E    T    N    I

   2  .   o    N    L    R    A    O    D    A    A    D    I    A    B    R    M    T    A    N    C    E    R    E    T    N    I

   L    A    M    R    O    N

   R    O    D    A    I    1    B  .    M  o    A    N    C    R    E    T    N    I

   N    E   Ó    D   I    C    A   I    U   S    G   O    A   P    E    R

   I    P

   R    O    D    A    S    N    E    D    N    O    C

   A    U    E    G    T    A    N    E    E    I    D    L    A    O    C    Z    O    P

PÁGINA 82

   I    P

   A    I    C    N    E    G    R    E    M    E

GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

PLANO ESQUEMÁTICO DEL INTERCAMBIADOR DE CALOR ABIERTO

   N    E   Ó    D   I    S    N   E    Ó   R    I   P    C   A    C   T    A   L    R   A    T    X   E    E   D    E   A    D   N    I    R   B    O   R    P   U    A   T    V    A    L

   5  .   o    N    L    R    E    O    D    D    E    J   A    I    A    B    N    M    E    A    R    C    D    R    E    T    N    I

   R    O    D    A    I    5    B  .    M  o    A    N    C    R    E    T    N    I

   A   N    U   Ó    I    G   C    A   A    E   T    D   N    E    S    A   M    I    B   L    M    A    O   E    B   D

   R    O    D    A    E    R    A    S    E    D

   A    R    E    F    S    Ó    M    T    A

   O    T   N    N   Ó    E   I    I   C    A    M    A   T    N   N    E   E    C   M    A   I    L    M    L   A    A   E    E   D    D   A    E   U    U   G    Q   A    N   E    A   D    T

   T    L

   R    O    D    A    I    3    B  .    M  o    A    N    C    R    E    T    N    I

PÁGINA 83

   A    I    C    N    E    G    R    E    M    E    E    D    E    J    A    N    E    R    D

GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

PÁGINA 84

GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

PÁGINA 85

GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

PÁGINA 87

GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

PÁGINA 88

GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

PÁGINA 89

GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

PÁGINA 90

GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

PÁGINA 91

GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

PÁGINA 92

GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

PÁGINA 94

GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

PÁGINA 95

GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

PÁGINA 96

GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

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GENERACIÓN DE POTENCIA PLANTA TERMOELÉCTRICA

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