MECANISMOS Y EQUIPOS TÉRMICOS
Enviado por Lucia RM • 19 de Enero de 2018 • Resumen • 1.826 Palabras (8 Páginas) • 125 Visitas
BENEMERITA UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA [pic 1]
CENTRO UNIVERSITARIO TONALÁ
MECANISMOS Y EQUIPOS TÉRMICOS
Prof. Durand Moreno
INGENIERÍA EN ENERGÍA
LUCIA DE JESUS REYES MUÑOZ
REG. 213265356
Centrales Térmicas
La energía calorífica puede obtenerse mediante la combustión correcta de los combustibles comerciales y cuando se emplean los equipos adecuados, parte de esta energía pude transformarse en trabajo. Cada máquina que convierta la energía calorífica en trabajo útil de denomina máquina motriz. Ejemplos de esta son las máquinas de vapor, turbinas de vapor. Motores de combustión interna y turbinas de gas.
Las máquinas y turbinas de vapor funcionan con vapor de agua a diferentes presiones y estados.
Los motores de combustión interna y las turbinas de gas el medio está constituido por los productos gaseosos de la combustión.
Las centrales térmicas se clasifican en tres grupos: centrales de vapor, centrales de motores de combustión interna y centrales de turbinas de gas.
Centrales térmicas de vapor
Emplean turbinas o máquinas de pistón, o ambas cosas. Usadas como maquinas motrices, para mover equipos auxiliares como bombas, hogares mecánicos, ventiladores y excitatrices.
El vapor es producido en las calderas quemando los combustibles en los hogares y es conducido por medio de canalizaciones. Estas máquinas pueden funcionar con o sin condensador.
Cuando se trabaja sin condensador el vapor de escape es descargado a la presión atmosférica o un poco superior a esta.
Cuando se trabaja con condensador el vapor es descargado al interior del condensador donde la presión es menor a la atmosférica así el vapor es transformado en agua. La ventaja de trabajar con este sistema es que se extrae mayor energía por kilogramo de vapor. [pic 2]
En toda máquina existen perdidas térmicas y mecánicas que reducen la energía útil disponible.
La energía útil obtenida en centrales sin condensador es del 3 al 10% de la contenida en el combustible, pero si el vapor de escape se usa con fines de calefacción el porcentaje útil puede elevarse más.
En las centrales con condensador el rendimiento total esta ente el 7 y 36% y para obtener los máximos rendimientos las centrales deben de ser construidas de forma apropiada para obtener la máxima utilización de la energía suministrada (1kWh por cada 2325 kcal contenidas en el combustible por kWh).
Centrales térmicas tipo intemperie
Una considerable reducción del gasto inicial ha sido conseguida con las instalaciones construidas parciales o totalmente a la intemperie, se construyen normalmente en lugares de clima muy frio donde la temperatura desciende hasta -40°C.
Factores que influyen en el cálculo y diseño de una central térmica de vapor
La producción de energía por vapor puede efectuarse en:
Centrales que trabajan con un equipo reducido, las que tienen sus unidades generadoras de tamaño moderado junto con sus equipos auxiliares y en máquinas motrices de gran capacidad combinadas con los equipos apropiados para conseguir una mayor eficiencia.
Los motores de combustión interna comparados con las turbinas de gas
Las turbinas de gas están en desarrollo de perfeccionamiento y no han alcanzado a los motores de combustión interna de pistón.
Las turbinas de gas son usadas en instalaciones comerciales, en refinerías de petróleo, locomotoras, instalaciones industriales y centrales térmicas. Estas turbinas requieren el funcionamiento constante de un compresor de aire así como metales que puedan trabajar a elevadísimas temperaturas.
La mayoría de turbinas de gas y motores de combustión interna requieren combustibles en estado líquido y gaseoso pero se están realizando estudios para usar combustibles sólidos pulverizados en las turbinas de gas.
En las centrales térmicas de vapor se pueden utilizar cualquier combustible comercial ya sea sólido, líquido o gaseoso. También permiten obtener una mejor utilización de la energía calorífica del combustible.
Centrales térmicas de motores de combustión interna
Hay combustión interna de simple efecto o de doble efecto. También existe otra calificación que depende de los tiempos que son requeridos para completar un ciclo; de dos o cuatro tiempos.
Los combustibles utilizados en estos motores son gases destilados del petróleo de diversas densidades. Todos los combustibles líquidos deben ser gasificados antes de ser quemados en el aire que suministra el oxígeno para su combustión.
Centrales de turbinas de gas
Actualmente hay instaladas en algunas locomotoras y en instalaciones industriales y centrales térmicas.
El rendimiento global de las la turbinas de gas comerciales está comprendido entre 15 y 18%.
Sus ventajas sobre los motores de embolo son: la energía calorífica obtenida de un combustible es convertida en trabajo en el eje giratorio de una turbina sin necesidad de ningún movimiento alternativo, no hay problemas de inyección de combustible, ni de engrase de cilindros, para poner en marcha la turbina puede utilizarse un motorcito, no se necesita agua de refrigeración. Los combustibles utilizados para estas turbinas pueden ser fuel oíl de calidad inferior al usado en los motores Diésel, también pueden utilizarse los gases residuales de baja calidad.
Combustibles y combustión
Pueden ser líquidos, sólidos y gases; son compuestos que nos proporcionan una fuente de energía para un fin específico.
Los sólidos: carbonos, lignitos, coques, maderas y residuos combustibles que proceden de procesos de fabricación.
Los líquidos: alcohol, petróleo, destilados de petróleo y breas.
Los gases: los naturales salen de la tierra y los gases fabricados son productos obtenidos principalmente del carbón.
Los elementos fundamentales de los combustibles son carbono (C), hidrogeno (H), y el azufre (S) que se considera un elemento indeseable.
El carbón es un mezcla de carbono, hidrogeno, azufre, hidrogeno, oxigeno, nitrógeno y cenizas, todo lo cual inicialmente existía de forma vegetal.
Tipos de carbón:
- antracita
- semi antracita
- semi butiminoso
- bituminoso
- sub bituminoso
- lignitos.
Existen numerosas variedades de carbón, las cuales se pueden clasificar según características como:
- Humedad
- Porcentaje en materias minerales no combustibles (cenizas)
- El poder calorífico
- Inflamabilidad, en conexión con el porcentaje de elementos volátiles.
Los generadores eléctricos
Son aparatos que convierten la energía mecánica en energía eléctrica. La energía mecánica, a su vez, se produce a partir de la energía química o nuclear con varios tipos de combustible, o se obtiene a partir de fuentes renovables como el viento o los saltos de agua. Las turbinas de vapor, los motores de combustión interna, las turbinas de combustión de gas, los motores eléctricos, las turbinas de agua y de viento son los métodos comunes que proporcionan energía mecánica para este tipo de dispositivos. Hay generadores eléctricos de todo tipo de tamaños, desde muy pequeños de unos pocos vatios de potencia de salida hasta centrales eléctricas de gran potencia que proporcionan gigavatios de potencia.
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