UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURAFACULTAD DE INGENIERA INDUSTRIALESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA MECATRNICA

Trabajo encargadoAnlisis comparativo de plantas trmicas

Curso:Mquinas trmicas

Docente:Ing. Mannolio Huacchillo Calle

Presentado por:Chvez Gambini Ral AurelioChunga Girn Xiomara GraceRojas Varona Nstor AlonsoYarlequ Osorio lvaro Renato

Piura, 2015DESARROLLO

Plantas trmicasUna planta termoelctrica o planta trmica es una instalacin cuyo propsito es generar electricidad a partir de laenerga liberada en forma de calor, normalmente mediante la quema de combustibles fsiles. Este calor es aprovechado por un ciclo termodinmico convencional para mover un alternador y producir energa elctrica. Llamadas tambin centrales trmicas o centrales termoelctricas. Tipos de centrales trmicasExisten diferentes clasificaciones de centrales trmicas. Algunas son:Primera clasificacin: Carbn Nucleares Geotrmicas Ciclo combinado Combustleo, fueloil o fuelleo.

Segunda clasificacin: Centrales termoelctricas de ciclo convencional Centrales termoelctricas de ciclo combinado Centrales nuclearesEn la segunda clasificacin las centrales nucleares no siempre son consideradas, no obstante, tomaremos esta clasificacin como la ms acertada, brindando un pequeo concepto de cada una de los 3 tipos de plantas mencionados.Centrales termoelctricas de ciclo convencionalTambin llamadas centrales clsicas o trmicas. Es una central termoelctrica no nuclear que se basa en usar combustibles fsiles. Los combustibles usados suelen ser el carbn, fueloil o gas natural mediante un ciclo termodinmico de agua vapor. Son consideradas las centrales ms econmicas y rentables, por lo que su utilizacin est muy extendida en el mundo econmicamente avanzado y en el mundo en vas de desarrollo, a pesar de que estn siendo criticadas debido a su elevado impacto medioambiental. Funcionamiento.El funcionamiento de las centrales termoelctricas convencionales es el mismoindependientemente del combustible que se utilice.Sin embargo, s hay diferencias en eltratamiento previo que se hace al combustible y del diseo de los quemadores de las calderasde las centrales.

Centrales de carbn. Donde el combustible debe sertrituradopreviamente. Centrales de fueloil. Donde el combustible secalientapara una utilizacin ms fcil. Centralesde gas natural. Que no precisa almacenaje, llegando as directamente porgaseoductos. Centrales mixtas. Que pueden utilizar diferentes combustibles, siendo necesarios los tratamientos previos anteriormente citados.

Una vez el combustible est en la caldera, se quema. Esto provoca que se produzcaenerga calorficaque se utilizar paracalentar aguay as transformarla en vapor a una presin muy elevada.A partir de este vaporse hace girar una turbina y unalternadorpara que este produzca electricidad.La electricidad generada pasa por untransformadorpara aumentar sutensiny as transportarla reduciendo las prdidas porEfecto Joule.El vapor que sale de la turbina se enva a un elemento llamadocondensadorpara convertirlo en agua y as retornarlo a la caldera para empezar unnuevo ciclo de produccin de vapor.

Centrales termoelctricas de ciclo combinadoLacentral trmica de ciclo combinado es aquella donde se genera electricidad mediante la utilizacin conjunta de dos turbinas:

Unturbogrupo de gas Un turbogrupo de vapor

Es decir, para la transformacin de la energa del combustible en electricidadse superponen dos ciclos:

El ciclo de Brayton(turbina de gas): toma el aire directamente de la atmsfera y se somete a un calentamiento y compresin para aprovecharlo como energa mecnica o elctrica. El ciclo de Rankine(turbina de vapor): donde se relaciona el consumo de calor con la produccin de trabajo o creacin de energa a partir devapor de agua.

El calor residual de una turbina de gas puede usarse para producir vapor y a su vez producir electricidad en lo que se conoce como unciclo combinadolo cual mejora la eficiencia. En la actualidad se estn construyendo numerosas centrales termoelctricas de las denominadas de ciclo combinado, que son un tipo de central que utiliza gas natural, gasleo o incluso carbn preparado como combustible para alimentar una turbina de gas. Luego los gases de escape de la turbina de gas todava tienen una elevada temperatura, se utilizan para producir vapor que mueve una segunda turbina, esta vez de vapor. Cada una de estas turbinas est acoplada a su correspondiente alternador para generar la electricidad como en una central termoelctrica clsica.Ventajas del Ciclo Combinado.Las caractersticas principales de las centrales trmicas de ciclo combinado son: Flexibilidad.La central puede operar a plena carga o cargas parciales, hasta un mnimo de aproximadamente el 45% de la potencia mxima. Eficiencia elevada. El ciclo combinado proporciona mayor eficiencia por un margen ms amplio de potencias. Sus emisiones son ms bajasque en las centralestrmicas convencionales. Coste de inversin bajopor MW instalado. Periodos de construccin cortos. Menor superficie por MW instaladosi lo comparamos conlas centrales termoelctricas convencionales(lo que reduce el impacto visual). Bajo consumo de agua de refrigeracin. Ahorro energticoen forma de combustible

Funcionamiento.En primer lugar el aire es comprimido a alta presin en elcompresor, 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 suenerga calorficase 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 unciclo 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.Centrales termoelctricas nuclearesCuando el calor se obtiene mediante la fisin controlada de ncleos de uranio la central se llamacentral nuclear. Este tipo de central no contribuye al efecto invernadero, pero tiene el problema de los residuos radioactivos que han de ser guardados durante miles de aos y la posibilidad de accidentes graves.Una central nuclear es una instalacin industrial construida para generar electricidad a partir de la energa nuclear. Las centrales nucleares forman parte de la familia delas centrales termoelctricas, lo que implica que utilizan el calor para generar la energa elctrica. Este calor proviene de lafisin de materiales como el uranioy el plutonio.Funcionamiento.El funcionamiento de una central nuclear se basa en elaprovechamiento del calor para mover una turbina por la accin del vapor de agua, la cual est conectada a ungenerador elctrico. Para conseguir el vapor de agua se utiliza como combustible el uranio o el plutonio.El proceso se puede simplificar en cinco fases: Debido ala fisin del uranioque se lleva a cabo en elreactor nuclear,se libera una gran cantidad de energaque calienta el agua hasta evaporarla. Este vapor se transporta al conjunto turbinagenerador medianteun circuito de vapor. Una vez ah, las aspas de la turbina giran por la accin del vapor y muevenel generadorque trasforma la energa mecnica enelectricidad. Una vez el vapor de agua ha pasado por la turbina, se enva a uncondensadordonde se enfra y se vuelve lquido. Y nuevamente se transporta el agua para volver a conseguir vapor,cerrando as el circuito del agua.Los residuos generados por la fisin del uranio son almacenados dentro de la propia central, en unas piscinas de hormign especiales para materiales radioactivos.

Impacto ambiental de las centrales trmicasCombustibleEmisin de CO2 [kg/kW]

Gas natural0.44

Fuelleo0.71

Biomasa(lea, madera)0.82

Carbn1.45

El problema de lacontaminacines mximo en el caso de las centrales termoelctricas convencionales que utilizan como combustiblecarbn. Adems, la combustin del carbn tiene como consecuencia la emisin de partculas y cidos deazufreque contaminan en gran medida la atmsfera. El carbn se compone de carbono e impurezas. Casi todo el carbono que se quema se convierte en dixido de carbono; tambin puede convertirse en monxido de carbono si la combustin es pobre en oxgeno. En el caso del gas natural, por cada tomo de carbono hay cuatro de hidrgeno (metano) que tambin producen energa al convertirse en agua, por lo que contaminan menos por cada unidad de energa que producen y la emisin de gases perjudiciales procedentes de la combustin de impurezas -como los xidos de azufre- es mucho menor. En las de fueloil (fraccin de petrleo) los niveles de emisin de estos contaminantes son menores, aunque ha de tenerse en cuenta la emisin dexidos de azufreyhollines cidos, prcticamente nulos en las plantas de gas. Comparacin de central convencional, ciclo combinado y nuclearA continuacin se muestra un cuadro comparativo entre las 3 centrales antes mencionadas: