CICLOS TÉRMICOS CON

VAPOR

• MSc. Ing. CAMILO FERNÁNDEZ B.

El barco de vapor en el

río Ohio

Este barco de vapor

transporta personas y

mercancías a lo largo

del río Ohio (Estados

Unidos)

1.- Introducción (II)

• GUNT instala una turbina de vapor industrial típica, tal y como se

representa. Se trata de una turbina de acción con una turbina

Curtis de dos etapas. La energía de presión del vapor se

transforma totalmente así en energía cinética en las toberas fijas

(1). La energía cinética del vapor se transforma mediante una

desviación doble en el rodete (2) en trabajo mecánico. El eje de

rodete (3) con el rodete en el medio está colocado sobre dos

rodamientos (4). La turbina dispone de un regulador de

revoluciones (5), que controla la alimentación de vapor mediante

una válvula de mariposa (6). La turbina está destinada al

accionamiento directo de las bombas y generadores y no tiene

engranajes.

• http://es.wikipedia.org/wiki/Central_termoel%C3%A9ctrica

• Diagrama de una central térmica de carbón de ciclo convencional

1. Torre de refrigeración 10. Válvula de control de gases

19. Supercalentador 2. Bomba hidráulica 11.Turbina de vapor de alta

presión 20. Ventilador de tiro forzado 3. Línea de transmisión (trifásica)

12. Desgasificador21. Recalentador 4. Transformador (trifásico)

13. Calentador22. Toma de aire de combustión 5. Generador

eléctrico (trifásico)14. Cinta transportadora de carbón

23. Economizador6. Turbina de vapor de baja presión 15. Tolva de

carbón24. Precalentador de aire7. Bomba de

condensación16. Pulverizador de carbón25. Precipitador

electrostático8. Condensador de superficie17. Tambor de

vapor26. Ventilador de tiro inducido9. Turbina de media presión18.

Tolva de cenizas27. Chimenea de emisiones

• Barco de contenedores

Queen Elizabeth II

• Géiser

• Los géiseres lanzan gas y agua muy

caliente al exterior, agua que se puede

utilizar como fuente de energía.

Contenido

• Principios de operación

• Plantas de potencia de vapor

• El ciclo Rankine ideal de vapor

• Eficiencia

– Eficiencia mejorada – supercalentamiento

– Otras aplicaciones del vapor

• Ciclos Binarios, cogeneración, ciclos combinados trigeneración

• Energía Solar

Foto: Vista general : El HRSG y la TG de la Central térmica de

Chilina

Rotor de turbina

axial de vapor

COMPONENTES FUNDAMENTALES DE LAS TV

http://es.wikipedia.org/wiki/Portada

Rotor de turbina de vapor

CENTRAL TÉRMICA

ILO II

El ciclo RankineQENTRA

QSALE

WTURBINA

WBOMBA

Diagrama de Mollier del agua

1500

1600

1700

1800

1900

2000

2100

2200

2300

2400

2500

2600

2700

2800

2900

3000

3100

3200

3300

3400

3500

3600

3700

3800

3900

4000

5

5,1

5,2

5,3

5,4

5,5

5,6

5,7

5,8

5,9 6

6,1

6,2

6,3

6,4

6,5

6,6

6,7

6,8

6,9 7

7,1

7,2

7,3

7,4

7,5

7,6

7,7

7,8

7,9 8

8,1

8,2

8,3

8,4

8,5

s [kJ/kg-K]

h [k

J/k

g]

650 ºC

600 ºC

550 ºC

500 ºC

450 ºC

400 ºC

350 ºC

300 ºC

250 ºC

200 ºC

150 ºC

100 ºC

50 ºC

300 bar

200 bar

150 bar

100 bar

80 bar

60 bar

40 bar20 bar 10 bar

5 bar

2,5 bar

1 bar

0,5 bar

0,25 bar

0,1 bar

0,98

0,96

0,94

0,92

0,90

0,88

0,86

0,84

0,820,80

0,78

0,76

0,74

0,72

0,70

1,00

0,05 bar

Consideraciones para turbina

• Estado estable.

• Flujo de masa constante

• Expansión Isentrópica (s = Constante)

– Adiabática e irreversible

– No hay producción de entropia

• No hay cambios en las EC y EP

– Se hace la suposición habitual de ignorar los efectos

de las EC y EP en la entrada y salida de la turbina.

12

2

2

2

143 20 zzgVVhhmwQ Trc

4343 hhWhhm

WT

T

q2 = W12 + (h2 – h1) por lo tanto WB = h2 – h1 = v1. (P2-P1)

q2-3 = W2-3 + (h3 – h2) , entonces qA = q23 = h3 – h2

23

1243

hh

hhhhR

Tipos de calderas : Las pirotubulares y los acuotubulares

Sección cruzada de la turbina D-11 estructurada

TURBINA DE VAPOR CON

RECALENTAMIENTO

Alabes de la TAP y TBP

Esquema de central térmica convencional accionada con carbón

CICLO COMBINADO TG-TV

Ciclo GICC

Ciclo combinado MCI-TV y cogeneración

PreparaCION

MADERA

Astillas

Digestor

Licor negro

Evaporacion

Caldera

Recuperadora

Reactivos

Quimicos

Proceso

Generacion de

Celulosa

Reactivos

Quimicos a

Proceso

Vapor alta presion

Desechos

Combustibles

Caldera vapor

Vapor alta presion

Turbina

Vapor 29 bar a

sopladores

Vapor media

presion a proceso

Vapor baja presion

a proceso

Energia electrica a

consumo interno

Energia electrica a

venta externa

G

COGENERACIÓN: Planta de CELULOSA: Arauco y Energía Verde (Chile)

43MW

65MW

Agosto 97: Lecho

Fluidizado

TRIGENERACIÓN:

Ciclo por absorción para refrigeración para TV

Ciclo Cheng

ENERGÍA SOLAR

Conversión :

- Fototérmica –Alta, media y

baja temperatura

-- Fotovoltaica

-- fotoquímica

Central de torre

SE puede llegar a

temperaturas de hasta

2000ºC, y usarlas de

diferentes maneras

Usan heliostatos que puede

tener entre 20 y 50 m2 y el

número de paneles entre

100 y 300, algunos casos

hasta 2000, cubriendo

hasta una hectarea de

superficie.

Su movimiento es con

ordenador

Concentrador cilindro parabólico

Su temperatura puede llegar hasta los

400ºC.

MUCHAS GRACIAS

Baja Temperatura• Calentamiento solar

• Las placas solares, también llamadas

colectores, utilizan la energía del Sol para

calentar agua, que servirá para la calefacción y

el suministro de agua caliente de la casa