Planta termoeléctrica de Tula, Hgo., “Francisco Pérez Ríos”

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA

UAM IZTAPALAPA

[pic 1]

Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa

División de ciencias Básicas e Ingeniería

Licenciatura en Ingeniería en Energía

Planta termoeléctrica de Tula, Hgo., “Francisco Pérez Ríos”

   Rubén Alejandro Morales Vargas                                                       Raúl Lugo Leyte

Alumno                                                 Profesor

INTRODUCCIÓN

[pic 2]

La planta termoeléctrica de Tula, Hgo., “Francisco Pérez Ríos” se localiza al norte de la ciudad de México. Esta termoeléctrica trabaja mediante el Ciclo Rankine, que consiste en lo siguiente: el vapor de agua (o bien otro combustible)  es producido en una caldera a alta presión para luego ser llevado a una turbina donde se expande para generar trabajo mecánico en su eje (este eje, solidariamente unido al de un generador eléctrico). El vapor de baja presión que sale de la turbina se introduce en un condensador, donde el vapor condensa y cambia al estado líquido. Posteriormente, una bomba se encarga de aumentar la presión del fluido en fase líquida para volver a introducirlo nuevamente en la caldera, cerrando de esta manera el ciclo como se muestra en la figura 1.

[pic 3]

Figura 1. Ciclo de potencia de Rankine con regenerador

La planta se localiza a 96 km., al norte de la Cd., de México, en el km 26 de la carretera Jorobas - Tula; y a 8 km, de la ciudad de Tula, Hgo. La zona se encuentra a 2100m sobre el nivel del mar, las condiciones ambientales son las siguientes: presión barométrica de 0.785 bar absoluta; temperatura máxima en verano de 36 °C; temperatura mínima en temporadas de invierno es de 5 °C.

Esta central térmica se ejecuta con un ciclo Rankine con sobrecalentamiento, recalentamiento y regeneración. La turbina de vapor está constituida por tres cuerpos, el de alta presión (AP), el de presión intermedia (PI), y el de baja presión (BP). Consta de un recalentamiento de vapor entre la expansión de las turbinas de AP y de PI. Cuenta además con un condensador  (Cond), con seis calentadores cerrados (C1, C2, C3, C4, C6, C7) y uno abierto (C5), dos bombas (B1 y B2) y un generador de vapor (Boiler).

[pic 4]

Figura 2. Diagrama esquemático de la planta termoeléctrica de Tula Hgo.

En nuestro diagrama esquemático de la planta termoeléctrica de Tula Hgo., nos dan inicialmente los siguientes datos como a continuación se muestran en la tabla 1:

Tabla 1: Datos iniciales de la planta termoeléctrica

Estado 1

En el estado 1 se conoce la P1=165.538 bar y la temperatura T1= 537.778°C, en tablas de vapor sobrecalentado se encuentran los valores faltantes.

Con una P=160 bar

Estado 2s

Existe un proceso isoentrópico de expansión del estado 1 al 2, es decir s1= s2s y la relación de presiones  π=0.2359

π = P2/P1 =  0.2359 pero  P2 = πP1, sustituimos y entonces P2  = (0.2359) (165.538) = 39.0876 bar.

Estado 2

Con la eficiencia isoentrópica de la turbina de alta presión se obtiene h2, de la siguiente manera: nsit= (h1-h2) / (h1-h2s), pero h2=h1-nsit (h1-h2s), se sustituyen los valores:

 h2 = 3399.469 - 0.9 (3399.469 - 2988.657) = 3328.62 kJ/kg

Con esto ya conocemos h2 y p2, ahora vamos a tablas de vapor sobrecalentado para obtener T2, s2 y v2.

Estado 3

El proceso de recalentamiento es a presión y temperatura constante, P3 = P2 = 39.1 bar y T3 = T1 = 537.778 °C, en tablas de vapor sobrecalentado se calculan la propiedades faltantes.

Las presiones de los estados 4, 5, 6, 7, 8, y 9 se obtienen a partir de la diferencia de temperaturas óptima,  ∆Top, con la siguiente ecuación: ∆Top= [Tsatp2 –Tsatpc]/(n+1) En este caso hay 6 extracciones (n=6) y las temperaturas, Tsatp2 y Tsatpc, se obtendrán mediante interpolaciones.

De las tablas de vapor saturado:

Para  P=39.1 bar                                        Para  Pc=0.07969 bar

Por lo tanto  ∆Top= [249.008 – 41.4352] / (6+1) = 29.65 °C

Estado 4s

La temperatura de saturación que corresponde al estado 4 se obtiene: ∆Top= [Tsatp2 - Tsatp4] pero en este caso se despeja Tsatp4 = Tsatp2 - ∆Top, sustituimos los valores,

 Tsatp4 = 249.008 - 29.65 = 219.358 °C y con ella podremos encontrar la presión realizando una interpolación.

Al igual que el estado 2s aquí también existe una expansión isoentrópica del estado 3 al 4 es decir, s4s=s3. El estado 4 aún se encuentra en la zona de vapor sobrecalentado.

...