Trabajo Practico Termodinamica

Trabajo Practico TermodinmicaTema: Central termoelctrica con ciclo combinado.

Las centrales termoelctricas son instalaciones industriales destinadas a la produccin de energa elctrica .Se basan en la transformacin de la energa qumica en la energa trmica(por combustin) y la energa mecnica (rotacin de turbinas),en energa elctrica(en lo generadores), siguiendo un ciclo termodinmico.Existen dos tipos de centrales termoelctricas: De ciclo Convencional

De ciclo Combinado

Central termoelctrica de Ciclo ConvencionalEquipamiento de una central con ciclo convencional:

Depsito de combustible: Se utiliza para almacenar el combustible que se va a utilizar. Caldera: donde se produce el cambio de estado del agua, de liquida a vapor gracias a la combustin de combustible.

Chimenea: Permite la salida de gases de combustin.

Turbina: Recoge el vapor y se acciona gracias a la combinacin de presiones y temperaturas. Este formado por turbinas de alta, mediana y bajas presiones, para aprovechar el mximo la energa del vapor. Generador: Utiliza la energa mecnica de la turbina para transformarla en energa elctrica.El funcionamiento de las centrales termoelctricas convencionales es el mismo independientemente del combustible que se utilice.

Sin embargo, s hay diferencias en el tratamiento previo que se hace al combustible y del diseo de los quemadores de las calderas de las centrales.

A partir de la combustin de carbn, fuel oil o gas natural (combustibles fsiles) se produce energa en forma de calor para producir vapor de agua en una caldera. La presin del vapor producido es muy elevada.El vapor de agua se utiliza para accionar el movimiento rotatorio de una turbina y a partir de un generador producir energa elctrica.El vapor que sale de la turbina pasa por un condensador, en donde cambia su fase de vapor a lquido, mediante un intercambio de calor con agua de enfriamiento tomada de ros o mar cercanos a la planta.

Luego el ciclo comienza de nuevo. Este tipo de central termoelctrica sigue un ciclo de Rankine.

El uso de este tipo de centrales termoelctricas es cuestionado por el impacto ambiental que produce, por el desecho de gases de combustin () que contribuyen al calentamiento global y la contaminacin trmica en mares y ros. La contaminacin trmica es la elevacin de temperatura de ros y mares, modificando las condiciones naturales del entorno. Tambin impide la prctica de actividades agrcolas o ganaderas, as como el turismo rural.A partir de esto surgen las centrales termoelctricas de ciclo combinado.Centrales termoelctricas de ciclo combinadoLas ventajas de las centrales de ciclo combinado son:

Menores emisiones de (menos de la mitad que el ciclo convencional). Bajo consumo de agua de refrigeracin, ya que no necesita refrigerar la turbina de gas. Mayor eficiencia. Ahorro energtico.Este tipo de centrales combinan un ciclo de Rankine de vapor de agua con un ciclo de Brayton.El ciclo Brayton describe el comportamiento ideal de un motor de turbina de gas, como los utilizados en las aeronaves.

Si bien se le llama ciclo termodinmico, en realidad el fluido de trabajo no

realiza un ciclo completo dado que el fluido que ingresa es aire y el que egresa

son gases de combustin, o sea en un estado diferente al que se tenia cuando

se inici el proceso, por eso se dice que es un ciclo abierto.

Turbina de gas

En el ciclo de Bryton se utiliza un fluido de trabajo compresible, en general aire. El aire a temperatura y presin atmosfrica pasa por la boca de la turbina y se comprime a altas presiones en el compresor .Luego pasa a una cmara de combustin en donde se mezcla con un combustible (gas natural), generando gases de combustin con una temperatura muy alta. Los gases calientes pasan por la turbina, y al expandirse, hacen que la turbina se mueva y genere trabajo. En la turbina los gases se enfran. La temperatura de salida de los gases de combustin en el escape de la turbina son muy altos, pero menor que la temperatura del aire en la cmara de combustin.

El paso del flujo de trabajo (aire) por la turbina se puede modelar mediante un grafico (ciclo de Brayton ideal):

1-2: Compresin adiabtica. Paso del aire por el compresor de la turbina.2-3: Calentamiento del gas a presin constante. Paso del aire por la cmara de combustin. Generacin de gases de combustin a alta temperatura.3-4: Expansin adiabtica. Paso de los gases calientes por la turbina. En este momento la temperatura de los gases tambin disminuyen.

4-1: Enfriamiento a presin constante. Salida del gas por el escape de la turbina. Tcnicamente, este es un ciclo abierto ya que el aire que escapa no es el mismo que entra por la boca de la turbina, pero dado que s entra en la misma cantidad y a la misma presin, se hace la aproximacin de suponer una recirculacin. En este modelo el aire de salida simplemente cede calor al ambiente y vuelve a entrar por la boca ya fro.Partes que constituyen el ciclo combinado: Turbina a gas

Compresor

Cmara de combustin

Turbina de gas

Caldera de recuperacin: En donde se reutilizan los gases calientes de la combustin

Turbina de vapor.

Es muy habitual que la turbina de gas y la turbina de vapor se encuentren acopladas a un mismo eje de manera que accionan un mismo generador elctrico.

Funcionamiento de una central de ciclo combinado

En primer lugar el aire es comprimido a alta presin en el compresor, pasando a la cmara de combustin donde se mezcla con el combustible.

A continuacin, los gases de combustin pasan por la turbina de gas donde se expansionan y su energa calorfica se transforma en energa mecnica, transmitindolo al eje.

Los gases que salen de la turbina de gas se llevan a una caldera de recuperacin de calor para producir vapor, a partir de este momento tenemos un ciclo agua-vapor convencional.A la salida de la turbina el vapor se condensa (transformndose nuevamente en agua) y vuelve a la caldera para empezar un nuevo ciclo de produccin de vapor.

Actualmente la tendencia es acoplar la turbina de gas y la turbina de vapor a un mismo eje, de manera que accionan conjuntamente un mismo generador elctrico.

Comparacin entre ciclo combinado y ciclo convencionalComo en toda maquina trmica existe perdida de calor que es inherente al sistema.

En el ciclo convencional la perdida de calor es del 60%, y en la turbina a gas la perdida es del 63%.La perdida de calor se produce al salir gases calientes hacia la atmosfera.

En el ciclo combinado, la perdida de calor es del 42%, contra el 60% y el 63% de los otros ciclos.

En cuanto a la eficiencia:

Siendo de esta manera ms eficiente el ciclo combinado.

Centrales termoelctricas en Argentina

En Argentina algunas de las centrales termoelctricas son:

Central Termoelctrica Guemes S.A. SaltaCentral Trmica Sorrento S.A. RosarioCentral Trmica San Nicols. Buenos AiresCentral Trmica San Luis. Capital

En las afueras de la cuidad de Buenos Aires, Capital de la Republica. Se encuentra la Central Costanera.

De los cuales:

La central termoelctrica mas cercana es la central termoelctrica Costanera , ubicada en la Zona Sur del rea portuaria de la ciudad de Buenos Aires, junto al Ro de la Plata, y utiliza como combustible fuel-oil, gas natural y gasleo. Consta de 8 grupos, seis de ciclo convencional que producen 1.138 MW y dos de ciclo combinado que suman 1.186 MW, por lo que su potencia total instalada es de 2.324 MW.

UnidadTipoPotenciaAo

1 - 4*Ciclo convencional120 Mwx41963

6Ciclo convencional350 MW1976

7Ciclo convencional310 MW1985

CC1Ciclo combinado327 MW1995

CC2Ciclo combinado859 MW1997

Potencia total instalada2.326 MW

*: La caldera de la unidad 5 ha sido desmantelada, aprovechando la turbina de vapor para el ciclo combinado 1 (CC1).

_1432901130.unknown