Asignatura: CENTRALES ELECTRICAS (parte de Centrales Térmicas)

Código de la asignatura: 3713

Código del Area........: 25

Titulación/Especialidad: INGENIERO TECNICO EN ELECTRICIDAD

Curso y Semestre.......: 3A

Tipo(TRO,OBL,OPT)......: TRO
 

	Totales (Teóricos + Prácticos) :	LM	SE	PA	PL
Créd.Asignatura:	3 (1.5 + 1.5)	1.0	0.5	0.5	1.0

PROFESOR RESPONSABLE: Peidro Barrachina, Jorge L.
 

OBJETIVOS GENERALES DE LA ASIGNATURA

Con esta parte de la asignatura se pretende introducir a los alumnos en el conocimiento fundamental y tecnológico de esos importantes sistemas energéticos, e industrias básicas, cuyo proceso esencial es la conversión de la energía térmica en eléctrica, y que en general se las conoce como Centrales Térmicas, o Termoeléctricas.

A cuyo fin, se considera conveniente empezar por recordar la naturaleza y características de la energía eléctrica, las transformaciones energéticas, así como las fuentes naturales de energía y su potencial actual. Para pasar inmediatamente a repasar los procedimientos disponibles de generación de energía eléctrica y los sistemas principales de producción industrial de la energía eléctrica, indicando las correspondientes características generales y diferenciales de los mismos, así como las de los diferentes tipos de centrales actualmente utilizadas a tenor de las exigencias técnicas y económicas de la producción masiva de dicha energía.

Adquirida esa primera visión de conjunto sobre la producción de la energía eléctrica, se estima oportuno iniciar el análisis fundamental de tales centrales termoeléctricas, en base al cual se describirá el proceso general de la transformación de la energía térmica en eléctrica y las partes esenciales de que se componen dichas centrales. Al que seguirá el estudio tecnológico de las mismas, con una introducción en cuanto a la descripción general de sus principales sistemas en sus diferentes circuitos: combustibles - residuos de la combustión - aire - gases - agua de alimentación - vapor - condensado - agua de circulación; seguido de la descripción, también general, de los no menos importantes sistemas auxiliares.

Para terminar, se propone esbozar la metodología de cálculo de tales sistemas, en cuanto a los correspondientes balances energético, de vapor y condensado y cálculos técnicos - económicos, conducentes a la estimación de los consumos específicos, elección del equipo y diseño del esquema térmico desarrollado y tuberías; y describir brevemente su operación y regulación.
 

PROGRAMA RESUMIDO
 

Num	Nombre del Tema	Horas
1	Generalidades	1
2	Centrales con Ciclo de Vapor	4
3	Combustibles y Combustión	3
4	Generadores de Vapor. Calderas	3
5	Turbinas de Vapor	2
6	Condensadores y agua de alimentación	2
7	El sistema de agua de circulación	2
8	Centrales con Ciclo de Gas y Combinados	3

 

PROGRAMA DETALLADO

Esta asignatura se dividirá en tres partes que se corresponden con los tres tipos más importantes de instalaciones que pueden aparecer en una Central Eléctrica, como son las instalaciones eléctricas, las hidráulicas y las térmicas, por consiguiente se impartirá por los departamentos de Ingeniería Eléctrica, Ingeniería Hidráulica y Medio Ambiente y el de Máquinas y Motores Térmicos, cada uno de ellos en la parte correspondiente.

A continuación se expone el programa presentado por el Departamento de Máquinas y Motores Térmicos, en el cual se ofertan 3 créditos.

1. Generalidades.

1. 1. Origen de la Energía.
1. 2. Transformaciones de la Energía.
1. 3. Obtención de la Energía eléctrica.
1. 4. Clasificación de las centrales eléctricas.
1. 5. Clasificación de las centrales térmicas.

2. Centrales con Ciclo de Vapor.
2. 1. El ciclo ideal de Rankine.
2. 2. Ciclo con sobrecalentamiento.
2. 3. Ciclo con recalentamiento intermedio.
2. 4. Ciclos regenerativos.
2. 4. 1. Calentadores abiertos o de mezcla.
2. 4. 2. Calentadores cerrados.

3. Combustibles y Combustión.

3. 1. Carbones.
3. 2. Análisis del carbón.
3. 3. Hogares.
3. 3. 1. Hogares con cargador mecánico.
3. 3. 2. Hogares de carbón pulverizado.
3. 3. 3. Hogares de ciclón.
3. 4. Combustión en lecho fluidizado.
3. 5. Combustibles líquidos.
3. 6. Combustibles gaseosos.
3. 7. Combustibles sintéticos.
3. 8. Poder calorífico.
3. 9. Temperatura de combustión.

4. Generadores de Vapor. Calderas.

4. 1. Calderas pirotubulares.
4. 2. Calderas acuotubulares.
4. 3. Sobrecalentadores y recalentadores.
4. 4. Calderas de un sólo paso.
4. 5. Economizadores.
4. 6. Precalentadores de aire.
4. 7. Ventiladores.
4. 8. Chimeneas.
4. 9. Regulación del generador de vapor.
4. 9. 1. El control del agua de alimentación y del nivel del tambor.
4. 9. 2. El control de la presión del vapor.
4. 9. 3. El control de la temperatura del vapor.
4. 9. 4. El control del caudal de aire de combustión.

5. Turbinas de Vapor.

5. 1. Ecuaciones fundamentales aplicadas a las turbomáquinas.
5. 1. 1. Ecuación de Euler.
5. 1. 2. Ecuación de la Energía.
5. 2. Clasificación de las turbinas de vapor.
5. 3. Grado de reacción.
5. 4. Pérdidas y rendimientos.
5. 5. Etapas o escalonamientos en las turbinas de vapor.
5. 6. Turbinas de acción.
5. 6. 1. Triángulos teóricos de velocidad.
5. 6. 2. Rendimiento interno y condiciones teóricas de diseño.
5. 6. 3. Escalonamientos de velocidad en turbinas de acción.
5. 6. 4. Escalonamientos de presión en turbinas de acción.
5. 7. Turbinas de reacción.
5. 7. 1. Escalonamiento de grado de reacción 0,5 con recuperación de la velocidad de salida.
5. 7. 2. Velocidad óptima del alabe.
5. 7. 3. Empuje axial.
5. 7. 4. Alabes torsionados.
5. 8. Comparación entre las turbinas de acción y de reacción.
5. 8. 1. Número de escalonamientos.
5. 8. 2. Pérdidas por rozamientos de flujo.
5. 8. 3. Pérdidas por velocidad de salida.
5. 8. 4. Pérdidas por rozamientos en disco.
5. 8. 5. Pérdidas por ventilación.
5. 8. 6. Pérdidas intersticiales.
5. 9. Descripción técnica de la turbina de vapor.
5. 9. 1. Alabes.
5. 9. 2. Rotor.
5. 9. 3. Cojinetes.
5. 9. 4. Carcasa.
5. 9. 5. Sellos del árbol.
5. 9. 6. Accionador del rotor.
5. 9. 7. Sistema de aceite de lubricación.
5.10. Configuración de turbinas.
5.11. Tendencias actuales.
5.12. Regulación de las turbinas de vapor.
5. 12. 1. Objetivos de la regulación.
5. 12. 2. Métodos de regulación.
5. 12. 3. Reguladores de velocidad.
5. 12. 4. Comportamiento de turbogeneradores conectados en paralelo.

6. Condensadores y agua de alimentación.

6. 1. Condensadores de contacto directo.
6. 2. Condensadores superficiales.
6. 2. 1. Número de pasos y divisiones del condensador.
6. 2. 2. Desaireación
6. 3. Calentadores cerrados del agua de alimentación.
6. 4. Calentadores abiertos del agua de alimentación.
6. 5. Agua de aportación de la caldera y su tratamiento.
6. 6. Destiladores.

7. El sistema de agua de circulación.

7. 1. Clasificación de los sistemas.
7. 2. Torres húmedas de refrigeración.
7. 2. 1. Torres de tiro mecánico.
7. 2. 2. Torres de tiro natural.
7. 2. 3. Distribución del agua.
7. 2. 4. Agua de aportación.
7. 3. Torres secas de refrigeración.
7. 4. Torres mixtas de refrigeración.

8. Centrales con Ciclo de Gas y Combinados.

8. 1. El ciclo ideal de Brayton.
8. 2. El ciclo real de Brayton.
8. 3. Modificaciones del ciclo de Brayton.
8. 3. 1. Ciclo simple de doble eje.
8. 3. 2. Ciclo regenerativo.
8. 3. 3. Ciclo con refrigeración intermedia.
8. 3. 4. Ciclo con recalentamiento intermedio.
8. 3. 5. Ciclo con inyección de vapor.
8. 4. El Ciclo combinado.
8. 5. Ciclos combinados con caldera de recuperación de calor.
8. 6. Características de los componentes principales de un turbina de gas.
8. 6. 1. Conducto de admisión de aire.
8. 6. 2. Compresor.
8. 6. 3. Cámara de combustión.
8. 6. 4. Turbina.
8. 6. 5. Sistema de alimentación de combustible.
8. 6. 6. Sistema de control, supervisión y mando.
8. 6. 7. Sistema de arranque.
8. 6. 8. Sistema de lubricación.
8. 6. 9. Sistema de aire de enfriamiento.

DESCRIPCION DE LAS PRACTICAS DE LABORATORIO
 
 

Titulo de la práctica	Horas
Ciclos de Turbinas de Vapor	5
Estudio energético de una Central con TV	5

• Ciclos de Turbinas de Vapor

• Estudio energético de una Central con TV

Lo que sigue se refiere a la parte de Centrales Térmicas de la asignatura.

- exámenes escritos.
- 40% teoría y 60% problemas.
- duración máxima: 2 horas.
- sin libros ni apuntes.
- con formulario (sin problemas resueltos, y dos hojas máximo) para los problemas.
- para aprobar los exámenes se requiere una nota igual o superior a cinco.

Evaluación (asignatura):

- se considera la asignatura aprobada cuando entre las tres partes sumen 15 puntos.
- nuestra parte se compensa con las demás a partir de 3,5 puntos.
- si un alumno aprueba nuestra parte, se le guardará la nota un máximo de 4 convocatorias (contando la que aprueba el examen).

BIBLIOGRAFIA DE LA ASIGNATURA

BÁSICA:

• Pallarés Huici, E. "Apuntes de Sistemas Energéticos. Tomo II: Centrales Térmicas. Ed. Servicio de Publicaciones de la UVP. Valencia 1993.
• Agüera Soriano, J. "Termodinámica Lógica y Motores Térmicos". Ed. Ciencia 3. Madrid 1993.

• Jolodovski, G. Y. "Introducción a las Centrales Térmicas". Ed. Labor. Barcelona 1973.
• Gaffert, G. A. "Centrales de Vapor". Ed. Reverté. Barcelona 1981.
• El-Walkil, M. M. "Powerplant Technology" Ed. McGraw-Hill. 1985.

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