Universidad Tecnolgica de PanamFacultad de Ing. MecnicaIngeniera Mecnica

Ingeniera en Energa y Ambiente

Lab.Termodinmica 2Centrales Termoelctricas Convencionales

Saln 1IM-EM131Integrantes: Joel Arjona 8-881-1065 Andrea Chvez 8-888-413 Jaime Huertas 8-881-2188 Kirving Laas 8-897-344 Juan Medina 8-888-413 Carlos espinosa 2-741-1603 Jess Atencio 9-747-738 Javier Bernal 8-886-1198 Esteban Peralta 4-770-246

Instructora: Helen Crdoba

Martes 20 de octubre, 2015

Introduccin

El objetivo de esta charla es estudiar ms a fondo como funciona una central termoelctrica convencional, los diferentes equipos que la conforman, como trabaja cada uno de ellos, cul debe ser el mantenimiento y su funcin dentro de la planta y al final poder plantear ventajas y desventajas de este tipo de planta vs otras que existe y tambin son alternativas para la generacin de energa. Brevemente para tener una idea de lo que se ver en el contenido podemos definir una central termoelctrica como una instalacin empleada en la generacin de energa elctrica a partir de la energa liberada en forma de calor, normalmente mediante la combustin de combustibles fsiles como petrleo, gas natural o carbn. Este calor es empleado por un ciclo termodinmico convencional para mover un alternador y producir energa elctrica.

Central Termoelctrica Convencional Se denominan centrales termoelctricas clsicas o convencionales aquellas centrales que producen energa elctrica a partir de la combustin de carbn, fuelil o gas en una caldera diseada al efecto. El apelativo de "clsicas" o "convencionales" sirve para diferenciarlas de otros tipos de centrales termoelctricas (nucleares y solares), las cuales generan electricidad a partir de un ciclo termodinmico, pero mediante fuentes energticas distintas de los combustibles fsiles empleados en la produccin de energa elctrica desde hace dcadas y, sobre todo, con tecnologas diferentes y mucho ms recientes que las de las centrales termoelctricas clsicas.Independientemente de cul sea el combustible fsil que utilicen (fuel-oil, carbn o gas), el esquema de funcionamiento de todas las centrales termoelctricas clsicas es prcticamente el mismo. Las nicas diferencias consisten en el distinto tratamiento previo que sufre el combustible antes de ser inyectado en la caldera y en el diseo de los quemadores de la misma, que varan segn sea el tipo de combustible empleado.Una central termoelctrica clsica posee, dentro del propio recinto de la planta, sistemas de almacenamiento del combustible que utiliza (parque de carbn, depsitos de fuel-oil) para asegurar que se dispone permanentemente de una adecuada cantidad de ste. Si se trata de una central termoelctrica de carbn, es previamente triturado en molinos pulverizadores hasta quedar convertido en un polvo muy fino para facilitar su combustin. De los molinos es enviado a la caldera de la central mediante chorro de aire precalentado.Si es una central termoelctrica de fuel-oil, ste es precalentado para que fluidifique, siendo inyectado posteriormente en quemadores adecuados a este tipo de combustible.Si es una central termoelctrica de gas los quemadores estn asimismo concebidos especialmente para quemar dicho combustible.Hay, por ltimo, centrales termoelctricas clsicas cuyo diseo les permite quemar indistintamente combustibles fsiles diferentes (carbn o gas, carbn o fuel-oil, etc.). Reciben el nombre de centrales termoelctricas mixtas.

Componentes principales de una central trmica convencional Caldera: En este espacio el agua se transforma en vapor, cambiando su estado. Esta accin se produce gracias a la combustin del gas natural (o cualquier otro combustible fsil que pueda utilizar la central), con la que se generan gases a muy alta temperatura que al entrar en contacto con el agua lquida la convierten en vapor. El agua que se transforma en vapor circula por unas caeras llamadas serpentines, donde se produce el intercambio de calor entre los gases de la combustin y el agua.

Turbina de vapor: mquina que recoge el vapor de agua y que, gracias a un complejo sistema de presiones y temperaturas, consigue que se mueva el eje que la atraviesa. Esta turbina normalmente tiene varios cuerpos, de alta, media y baja presin, para aprovechar al mximo el vapor de agua.El eje que atraviesa los diferentes cuerpos est conectado con el generador.

Generador. Mquina que recoge la energa mecnica generada en el eje que atraviesa la turbina y la transforma en elctrica mediante induccin electromagntica. Las centrales elctricas transforman la energa mecnica del eje en una corriente elctrica trifsica y alterna.

Costo, Ubicacin y Cuidados de una Central Termoelctrica

Usualmente las centrales termoelctricas son utilizadas para la generacin de energa cuando se tiene un buen capital para una inversin de fondo pero no se quiere invertir mucho dinero en el combustible que esta utilizara para generar energa. Con esto queremos decir que a comparacin con otras plantas de energa existentes, las centrales termoelctricas convencionales trabajan con combustibles o materia prima que es de bajo costo y fcil de conseguir, como lo son el carbn, bunkr, etc, a comparacin de otras plantas de potencia como lo son la turbina de gas, que usa como combustible gas natural o los motores reciprocantes que utilizan nicamente combustibles con octanajes altos.

Las centrales termoelctricas siempre deben estar ubicadas en reas lejos de zonas pobladas ya que estas son un gran fuente de emisiones gaseosas que son altamente contaminantes, por el tipo de combustibles que estas utilizan (hidrocarburos).

VentajasDesventajas

1. Corto tiempo de construccin2. No dependen del clima3. Costos de inversin menores que en la hidroelctrica, lo que favorece su construccin y entrada en funcionamiento.4. Facilidad de transporte del combustible orgnico desde el lugar de su extraccin hasta la central trmica.5. Progreso tcnico lo que permiti disear grandes unidades generadoras (grandes mdulos) con mejores rendimientos que las unidades pequeas o medianas1. Como resultado del procesamiento del carbn, fue- oil y gas, stas centrales son importantes fuentes emisoras de agentes contaminantes, calor, ruido y vibraciones.2. La peor desventaja es el terrible impacto ambiental que produce, ya que emite gases que provocan tanto el efecto invernadero como la lluvia cida.3. En el caso del petrleo es preocupante su vertido al mar cuando se transporta, ya que crea las famosas mareas negras.

FuncionamientoEl funcionamiento de una central termoelctrica de carbn, como la representada en la figura, es la siguiente: 1. El combustible est almacenado en los parques adyacentes de la central, desde donde, mediantecintas transportadoras(1), es conducido almolino(3) para ser triturado. Una vez pulverizado, se inyecta, mezclado con aire caliente a presin, en lacaldera(4) para su combustin.

2. Dentro de la caldera se produce el vapor que acciona los labes de los cuerpos de lasturbinas de alta presin(12),media presin(13) ybaja presin(14), haciendo girar el rotor de la turbina que se mueve solidariamente con el rotor delgenerador(19), donde se produce energa elctrica, la cual es transportada mediantelneas de transporta a alta tensin(20) a los centros de consumo.

3. Despus de accionar las turbinas, el vapor pasa a la fase lquida en elcondensador(15). El agua obtenida por la condensacin del vapor se somete a diversas etapas decalentamiento(16) y se inyecta de nuevo en la caldera en las condiciones de presin y temperatura ms adecuadas para obtener el mximo rendimiento del ciclo.

4. El sistema de agua de circulacin que refrigera el el condensador puede operarse en circuito cerrado, trasladando el calor extrado del condensador a la atmsfera mediantetorres de refrigeracin(17), o descargando dicho calor directamente al mar o al ro.

5. Para minimizar los efector de la combustin de carbn sobre el medio ambiente, la central posee unachimenea(11) de gran altura -las hay de ms de 300 metros-, que dispersa los contaminantes en las capas altas de la atmsfera, yprecipitadores(10) que retienen buena parte de los mismos en el interior de la propia central.

Mantenimiento de una Central Termoelctrica ConvencionalEl envejecimiento de las plantas de produccin de energa elctrica, pese a los programas de mantenimiento sistemtico, genera una disyuntiva: Sustituir la planta por otra nueva, con garantas en cuanto a fiabilidad y disponibilidad, que al mismo tiempo pueda permitir el aumento de la capacidad, para dar respuesta a la demanda creciente y por otro lado sea menos agresiva con el medio ambiente, en particular en lo referente a los niveles mximos de emisiones. Conservar la planta actual e iniciar un programa de extensin de vida, sustituyendo ciertos componentes y mejorando la disponibilidad y la eficiencia. Esto exige el conocimiento de los componentes crticos de los sistemas y un seguimiento continuo y exhaustivo de su estado de su estado de conservacin, dado que en las plantas longevas, es muy comn el incremento de las indisponibilidades forzosas y de los costes de mantenimiento (frecuentes revisiones y sustitucin de componentes).Por lo general, las plantas longevas suelen utilizarse como unidades auxiliares para atender puntas de energa del mercado, pese a sus problemas de operacin, mantenimiento y medioambientales, adems de su baja eficiencia.La degradacin de los componentes de sistemas como el generador de vapor debidos a erosin, corrosin, fluencia o fatiga pueden provocar fallos localizados. Tras un periodo de operacin de 25-30 aos la curva de disponibilidad cae drsticamente, debido al fallo en componentes principales.El mantenimiento preventivo o peridico es una actividad clave para optimizar la explotacin y la vida til de las centrales generadoras de energa elctrica. El mantenimiento peridico maximiza la seguridad, la fiabilidad, la disponibilidad la eficiencia o rendimiento y la proteccin del medio ambiente. El mantenimiento ha evolucionado hacia un sofisticado programa sistemtico de valoracin de condiciones, de tcnicas predictivas, de actuaciones correctivas, de actividades preventivas y de observacin y evaluacin de las operaciones de la planta.El objetivo de cualquier programa de mantenimiento es maximizar la produccin energtica, la disponibilidad, la seguridad y la calidad, minimizando costes e impactos medioambientales. Este objetivo se consigue mediante:1. La definicin de un programa completo de mantenimiento para dirigir y controlar todas las actividades de mantenimiento.2. La realizacin de las funciones especficas de mantenimiento de componentes de servicio.3. La ejecucin de las actividades especficas de mantenimiento de componentes fuera de servicio.4. El cuidado adecuado de los equipos parados.En relacin con el mantenimiento predictivo de las centrales trmicas, se han diseado sistemas expertos distribuidos capaces de registrar en tiempo real datos sobre estados de funcionamiento de diferentes partes o sistemas de la planta, el registro monitorizado de datos permite conocer tendencias, analizar histricos, predecir y, lo ms importante, programar las paradas de mantenimiento necesarias.

COMPONENTES DE LA CENTRAL TERMOELCTRICA

La turbina de vaporLa turbina de vapor de una planta de cogeneracin es un equipo sencillo, y como mquina industrial, es una mquina madura, bien conocida y muy experimentada. Se conoce casi todo de ella. Ms del 70 % de la energa elctrica generada en el mundo se produce diariamente con turbinas de vapor.El funcionamiento es muy sencillo: se introduce vapor a una temperatura y presin determinadas y este vapor hace girar unos labes unidos a un eje rotor; a la salida de la turbina, el vapor que se introdujo tiene una presin y una temperatura inferior. Parte de la energa perdida por el vapor se emplea en mover el rotor. Necesita tambin de unos equipos auxiliares muy sencillos, como un sistema de lubricacin, de refrigeracin, unos cojinetes de friccin, un sistema de regulacin y control, y poco ms.La turbina es un equipo tan conocido y tan robusto que si no se hacen barbaridades con l tiene una vida til larga y exenta de problemas, eso s hay que respetar cuatro normas sencillas:1. Utilizar un vapor de las caractersticas fsico-qumicas apropiadas.2. Respetar las instrucciones de operacin en arranques, durante la marcha y durante las paradas del equipo.3. Respetar las consignas de proteccin del equipo, y si da algn sntoma de mal funcionamiento (vibraciones, temperaturas elevadas, falta de potencia, etc.) parar y revisar el equipo, nunca sobrepasar los lmites de determinados parmetros para poder seguir con ella en produccin o incluso poder arrancarla.4. Realizar los mantenimientos programados con la periodicidad prevista.Son normas muy sencillas, y sin embargo, casi todos los problemas que tienen las turbinas, grandes o pequeos, se deben a no respetar alguna o algunas de esas 4 normas.La turbina se compone de tres partes principales: El cuerpo del rotor, que contiene las coronas giratorias de alabes. La carcasa, conteniendo las coronas fijas de toberas. Alabes.Adems, tiene una serie de elementos estructurales, mecnicos y auxiliares, como son cojinetes, vlvulas de regulacin, sistema de lubricacin, sistema de refrigeracin, virador, sistema de control, sistema de extraccin de vahos, de aceite de control y sistema de sellado del vapor.

El rotor:El rotor de una turbina de accin es de acero fundido con ciertas cantidades de Nquel o cromo para darle tenacidad al rotor, y es de dimetro aproximadamente uniforme. Normalmente las ruedas donde se colocan los alabes se acoplan en caliente al rotor. Tambin se pueden fabricar haciendo de una sola pieza forjada al rotor, maquinando las ranuras necesarias para colocar los alabes.Los alabes se realizan de aceros inoxidables, aleaciones de cromo-hierro, con las curvaturas de diseo segn los ngulos de salida de vapor y las velocidades necesarias. Son criticas las ltimas etapas por la posibilidad de existencia de partculas de agua que erosionaran a los alabes. Por ello se fija una cinta de metal satlite soldado con soldadura de plata en el borde de ataque de cada alabe para retardar la erosin.La carcasa:La carcasa se divide en dos partes: la parte inferior, unida a la bancada y la parte superior, desmontable para el acceso al rotor. Ambas contienen las coronas fijas de toberas o alabes fijos. Las carcasas se realizan de hierro, acero o de aleaciones de este, dependiendo de la temperatura de trabajo, obviamente las partes de la carcasa de la parte de alta presin son de materiales ms resistentes que en la parte del escape. La humedad mxima debe ser de un 10% para las ltimas etapas.Normalmente se encuentra recubierta por una manta aislante que disminuye la radiacin de calor al exterior, evitando que el vapor se enfre y pierda energa disminuyendo el rendimiento de la turbina. Esta manta aislante suele estar recubierta de una tela impermeable que evita su degradacin y permite desmontarla con mayor facilidad.Alabes:Los alabes fijos y mviles se colocan en ranuras alrededor del rotor y carcasa. Los alabes se pueden asegurar solos o en grupos, fijndolos a su posicin por medio de un pequeo seguro, en forma perno, o mediante remaches. Los extremos de los alabes se fijan en un anillo donde se remachan, y los ms largos a menudo se amarran entre s con alambres o barras en uno o dos lugares intermedios, para darles rigidez.Vlvula de regulacin:Regula el caudal de entrada a la turbina, siendo de los elementos ms importantes de la turbina de vapor. Es accionada hidrulicamente con la ayuda de un grupo de presin de aceite (aceite de control) o neumticamente. Forma parte de dos lazos de control: el lazo que controla la velocidad de la turbina y el lazo que controla la carga o potencia de la turbina.

Cojinetes de apoyo, de bancada o radiales:Sobre ellos gira el rotor. Suelen ser de un material blando, y recubiertos de una capa lubricante que disminuya la friccin. Son elementos de desgaste, que deben ser sustituidos peridicamente, bien con una frecuencia establecida si su coste es bajo respecto de su produccin, o bien por observacin de su superficie y cambio cuando se encuentren en un estado deficiente.Cojinete de empuje o axial:El cojinete axial, o de empuje impide el desplazamiento del rotor en la direccin del eje, Evitando el empuje axial que sufre el eje por el efecto del vapor repercuta en el reductor, dandolo seriamente. No se encuentra en contacto con el eje si no que hace tope con un disco que forma parte solidaria con el eje.El cojinete est construido en un material blando y recubierto por una capa de material que disminuya la friccin entre el disco y el cojinete. Adems, debe encontrarse convenientemente lubricado.Para comprobar el estado de ese cojinete, adems de la medida de la temperatura y de las vibraciones del eje, se mide de forma constante el desplazamiento axial. Si se excede el lmite permitido, el sistema de control provoca la parada de la turbina o impide que esta complete su puesta en marcha.Sistema de lubricacin:Proporciona el fluido lubricante, generalmente aceite. Para asegurar la circulacin del aceite en todo momento el sistema suele estar equipado con tres bombas: Bomba mecnica principal: Esta acoplada al eje de la turbina, de forma que siempre que este girando la turbina est girando la bomba, asegurndose as la presin de bombeo mejor que con una bomba elctrica. No obstante, en los arranques esta bomba no da presin suficiente, por lo que es necesario que el equipo tenga al menos una bomba adicional Bomba auxiliar: Se utiliza exclusivamente en los arranques, y sirve para asegurar la correcta presin de aceite hasta que la bomba mecnica puede realizar este servicio. Se conecta antes del arranque de la turbina y se desconecta a unas revoluciones determinadas durante el arranque, cambindose automticamente de la bomba auxiliar a la bomba principal. Tambin se conecta durante las paradas de la turbina. Bomba de emergencia: Si se produce un problema de suministro elctrico en la planta, esta queda sin tensin, durante la parada habra un momento en que las turbina se quedara sin lubricacin, ya que la bomba auxiliar no tendra tensin. Para evitar este problema, las turbinas suelen ir equipadas con una bomba de emergencia que funciona con corriente continua proveniente de un sistema de bateras.Sistema de extraccin de vahos:El depsito de aceite suele estar a presin inferior a la atmosfrica para facilitar la extraccin de vapores de aceite y dificultar una posible fuga de aceite al exterior. Para conseguir este vaco, el sistema de lubricacin suele ir equipado con un extractor.Sistema de refrigeracin de aceite:El aceite en su recorrido de lubricacin se calienta modificando su viscosidad, y por tanto, sus caractersticas lubricantes, llegando a degradarse si el calor es excesivo. Para evitarlo, el sistema de lubricacin dispone de unos intercambiadores que enfran el aceite, estos intercambiadores pueden ser aire-aceite, de forma que el calor del aceite se evacua a la atmsfera, o agua-aceite, de forma que el calor se transfiere al circuito cerrado de refrigeracin con agua de la planta.Sistema de aceite de control:Cuando la vlvula de regulacin se acciona oleo hidrulicamente el conjunto de turbina va equipado con un grupo de presin para el circuito de aceite de control. Este, debe mantener la presin normalmente entre los 50 y los 200 bares de presin hidrulica. El sistema de control gobierna la vlvula de salida del grupo, que hace llegar al aceite hasta la vlvula de regulacin de entrada de vapor con la presin adecuada.Sistema de sellado de vapor:Las turbinas de vapor estn equipadas con sellos de carbn, que se ajustan al eje, y/o con laberintos de vapor. Con esto se consigue evitar que el vapor salga a la atmsfera y disminuyan la eficiencia trmica de la turbina.Virador:El sistema virador consiste en un motor elctrico o hidrulico (normalmente el segundo) que hace girar lentamente la turbina cuando no est en funcionamiento. Esto evita que el rotor se curve, debido a su propio peso o por expansin trmica, en parada. La velocidad de este sistema es muy baja (varios minutos para completar un giro completo de turbina), pero se vuelve esencial para asegurar la correcta rectitud del rotor. Si por alguna razn este sistema se detiene (avera del rotor, avera de la turbina, inspeccin interna con desmontaje) es necesario asegurar que, antes de arrancar, estar girando varias horas con el sistema virador.Compensador:Es el elemento de unin entre la salida de la turbina y el resto de la instalacin (generalmente las tuberas que conducen al condensador o el propio condensador). Ya que la carcasa de la turbina sufre grandes cambios de temperatura, este elemento de unin es imprescindible para controlar y amortiguar el efecto de dilataciones y contracciones.

Extracciones de vapor la turbina:Se utiliza la extraccin de vapor como un mtodo para disminuir la irreversibilidad termodinmica de reinyectar condensado fro en la caldera. Si se reinyecta el vapor en forma simple a la caldera se tiene la siguiente situacin:

En la figura vemos que despus de reinyectar el vapor en la caldera, se produce un fuerte aumento de entropa (rea sombreada).Esto implicairreversibilidady, por lo tanto una disminucin de rendimiento. Si la reinyeccin de condensado a la caldera se hiciera previa a uncalentamiento reversible,entonces se podrarecuperarla exerga asociada al rea sombreada.Se puede mejorar la situacin por medio de laextraccin de vapor. Esta consiste enextraervapor en la turbina (evolucin 2-3 en la turbina), mezclarla con el condensado en 5 y, por lo tanto, aumentar la temperatura de este antes de que reingrese a la caldera.

Lo que ocurre desde el punto de vistatermodinmicose ilustra en la prxima figura. Lo que queremos hacer es lograr uncalentamiento reversible.Idealmente uno debera tener infinitas fuentes de calor entreT_5y la temperatura de saturacin del vapor en la caldera,T_1. Como no es prctico tener infinitas fuentes de calor, en la prctica se usan unas pocas. Ilustremos conuna sola extraccin. En la figura vemos que el vapor se extrae aT_2'. Al mezclarse con el condensado aT_5se logra una temperatura de mezclaT_5'.

Bombas en generalLa bomba centrfuga, tambin denominada bomba rotodinmica, es actualmente la mquina ms utilizada para bombear lquidos en general. Las bombas centrfugas son siempre rotativas y son un tipo de bomba hidrulica que transforma la energa mecnica de un impulsor en energa cintica o de presin de un fluido incompresible. El fluido entra por el centro del rodete, que dispone de unos labes para conducir el fluido, y por efecto de la fuerza centrfuga es impulsado hacia el exterior, donde es recogido por la carcasa o cuerpo de la bomba. Debido a la geometra del cuerpo, el fluido es conducido hacia las tuberas de salida o hacia el siguiente rodete. Son mquinas basadas en la Ecuacin de Euler.

Las Bombas Centrfugas se pueden clasificar de diferentes maneras:

Por la direccin del flujo en: Radial, Axial y Mixto. Por la posicin del eje de rotacin o flecha en: Horizontales, Verticales e Inclinados. Por el diseo de la coraza (forma) en: Voluta y las de Turbina Por el diseo de la mecnico coraza en: Axialmente Bipartidas y las Radialmente Bipartidas. Por la forma de succin en: Sencilla y Doble.

Aunque la fuerza centrfuga producida depende tanto de la velocidad en la periferia del impulsor como de la densidad del lquido, la energa que se aplica por unidad de masa del lquido es independiente de la densidad del lquido. Por tanto, en una bomba dada que funcione a cierta velocidad y que maneje un volumen definido de lquido, la energa que se aplica y transfiere al lquido, (en pascales, Pa, metros de columna de agua m.c.a. o o pie-lb/lb de lquido) es la misma para cualquier lquido sin que importe su densidad. Tradicionalmente la presin proporcionada por la bomba en metros de columna de agua o pie-lb/lb se expresa en metros o en pies y por ello que se denomina genricamente como "altura", y aun ms, porque las primeras bombas se dedicaban a subir agua de los pozos desde una cierta profundidad (o altura).Las bombas centrfugas tienen un uso muy extendido en la industria ya que son adecuadas casi para cualquier uso. Las ms comunes son las que estn construidas bajo normativa DIN 24255 (en formas e hidrulica) con un nico rodete, que abarcan capacidades hasta los 500 m/h y alturas manomtricas hasta los 100 metros con motores elctricos de velocidad normalizada. Estas bombas se suelen montar horizontales, pero tambin pueden estar verticales y para alcanzar mayores alturas se fabrican disponiendo varios rodetes sucesivos en un mismo cuerpo de bomba. De esta forma se acumulan las presiones parciales que ofrecen cada uno de ellos. En este caso se habla de bomba multifsica o multietapa, pudindose lograr de este modo alturas del orden de los 1200 metros para sistemas de alimentacin de calderas.

Bombas de condensadoLas bombas de condensado son bombas especiales con las que puede extraerse el agua de condensacin en caso de que sta no pueda salir por el desnivel natural. Por lo general, las bombas estn compuestas por el cuerpo de la bomba propiamente dicho y una unidad de sensores o bien integrada en el cuerpo de la bomba o bien suministrada por separado.

Bombas auxiliaresAdems de las bombas principales utilizadas en plantas de generacin de energa, incluye todas las bombas auxiliares y complementarias requeridas en las plantas de generacin de energa, tales como, bombas contra incendios, para evacuacin de condensados, agua desionizada, aguas filtradas, de agua de refrigeracin intermedia y de refrigeracin de emergencia.Dependiendo de la aplicacin o del diseo, Las bombas empleadas pueden ser centrfugas, de canal lateral, de voluta o multietapa de seccin anular.

Bombas de alimentacinLas bombas se utilizan para alimentacin de calderas y bombas de presin en plantas generadoras de energa de tamao pequeo o medio (tales como plantas de combustible de subproductos, plantas de ciclo combinado o plantas industriales) con presiones de hasta 160 bar. Estas bombas modulares estn diseadas para un mximo rendimiento. El empuje axial de las bombas para presiones de hasta 60 bar (MSL/MSM) est equilibrado hidrulicamente por un sistema patentado de pistn de equilibrio. La compensacin del empuje axial requerido para bombas de hasta 160 bar (MSH) se realiza mediante una combinacin de un pistn y un disco de equilibrio. La estanqueidad del eje se consigue por cierres mecnicos.

CalderasUna caldera es una maquina o dispositivo de ingeniera que est diseado para generar vapor saturado. Este vapor se genera a travs de una transferencia de calor a presin constante, en la cual el fluido, originalmente en estado lquido, se calienta y cambia de estado.Tipos de calderas Acuotubulares: son aquellas en las que el fluido de trabajos se desplaza a travs de tubos durante sus calentamientos. Pirotubulares: en este tipo el fluido en estado lquido se encuentra en un recipiente, y es atravesado por tubos por los cuales circula fuego y gases producto de un proceso de combustin.

Elementos de una caldera Condensador Estanque de acumulacin Desaireador Purga de fondo Purga de superficie Fogn Combustible Agua de caldera ChimeneasLas chimeneas en las termoelctricas son para disipar calor, en forma de vapor de agua. Debido al efecto Venturi, las velocidades de las corrientes de aire en lo alto de la chimenea hacen que disminuya la presin del aire en esta posicin, succionando todo el aire del interior de la planta.

Generador de VaporUn generador de vapor se define como una combinacin compleja de economizador, caldera, sobrecalentador, precalentadores de aire, y equipos auxiliares tales como: pulverizadores, quemadores, ventiladores, equipos de control de emisiones, chimenea, equipo de manejo de cenizas,etc.Objetivos del generador de vapor: *Realizar una combustin para liberar energa en forma de calor.*Producir vapor con determinadas caractersticas de presin y temperatura.Componentes principales:Como se introdujo, los generadores de vapor tienen varios componentes, a continuacin se describir el proceso que realiza los generadores de vapor en una central termoelctrica, centrndonos en los componentes ms importantes, que son el hogar, la caldera, el sobrecalentador y el economizador.A la izquierda se aprecia una seccin de una central termoelctrica.Proceso:El combustible de presenta en forma de carbn mineral. Este se mueve a travs de un sistema de bandas transportadoras. Estos bajan por medio de unos alimentadores y son pulverizados para hacer ms fcil su transporte por medio de ductos a los quemadores. Estos quemadores estn dentro de los muros del generador, en una cmara de combustin llamada hogar.El aire que se requiere para la combustin es llevado por unos ventiladores de tiro forzado que, a travs de ductos lo llevan a los quemadores y al hogar.El hogar libera el calor que fue producto de la combustin, para que sean aprovechados por otros sistemas para calentar el agua circulante que ser transformada en vapor para luego sobrecalentarla.Los gases del hogar salen y pasan por medio de ductos antes de ser liberados a la atmsfera.La caldera es el conjunto de tubos que absorben la energa calorfica de la combustin del hogar para generar vapor.Los tubos de generacin, ubicados a un costado de la caldera, estn llenos de agua. La absorcin de calor produce vapor. Tienen depsitos (llamados cabezales de distribucin) en la parte inferior y el superior.En la parte superior e inferior, se encuentran un domo cilndrico horizontal que separa el vapor producido y el agua. Este est conectado a los cabezales por medio de tubos.El vapor saturado que sale del domo superior es calentado por el sobrecalentador, que al estar expuesto al calor del hogar, eleva la temperatura del vapor a los niveles requeridos por la turbina (que es otra parte del proceso)Los tubos del sobrecalentador estn conectados por un cabezal de entrada y uno de salida y estos elevan la temperatura por pasos.El vapor sobecalentado de alta presin que sale de la turbina (vapor recalentado frio) es reintroducido al generador de vapor a travs de tubos expuestos al calor del hogar. Este conjunto de tubos eleva de nuevo la temperatura del vapor a la requerida por las etapas restantes de la turbina.El ltimo conjunto de tubos expuestos al calor se llama economizador. Se encuentra al final de la ruta de los gases antes de ser expulsados a la atmsfera. Este recibe agua fra de la bomba de alimentacin y la lleva a un punto cercano al de ebullicin. sta es descargada al generador de vapor. El agua perdida anteriormente es remplazada con esta agua cerca de la ebullicin para facilitar su evaporacin.Los gases que salen del economizador contienen energa y son conducidos por un precalentador que cede el calor al aire necesario para la combustin.Al calentar el aire del exterior antes de usarlo para la combustin, hace que se mejore sus condiciones, lo que aumenta la eficiencia del generador de vapor.Los gases que salen del precalentador se encuentran ms frios y pueden desprenderse a la atmsfera sin que se desperdicie mucho calor. Podemos concluir por una parte que el funcionamiento de los componentes del generador de vapor son bastantes complejos y se enfocan en la optimizacin de la energa que se requiere producir. Hay que tener en cuenta los costos de estas maquinarias, aparte de requerir una mano de obra calificada para operar estos procesos. Es una manera provechosa de producir energa y muy efectiva, pero hay que tener diferentes puntos importantes aclarados antes de crear un generador de vapor, sobretodo viendo el impacto ambiental que pueda ocasionar.

CondensadorUn condensador es un cambiador decalor latenteque convierte el vapor (en estado gaseoso) en vapor en estado lquido, tambin conocido comofase de transicin. El propsito es condensar la salida (o extractor) de vapor delvapor para as obtener mxima eficiencia e igualmente obtener el vapor condensado en forma de agua pura de regreso a la caldera. Condensando el vapor del extractor de laturbina de vapor, la presin del extractor es reducida arriba de lapresin atmosfricahasta debajo de lapresin atmosfrica, incrementando la cada de presin del vapor entre la entrada y la salida de laturbina de vapor. Esta reduccin de la presin en el extractor de laturbina de vapor, genera ms calor por unidad de masa de vapor entregado a laturbina de vapor, por conversin de poder mecnico.Funcin del condensadorLa funcin principal del condensador en una central trmica es ser elfoco froo sumidero de calor dentro del ciclo termodinmico del grupo trmico. Por tanto, su misin principal es condensar el vapor que proviene del escape de laturbina de vaporen condiciones prximas a lasaturaciny evacuar el calor de condensacin (calor latente) al exterior mediante un fluido de intercambio (aire o agua).En el caso de unamquina frigorfica, el condensador tiene por objetivo la disipacin del calor absorbido en el evaporador y de la energa delcompresor.Adems, el condensador recibe los siguientes flujos: Las purgas de los calentadores y otros elementos, que una vez enfriadas son incorporadas alcircuito de condensado. El aire que procede de entradas furtivas en los diversos elementos del ciclo agua-vapor, a travs de los cierres de laturbina de vaporo con el agua de reposicin al ciclo. ste debe ser extrado y enviado al exterior medianteeyectoresobombas de vaco. El vapor procedente del escape de la turbo-bomba deagua de alimentacinsi la hay en la instalacin. El vapor de los by-passes deturbina de vapor, que en determinados modos de operacin transitorios (arranques, paradas, disparos, cambios bruscos de carga) conducen directamente al condensador todo el vapor generador en lacalderauna vez atemperado. El agua de aportacin al ciclo para reponer las purgas, fundamentalmente la purga contina. Esta agua es desmineralizada y proviene del tanque de reserva de condensado.Las condiciones en el interior del condensador son desaturacin, es decir, est a la presin de saturacin correspondiente a la temperatura de condensacin del vapor. Esta presin es siempre inferior a la atmosfrica, es decir, se puede hablar de vaco.Disposicin constructiva de un condensador en centrales trmicasLos condensadores que emplean aire como fluido refrigerante, llamadosAerocondensadores, tienen un bajo rendimiento y, por tanto, necesitan de grandes superficies para ser instalados. Este es el motivo de que el uso de este tipo de condensadores no est generalizado, pasando a usarse slo en los casos en los que no haya disponibilidad de agua.Nos centraremos, por tanto, en los condensadores de agua como fluido refrigerante. Los condensadores de lascentral trmicason cambiadores de calor tubulares, de superficie, del tipo carcasa y tubo en los que el agua (fluido refrigerante) circula por los tubos y el vapor (fluido enfriado) circula por el lado de la carcasa. Los tubos estn dispuestos de forma horizontal, con una pequea pendiente para poder ser drenados con facilidad y agrupados en paquetes.Las partes ms significativas de un condensador son: Cuello. Es el elemento de unin con el escape de laturbina de vapor. Tiene una parte ms estrecha que se une al escape de laturbina de vaporbien directamente mediante soldadura o bien a travs de una junta de expansin metlica o de goma que absorbe los esfuerzos originados por las dilataciones y el empuje de lapresin atmosfricaexterior. La parte ms ancha va soldada a la carcasa del condensador. Carcasa o cuerpo. Es la parte ms voluminosa que constituye el cuerpo propiamente dicho del condensador y que alberga los paquetes de tubos y las placas. Suele ser de acero al carbono. Cajas de agua. Colector a la entrada y a la salida delagua de refrigeracin(agua de circulacin) con el objeto de que sta se reparta de forma uniforme por todos los tubos de intercambio. Suelen ser de acero al carbono con un recubrimiento de proteccin contra lacorrosinque vara desde la pintura tipoepoxy(para el agua de ro) hasta el engomado (para el agua de mar). Suelen ir atornillados al cuerpo del condensador. Tubos. Son los elementos de intercambio trmico entre el agua y el vapor. Su disposicin es perpendicular al eje de la turbina. Suelen ser de acero inoxidable (agua de ro) y titanio (agua de mar). Placas de tubos. Son dos placas perforadas que soportan los dos extremos de los tubos. Constituyen la pared de separacin fsica entre la zona del agua de las cajas de agua y la zona de vapor del interior de la carcasa. Suelen ser de acero al carbono con un recubrimiento (cladding) de titanio en la cara exterior cuando el fluido de refrigeracin es agua de mar. La estanqueidad entre los extremos de los tubos y las placas de tubos se consigue mediante el abocardado de los extremos de los tubos y mediante una soldadura de sellado. Placas soporte. Placas perforadas situadas en el interior de la carcasa y atravesadas perpendicularmente por los tubos. Su misin es alinear y soportar los tubos, as como impedir que stos vibren debido a su gran longitud. Su nmero depende de la longitud de los tubos. Suelen ser de acero al carbono. Pozo caliente. Depsito situado en la parte inferior del cuerpo que recoge y acumula el agua que resulta de la condensacin del vapor. Tiene una cierta capacidad de reserva y contribuye al control de niveles del ciclo. De este depsito aspiran la bombas de extraccin de condensado. Zona de enfriamiento de aire. Zona situada en el interior de los paquetes de tubos, protegida de la circulacin de vapor mediante unas chapas para conseguir condiciones de subenfriamiento. De esta manera, el aire disuelto en el vapor se separa del mismo y mediante un sistema de extraccin de aire puede ser sacado al exterior. Sistema de extraccin de aire. Dispositivos basados eneyectorque emplean vapor como fluido motriz o bombas de vaco de anillo lquido. Su misin, en ambos casos, es succionar y extraer el aire del interior del condensador para mantener el vaco. Estos dispositivos aspiran de la zona de enfriamiento de aire.Tipos de condensadores para centrales trmicasSegn su disposicin relativa con respecto de laturbina de vapor, los condensadores pueden clasificarse en: Axiales. Estn situados al mismo nivel que la turbina de vapor. Son tpicos de turbina de vapor hasta 150 MW, potencias hasta las cuales el cuerpo de baja presin es de un solo flujo y escape axial. Laterales. Estn situados al mismo nivel que la turbina de vapor. El cuerpo de baja presin de la turbina de vapor es de dos flujos. Inferiores. Estn situados debajo de la turbina de vapor de baja presin, lo que les obliga a estar metidos en un foso y que el pedestal del grupoturbogeneradorest en una cota ms elevada, encarecindose la obra civil. Dadas las potencias de las centrales convencionales actuales, ste es el tipo de condensador ms usualmente empleado. La turbina de vapor de baja tiene doble flujo, pudiendo haber adems varios cuerpos.Segn el nmero de pasos, pueden ser: De un paso. Hay una nica entrada y una nica salida de agua en cada cuerpo del condensador. Tpica en circuitos abiertos de refrigeracin. De dos pasos. El agua entra y sale dos veces en el cuerpo del condensador con la finalidad de causar funcin refrigerante.Segn el nmero de cuerpos: De un cuerpo. El condensador tiene una sola carcasa. De dos cuerpos. El condensador tiene dos carcasas independientes. Esta disposicin es muy til, ya que permite funcionar slo con medio condensador.Anexos

Sobrecalentador o recalentadorEl sobrecalentador de vapor es bsicamente un intercambiador de calor gases-vapor, diseado teniendo en cuenta las particularidades de su trabajo con gases de combustin. El objetivo es conseguir un vapor a alta temperatura que no sufra problemas de condensacin en su camino desde la caldera hasta el proceso.Consta de dos circuitos:Circuito de vaporConsiste en un haz de tubos unidos por codos de acero soldados a los tubos. Se completa el circuito con dos colectores laterales, uno para la entrada y reparto del agua y el otro para la salida de la misma.Circuito de gasesDispuesto en contracorriente del circuito de vapor est formado por una carcasa en chapa de acero y perfiles laminados.Ventajas del sobrecalentamiento y recalentamiento.- Cuando en una turbina se utiliza vapor saturado, el trabajo realizado est limitado por la humedad que puede manipular la turbina sin un excesivo desgaste de sus labes; este grado de humedad se sita entre el 10 15%. Se puede aumentar el trabajo realizado extrayendo la humedad entre escalones de la turbina, situacin que no es econmica salvo en casos especiales; la energa total que la turbina puede transformar en trabajo es pequea comparada con la cantidad de calor requerida para elevar la temperatura del agua del ciclo hasta la de saturacin y posterior vaporizacin; el contenido de humedad constituye una limitacin fundamental en el diseo de la turbina. En general, una turbina transforma la energa del vapor sobrecalentado en trabajo sin formacin de humedad, por lo que esa energa se recupera en la turbina. Esto no es aplicable cuando la presin del vapor sea igual o superior a la crtica 3.208 psi (221 bar); para presiones superiores a sta, el calor aplicado a temperaturas superiores a 705F (374C) se recupera en su totalidad por la turbina de vapor. La ventaja del sobrecalentamiento se pone de manifiesto por la reduccin del consumo de calor del ciclo, cuando la temperatura del vapor que entra en la turbina se eleva.Tipos de sobrecalentadores.Existen dos tipos bsicos de sobrecalentadores, de conveccin y de radiacin, que se caracterizan por la forma en que realizan la transferencia de calor desde los gases. El sobrecalentador de conveccin se emplea cuando la temperatura de los gases es pequea. En una unidad generadora de vapor que utilice este diseo, la temperatura del vapor que sale del sobrecalentador aumenta con la produccin de la caldera. Como el rgimen de transferencia de calor por conveccin es casi proporcional al rgimen de gases y, por tanto, a la produccin de la caldera, la absorcin total en el sobrecalentador de conveccin y la temperatura del vapor, aumentan con la produccin de la caldera. Este efecto se acenta tanto ms, cuanto ms alejado del hogar se ubique el sobrecalentador de conveccin y cuanto menor sea la temperatura de los gases que entran en el mismo.El sobrecalentador de radiacin recibe la energa desde el hogar por radiacin, y muy poca conveccin. Normalmente tiene una configuracin de pantallas (paredes divisorias) o de placas colgadas formadas por tubos refrigerados por vapor, ampliamente espaciadas en la direccin perpendicular al flujo de gases. A veces, este sobrecalentador se incorpora a las paredes del cerramiento del hogar. Como el calor absorbido por las paredes del hogar no aumenta tan rpidamente como la produccin de la caldera, la temperatura de salida del sobrecalentador radiante disminuye al aumentar la produccin de la caldera.En ciertos casos, las dos curvas de variacin de la temperatura, que tienen pendientes opuestas, correspondientes a los sobrecalentadores de conveccin y radiacin, se pueden compensar combinando en serie ambos tipos de sobrecalentadores, obtenindose para la temperatura del sobrecalentador una curva plana, en amplios mrgenes de carga. Tambin se puede obtener una curva de temperatura plana para el vapor sobrecalentado, mediante un sobrecalentador que tenga fuego independiente del que existe en el hogar.

Anexos

Calentadores de agua de alimentacinCalentadores de agua de alimentacin verticales de alta y baja presinCalentadores de agua de alimentacin de alta presinLos sistemas de calentamiento de agua de alimentacin pueden aprovechar hasta un 30% del vapor de las extracciones de regulacin de la turbina. El uso inteligente de esta fuente de energa es esencial para una generacin de energa elctrica eficiente. Usuarios finales, operadores e ingenieros buscan en los diseos de agua de alimentacin ms eficientes y rentables para garantizar la longevidad y un funcionamiento sin problemas.Cada calentador de agua de alimentacin se disea para condiciones trmicas especficas y se fabrica para una nica finalidad. Tanto si se trata de diseos sofisticados que implican sobrecalentamiento extremo, o bien condiciones de flujo o disipacin anormales de fluidos de alta energa, Las configuraciones de diseo para las zonas de desrecalentamiento y enfriador de drenajes, as como lo ltimo en tcnicas de cierre de canal. Las tres ms comunes se indican a continuacin: Cierre de empaquetadura con pernos: esta econmica caja de empaquetadura hermtica se desmonta fcilmente para tener un acceso total. Cierre de diafragma soldado hermticamente: este econmico cierre soldado a prueba de fugas se desmonta fcilmente para tener un acceso total. No requiere ninguna empaquetadura. Cierre con retrobloqueo: este cierre de apertura rpida de gran aceptacin proporciona un acceso total a la placa de tubera y ofrece fiabilidad estructural en condiciones variables de temperatura y presin.

Generadores de corriente

Un generador es unamquina elctrica rotativaque transformaenerga mecnicaen energa elctrica. Lo consigue gracias a la interaccin de los dos elementos principales que lo componen: la parte mvil llamada rotor, y la parte esttica que se denomina estator.

Cuando un generador elctricoest en funcionamiento, una de las dos partesgenera un flujo magntico (acta comoinductor) para que el otro lo transforme en electricidad (acta comoinducido).Los generadores elctricosse diferencian segn el tipo de corriente que producen. As, nos encontramos con dos grandes grupos de mquinas elctricas rotativas: los alternadores y las dinamos. Los alternadoresgeneran electricidad encorriente alterna. El elemento inductor es el rotor y el inducido el estator. Un ejemplo son los generadores delas centrales elctricas, las cuales transforman la energa mecnica en elctrica alterna. Las dinamosgeneran electricidad encorriente continua. El elemento inductor es el estator y el inducido el rotor. Un ejemplo lo encontraramos en la luz que tiene una bicicleta, la cual funciona a travs del pedaleo.Las mquinas elctricas se pueden dividir en rotativas y estticas. En este caso vamos a fijarnos en el grupo de las mquinas rotativas que lo constituyen los motores y los generadores.Todas las mquinas rotativas estn formada por una parte fija llamadaestator,tiene forma cilndrica,y otra mvil llamadarotor. El rotor se monta en un eje que descansa en dos rodamientos o cojinetes. El espacio de aire que separa el estator del rotor, necesario para que pueda girar la mquina se denominaentrehierro.Normalmente tanto en el estator como en el rotor existen devanados hechos con conductores de cobre por los que circulan corrientes suministradas o cedidas a un circuito exterior que constituye elsistema elctrico. Uno de los devanados crea un flujo en el entrehierro y se denominainductor. El otro devanado recibe el flujo del primero y se denominainducido. De igual manera, se podra situar el inductor en el estator y el inducido en el rotor o viceversa.

Al girar el rotor a grandes velocidades gracias a una energa mecnica externa proveniente de una turbina, se producen corrientes en los hilos de cobre del estator. Las turbinas aprovechan las fuentes de energa externa, transformndolas en energa mecnica, que a su vez es la que se utilizaparatransformarla en energa elctrica.Un generador que gira a 1000 rotaciones por minuto puede producir una corriente de 1ampere, el nmero de electrones movindose (1 ampes igual a 6.24 x 1018electrones movindose por un alambre por segundo), con unvoltajede 6 voltios.Todas las plantas de energa tienen turbinas ygeneradores. Algunas turbinas son alimentadas porviento,agua, vapor proveniente dela Tierrao de lacombustinde biomasa,energas fsilesy otras formas deenerga.Laelectricidadproducida por un generador cuando fluye a travs de los cables de transmisin que unen las plantas de energa hacia los hogares, industria y escuelas. Paragenerar estaenergaa granescala, se instalan centrales elctricas con plantas elctricas complejas.Prdidas y eficiencia de las mquinas elctricas rotativasComo cualquier mquina, la potencia de salida que ofrecen las mquinas elctricas rotativas es menor que la potencia de alimentacin que se les suministra, potencia suministrada. La diferencia entre la potencia de salida y la suministrada son las prdidas:

La potencia de salida de un generador elctrico es la potencia elctrica que entrega, la potenciatil. La potencia suministrada ototal es lapotencia mecnica de entrada:la potencia mecnica que absorbela mquina para poder generar electricidad.Dentro de una mquina elctrica rotativa, las prdidasms significativas son: Prdidas mecnicas: Causadas por el rozamiento entre las piezas mviles y por la ventilacin o refrigeracin interior de los devanados. Prdidas elctricas o prdidas en el cobre: Se producen en el circuito elctrico y en sus conexiones y son debidas alefecto Joule. Prdidas magnticas o prdidas en el hierro: Dependen de las variaciones que se producen en los campos magnticos y de la frecuencia.As mismo, el cociente entre la potencia de salida (tambin llamada potenciatil) y la potencia suministrada (tambin llamada potencia total o absorbida) es la eficiencia. Esta eficiencia se expresa:

Por lo tanto, la eficiencia de una mquina elctricadetermina la cantidad de trabajo til que puede producir, a partir de la energa total que consume.Principio de funcionamiento de un generador elctrico: Ley de FaradayLaLey de Faraday. Esta ley nos dice que elvoltaje inducido en un circuito es directamente proporcional al cambio del flujo magntico en un conductor o espira. Esto quiere decir que si tenemos uncampo magnticogenerando un flujo magntico, necesitamos una espira por donde circule una corriente para conseguir que se genere laf.e.m. (fuerza electromotriz).

La cantidad de corriente inducida o f.e.m. depender de la cantidad de flujo magntico (tambin llamado lneas) que la espira pueda cortar, cuanto mayor sea el nmero,mayor variacin de flujogenerara y por lo tantomayor fuerza electromotriz.

Esta imagen de un generador elctrico pone de manifiesto un ejemplo de cmo produce energa un generador elctrico. Las dos flechas negras indican la direccin de rotacin de la bobina. Las lneas azules representan el campo magntico orientado del polo norte al polo sur. Las flechas rojas indican la direccin instantnea de la corriente CA (corriente alterna) inducida.TransformadoresUntransformadores una mquina esttica decorriente alterno, que permite variar alguna funcin de la corriente comoel voltaje o la intensidad, manteniendo la frecuencia y la potencia, en el caso de un transformador ideal.Para lograrlo, transforma la electricidad que le llega al devanado de entrada enmagnetismopara volver a transformarla en electricidad, en las condiciones deseadas, en el devanado secundario.La importancia de los transformadores, se debe a que, gracias a ellos, ha sido posible el desarrollo de la industria elctrica. Su utilizacin hizo posible la realizacin prctica y econmica deltransporte de energa elctricaa grandes distancias.Componentes de los transformadores elctricos

Los transformadores estn compuestos de diferentes elementos. Los componentes bsicos son: Ncleo: Este elemento est constituido porchapas de acero al silicioaisladas entre ellas.El ncleo de los transformadoresest compuesto por lascolumnas, que es la parte donde se montan los devanados, y lasculatas, que es la parte donde se realiza la unin entre las columnas.El ncleo se utiliza para conducir elflujo magntico, ya que es un gran conductor magntico. Devanados: El devanado es un hilo de cobre enrollado a travs del ncleo en uno de sus extremos y recubiertos por una capa aislante, que suele ser barniz. Est compuesto por dos bobinas, la primaria y la secundaria. La relacin de vueltas del hilo de cobre entre el primario y el secundario nos indicar la relacin de transformacin. El nombre de primario y secundario es totalmente simblico. Por definicin all donde apliquemos la tensin de entrada ser el primario y donde obtengamos la tensin de salida ser el secundario.

Los transformadores se basan en lainduccin electromagntica. Al aplicar una fuerza electromotriz en el devanado primario, es decir una tensin, se origina un flujo magntico en el ncleo de hierro. Este flujo viajar desde el devanado primario hasta el secundario. Con su movimiento originar una fuerza electromagntica en el devanado secundario.SegnlaLey de Lenz, necesitamos que lacorriente sea alterna para que se produzca estavariacin de flujo. En el caso de corriente continua el transformador no se puede utilizar.Tipos de transformadores elctricos Transformadores de potencia: Los transformadores elctricos de potencia sirven paravariar los valores de tensinde un circuito de corriente alterna,manteniendo su potencia. Transformadores elctricoselevadores Transformadores elctricos reductores Autotransformadores

Transformadores elctricos de medida: Sirven para variar los valores de grandes tensiones o intensidades para poderlas medir sin peligro. Transformadores elctricos de intensidad Transformador elctricopotencial Transformadores trifsicosAplicaciones de los transformadoresLos transformadores son elementos muy utilizados enla red elctrica.Una vez generada la electricidad en elgeneradorde las centrales, y antes de enviarla a la red, se utilizan los transformadores elevadores para elevar la tensin y reducir as las prdidas en el transporte producidas por elefecto Joule. Una vez transportada se utilizan los transformadores reductores para darle a esta electricidad unos valores con los que podamos trabajar.Los transformadores tambin son usados por la mayora deelectrodomsticos y aparatos electrnicos, ya que estos trabajan, normalmente, a tensiones de un valor inferior al suministrado por la red Por ltimo hacer mencin a que uno de los elementos de seguridad elctrica del hogar utiliza transformadores. Se trata deldiferencial. Este dispositivo utiliza transformadores para comparar la intensidad que entra con la que sale del hogar. Si la diferencia entre estos es mayor a 10 mA desconecta el circuito evitando que podamos sufrir lesiones.

Impacto ambiental de una termoelctricaLa emisin de residuos a la atmsfera y los propios procesos de combustin que se producen en las centrales trmicas tienen una incidencia importante sobre el medio ambiente. Para tratar de paliar, en la medida de lo posible, los daos que estas plantas provocan en el entorno natural, se incorporan a las instalaciones diversos elementos y sistemas. El problema de la contaminacin es mximo en el caso de las centrales termoelctricas convencionales que utilizan como combustible carbn. Adems, la combustin del carbn tiene como consecuencia la emisin de partculas y xidos de azufre que contaminan en gran medida la atmsfera.[] En las de fueloil los niveles de emisin de estos contaminantes son menores, aunque ha de tenerse en cuenta la emisin de xidos de azufre y hollines cidos, prcticamente nulos en las plantas de gas.

Principalmente se contamina de dos maneras:Emisin de residuos a la atmsferaEste tipo de residuos provienen de la combustin de los combustibles fsiles que utilizan las centrales trmicas convencionales para funcionar y producir electricidad. Esta combustin genera partculas que van a parar a la atmsfera, pudiendo perjudicar el entorno del planeta.Por eso, las centrales trmicas convencionales disponen de chimeneas de gran altura que dispersan estas partculas y reducen, localmente, su influencia negativa en el aire.Adems, las centrales termoelctricas disponen de filtros de partculas que retienen una gran parte de estas, evitando que salgan al exterior.

Transferencia trmicaAlgunas centrales trmicas (las denominadas de ciclo abierto) pueden provocar el calentamiento de las aguas del ro o del mar.Este tipo de impactos en el medio se solucionan con la utilizacin de sistemas de refrigeracin, cuya tarea principal es enfriar el agua a temperaturas parecidas a las normales para el medio ambiente y as evitar su calentamiento.La emisin de residuos a la atmsfera y los propios procesos de combustin que se producen en las centrales trmicas tienen una incidencia importante sobre el medio ambiente. Para tratar de paliar, en la medida de lo posible, los daos que estas plantas provocan en el entorno natural, se incorporan a las instalaciones diversos elementos y sistemas.El problema de la contaminacin es mximo en el caso de las centrales termoelctricas convencionales que utilizan como combustible carbn. Adems, la combustin del carbn tiene como consecuencia la emisin de partculas y cidos de azufre. En las de fueloil los niveles de emisin de estos contaminantes son menores, aunque ha de tenerse en cuenta la emisin de xidos de azufre y hollines cidos, prcticamente nulos en las plantas de gas.La quema de carbn es una causa principal del smog, lluvia acida, calentamiento global y txicos atmosfricos. Se estima que un ao promedio, una planta tpica de carbn de 500 MW genera: 3,700,000 ton de dixido de carbono (CO2) causa principal del calentamiento global. El equivalente a cortar 161 millones de rboles. 10,000 ton de dixido de azufre, que causa lluvia acida que daa bosques, lagos y edificios y forma pequeas partculas areas que pueden penetrar profundamente en los pulmones. 10,200 ton de xido de nitrgeno, tanto como emitiran medio milln de carros viejos. El xido de nitrgeno lleva a la formacin de ozono y smog que inflama los pulmones y causa males respiratorios. 220 ton de hidrocarburos y compuestos orgnicos voltiles que forman ozono. 170 libras de mercurio de las que basta que 1/70 ava parte sea vaciada en un lago para que el pescado sea inseguro para ingerir.Qu pasa despus con los desechos?Desecho solido: incluye ms de 125,000 ton de ceniza y 193,000 ton de lodos del lavador de la chimena. Por ejemplo en Estados Unidos ms del 75% de se deposita en rellenos sin proteccin y en tiraderos superficiales. Estas sustancias pueden contaminar fuentes de agua potable y hacer daos al ser humano. Descargas de agua de enfriamiento: una vez que el agua que se utiliza en la planta para la quema del carbn regresa al lago, rio u ocano, esta agua est ms caliente. Esta contaminacin trmica puede disminuir la fertilidad de los peces. Las plantas de energa elctrica tambin aaden cloro y otras sustancias qumicas toxicas a su agua de enfriamiento para disminuir el crecimiento de algas. Estas sustancias tambin se descargan al ambiente.Calor desprendido: una planta tpica de carbn usa solo el 33% al 35% de la energa del carbn para producir electricidad. La mayora del calor se libera a la atmosfera o es absorbido por el agua de enfriamiento.

Smog (efecto negativo) descargas de agua de enfriamiento

Calor desprendidoTratamiento de residuosVertedero controlado, incineracin y abono como el reciclaje de residuos que consiste en transformarlos en cemento como tambin aprovechar las escorias como corrector del suelo de cultivos. Nuevas tecnologas energticas como ciclo combinado de gas natural y carbn como tambin energas ms limpias.

Conclusiones y recomendaciones

Podemos concluir que las centrales termoelctricas convencionales son una buena opcin a la hora de la suministrar energa a un bajo costo, ya que la materia prima utilizada para generar el vapor necesario en la turbina; que es la que transforma la energa trmica a mecnica, como el carbn, bunker y otros son ms econmicos vs otros tipos de combustibles utilizados en otras plantas como por ejemplo motores reciprocantes (gasolina de alto octanaje).

Como se vio, este tipo de central trabaja con el ciclo rankine, el cual est formado por cuatro procesos: expansin isotrpica, adiccin de calor, compresin isotrpica y desprendimiento de calor (idealmente). En la realidad ninguno de los procesos mencionados son ideales, por lo tanto la eficiencia de la planta no tendr ms de 40% y por esto que se le hacen mejoras al ciclo como lo son el recalentamiento, sobrecalentamiento y se le agregan extracciones a la turbina.

Las ventajas de esta planta son mltiples. Genera una gran cantidad de empleos a la hora de su construccin y mantenimiento. El kW producido es relativamente alto al de las otras plantas si es visto desde el punto de inversin del combustible que se necesita para funcionar. En desventajas podemos mencionar que es ruidosa, su tiempo de encendido en caso de emergencias toma varias horas y es altamente contaminante para la poblacin y el ambiente, por lo que recomendamos optar por ciclos combinados de gas natural y empezar a considerar por utilizar formas de energas ms limpias.