- Funcionamiento de una Central térmica
- Circuitos de para la energía
- Principales Componentes de una Central Térmica
- Impacto ambiental de las centrales térmicas
Centrales termoeléctricas:
Instalación que produce energía eléctrica a partir de la combustión de carbón, fuel-oil o gas en una caldera diseñada al efecto.
En el siguiente informe trataremos de explicar el funcionamiento de las mismas. Para ello haremos hincapié en sus componentes, diferentes tipos de combustibles, procedimientos usados para la generación eléctrica y sus consecuencia en el medio ambiente.
Daremos ejemplos de algunas centrales térmicas en Argentina e ilustraciones de sus funcionamientos para una mejor comprensión.
Funcionamiento de una Central térmica
El funcionamiento de todas las centrales térmicas, o termoeléctricas, es semejante. El combustible se almacena en parques o depósitos adyacentes, desde donde se suministra a la central, pasando a la caldera.
Una vez en la caldera, los quemadores provocan la combustión del carbón, fuel-oil o gas, generando energía calorífica. Esta convierte a su vez, en vapor a alta temperatura el agua que circula por una extensa red formada por miles de tubos que tapizan las paredes de la caldera.
Este vapor entra a gran presión en la turbina de la central, la cual consta de tres cuerpos -de alta, media y baja presión, respectivamente- unidos por un mismo eje.
En el primer cuerpo (alta presión) hay centenares de álabes o paletas de pequeño tamaño. El cuerpo a media presión posee asimismo centenares de álabes pero de mayor tamaño que los anteriores. El de baja presión, por último, tiene álabes aún más grandes que los precedentes. El objetivo de esta triple disposición es aprovechar al máximo la fuerza del vapor, ya que este va perdiendo presión progresivamente, por lo cual los álabes de la turbina se hacen de mayor tamaño cuando se pasa de un cuerpo a otro de la misma., Hay que advertir, por otro lado, que este vapor, antes de entrar en la turbina, ha de ser cuidadosamente deshumidificado. En caso contrario, las pequeñísimas gotas de agua en suspensión que transportaría serían lanzadas a granvelocidad contra los álabes, actuando como si fueran proyectiles y erosionando las paletas hasta dejarlas inservibles.
El vapor de agua a presión, por lo tanto, hace girar los álabes de la turbina generando energía mecánica. A su vez, el eje que une a los tres cuerpos de la turbina (de alta, media y baja presión) hace girar al mismo tiempo a un alternador unido a ella, produciendo así energía eléctrica. Esta es vertida a la red de transporte a alta tensión mediante la acción de un transformador.
Por su parte, el vapor -debilitada ya su presión- es enviado a unos condensadores. Allí es enfriado y convertido de nuevo en agua. Esta es conducida otra vez a los tubos que tapizan las paredes de la caldera, con lo cual el ciclo productivo puede volver a iniciarse.
Para minimizar los efectos de la combustión de carbón sobre el medio ambiente, la central posee una chimenea de gran altura -las hay de más de 300 metros-, que dispersa los contaminantes en las capas altas de la atmósfera, y precipitadores (que retienen buena parte de los mismos en el interior de la propia central. )
En la central típica se distinguen siempre cinco circuitos, cuya combustión permite la transformación de energía térmica del combustible en la energía eléctrica. Estos circuitos son:
1. Circuito del combustible.
2. Circuito del aire de combustión.
3. Circuito del vapor.
4. Circuito del agua de refrigeración.
5. Circuito de la energía eléctrica.
1. Circuito del combustible
Este circuito difiere sobre todo en su primera parte según el tipo de combustible utilizado, carbón, fuel-oil, gas, etc. Consideramos ahora una central como combustible de carbón pulverizado.
Transporte del combustible: El carbón es descargado en la inmediata cercanía de la sala de calderas. Luego el carbón es secado y llevado sobre cintas transportadoras hasta la casa de trituración, donde una máquina trituradora reduce las dimensiones de los trozos demasiado grandes.
Para eliminar los trozos de hierro que generalmente se mezclan con el carbón durante la extracción y el transporte, el carbón pasa por un separador magnético.
Un sistema de cintas transportadoras lleva el combustible hasta una tolva, ubicada delante de la caldera . Su capacidad es dimensionada de modo de poder alimentar la caldera durante unas horas a plena carga.
Pulverización: Antes de introducirlo en la caldera, se somete el carbón al procesamiento de pulverización, con lo cual se mejora su combustión y se aumenta el rendimiento de la caldera.
Combustión: Del molino pulverizador el carbón reducido a polvo muy fino fluye a los quemadores ubicados en los cuatro rincones o en frente de la caldera.
Transporte de la ceniza: La ceniza cae en la parte inferior de la cámara de combustión, que tiene la forma de embudo, y de ahí deriva a zanjas, donde una corriente de agua la arrastra a un pozo.
2. Circuito del aire de combustión
El aire de combustión es enviado al hogar de las caldera por medio del ventilador de tiro forzado a través del precalentador de aire que tiene por objeto calentar el aire aprovechando parte del calor que contienen los gases entes de pasar a la chimenea.
Una parte de este aire primario, sirve para secar el carbón en el molino y para la inyección del carbón pulverizado en la cámara de combustión, mientras que la parte restante del aire, llamado aire secundario, se suministra alrededor de los quemadores para lograr un contacto íntimo con las partículas del carbón. Así, se obtiene una combustión rápida y una menor cantidad de productos no quemados.
3. Circuito del vapor
En la central de condensación , el vapor descargado por la turbina y, es condensado en el condensador a superficie e, por medio del agua de circulación. El condensado es aspirado por la bomba de extracción y conducido al desgasificador después de haber sido calentado en el precalentador . Del tanque el condensado fluye ala bomba de alimentación que manda el agua a la caldera. El agua de alimentación evapora en la caldera y el vapor producido vuelve a la turbina y, completando así el circuito cerrado del agua de alimentación.
4. Circuito del agua de circulación
La refrigeración de los condensadores exige una cantidad considerable de agua fría. la refrigeración de condensador se efectúa en circuito cerrado. El agua de circulación, que se calienta en el condensador condensando el vapor descargado por la turbina y, es enfriada a su ves en la torre de refrigeración y luego impulsada por la bomba de circulación.
5. Circuito de la energía eléctrica
El alternador accionado por la turbina, produce la energía eléctrica y la envía por medio de los cables de conexión al transformador elevador instalado en la casa de alta tensión. Después de la elevación de la tensión la energía eléctrica es enviada desde la barras ómnibus a los centros de consumo a través de los cables alimentadores o bien por medio de líneas aéreas
Principales Componentes de una Central Térmica
Turbinas de vapor :
Las turbinas de vapor y gas, a pesar de usar fluidos de trabajo muy diferentes, tienen muchos puntos comunes de diseño, construcción y operación. Las mayores diferencias están en las presiones y temperaturas de trabajo de estas máquinas. Para turbinas a vapor, la temperatura máxima está hoy limitada a unos 540 a 600ºC. En las turbinas de gas en cambio, la temperatura de ingreso de los gases a la turbina es de unos 1000ºC para las de uso industrial y hasta unos 1300ºC para turbinas a gas de uso aeronáutico y alta performance. Las presiones máximas son de unos 35 MPa para turbinas a vapor (350 bar), y entre 4 y 2 MPa para turbinas a gas. El tener altas presiones de admisión requiere una construcción robusta para las turbinas de vapor, en cambio las turbinas de gas son de construcción mas liviana.
Torres de Enfriamiento :
En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeración mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre. A fin de mejorar el contacto aire-agua, se utiliza un entramado denominado "relleno". El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores. De esta forma, se consigue un contacto óptimo entre el agua y el aire atmosférico.
Quemador :
Es el encargado de evaporar el agua que circula por la caldera. La estructura del quemador varia según el combustible que utiliza la central (carbón, gas o fuel-oil).
Impacto ambiental de las centrales térmicas
CONTAMINACIÓN ACÚSTICA :
Además de los requisitos de limitación sonora que se encuentran incluidos en las prescripciones de puesta en marcha de las centrales más recientes, se han realizado mejoras específicas de la contaminación acústica actuando, por ejemplo, sobre el nivel sonoro causado por la marcha de los ventiladores de tiro forzado o por componentes pasivos como las válvulas de purga o las válvulas limitadoras del combustible.
La aplicación de las mejoras no se ha hecho de manera generalizada, sino que cada central ha realizado modificaciones de mayor a menor extensión, dependiendo de sus condiciones específicas.
VERTIDOS QUÍMICOS :
Los efluentes líquidos, además del condensador para la refrigeración, provienen de muchos subsistemas de la Central. Al final, se obtienen aguas residuales contaminadas con materiales diversos.
En general, las procedencias son de la generación de vapor, de la refrigeración ya comentada, del tratamiento y depuración del agua de alimentación, del manejo de cenizas por vía húmeda,etc.
También se producen efluentes líquidos con otros usos del agua, de forma intermitente. Son las operaciones de limpieza de caldera y precalentadores.
Los componentes que se encuentran en estas aguas residuales son: coagulantes, productos de regeneración, productos de corrosión, escoria, cenizas y otros.
Mancini Marcos
Cáceres Hernán
Venezia Alejandro
Mesquita Sebastián
ASIGNATURA: Tecnología de la Energía