Download - VIII Sem Plantas de Potencia (0624807T)

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UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DEL TACHIRA Vicerrectorado Académico

Decanato de Docencia Departamento de Ingeniería Mecánica

Departamento: Ingeniería Mecánica Núcleo: Termofluidos Asignatura: Plantas de Potencia Código: 0624807T H/S: 4 Teoría: 4 Práctica: Lab.: U.C.: 3 Pre-requisito: 0625702T Co-requisito: 0624803T Equivalencia: 0116T Semestre: VIII Especialidad: Ingeniería Mecánica

1. JUSTIFICACIÓN:

En este curso los estudiantes desarrollan aptitudes para el manejo y la utilización de los equipos y sistemas que se aplican en las plantas encargadas de la producción de energía eléctrica, utilizando como fuente de energía el agua, el vapor y los combustibles, para ello se efectúa un estudio minucioso de las plantas hidráulicas, de las plantas a vapor y de las plantas a gas.

2. OBJETIVO GENERAL:

Conocer las partes constituyentes de las plantas hidráulicas, plantas a vapor y plantas a gas.

3. CONTENIDOS: Unidad I: Introducción, características y generalidades de las Plantas de Potencia, Unidad II: Estudio analítico de las Plantas Hidráulicas. Unidad III: Estudio detallado de las plantas a Vapor. Unidad IV: Estudio de las plantas a gas.

4. MÉTODOS Y TECNICAS DE ENSEÑANZA:

Se utiliza la técnica de explicaciones tradicionales por parte del profesor, utilizando como herramientas para el aprendizaje: equipos de

proyección multimedia y el computador como equipo de apoyo. De igual forma se utiliza la técnica de exposiciones por parte de los aprendices, en esos momentos, el profesor asume el rol de facilitador.

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5. CRITERIOS Y TÉCNICAS DE EVALUACIÓN (En términos generales):

Se evalúa el aprendizaje de los estudiantes, mediante las herramientas de: evaluaciones teóricas escritas, evaluaciones escritas sobre la solución de problemas y evaluación de los temas de exposición por cada grupo. De igual forma algunos tópicos, se evalúan utilizando técnicas digitales en línea.

6. BIBLIOGRAFÍA:

• Duque, Jorge (2002) • Fundamentos de Plantas de Potencia. San Cristóbal, Venezuela: UNET • Bolinaza, J. y Fundación Polar. (1999). Proyectos de Ingeniería Hidráulica (Volumen 1 y 2). Caracas, Venezuela: Fundación Polar • Cauvin, A. y Didier G. (1964). Distribución de agua en las aglomeraciones. (A. J. Sala, Trad.). Barcelona, España: Editorial Reverté S. A. • Cuesta, D. y Vallarino E. (2000). Aprovechamientos hidroeléctricos (1era. ed., Tomo I y II). España: Piscegraf S.L. • Grisales, A. (2001). Programa Interactivo Aplicado a Dispositivos Mecánicos de las Centrales Hidroeléctricas. San Cristóbal, Venezuela:

UNET. • Mataix, C. (1970). Mecánica de Fluidos y Máquinas Hidráulicas. México, D.F.: Harper & Row Publishers Inc. • Pabón, C. y Suárez, J. Estudio del montaje “Electro-mecánico” del grupo Turbo-generador, en la central San Agatón del Complejo

Hidroeléctrico Uribante Caparo. San Cristóbal, Venezuela: UNET • Polo, M. (1989). Turbomáquinas Hidráulicas, Principios fundamentales. (3era. ed). México, D.F.: Editorial Limusa S.A. • Suárez, L. (1982). Ingeniería de Presas, Obras de Toma, Descarga y Desviación. Caracas, Venezuela: Ediciones Vega, S.R.L. • Auñon, J., Gonzalez A., González, M. y Martos, F. (1998). Manual Práctico de Turbomáquinas Térmicas. Málaga, España: Servicio de

Publicaciones e Intercambio Científico de la Universidad de Málaga. • Chvetz, I., Kondak, M., Kirakovski, N., Nédouji, I., Chevtsov, D., y Chéloudko, I. (1975). Térmica General. Termodinámica técnica, turbinas y

máquinas alternativas (J. M. Jubany, Trad.). Barcelona, España: Editorial Hispano Europea. • Avila, M. Centrales Térmicas. Mérida, Venezuela: Publicaciones de la Facultad de Ingeniería de la ULA. • Avila, M. Instalaciones Térmicas. Mérida, Venezuela: Publicaciones de la Facultad de Ingeniería de la ULA. • Baumeister, T., Avallone, E. A., y Baumeister III, T. (1990). Marks Manual del Ingeniero Mecánico (2ª. ed. en español, Vols. I-III) (F. Castro,

L. Castillo, E. Cerdán, S. González, F. Gutiérrez, J. Herce, et al, Trads.). Cali, Colombia: McGraw-Hill, Carvajal S.A. • Domingo, F. Criterios de Selección, Instalación y Manejo de Bombas y Compresores. Barcelona, España: Instituto de Petroquímica Aplicada de

la Universidad Politécnica de Barcelona. • Faires V. (1970). Termodinámica (4ta. ed.) (J.A. Lanuza y S. Blumovicz). México D.E.: Unión Tipográfica Editorial Hispano Americana. • Figueroa, S. y Sánchez, A. (1997). Memorias del Segundo Congreso Nacional de Ingeniería Mecánica. Mérida, Venezuela: Publicaciones de la

Facultad de Ingeniería de la ULA.

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PROGRAMA ANALÍTICO Asignatura: Plantas de Potencia __________Código: 0624807T __ Unidad I: Introducción, Características y Generalidades de las Plantas de Potencia ______ __ Objetivo General: Reconocer y Determinar los Parámetros de Operación de las Plantas de Potencia ________ __

Objetivos Actividades Contenidos Evaluación Recursos Bibliografía

• Conocer en forma general

los componentes de una

Planta de Potencia.

• Clasificar los diferentes

tipos de centrales.

• Definir cada uno de los

tipos de plantas o centrales

• Definir las características

de las Plantas de Potencia

• Evaluar las características

de las Plantas de Potencia

Clase teóricas apoyadas

con proyecciones de transparencias y

multimedia

• Concepto de Planta de

Potencia.

• Tipos de Centrales

� Centrales Base

� Centrales de Punta

� Centrales de Reserva

� Centrales de Socorro

� Centrales de Acumulación

• Potencia instalada.

• Factor de carga.

• Factor de demanda.

• Factor de instalación.

• Utilización anual.

• Factor de utilización.

• Factor de reserva.

• Ejercicios y problemas.

Prueba escrita

• Presentación

en video beam

• Ejercicios resueltos en el pizarrón

Duque, Jorge (2002) Fundamentos de Plantas de Potencia. San Cristóbal, Venezuela. UNET.

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DEL TACHIRA VICERRECTORADO ACADEMICO

COMISION CENTRAL DE CURRICULUM

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Unidad II: Estudio analítico de las Plantas Hidráulicas _ Objetivo General: Conocer Las Partes Constituyentes De Los Desarrollos Hidroeléctricos ________________________


• Conocer los usos del agua.

• Conocer el ciclo del agua

• Definir Salto Natural

• Determinar caudal instalado

• Definir caudal instalado.

• Conocer las centrales hidroeléctricas

• Clasificar las centrales hidroeléctricas

• Determinar las diferentes disposiciones de las centrales hidráulicas

• Enumerar las partes principales de los aprovechamientos hidroeléctricos.

• Definir y clasificar las presas.

• Conocer las obras de toma.

• Analizar las obras de derivación.

• Identificar el golpe de ariete.

• Conocer la constitución de las centrales hidroeléctricas.

1. Clase teóricas

apoyadas con proyecciones de transparencias y multimedia

• Utilización con fines de

aprovechamiento • Usos dirigidos a la

protección de la acción destructiva del agua

• Ciclo del agua • Salto natural • Explotación de los saltos

naturales • Determinación del caudal

instalado • Definición del caudal

instalado • Centrales hidroeléctricas � Según el tipo de

embalse � Según la potencia � Según la altura del

salto � Según la presión

ejercida por el salto � Según la economía de la

explotación • Central hidráulica con

canal de desagüe. • Central hidráulica de pie

de presa.

Prueba escrita

• Presentación

en video beam

Duque, Jorge (2002) Fundamentos de Plantas de Potencia. San Cristóbal, Venezuela. UNET Bolinaza, J. y Fundación Polar. (1999). Proyectos de Ingeniería Hidráulica (Volumen 1 y 2). Caracas, Venezuela: Fundación Polar Cauvin, A. y Didier G. (1964). Distribución de agua en las aglomeraciones. (A. J. Sala, Trad.). Barcelona, España: Editorial Reverté S. A. Cuesta, D. y Vallarino E. (2000). Aprovechamientos hidroeléctricos (1era. ed., Tomo I y II). España: Piscegraf S.L.

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• Clasificar las turbinas hidráulicas.

• Conocer los tipos básicos de turbinas hidráulicas

• Conocer las principales aplicaciones en Venezuela de las plantas hidráulicas

• Central hidráulica con

galería de presión, chimenea de equilibrio, tubería de presión y canal de desagüe

• Central hidráulica con tubería de presión

� Obras de retención

� Obras de toma

� Obras de derivación

� Central

• Generalidades sobre las presas

• Clasificación de las presas

• Los sedimentos y su influencia en el diseño de tomas y descargas

• Nivel muerto

• Determinación del diámetro optimo

• Ubicación de válvulas y compuertas

• Tubería de presión

• Golpe de aríete

• Chimenea de equilíbrio

• Centrales hidroeléctrica

Grisales, A. (2001). Programa Interactivo Aplicado a Dispositivos Mecánicos de las Centrales Hidroeléctricas. San Cristóbal, Venezuela. UNET. Linsley, R. y Franzini, J. (1974). Ingeniería de los Recursos Hidráulicos (G. A. Fernández, Trad.). México, D.F.: Compañía Editorial Continental S. A. Mataix, C. (1970). Mecánica de Fluidos y Máquinas Hidráulicas. México, D.F.: Harper & Row Publishers Inc. Pabón, C. y Suárez, J. Estudio del montaje “Electro-mecánico” del grupo Turbo-generador, en la central San Agatón del Complejo Hidroeléctrico Uribante Caparo. San Cristóbal, Venezuela. UNET

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• Turbinas hidroeléctricas � Según el grado de

reacción � Según la dirección del

flujo � Turbina Pelton � Turbina Francis � Turbina Kaplan

• Describir la central hidroeléctrica de Guri.

• Describir el complejo hidroeléctrico de los Andes.

Polo, M. (1989). Turbomáquinas Hidráulicas, Principios fundamentales. (3era. ed). México, D.F.: Editorial Limusa S.A. Suárez, L. (1982). Ingeniería de Presas, Obras de Toma, Descarga y Desviación. Caracas, Venezuela: Ediciones Vega, S.R.L.

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Unidad III: Estudio detallado de las Plantas a Vapor ________ Objetivo General: Conocer las Partes Constituyentes de las Plantas a Vapor. ____________________________________


• Conocer el ciclo Rankine elemental.

• Determinar y describir las mejoras del ciclo Rankine.

• Definir las partes esenciales de una planta de vapor.

• Describir los circuitos principales de las plantas a vapor.

• Describir los circuitos secundarios de las plantas a vapor.

• Enumerar los parámetros de funcionamiento de las plantas a vapor.

• Definir las calderas.

• Conocer los términos de capacidad de las calderas.

• Clasificar las calderas.

• Definir y conocer las principales características de las calderas pirotubulares

• Definir y clasificar las calderas acuatubulares.

• Describir las características de las calderas acuatubulares.



multimedia.

• Ciclo Rankine • Ciclo de Carnot • Ciclo Rankine ideal • Disminución de la presión

de operación del condensador.

• Aumento de la presión de operación de la caldera.

• Ciclo Rankine con sobrecalentamiento.

• Ciclo Rankine con sobrecalentamiento y recalentamiento.

• Ciclo Rankine con regeneración.

• Sala de calderas. • Sala de máquinas. • Sala de distribución. • Circuito del aire

combustible. • Circuito del agua vapor. • Circuito eléctrico. • Circuito de tratamiento

del combustible. • Circuito del aire de

combustión. • Circuito de eliminación de

cenizas y escorias. • Circuito de tratamiento

del agua de alimentación. • Circuito del agua de

refrigeración.

Prueba escrita

Presentación en

Video Beam

Duque, Jorge (2002). Fundamentos de Plantas de Potencia. San Cristóbal, Venezuela: UNET Auñon, J., González A., González, M. y Martos, F. (1998). Manual Práctico de Turbomáquinas Térmicas. Málaga, España: Servicio de Publicaciones e Intercambio Científico de la Universidad de Málaga. Chvetz, I., Kondak, M., Kirakovski, N., Nédouji, I., Chevtsov, D., y Chéloudko, I. (1975). Térmica General. Termodinámica técnica, turbinas y máquinas alternativas (J. M. Jubany, Trad.). Barcelona, España: Editorial Hispano Europea.

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• Describir, conocer y clasificar los equipos componentes de las calderas.

• Conocer las características de las turbinas a vapor.

• Clasificar las turbinas a vapor.

• Definir los condensadores de las plantas a vapor.

• Conocer las consideraciones de construcción y de diseño de los condensadores.

• Determinar los tipos de condensadores.

• Describir los condensadores de superficie.

• Conocer y describir las bombas auxiliares de los condensadores de superficie.

• Desarrollar las ecuaciones que permiten evaluar el área de la superficie de enfriamiento en los condensadores.

• Describir las bombas de proceso en las plantas a vapor.

• Clasificar y describir los calentadores del agua de alimentación.

• Determinar las causas y efectos que producen las impurezas en el agua.



multimedia.

• Circuito de lubricación. • Circuitos de mando. • Circuito de Hidrógeno. • Parámetros de

funcionamiento de la caldera.

• Parámetros de funcionamiento de la turbina.

• Parámetros de funcionamiento del condensador.

• Parámetros de funcionamiento de las bombas.

• Parámetros de funcionamiento del generador.

• Definición de caldera. • Capacidad o potencia de la

caldera. • Calderas pirotubulares. • Calderas acuatubulares. • Hogar de la caldera. • Circulación de los humos. • Circulación del agua. • Limitaciones. • Ventajas. • Calderas acuatubulares de

tubos rectos. • Calderas acuatubulares de

tubos doblados. • Cuerpo de presión. • Cubierta. • Circulación de los humos.

Prueba escrita

Presentación en

Video Beam

Avila, M. Centrales Térmicas. Mérida, Venezuela: Publicaciones de la Facultad de Ingeniería de la ULA. Baumeister, T., Avallone, E. A., y Baumeister III, T. (1990). Marks Manual del Ingeniero Mecánico (2ª. ed. en español, Vols. I-III) (F. Castro, L. Castillo, E. Cerdán, S. González, F. Gutiérrez, J. Herce, et al, Trads.). Cali, Colombia: McGraw-Hill, Carvajal S.A. Domingo, F. Criterios de Selección, Instalación y Manejo de Bombas y Compresores. Barcelona, España: Instituto de Petroquímica Aplicada de la Universidad Politécnica de Barcelona.

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• Definir dureza del agua. • Conocer los procedimientos

para el tratamiento del agua de alimentación.

• Conocer las características de los combustibles utilizados en las plantas a vapor.

• Conocer el procedimiento para efectuar los análisis de los combustibles.

• Determinar los requerimientos del aire en la combustión de los combustibles en las calderas.

• Desarrollar las ecuaciones que permiten obtener el balance térmico de las calderas.

• Conocer algunas de las aplicaciones de las plantas a vapor en Venezuela.

• Describir las características técnicas de Planta Centro.



multimedia.

• Circulación del agua. • Limitaciones. • Ventajas. • Quemadores. • Sobrecalentadores y

recalentadores. • Economizadores. • Calentadores del aire. • Ventiladores de tiro

forzado e inducido. • Turbinas de vapor. • Grado de reacción. • Turbinas de acción o de

impulso. • Turbinas de reacción. • Definición de

condensador. • Consideraciones de

construcción y diseño. • Condensadores de

superficie. • Condensadores de mezcla. • Requisitos que deben

cumplir los condensadores de superficie.

• Bomba del agua de refrigeración.

• Bomba de aire o eyector. • Bomba de condensado. • Transmisión de calor en el

condensador. • Consideraciones sobre el

coeficiente de transmisión global en los condensadores.

Prueba escrita

Presentación en

Video Beam

Faires V. (1970). Termodinámica (4ta. ed.) (J.A. Lanuza y S. Blumovicz). México D.E.: Unión Tipográfica Editorial Hispano Americana. Figueroa, S. y Sánchez, A. (1997). Memorias del Segundo Congreso Nacional de Ingeniería Mecánica. Mérida, Venezuela: Publicaciones de la Facultad de Ingeniería de la ULA. Flores, Y., y Useche, M. (2001). Manual Interactivo de Plantas de Vapor. San Cristóbal, Venezuela: UNET. González, R. (1974). Plantas Eléctricas. México D. F.: Litografía Ingramex S.A., Trillas.

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Clase teóricas apoyadas con proyecciones de

transparencias y multimedia.

• Carga de un condensador. • Bombas de condensado. • Bombas de circulación. • Bombas de combustible. • Bombas del agua de

alimentación. • Calentadores del agua de

alimentación abiertos y cerrados.

• Causas y efectos que producen las impurezas en el agua: incrustaciones, corrosión y formación de espumas.

• Definición de dureza. • Tratamientos por

procedimientos térmicos. • Tratamientos por

procedimientos químicos. • Clases de combustibles. • Características de los

combustibles sólidos, líquidos y gaseosos.

• Análisis último o químico del combustible.

• Análisis próximo o inmediato.

• Requerimientos de aire para la combustión real.

• Parámetros de la combustión.

• Calor absorbido por el generador de vapor.

Prueba escrita

Presentación en

Video Beam

Haywood, R. W. (2000). Ciclos Termodinámicos de Potencia y Refrigeración (2ª. Ed.) (R. García, Trad.). México D.F.: Editorial Limusa S.A., Grupo Noriega Editores. Incropera, F. y DeWitt, D. P. (1990). Fundamentals of Heat and Mass Transfer (3era. Ed.). Singapur: John Wiley & Sons. Kohan, A. (1998). Manual de Calderas. Principios operativos de mantenimiento, construcción, instalación, reparación, seguridad, requerimientos y normativas (4ta. ed., Vols. I y II) (C. M. Gómez, Trad.). Madrid, España: McGraw-Hill, Impreso en Edigrafos S.A.

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Clase teóricas apoyadas con proyecciones de

transparencias y multimedia.

• Perdidas caloríficas

debidas a la formación de humedad, gases secos de la chimenea, cenizas, escorias e imponderables.

• Planta Ramón Laguna. • Planta Ricardo Zuloaga. • Planta Centro. • Datos técnicos de las

unidades instaladas en Planta Centro.

Prueba escrita

Presentación en

Video Beam

Kreith, F. (1968). Principios de Transferencia de Calor (2ª. ed.) (F. Vásquez, Trad.). México D.F.: Herrero Hermanos, Sucesores S.A.

Severns, W. H., Degler H. E. y Miles J. C. (1972), Energía mediante vapor, aire o gas (5ta. ed.) (J. B. Gayán, Trad.). Barcelona, España: Editorial Reverte.

Shields C. (1961). Boilers Types, Characteristics, and Functions. New York, N.Y., E.E.U.U.: McGraw-Hill Book Company.

Van, G. J., Sonntag, R. E. y Borgnakke, C. (2000). Fundamentos de Termodinámica (2ª. ed.) (M. C. Sanginés, Trad.). México D.F.: Editorial Limusa S.A. Grupo Noriega Editores.

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Unidad VI: Estudio de las Plantas a Gas ________ Objetivo General: Conocer las partes constituyentes de las plantas a gas. _________________________


• Conocer el ciclo de Brayton.

• Determinar y evaluar el rendimiento térmico del ciclo de Brayton.

• Describir las ventajas y desventajas de las plantas a gas.

• Conocer las principales aplicaciones de las plantas a gas.

• Describir los componentes básicos requeridos para el funcionamiento de las plantas a gas.

• Conocer, clasificar y describir los compresores utilizados en las plantas a gas.

• Conocer la cámara de combustión de las plantas a gas.

• Describir los accesorios de las cámaras de combustión.

• Conocer y describir las turbinas utilizadas en las plantas a gas.

• Conocer y describir los accesorios de las turbinas a gas.



multimedia.

• Ciclo simple de una

turbina de gas. • Análisis termodinámico

del ciclo de Brayton. • Eficiencia del ciclo de

Brayton. • Ventajas y desventajas en

la utilización de las plantas a gas.

• Aplicaciones típicas de las turbinas a gas.

• Compresores, turbinas y cámara de combustión.

• Compresores centrífugos. • Tipos de impulsores

centrífugos. • Compresores axiales. • Ganancia de presión en los

compresores axiales. • Ventajas de cada tipo de

compresor. • Definición de cámara de

combustión. • Tipos de cámaras de

combustión. • Toberas de combustibles. • Sistema de ignición por

bujías. • Pieza de transición. • Tubo cruza llamas. • Detector de llama.

Prueba escrita

Presentación en

Video Beam

Duque, Jorge (2002). Fundamentos de Plantas de Potencia. San Cristóbal, Venezuela: UNET Auñon, J., González A., González, M. y Martos, F. (1998). Manual Práctico de Turbomáquinas Térmicas. Málaga, España: Servicio de Publicaciones e Intercambio Científico de la Universidad de Málaga. Baumeister, T., Avallone, E. A., y Baumeister III, T. (1999). Marks Manual del Ingeniero Mecánico (3era. ed. en español, Vols. I-II) (F. Castro, L. Castillo, E. Cerdán, S. González, F. Gutiérrez, J. Herce, et al, Trads.). Cali, Colombia: McGraw-Hill, Carvajal S.A.

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• Conocer diversas aplicaciones de las plantas a gas.



multimedia.

• Turbina radial. • Turbina axial. • Sistema de combustible. • Sistema de lubricación. • Sistema de arranque. • Sistema de protección. • Las plantas a gas como:

Turborreactores para aviones, motor térmico para impulsión de vehículos.

• Parte constituyente de un ciclo combinado.

Prueba escrita

Presentación en

Video Beam

Cohen, H., G. F. C. Rogers y H.I.H., (1983) Teorías de las Turbinas de Gas, Saravana Mutoo. Francesc D., Criterios de Selección, Instalación y manejo de Bombas y Compresores. Barcelona, España: Instituto de Petroquímica Aplicada de la Universidad Politécnica de Barcelona. Green R., (1992), Compresores, selección, uso y mantenimiento. México, México: Mc Graw Hill Interamericana. Harman, R., (1981), Gas Turbine Engineering, Applications Cycles and Characteristic, First Published. Mataix, C., (1973), Turbomáquinas Térmicas. Madrid, España.