TRABAJO FINAL TERMODIMAMICA

TRABAJO FINAL TERMODIMAMICA

Presentado por:

AMEDT LEONARDO GARCIA HERNANDEZ

LYCET ALEJANDRA BUENO JAIMES

EDGAR MAURICIO RUIZ RUIZ

Presentado a:

MARIANA CASTAÑEDA

FACULTAD DE INGENIERÍAS

UNIVERSIDAD PONTIFICIA BOLIVARIANA

MAYO 6 DE 2013

CONTENIDO

1. Introducción.
2. Análisis termodinámico de una planta térmica.

1. Investigación teórica de cada componente de la planta.
2. Esquema de la sensórica instalada en la planta.
3. Datos brindados por la UPB a cerca de los sensores.
4. Balance de energía para cada componente de la planta basado en los datos de la universidad.
5. Comparación entre los cálculos realizados y los valores entregados por la UPB.
6. Costo por KW generado en los cálculos realizados comparado al costo por KW dado por la UPB
7. Análisis de la segunda ley de la termodinámica para la maquina térmica.
8. Eficiencia térmica de la planta.
9. Posibles modificaciones de operación por las cuales puede variar el valor del KW generado por la planta.

1. Conclusiones.
2. Observaciones.
3. Recomendaciones.
4. Referencias.

LISTA DE TABLAS

Tabla 1. Promedio de los valores brindados por la universidad para cada parte del proceso térmico en la corrida realizada el 22 de abril de 2013.

Tabla 2. Propiedades intensivas de la planta.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Tobera y difusor

Figura 2. Intercambiador de calor.

Figura 3. Cámara de mezclado.

Figura 4. Bomba.

Figura 5. Turbina.

Figura 6. Válvulas.

Figura 7. Ciclo Rankine ideal simple, con grafica T Vs. S.

Figura 8. a) Diferencias entre el ciclo real y el ciclo ideal; b) Efecto de las irreversibilidades en la bomba y la turbina.

Figura 9. Ciclo Rankine ideal con recalentamiento.

Figura 10. Calentadores abiertos de agua de alimentación.

Figura 11.Calentadores cerrados de agua de alimentación.

Figura 12. Esquema P&ID.

Figura 13.Ejemplo baldosas Pavegen®.

Figura 14.Ejemplo baldosas Pavegen®.

Figura 15.Ejemplo baldosas Pavegen®.

Figura 16. Pequeña turbina hidroeléctrica.

1. INTRODUCCCION.

Una central termoeléctrica, es una maquina térmica que permite convertir la energía mecánica en energía eléctrica, se obtiene gracias al vapor que se produce en la caldera y con una alta presión llega a  la turbina generando con su expansión movimiento en los alabes de la misma.

La generación de energía eléctrica debe partir de la combustión de algún combustible, en el caso de esta planta termoeléctrica el combustible es el gas natural. El esquema de funcionamiento generalmente para todas las centrales termoeléctricas, se basa en el mismo principio.

Una vez que el gas natural provoca la combustión generando energía en forma de calor, convierte en vapor a una alta temperatura el agua que circula por las tuberías que están dentro de la caldera, luego pasan a la turbina con una gran presión produciendo el trabajo en forma de energía eléctrica; el ciclo vuelve a comenzar cuando el vapor que sale de la turbina ya expandido pasa por un condensador y por una bomba para ubicarlo nuevamente en la caldera y terminar el proceso denominado el Ciclo Rankine.

El objetivo de este trabajo es realizar el análisis termodinámico de la planta térmica de la Universidad Pontificia Bolivariana ubicada en el edificio I de la sede de la ciudad de Bucaramanga, Santander.

2. ANALISIS TERMODINAMICO DE UNA PLANTA TERMICA

2.1 Investigación teórica de cada componente de la planta.

MAQUINAS TÉRMICAS

Para conocer cual es el ciclo que se utiliza en la planta termoeléctrica de la Universidad Pontificia Bolivariana primero se debe conocer cuales son los elementos o máquinas térmicas que  pueden componer un ciclo de vapor. Las maquinas que pueden estar presentes en este ciclo son: Toberas aceleradoras y difusoras, intercambiadores de calor, cámaras de mezclado, bombas y compresores, caldera, sobrecalentador, turbina, condensador y válvulas. A continuación se mostrara una investigación teórica de cada uno de los anteriores.

• Toberas aceleradoras y difusoras:

Las toberas aceleradoras son que sirven para aumentar la velocidad del fluido que corre por este gracias a la presión. De manera inversa la tobera difusora sirve para disminuir la velocidad del fluido contenido pero igualmente gracias a la presión. Cada uno realiza tareas opuestas.

Figura 1. Tobera y difusor.

[pic 1]

Fuente: Termodinámica, Cengel, Quinta edición, McGraw-Hill.

• Intercambiadores de calor:

Los intercambiadores de calor son dispositivos en el cual entran dos corrientes diferentes de fluido en movimiento e intercambian calor entre si sin mezclarse, es decir a la salida de este dispositivo salen los mismos dos fluidos pero con propiedades intensivas diferentes. Generalmente se usa para elevar o disminuir la temperatura de salida de los fluidos.

Figura 2. Intercambiador de calor.

[pic 2]

Fuente: Termodinámica, Cengel, Quinta edición, McGraw-Hill.

• Cámaras de mezclado:

A diferencia de los intercambiadores de calor, en las cámaras de mezclado entran dos o mas corrientes del mismo fluido pero con propiedades diferentes y a la salida de este ellos salen mezclados consiguiendo así unas propiedades finales.

Figura 3. Cámara de mezclado.

[pic 3]

Fuente: Termodinámica, Cengel, Quinta edición, McGraw-Hill.

• Bombas y compresores:

Las bombas utilizadas en los ciclos termodinámicos tienen como finalidad elevar la presión de salida de un liquido saturado únicamente, al ingresarle un poco de vapor a la bomba esta disminuye su vida útil. Los compresores en cambio se utilizan es para elevar la entalpía del líquido que pase por este.

Figura 4. Bomba.

[pic 4]

Fuente: Termodinámica, Cengel, Quinta edición, McGraw-Hill.

• Caldera:

La caldera simplemente es un dispositivo que se utiliza para generar vapor, esto sucede a través de una transferencia de calor a presión constante donde generalmente entra un líquido saturado y sale del dispositivo un vapor saturado o un vapor sobrecalentado.

• Sobrecalentador:

Es el dispositivo que le brinda mayor calor al vapor saturado que entra por este llevándolo a temperaturas elevadas y volviéndolo un vapor sobrecalentado con mejor propiedades para volver más eficiente un ciclo termodinámico.

• Turbina:

Las turbinas por el contrario de las bombas y los compresores lo que hacen es generar un trabajo gracias al paso de vapor a una gran presión entre esta haciendo que los alabes internos de la turbina se muevan y generen un trabajo.

Figura 5. Turbina.

[pic 5]

Fuente: Termodinámica, Cengel, Quinta edición, McGraw-Hill.

• Condensador:

El trabajo de un condensador consiste en convertir un vapor saturado o una mezcla en un líquido saturado.

• Válvulas:

Una válvula de paso regula el paso de un fluido por un conducto, existen varios tipos de válvulas.

Figura 6. Válvulas.

[pic 6]

Fuente: Termodinámica, Cengel, Quinta edición, McGraw-Hill.

• Sistema de tratamiento de agua en proceso: 

Es un sistema que reúne un conjunto de operaciones cuya finalidad es eliminar o reducir la contaminación para volver más eficiente el ciclo termodinámico.

• Torre de enfriamiento:

Sistema que se encarga de refrigerar agua que se encuentra a temperaturas muy altas, por medio de un ventilador que consume energía.

• Banco de resistencias:

Conjunto de elementos resistivos que sirven en el sistema termodinámico para controlar las resistencias que encenderán los bombillos instalados al final del proceso.

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