Ciclos combinados - Ciclos cerrados

       La generación de energía eléctrica por medio de los llamados Ciclos Combinados es una de las más empleadas en nuestro planeta. 

       Para lograr esta producción es que se hace uso de llamado ciclo Rankine, el cual básicamente combina el uso de las llamadas turbinas de gas que generan electricidad (ya que la turbina esta acoplada a un generador) por medio del consumo de un combustible que puede ser gas, diesel oil o fuel oil. Este proceso producen una gran cantidad de calor, el cual es empleado para calentar y evaporar una agua especial (llamada desmineralizada) en recintos llamados calderas. Luego, ese vapor en condiciones de alta presión y temperatura es empleado para mover una turbina de vapor que al estar acoplado a otro generador también produce electricidad.

       De esta manera aquel calor producido por las turbinas de gas, no se lo elimina a la atmosfera en su totalidad, sino que se aprovecha para producir vapor. 

       Es así que se establece de esta manera un ciclo cerrado que mejora el rendimiento de ciclo (Energía obtenida/Energía empleada).

       Si bien este tipo de generación de energía eléctrica produce contaminación sobre el medio ambiente ya que los gases de escape poseen cantidades importantes de CO2, en la actualidad, se están empleando métodos para que ese contenido se reduzca a valores que no sean perjudiciales para el planeta. La generación de energía eléctrica por medio de las llamadas centrales hidráulicas no tiene ese inconveniente, pero su costo es mucho mayor como así también el tiempo de ejecución de las obras.

       Para entender el funcionamiento de los Ciclos Combinados es que se emplea un área de la ingeniería llamada procesos, es decir, el ciclo esta subdividido en una serie de sistemas y cada sistema aporta a la funcionalidad del mismo. A modo de ejemplo, los principales sistema que intervienen son:

• Sistema de generación Eléctrica
• Sistema de abastecimiento de agua
• Sistema de control distribuido
• Sistema de instrumentación
• Sistema de aire de servicio
• Sistema contra incendios
• Sistema de producción de vapor
• Sistema de condensado
• Sistema de drenajes
• Sistema de refrigeración

A  continuación se resume una descripción de los mismos:

Sistemas auxiliares - Ciclo cerrado

*       agua desmineralizada (ciclo cerrado).

*       agua de alimentación a caldera.

*       nitrógeno.

*       muestreo.

*       dosificación química.

*       vapor y by-pass.

*       drenajes de tv.

*       refrigeración de componentes de tv.

*       refrigeración auxiliar.

*       condensado y aportación al ciclo.

*       agua de circulación.

*       vacío del condensador.

Agua desmineralizada (ciclo cerrado)

funciones

*       llenado y aporte normal e intermitente al condensador.

*       llenado y reposición del sistema de refrigeración de componentes.

*       alimentación al sistema de dosificación química del ciclo.

*       aporte a bombas de vacío.

Agua de alimentación a caldera

funciones

*       aporte de agua al sistema de media presión de la caldera.

*       aporte de agua al sistema de alta presión de la caldera.

*       atemperación del vapor de alta presión en la 2da y 3era etapa del sobrecalentador.

Nitrógeno

funciones

*       distribuir nitrógeno hacia las calderas para conservación en vía seca y atmósfera inerte en caso de paradas prolongadas.

*       preveer el llenado de los acumuladores del circuito de aceite hidráulico de las turbinas de gas para presurizarlos.

*       preveer el llenado de los acumuladores del circuito del módulo de fuel oil de las turbinas de gas para presurizarlos.

Muestreo

función

*       obtener muestras de diferentes puntos del ciclo combinado (principalmente, de las calderas) y acondicionarlas para realizar tomas continuas y/o manuales, de manera de controlar la calidad del agua y el vapor en todos los modos de operación de la central.

Dosificación química

funciones

*       mantener la calidad del agua del ciclo agua-vapor, inyectando en fomra continua o intermitente los aditivos químicos necesarios para asegurar las condiciones de operación requeridas por el ciclo.

*       mantener la calidad del agua de circulación (torre de refrigeración).

Vapor y by-pass

funciones

*       suministrar vapor de alta presión(ap) de las calderas(hrsg) al cuerpo de alta presión de la turbina de vapor.

*       suministrar vapor de presión intermedia(pi) de las calderas a la última etapa del cuerpo de alta presión de la turbina de vapor.

*       suministrar vapor al colector de vapor auxiliar.

*       recoger el condensado formado en las líneas de vapor y enviarlo al tanque de drenajes de   turbina de vapor, o al tanque de purgas de la caldera.

*       absorber los rechazos de carga de la turbina de vapor sin ocasionar disparos en las turbinas de gas.

Drenajes de turbina de vapor

funciones

*       recoger el condensado de las líneas de vapor (no conectadas a purgas de calderas) durante los arranques y disparos de la turbina de vapor.

*       atemperar y condensar el vapor que pueda salir por los drenajes al calentar las líneas durante la puesta en marcha.

*       recuperar los condesados para reintroducirlos en el ciclo de vapor.

Refrigeración de componentes de turbina de vapor

funciones

*       absorber la carga térmica de los siguientes sistemas:

                                   - enfriador del generador de la turbina de vapor

                                   - enfriador del sistema de lubricación de la turbina de vapor

                                   - enfriador del sistema de hidráulico de la turbina de vapor

                                   - motores de las bombas de alimentación

                                   - sellos de las bombas de alimentación

                                   - bastidores de muestreo

*       ceder el calor al sistema de refrigeración auxiliar a través de los intercambiadores de placas.

Refrigeración auxiliar

funciones

*       absorber la carga térmica del sistema de refrigeración de componentes y de las bombas de vacío a través del intercambiador de placas.

Condensado y aportación al ciclo

funciones

*       condensar el vapor de escape del cuerpo de baja presión de la turbina de vapor.

*       condensar el vapor procedente de las válvulas de by-pass de alta y media presión, durante secuencias de arranque, rechazos de carga o disparo de turbina de vapor.

*       extraer, el condensado del condensador hasta los desgasificadores que se encuentran integrados en las calderas de recuperación.

*       llenado de líneas de los sistemas de agua de alimentación a calderas de alta y media presión.

*       el condensado se utiliza como fluido refrigerante del condensador de vapor de sellado de turbina de vapor.

Agua de circulación

funciones

*       absorber la carga térmica procedente de la condensación del vapor de escape del cuerpo de baja presión de la turbina de vapor.

*       enfriar el agua del circuito de circulación por medio de una torre de refrigeración, cediendo el exceso de calor al ambiente.

*       limpiar los tubos del condensador para asegurar una buena transferencia de calor mediante un sistema de bolillas circulantes.

Vacío del condensador

funciones

  *     generar vacío en el condensador para, aspirando los gases incondensables que almacenen en el mismo.

 *      en las paradas de planta, el sistema deberá romper el vacío, mediante la válvula rompedora de vacío.

Ensayo de tracción de un acero dulce

Esta prueba se llevo a cabo el día lunes 19 de septiembre del 2011 en el laboratorio de estudios y ensayo de materiales, ubicado en la Universidad Nacional del Sur (Alem 1253), Bahía Blanca. Argentina.

El ensayo consistió en probar la tracción de un acero hipoeutectoide (acero dulce) logrando saber cual es la fuerza máxima que se puede aplicar a dicho material hasta llegar al punto de rotura. Se utilizó una maquina universal capaz de aguantar 10 toneladas dejando así bastante margen para llevar a cabo la prueba con holgura.

La norma que se utilizó en este ensayo es la IRAM-IAS U500 102 que aprueba las condiciones en que se efectúa la prueba de tracción para los aceros en condiciones generales

La probeta a ensayar consiste de un acero hipoeutectoide, rico en carbono, el cual inicialmente tenía una longitud de 99 milímetros y un diámetro de 9,9 milímetros.

 

Probeta 

 

La probeta en la maquina universal de tracción con las mordazas ajustadas 

Se comienza con el ensayo aumentando la carga de  manera paulatina. A continuación un video donde se muestra:

cuando la carga llegó hasta los 4350 kg de fuerza la probeta cedió logrando asi la fractura del material. Al final del video se puede apreciar:

Luego, la probeta, que principalmente era una, ahora se ha dividido en 2 dejando como consecuencia una longitud mayor y un diametro menor a la inicial.

midiendo la probeta ya traccionada con un calibre  

Datos obtenidos

Concluida la prueba se pueden obtener datos del acero que se ha probado, como por ejemplo el límite elástico, la resistencia máxima, la estricción y el alargamiento porcentual.

Gráfica:

teniendo en cuenta que la probeta antes de la prueba tenia 99mm de largo y 9.9mm de diametro, y concluida la prueba la probeta llegó a medir 106mm de largo y 6.25mm de diametro se obtienen los siguientes resultados

Resultados:

R_fl = F_fl/ S₀

R_fl  = 3675 Kg/ 7620.7 mm

R_fl  = 0.482 Kg/mm (límite elástico)

R_max = F_max / S₀  

R_max  = 4350kg / 7620.7 mm
R_max  = 0.570 Kg/mm (estricción)  

A% = ((L_u – L₀)/ L₀) * 100

A% = ((106mm - 99mm)/99mm)*100

A% =  (7/99)*100

A% =  7.070 mm (Alargamiento porcentual) 

Z% = ((S₀ – S_u)/S₀) * 100

Z% = ((7620.7mm - 4002.3mm)/7620.7mm)*100

Z% = (0.474mm)*100

Z% = 47.4mm   (estrcción)

 

Cuatros por donde se mire

El cuatro es un número natural que precede al 3 y antecede al 5. Hay variadas formas de escribir este número. Tanto en la vida cotidiana como en la naturaleza se hacen incontables las ocasiones con que nos topamos con el. uno de los ejemplos mas reconocidos puede ser las 4 estaciones del año, otro los cuatro puntos cardinales. Ahora les presentaré este numero en diferentes ramas de la vida:

El numero 4 en la línea de tiempo:

 - cada 4 años hay uno bisiesto

 - cada 4 años se festeja la copa del mundo de futbol

- cada 4 años se festeja los juegos olímpicos

 -  en la mayoría de los países, cada 4 años se eligen el presidente

El numero 4 en la naturaleza:

  -los cuatro elementos (Aire, tierra, agua y fuego)

  -las 4 patas de un mamífero.

  -las 4 fases de la luna (llena, menguante, creciente y nueva)

  -los cuatro vientos (norte, sur, este y oeste)

 

El numero 4 en la tecnología:

 -La mayoría de muebles (mesas, sillas, roperos) tiene 4 patas.

 -Los 4 colores de proceso (CMYK) se utilizan para imprimir.

 -la mayoría de los vehículos tienen 4 ruedas

 -la mayoría de los motores trabajan con 4 tiempos. (Admisión, compresión, explosión y escape)

 -En el juego Tetris, cada forma están hecha de 4 bloques    

El numero en el mundo:

Romana                                   IV

Ática                                       ΙΙΙΙ

Jónica                                      δ

China                                      四

China tradicional                      肆

Egipcia                                    IIII

Armenia                                  Դ

Maya                                      ••••

Cirílica                                     Д

De los Campos de Urnas         ////

India                                       ௪

Sistema binario                       100

Sistema octal                          4

Sistema hexadecimal              4

Curiosidad del numero 4:

Una curiosidad del numero 4 es la capacidad de, mediante las 4 operaciones basicas (suma, resta, multiplicación y división), obtener los demas numeros del 0 al 10 con solo 4 cuatros.

- Se quiere formar el número cero. Nada hay más simple. Basta escribir:

44-44 = 0  

Están así los cuatro cuatros formando una expresión igual a cero.

-Pasamos ahora al número 1. Esta es la forma más cómoda:

-¿Quiere ver ahora el número 2? Fácilmente se usan los cuatro cuatros escribiendo: 

- El 3 es más fácil todavía. Basta escribir la expresión:

- ¿Cómo formaremos el número 4? Muy fácil. El número cuatro puede formarse de varias maneras; una de ellas sería la siguiente: 

- Para formar el número 5, por ejemplo, no hay dificultad. Escribimos:

- En seguida pasamos al 6: 

- Una pequeña alteración de la expresión anterior la convierte en 7:

- Y de manera más simple logramos el 8:

  4 + 4 + 4 – 4 = 8

- El nueve no deja de ser interesante:

- Y ahora una expresión igual a 10 formada por los cuatro cuatros :

El sistema en sí seria las todas las formas de escribir o de ver el numero 4. Los puntos que están fuera de los 2 óvalos serian las formas con que todavía no hemos podido describir a este numero porque aun no se han descubierto como consecuencia de la falta de tecnología o culturas que todavía no han habitado la tierra. El ovalo azul incluye a todas las soluciones posibles dentro de nuestro conocimiento como ser humano. Y el ovalo rojo serian todas las posibles respuestas que uno tiene sobre como escribir el numero cuatro. Los puntos que están entre el ovalo rojo y el azul son todas las repuestas que se piensan pero que no pueden ser llevadas a cabo por lo mencionado anteriormente, por falta de tecnología o por no estar a la mano.

Conclusión: naturalmente el hombre tiene una visión limitada del medio que lo rodea. Esto es así ya que nuestra forma de recurrir a lo que sabemos es por partes, es decir, accedemos a la información en la que queremos hacer hincapié. La forma de pensar es limitada a una escala general, y mas aun limitada cuando la llevamos a la práctica porque nos centramos en esa cuestión que queremos solucionar impidiendo que  nos lleguen soluciones alternativas que no están dentro del contexto de lo que se esta pensando. Lo más conveniente seria recurrir a un grupo de personas que razonen en conjunto, así el numero de ideas seria mucho más variada y amplia que si lo pensamos por nuestros propios medios.