Plantas termicas

Plantas termicasEquipo # 4 integrantes:Olmos Gonzlez BraulioCarrasco Gonzlez Juan ManuelPale Eusebio Jess DavidPrez Guevara RafaelNarciso zilli MartnezTorre de enfriamiento.

Las torres de enfriamiento son equipos de transferencia de calor y masa entre el aire atmosfrico y el agua caliente procedente de los procesos industriales . En stos, el contacto entre el aire y el agua es directo, para lo cual se utilizan rellenos que mejoran el tiempo de residencia del fluido dentro de la torre y se logra una mayor rea de contacto entre ambos fluidos.

El agua entra por la parte superior y se distribuye uniformemente en el interior de la torre mediante el uso de pulverizadores. El contacto directo del aire atmosfrico con el agua provoca la evaporacin de una fraccin de agua, la cual requiere calor de cambio de fase que es tomado del agua circundante, logrando su enfriamiento.TORRES ATMOSFRICAS.

En las torres atmosfricas el agua cae en flujo cruzado con el aire . stas presentan bajos costos de mantenimiento, con ellas no es posible lograr acercamientos pequeos y pueden ser construidas con rellenos o sin rellenos.

TORRES DE TIRO NATURAL.Las torres de tiro natural, generalmente tienen la forma de chimenea hiperblica . En ellas el agua caliente proveniente del proceso se pone en contacto con el aire, provocando su calentamiento y su ascenso como consecuencia de la disminucin de su densidad. El aire ascendente provoca una depresin en la parte inferior de la torre generndose la posibilidad de la admisin de aire fresco.Es posible tambin encontrar una modificacin sobre este tipo de torres que se conoce como tiro natural asistido, consiste en mejorar el flujo de aire por medio de ventiladores de tiro forzado que se instalan en la parte inferior de la misma.

TORRES DE TIRO MECNICO.Las torres de tiro mecnico emplean ventiladores para controlar el flujo de aire que entra a la torre, son compactas y brindan buen control sobre las condiciones de salida del agua. Sin embargo presentan altos costos de operacin y mantenimiento. Existen dos tipos principales de torres de tiro mecnico:Torres de tiro forzado.

Los ventiladores toman el aire del ambiente y lo impulsan a travs de los rellenos; es ms eficiente que la de de tiro inducido debido a que el ventilador mueve aire froTorres de tiro inducido.Los ventiladores toman el aire del interior de la torre y lo expulsan al ambiente en la parte superior. Es el tipo de torre ms utilizado en la industria.

COMPONENTES BSICOSLas torres de enfriamiento se componen de 7 elementos bsicos que se describen a continuacin.

Sistema de distribucin de agua.Hace referencia a la manera como se vierte el agua sobre la torre. Existen dos tipos de sistemas, uno que opera por gravedad y otro por presin.

Relleno.Es el material empaquetado que tiene la torre en su interior, su finalidad es brindar mayor tiempo y rea de contacto del aire con el agua.

Eliminadores de gotas.Los eliminadores bsicamente retienen las gotas de agua arrastradas por el aire que salen de la torre. Son paneles ubicados en la parte superior que redireccionan el flujo y separan las gotas del aire,Chimeneas.Se emplean en torres de tiro inducido para mejorar el comportamiento del ventilador y evitar efectos de recirculacin de aire.

Ventiladores.En las torres de enfriamiento se utilizan dos tipos de ventiladores: Axiales para torres de tiro forzado e inducido y centrfugos para torres de tiro forzado.

Bombas.Las bombas reciben el agua del proceso y alimentan la torre. Consumen una fraccin importante de la potencia requerida en todo el sistema.

Control.En la mayora de los sistemas de torres de enfriamiento basta con un control de nivel en la piscina de agua que controla la entrada de la reposicin.

Ciclo hidrolgico.

Elciclo hidrolgicoociclo del aguaes el proceso de circulacin delaguaentre los distintos compartimentos de lahidrsfera. Se trata de unciclo biogeoqumicoen el que hay una intervencin mnima dereacciones qumicas, y el agua solamente se traslada de unos lugares a otros o cambia deestado fsico.

Fases del ciclo del agua. evaporacinCondensacinPrecipitacinInfiltracinEscorrentaCirculacin subterrnea

Energa del agua.El ciclo del agua emite una gran cantidad deenerga, la cual procede de la que aporta lainsolacin. La evaporacin es debida al calentamiento solar y animada por lacirculacin atmosfrica, que renueva las masas de aire y que es a su vez debida a diferencias de temperatura igualmente dependientes de la insolacin. Los cambios de estado del agua requieren o disipan mucha energa, por el elevado valor que toman el calor latente de fusin y el calor latente de vaporizacin. As, esos cambios de estado contribuyen al calentamiento o enfriamiento de las masas de aire, y al transporte neto de calor desde las latitudestropicaleso templadas hacia las fras y polares, gracias al cual es ms suave en conjunto el clima.

Efectos qumicos del agua.El agua, al desplazarse a travs del ciclo hidrolgico, transporta slidos y gases endisolucin. Elcarbono, elnitrgenoy elazufre, elementos todos ellos importantes para los organismos vivientes, sonvoltilesysolubles, y por lo tanto, pueden desplazarse por la atmsfera y realizar ciclos completos, semejantes al ciclo del agua.

El agua que pasa a travs de lazona insaturadadehumedad del suelorecogedixido de carbonodel aire y delsueloy de ese modo aumenta deacidez. Esta agua cida, al llegar en contacto con partculas de suelo o roca madre, disuelve algunassales minerales. Si el suelo tiene un buendrenaje, el flujo de salida del aguafreticafinal puede contener una cantidad importante de slidos totales disueltos, que irn finalmente al mar.

AGUA DE ALIMENTACION.

El agua de alimentacin se forma con el condensado o con agua despus de un tratamiento y algunas veces con una mezcla de ambos.El factor primordial en la corrosin de superficies de acero en contacto con agua es el oxgeno disuelto.Este gas puede eliminase en forma parcial calentando el agua a temperatura de ebullicin en calentadores de agua de tipo abierto.Para complementar se agrega hidracina o sulfito de sodio para remover completamente el oxgeno.Mtodos de tratamiento del agua de alimentacin.

OBJETIVOS DEL ACONDICIONAMIENTO DEL AGUA

1. Evitar la acumulacin de incrustacin y depsitos en la caldera.2. Eliminar los gases disueltos en el agua.3. Proteger la caldera contra la corrosin.4. Eliminar el acarreo y retardo (vapor).5. Mantener la eficiencia ms alta posible de la caldera.6. Disminuir la cantidad de tiempo de paralizacin de la caldera para limpieza.

AGUA CRUDALos tratamientos que se le dan al agua cruda para convertirla en agua de alimentacin comprenden uno o ms de los siguientes procedimientos:

1. SEPARACIN DE SLIDOS EN SUSPENSIN:Consiste en separar partculas grandes (tamices, telas o capas de material granular) y pequeas (productos qumicos).

2. TRATAMIENTO QUMICO PARA ELIMINAR LA DUREZA:Las principales impurezas que dan lugar a la formacin de incrustaciones en la caldera son calcio, magnesio y slice.

La cal-sosa y la soda ash mediante una reaccin qumica forman un precipitado que puede separarse junto con los lodos. En ambos procesos se obtiene sulfato de sodio. Productos Qumicos Tratamiento.

Los productos qumicos utilizados generalmente en calderas son los secuestrantes de oxgeno, dispersantes, anti-incrustantes, protectores y neutralizantes para las lneas de retorno de condensado. La dosificacin de los productos qumicos debe ser realizada al estanque de almacenamiento de agua, en el caso de los secuestrantes de oxgeno, que son ms efectivos mientras mayor es su tiempo de residencia en el agua antes de llegar a la caldera y a la lnea de alimentacin de agua en el caso de los dispersantes, anti-incrustantes y tratamiento para las lneas de retorno de condensado. Ablandadores .La funcin de los ablandadores es eliminar los iones de Ca y Mg, que conforman la dureza del agua y favorecen la formacin de incrustaciones en una caldera.

Desgasificador.La funcin de un desgasificador en una planta trmica es eliminar el oxgeno y dixido de carbono disuelto en el agua de alimentacin de las calderas para prevenir problemas de corrosin o pitting.

Ciclo BraytonTambin conocido comociclo Jouleociclo Froude, es unciclo termodinmicoconsistente, en su forma ms sencilla, en una etapa de compresinadiabtica, una etapa de calentamientoisobricoy una expansin adiabtica de unfluidotermodinmicocompresible.

Es uno de los ciclos termodinmicos de ms amplia aplicacin, al ser la base del motor deturbina de gas, por lo que el producto del ciclo puede ir desde un trabajo mecnico que se emplee para la produccin de electricidad en los quemadores de gas natural o algn otro aprovechamiento caso de las industrias de generacin elctrica y de algunos motores terrestres o marinos, respectivamente, hasta la generacin de unempujeen unaerorreactor.Diagrama del ciclo Brayton

terico(en negro) y real (en azul), en funcin de la entropaSy latemperaturaT.Descripcin del ciclo

El ciclo Brayton describe el comportamiento ideal de un motor de turbina de gas, como los utilizados en las aeronaves. Las etapas del proceso son las siguientes:

Admision: El aire fro y a presin atmosfrica entra por la boca de la turbina

Compresor: El aire es comprimido y dirigido hacia la cmara de combustin mediante un compresor (movido por la turbina). Puesto que esta fase es muy rpida, se modela mediante una compresin adiabtica AB.

Camara de combustin: En la cmara, el aire es calentado por la combustin del queroseno. Puesto que la cmara est abierta el aire puede expandirse, por lo que el calentamiento se modela como un proceso isbaro BC.

Turbina: El aire caliente pasa por la turbina, a la cual mueve. En este paso el aire se expande y se enfra rpidamente, lo que se describe mediante una expansin adiabtica C D.

Escape: Por ltimo, el aire enfriado (pero a una temperatura mayor que la inicial) sale al exterior. Tcnicamente, este es un cicloabiertoya 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 unarecirculacin. En este modelo el aire de salida simplemente cede calor al ambiente y vuelve a entrar por la boca ya fro. En el diagrama PV esto corresponde a un enfriamiento a presin constante DA.

TurbinaExisten de hecho motores de turbina de gas en los que el fluido efectivamente recircula y solo el calor es cedido al ambiente. Para estos motores, el modelo del ciclo de Brayton ideal es ms aproximado que para los de ciclo abierto.

Motor de turbina de gas de ciclo abierto.

Motor de turbina de gas de ciclo cerrado.TURBINA A GASUna turbina de gas, es unaturbomquinamotora, cuyofluidode trabajo es ungas. Como la compresibilidad de los gases no puede ser despreciada, las turbinas a gas son turbomquinas trmicas. Comnmente se habla de las turbinas a gas por separado de las turbinas ya que, aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso, sus caractersticas de diseo son diferentes, y, cuando en estos trminos se habla de gases, no se espera un posible cambio de fase, en cambio cuando se habla de vapores s.Las turbinas de gas son usadas en losciclos de potenciacomo elciclo Braytony en algunosciclos de refrigeracin.

PartesUna turbina de gas consta bsicamente de un compresor de aire, una cmara de combustin o combustor, la turbina y, para mejorar el rendimiento, un regenerador.El compresor:Esta ubicado en la seccin frontal de la turbina y es el elemento por el cual se introduce en forma forzada el aire desde el exterior. Esta pieza, por la disposicin de sus aletas, permite que el flujo sea "aspirado" hacia el interior de la turbina. Es de flujo axial para grandes turbinas por su elevado rendimiento y capacidad . Para pequeas turbinas se han usado con xito compresores centrfugos.

La cmara de combustin o combustor:Se fabrican de tipo cilndrico (can type) o en forma de anillo ( annular type). Debe llevar el gas a temperatura uniforme con mnimas diferencias de presin. Generalmente se fabrican metlicos y se enfran con el aire entrante, pero tambin se estn construyendo de cermica, para lograr una mayor eficiencia trmica.

Los RegeneradoresTransmiten el calor de los gases de escape del aire de los compresores. Aumentan rendimiento pero tambin volumen, peso y costo. Debido a su gran tamao, no son aconsejables para la industria aeronutica.

Las turbinas

Son casi siempre de flujo axial (axial flow) , excepto algunas de pequeas dimensiones que son de flujo radial (radial flow) dirigido hacia el centro.

La tobera del escape:Para favorecer el constante flujo del aire en el interior de la turbina y poder dirigir efectivamente el aire proveniente de su rueda, se utiliza un aditamento cnico. Esta tobera de escape aumenta considerablemente el empuje del motor.

Accesorios:Tambin posee varios dispositivos auxiliares tales como filtros, dispositivos de regulacin de velocidad, de lubricacin, de alimentacin, del combustor y de puesta en marcha. Estos dispositivos dependen de las caractersticas de velocidad y de la relacin peso / potencia