7/21/2019 Ejercicios EyMA-Centrales GenConv

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Energa y Medio AmbienteProfesor: Csar Acevedo

EJERCICIOS PROPUESTOS CENTRALES DE GENERACIN CONVENCIONAL

1. La grfica muestra la potencia hidrulica disponible antes de la

turbina. Estudios previos para la construccin de una central

hidrulica aseguran un caudal medio disponible de 80m3/s y una

altura de salto til promedio de 115m. Se espera que la central

pueda inyectar a la red una potencia mxima de 51,3MW con 4

unidades de generacin y mantener un factor de capacidad de 0,75.

Asumiendo prdidas en la tubera de carga de 15m, as como

eficiencias de 90 y 95% en el generador y sistema de

transformacin respectivamente:

a.

Qu tipo de turbina emplea la central y cul sera la potencia

nominal de las turbinas?

b.

Cunta energa generara anualmente y cual sera su ingreso

anual si logra vender la energa en el mercado a 55 $/kWh?

2. Una central de generacin opera en un ciclo Rankine simple, en el cual el vapor sale de la caldera sobrecalentado a 4 MPa, 400C,

como se indica en la Figura.

Como se observa, hay cadas de presin en las tuberas

(etapas 2-3 y 4-5) y en la caldera. No hay prdidas de

presin en el condensador, ni en las tuberas que

entran y salen del mismo. La eficiencia adiabtica de la

turbina es del 86% y la de la bomba es del 80%.

a.

Halle la eficiencia trmica del ciclo sin considerar la

eficiencia en la caldera.

b. La caldera puede producir 54 Ton/h de vapor;

cunto sera la potencia elctrica producida, si el

generador elctrico tiene una eficiencia del 90%?

c.

Si la caldera quema carbn con un PC=27.000KJ/kg

a un precio de 200.000$/Ton; Cunto cuesta

anualmente el combustible de esta central, si

opera con un factor de capacidad de 0,6 y la

caldera tiene una eficiencia del 80%?

3. En el diagrama T-s de un ciclo rankine ideal los valores de entalpa y entropa en cada estado son

Estado 1: 384,39 kJ/kg y 1,213 kJ/kg K

Estado 2: 387,42 kJ/kg y 1,213 kJ/kg K

Estado 3: 3.115,3 kJ/kg y 6,7428 kJ/kg K

Estado 4: 2.403,2 kJ/kg y 6,7428 kJ/kg K

a. Encuentre la eficiencia trmica del ciclo y compare con la eficiencia segn Carnot

b. El costo de un kWh de energa generada en la turbina, si la caldera produce 7,2 Ton/h de vapor a 3 Mpa y 500C, con una

eficiencia del 82%, a partir de la quema de gas con PC=1.200BTU/ft3a 931,47 $/m

3

Asuma: 1 m3

= 35,315 ft3 y 1 kW = 3.415,179 BTU/h

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4. En el diagrama se muestra un ciclo Brayton ideal y reversible que utiliza aire. La relacin de

presiones es de 5 y la temperatura a la entrada de la turbina es T3 = 900C; se sabe que la

presin y la temperatura del aire a la entrada del compresor son P1 = 105Pa y T1 = 40C

respectivamente. Determine:

a.

El volumen especfico del aire, a la entrada y a la salida del quemador.b.

El trabajo especfico que recibe el compresor.

5. En un ciclo Brayton simple de aire normal se tiene una relacin de presiones de 12, una temperatura a la entrada del compresor

de 300 K y una temperatura a la entrada de la turbina de 1000 K. Determine el flujo msico requerido de aire para una salida de

potencia neta de 30 MW; suponga que tanto el compresor como la turbina tienen una eficiencia isoentrpica de 80%. Considere los

calores especficos constantes a temperatura ambiente.

En caso de que se pudiera hacer regeneracin, Qu cantidad de calor se podra aprovechar? Explique.

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Respuestas

1a. Francis, 15 MW ; 1b. 0,75

2a. 28,8% ; 2b. 11.835,15 kW ; 2c. 7.993,45 Millones de pesos (las respuestas pueden variar levemente debido a datos de lastablas de vapor)

3a. 26% y 39,19% ; 3b. 350,7314 $/kWh

4a. 0,6727 m3/kg ; 4b. 131,050 kJ/kg

5a. 1.578,4 Kg/s ; 5b. Como T4 < T2 no se puede hacer regeneracin