UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁ

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA

CARRERA DE LICENCIATURA EN INGENIERÍA AERONÁUTICA

GRUPO: 1AA131

“Centrales Termoeléctricas Convencionales”

INSTRUCTORA:HELEN CORDOBA

ESTUDIANTES:ANA LOO 8-888-418ESTEFANI PAN 8-887-1179EDWIN NUÑEZ 8-887-1757CRISTIAN RODRIQUEZ 8-900-1417EDUARDO CERRUD 8-854-719ERIC YAN 6-717-471IAN ACOSTA 8-884-1533CARLOS REYES 8-885-1241JOSUE QUINTERO 8-884-753

FECHA DE ENTREGA:21/OCTUBRE/2015

INTRODUCCIÓN

Este informe detalla todo acerca de las plantas termoeléctricas convencionales del hombre. Analizaremos el funcionamiento, características, sus ventajas tanto económicas como ambientales y sus desventajas respecto a todos los parámetros y factores que intervengan.

Conocer el funcionamiento de las centrales termoeléctricas tanto convencionales como las nos convencionales es de suma importancia para un ingeniero en formación ya que facilita el conocimiento primeramente ideal explicado en clase y la ejecución de ideas en cómo resolver los inconvenientes en cuanto a la eficiencia de cada una para luego comparar considerando todos los parámetros cual de todas las centrales promueve el desarrollo sostenible para con nosotros y el medio ambiente.

Se detallara una investigación de impacto ambiental sobre cada uno de los tipos de las centrales convencionales, así podremos catalogar, opinar y debatir según los criterios dados cuales de estas sería la más contaminante y cuál es la más inofensiva. Se hace énfasis de que las centrales convencionales utilizan combustibles fósiles lo cual podemos decir que todas son contaminantes.

MARCO TEÓRICO

Centrales Termoeléctricas Convencionales

Se denominan centrales termoeléctricas convencionales aquellas centrales que producen energía eléctrica a partir de la combustión de carbón, petróleo (aceite) o gas en una caldera diseñada al efecto.

Se les llama convencionales para diferenciar las de otras centrales que producen electricidad usando turbinas de vapor, pero usando una fuente energética diferente, y normalmente de poca potencia, que usan el combustible para accionar máquinas de combustión interna, como los motores diésel y las que turbinas de gas. Todas las centrales térmicas convencionales funcionan de manera similar: El combustible es quemado en una caldera para obtener vapor de agua, que acciona una turbina de vapor solidaria al rotor de un alternador. La diferencia está en el combustible usado, su tratamiento previo, los distintos tipos de quemadores y el tratamiento de los gases emitidos. La situación de las centrales dependerá del tipo de combustible que usan. De esta manera, las que usan carbón nacional se situó en cerca de las minas para evitar costes de transporte, y las que usan carbón importado se sitúan cerca de los centros de consumo, pero lo más lejos de la población posible. Las que usan fuel también se sitúa en cerca de la costa y, preferentemente, las de las refinerías.

Componentes de una Central Térmica

Los elementos característicos de una central térmica son:

*El Almacén de Combustible: si el combustible es carbón, la central dispone de un recinto para depositarlo y disponer de una reserva permanente. El carbón se tritura en forma de polvo fino para facilitar la combustión. Desde el Molino es enviado a los quemadores de la caldera mediante corrientes con aire caliente. En el caso del fuel, se almacena en grandes depósitos que tienen reserva cada uno o dos meses. El fuel se precalienta para que sea más liquido sí se indirecta en los quemadores. Si se usa gas natural, que normalmente llega a la central en gaseoductos a alta presión, que queda mediante la estación de toda de presión, se adecua a las características del funcionamiento de los quemadores. Las centrales que están diseñadas para usar diferentes combustibles, por ejemplo carbón y gas natural, se llaman termoeléctricas mixtas.

* La Caldera: hay muchos tipos de calderas. Las más usadas son las de la irradiación, llamados así porque la transmisión del calor es por irradiación. Las calderas tienen quemadores adecuados para el tipo de combustible que usan y una cámara de combustión rodeada de un tubo muy largo que da muchas vueltas en la caldera para que el agua se sobrecaliente, y por lo tanto y de unas

temperaturas que oscilan entre los 300 y 400 grados centígrados. Y los de colonizadores y que declaren todos aprovechan de dictador residual de los gases emitidos para calentamiento previo del agua que alimenta la caldera, al combustible cuando es necesario.

• Las Turbinas: son las máquinas motrices y transforman energía cinética del vapor de agua en energía cinética rotatoria para obtener el máximo rendimiento de la transformación está formada por 3 etapas: alta, media y baja presión. El vapor a alta temperatura y presión procedente del sobrecalentador se introduce en la turbinas en el cuerpo de alta presión formados por centenares de pequeñas hélices. A medida que el vapor se expande y pierde presión, la dimensión de las hélices aumenta. De esta manera, las etapas de media presión es más grande que la de alta presión, si trabaja aún lo será más.

• El Condensador: Sirve para aumentar el rendimiento termodinámico de la transformación. El agua para vaporizar de a de entrar en la caldera en estado líquido. En el condensador, el vapor procedente de las turbinas se condensa antes de volver a entrar en la caldera para repetir el ciclo.

• Torre de Refrigeración: sirve para enfriar el agua de refrigeración del condensador. Los circuitos 1 de refrigeración pueden ser abiertos o cerrados, en función de la disponibilidad del agua. En los circuitos cerrados y es imprescindible enfriar el agua para volverlas a usar. En la es abiertos, que usan el agua de un río, es necesario, para no o afectar a la fauna, que se devuelva al río el que la temperatura muy parecida a la del agua del río. Su funcionamiento es muy simple: se provoca una lluvia muy fina de agua para refrigeración todas que ofrezca una buena superficie de contacto con el aire que circula en sentido contrario. Las chimeneas: tienen la función de que de depresión dentro de la caldera para que él los gases desprendidos en la combustión y poderlos expulsa a la atmósfera. Pueden ser chimenea de tiro natural en que la circulación de los gases es provocada por la geometría de la propia chimenea, o de tiro forzado de cuando la circulación les ayuda mediante impulsos mecánicos. En función del combustible es usado disponen de registros más o menos sofisticados para eliminar el máximo número de partículas sólidas en suspensión de los elementos contaminantes antes de liberar los gases a la atmósfera posible.

• Equipo Eléctrico Principal: está formado por el alternador, los transformados y el parque de distribución.

• Sala de Tratamiento del Agua de Alimentación: el agua usada que en la caldera es casi siempre agua natural que contiene diferentes sales minerales y gases disueltos.

Estas sales se precipitan formando barro e incrustaciones en los tubos.

El buen funcionamiento de la caldera depende en gran parte de la calidad del agua; por lo tanto, las centrales van equipadas, instalaciones de tratamiento de las aguas, que, con adición de sustancias químicas, contrarrestan las sales que contiene el agua y evitan el deterioro de los tubos. También se aumenta su PH se hará evitar el efecto corrosivo.

Clasificación de Centrales Termoeléctricas Convencionales Según su uso convencional podemos clasificarlas en las siguientes:

Centrales Térmicas de Carbón

FUNCIONAMINETO, CARACTERISTICAS, VENTAJAS Y DESVENTAJAS

Las centrales térmicas que usan como combustible carbón, pueden quemarlo en trozos o pulverizado. La pulverización consiste en la reducción del carbón a polvo finísimo (menos de 1/10 mm de diámetro) para inyectarlo en la cámara de combustión del generador de vapor por medio de un quemador especial que favorece la mezcla con el aire comburente.

Funcionamiento:El carbón almacenado en el parque (1) cerca de la central es conducido mediante una cinta transportadora hacia una tolva (2) que alimenta al molino (3). Aquí el carbón es pulverizado finamente para aumentar la superficie de combustión y así mejorar la eficiencia de su combustión. Una vez pulverizado, el carbón se inyecta en la caldera (4), mezclado con aire caliente para su combustión.

La caldera está formada por numerosos tubos por donde circula agua, que es convertida en vapor a alta temperatura. Los residuos sólidos de esta combustión caen al cenicero (5) para ser posteriormente transportados a un vertedero. Las partículas finas y los humos se hacen pasar por los precipitadores (6) y los equipos de desulfuración (7), con el objeto de retener un elevado porcentaje de los contaminantes que en caso contrario llegarían a la atmósfera a través de la chimenea (8).

El vapor de agua generado en la caldera acciona los álabes de las turbinas de vapor (9), haciendo girar el eje de estas turbinas que se mueve solidariamente con el rotor del generador eléctrico (12).En el generador, la energía mecánica rotatoria es convertida en electricidad de media tensión y alta intensidad. Con el objetivo de disminuir las pérdidas del transporte a los puntos de consumo, la tensión de la electricidad generada es elevada en un transformador (13), antes de ser enviada a la red general mediante las líneas de transporte de alta tensión (14).

Después de accionar las turbinas, el vapor de agua se convierte en líquido en el condensador (10). El agua que refrigera el condensador proviene de un río o del mar,y puede operar en circuito cerrado, es decir, transfiriendo el calor extraído del

condensador a la atmósfera mediante torres de refrigeración (11) o, en circuito abierto, descargando dicho calor directamente a su origen.

Ventajas:

Con el uso del carbón pulverizado, la combustión es mejor y más fácilmente controlada. La pulverización tiene la ventaja adicional que permite el uso de combustible de desperdicio y difícilmente utilizado de otra forma. En estas se requiere instalar dispositivos para separar las cenizas producto de la combustión y que van hacia el exterior.

Son las centrales más baratas de construir (teniendo en cuenta el precio por megavatio instalado), especialmente las de carbón, debido a la simplicidad (comparativamente hablando) de construcción y la energía generada de forma masiva.

Desventajas:

El uso de combustibles fósiles genera emisiones de gases de efecto invernadero y de lluvia ácida a la atmósfera, junto a partículas volantes (en el caso del carbón) que pueden contener metales pesados.

Al ser los combustibles fósiles una fuente de energía finita, su uso está limitado a la duración de las reservas y/o su rentabilidad económica.

Sus emisiones térmicas y de vapor pueden alterar el microclima local.

Afectan negativamente a los ecosistemas fluviales debido a los vertidos de agua caliente en estos.

Su rendimiento (en muchos casos) es bajo (comparado con el rendimiento ideal), a pesar de haberse realizado grandes mejoras en la eficiencia (un 30-40% de la energía liberada en la combustión se convierte en electricidad, de media).

Centrales Térmicas de Fuel-Oil/ Diesel

FUNCIONAMIENTO, CARACTERISTICAS, VENTAJAS Y DESVENTAJAS

La tecnología diesel sigue el principio de los motores de combustión interna: aprovecha la expansión de los gases de combustión para obtener la energía mecánica, que es transformada en energía eléctrica en el generador. Actualmente estos tipos de motores consumen una mezcla de combustóleo y diesel. De acuerdo con la información de los fabricantes de los equipos hoy en día y dependiendo de calidad del combusteólo, las unidades pueden consumir este combustible puro o mezclado con diesel.

Desventajas:

En las centrales de fuel, el combustible se calienta hasta que alcanza la fluidez óptima para ser inyectado en los quemadores. Las de fuel-óil presentan como principal inconveniente las oscilaciones del precio del petróleo y derivados, y a menudo también se exigen tratamientos de desulfuración de los humos para evitar la contaminación y la lluvia ácida.El consumo de un millón de litros de gasolina emite a la atmósfera 2,4 millones de kilogramos de Dióxido de Carbono (CO2), el principal causante del cambio climático mundial. Arranque lento y bajo rendimiento.

Centrales Térmicas de Gas Natural

FUNCIONAMIENTO, CARACTERISTICAS, VENTAJAS Y DESVENTAJAS

En vez de agua, estas centrales utilizan gas, el cual se calienta utilizando diversos combustibles (gas, petróleo o diesel). El resultado de ésta combustión es que gases a altas temperaturas movilizan la turbina, y su energía cinética es transformada en electricidad por un generador.

Ventajas:

El uso de gas en las centrales térmicas, además de reducir el impacto ambiental, mejora la eficiencia energética.

Menores costos de la energía empleada en el proceso de fabricación y menores emisiones de CO2 y otros contaminantes a la atmósfera. La eficiencia de éstas no supera el 35%.

Son las menos contaminantes.

Son las centrales más baratas de construir.

Ausencia de corrosión en las instalaciones.

Las cenizas producidas durante la combustión pueden usarse en la construcción.

Desventajas:

Los gases producidos en la combustión contaminan la atmosfera.

El agua usada para la refrigeración queda contaminada.

En los procesos de limpieza de la central se producen muchos residuos.

Uso de combustibles fósiles.

Las partículas volantes que pueden contener metales pesados.

Afectan a los ecosistemas fluviales debido a los vertidos de agua caliente de estos.

Impacto Ambiental

ANEXO

Central térmica de Carbón con sus partes

Avances Tecnológicos

a) Ciclos combinados de gas natural: tecnología punta y desarrollo sostenible

El alto rendimiento de los ciclos combinados de gas natural como tecnología de generación y las menores emisiones de gases de efecto invernadero producidas por este tipo de centrales la convierten en la energía térmica de origen fósil más limpia, y explica que esta tecnología represente aproximadamente el 60% del parque de generación de Gas Natural Fenosa.   

¿Qué son los ciclos combinados?

Los ciclos combinados son centrales de generación de energía eléctrica en las que se transforma la energía térmica del gas natural en electricidad mediante dos

ciclos consecutivos: el que corresponde a una turbina de gas convencional y el de una turbina de vapor. Ventajas

El rendimiento en las centrales de ciclo combinado es muy superior (un 58% frente a un 36% de una central convencional).

Producen menor contaminación atmosférica. Una central de ciclo combinado sólo requiere, para la condensación del vapor, un

tercio del agua de refrigeración necesaria en las centrales térmicas convencionales.

El transporte y suministro de la energía primaria (el gas natural) se hace a través de un gasoducto enterrado, por lo que se evita el impacto derivado de la circulación de camiones o trenes de aprovisionamiento de carbón o fueloil.

Las centrales de ciclo combinado pueden construirse cerca de los lugares donde se consumirá la electricidad. De este modo se acortan las líneas de tendido eléctrico, con lo que se reducen las inevitables pérdidas de electricidad y se disminuye el impacto visual. 

b) Central Energética Termosolar

La fuente de energía primaria es la radiación solar. Tres tipos de centrales termosolares:

CENTRALES DE COLECTORES CILINDRO PARABÓLICOS (CCP)

CENTRALES DE RECEPTOR CENTRAL O TORRE

CENTRALES DE DISCO PARABÓLICO

CONCLUSION

Este informe se enfocó en presentar características de las centrales termoeléctricas convencionales específicamente su funcionamiento,

características, sus ventajas como sus desventajas. Al final se detalló el impacto ambiental de cada uno de los tipos de centrales

convencionales, así podemos concluir cual sería la más factible tomando en cuenta todas las ventajas y si es amigable al medio

ambiente. Hemos notado, todas de alguna forma tienen un impacto negativo al ambiente. Según lo investigado, podemos sugerir que la central térmica de gas natural es la más factible, ya que son las más económicas y más amigable al ambiente. La menos recomendada es

la central térmica de carbón, que es la que más afecta al medio ambiente.