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- FUNCIÓN DEL CICLO AGUA-VAPOR.
- PRINCIPALES ELEMENTOS DEL CICLO
AGUA-VAPOR.
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FUNCIÓN
DEL CICLO AGUA-VAPOR.
La
principal función del ciclo agua-vapor es transportar vapor desde el
tren generador hasta la turbina de vapor, y retornar hasta la caldera
el agua condensada. Se
utiliza vapor como fluido calor-portador principalmente
porque es un fluido barato y accesible en casi
cualquier parte, es posible ajustar con gran precisión su temperatura,
por la relación existente entre presión y temperatura, controlando ésta
a través de válvulas reguladoras, es capaz de transportar grandes
cantidades de energía con poca masa y es capaz de realizar ese
transporte a cierta distancia, entre los puntos de generación y
consumo.
Los
principales inconvenientes de usar vapor de agua son, sus altas
presiones, necesita de un tratamiento muy estricto para que no sea
corrosivo ni produzca incrustaciones y es necesario un gran volumen.
Tabla
1.
Parámetros característicos de una planta termosolar de 50 MW.
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PRINCIPALES
ELEMENTOS DEL CICLO AGUA-VAPOR.
2.1 Válvulas
de bypass.
Son
dos, de alta presión y de baja presión, su función es simular a la
turbina, ya que a la salida de estas debe haber la misma presión y
temperatura que si el vapor hubiera atravesado la turbina, para ajustar
la presión se ayudan de una expansión, pero la temperatura es más alta:
por ello deben tener un atemperador, también deben evacuar todo el
caudal de forma constante, el ajuste de estas válvulas es muy sensible,
debe estar coordinado con la válvula de admisión a la turbina, el
commissioning de esta válvula es muy delicado.
Figura
1.
Localización de las válvulas de bypass.
2.2 El
condensador.
Esta
situado a la salida de la turbina de vapor de baja presión su función
principal es condensar el vapor, también se aprovecha en este punto
para eliminar gases incondesables y nocivos ya que algunos
son muy corrosivos como el oxígeno, se
eliminan por métodos físico o químicos. La turbina va unida al
condensador a través de una junta de expansión, además el condensador
esta protegido contra las sobre presiones con sus correspondientes
válvulas, también tiene protección catódica para evitar su corrosión.
Existen
diferentes configuraciones de salida de la turbina al condensador
pueden ser en dirección axial o radial, según la salida del vapor sea
en la dirección del eje o en la dirección radial, la principales
ventajas de la salida axial son una menor altura de cimentación y más
eficiencia, su inconveniente es la dificultad para el acceso a uno de
los cojinetes. Si la salida es radial su principal ventaja es la
facilidad constructiva y sus inconvenientes son la gran altura de la
cimentación y el mayor coste de la obra civil.
Los
gases condensables son el 99 % del total, para su condensación se
emplea agua fría que se hace pasar por un haz tubular del condensador,
a una temperatura menor que la temperatura de saturación. Para la
eliminación de los gases incondensables que son el otro 1% se utilizan
dos sistemas o bien bombas de vacío eléctricas, que pueden ser de
lóbulos rotativos, anillo líquido o de pistón oscilante y también se
pueden utilizar eyectores de vapor. Los eyectores de vapor se basan en
el principio de Bernouilli y su principal ventaja es que son simples.
Figura
2.
El condensador.
Figura
3.
Bomba de lóbulos rotativos.
Figura
4.
Bomba de vacío de anillo líquido.
Figura
5.
Eyector de vapor.
2.3 Extracciones
de la turbina.
En
la turbina existen diferentes tomas por donde se saca vapor para ser
usado principalmente en el condensador y en el desgasificador para
eliminar los gases incondensables y para precalentar el agua.
Dependiendo de la zona de la turbina de donde se saque el vapor este
tendrá unos valores de presión y temperatura determinados.
Figura
6.
Extracciones de la turbina.
2.4 Precalentadores.
Son
intercambiadores de carcasa-tubos, en forma de U, su función es
precalentar el agua del desgasificador, lo precalientan por medio del
vapor que se extrae de las turbinas.
2.5 El
desgasificador.
Su
función consiste en eliminar los gases que no ha sido posible eliminar
en el condensador, principalmente oxigeno y dióxido de carbono, lo hace
por medio de una desgasificación térmica, complementaria de la
desgasificación del condensador, de la adición de productos
secuestrantes de oxigeno y también se encarga de precalentar el agua
aprovechando la desgasificación térmica. La desgasificación térmica es
más efectiva que la desgasificación química, que también se realiza en
el condensador, se basa en que el oxígeno es menos soluble en el agua
caliente, por lo que al aumentar la temperatura se desprende, algunas
plantas no tienen este elemento, la desgasificación se realiza en el
condensador, para ello el condensador esta equipado con unas boquillas
en el fondo para calentar el agua con vapor procedente de la línea de
vapor vivo.
Figura
7.Desgasificador.
2.6 Bombas
de alimentación a la caldera.
Son
las bombas encargadas de impulsar el agua desde el deposito de agua de
alimentación a la caldera, elevando su presión a la de trabajo.
Normalmente
son bombas centrífugas multietapa, varias bombas centrifugas en serie,
y generalmente están duplicadas como medida de seguridad.
El
principal problema que pueden sufrir estas bombas es el de la
cavitación, ya que cuando la presión baja el líquido puede vaporizarse,
las burbujas formadas en la aspiración de la bomba crecen y explotan,
provocando cráteres, vibraciones, y un desgaste acelerado de la voluta
y del rodete, para evitar la cavitación, hay que asegurar que el NPSH
(altura mínima de aspiración) sea el correcto, también hay que asegurar
que la entrada de líquido no está estrangulada y es suficiente.
Figura
8.
Bomba de alimentación.
2.7 Bombas
de condensado.
Son
las bombas encargadas de enviar el agua condensada del condensador al
depósito de agua de alimentación.
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