Asignatura: CENTRALES TERMICAS. COGENERACION
Código de la asignatura: 2009
Código del Area........: 25
Titulación/Especialidad: INGENIERO TECNICO EN MECANICA
Curso y Semestre.......: 3A
Tipo(TRO,OBL,OPT)......: OPT
| Totales (Teóricos + Prácticos) : | LM | SE | PA | PL | |
| Créd.Asignatura: |
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PROFESOR RESPONSABLE: Benajes Calvo, Jesús V.
OBJETIVOS GENERALES DE LA ASIGNATURA
Con esta asignatura se pretende introducir a los alumnos en el conocimiento fundamental y tecnológico de estos importantes sistemas energéticos, e industrias básicas, cuyo proceso fundamental es la conversión de energía mecánica en eléctrica, y que en general se las conoce como Centrales Térmicas o Termoeléctricas. También se trata en esta asignatura los llamados sistemas de energía total o de cogeneración.
Se considera conveniente empezar por recordar la naturaleza y características de la energía eléctrica, las fuentes naturales de energía y las transformaciones energéticas.
Se analizan a continuación los ciclos termodinámicos de las centrales térmicas convencionales (vapor, turbinas de gas) y se describen también las no convencionales de producción de energía eléctrica (nuclear, solar, eólica, motores térmicos).
La tecnología utilizada en las centrales térmicas convencionales se estudia con especial interés. Este estudio se centra en los sistemas de producción de calor y vapor, el sistema trubogenerador, los sistemas de condensación del vapor, etc.
Por último se estudian los distintos sistemas de
producción combinada de calor y electricidad (cogeneración),
destacando la tecnología utilizada y el interés económico
de estos sistemas.
PROGRAMA RESUMIDO
| Num | Nombre del Tema | Horas |
| 1 | Generalidades | 2 |
| 2 | Centrales con Ciclo de Vapor | 4 |
| 3 | Combustibles y Combustión | 3 |
| 4 | Generadores de Vapor. Calderas | 3 |
| 5 | Turbinas de Vapor | 5 |
| 6 | Condensadores y agua de alimentación | 3 |
| 7 | El sistema de agua de circulación | 3 |
| 8 | Bombas y tuberías | 3 |
| 9 | Centrales con Ciclo de Gas y Combinados | 3 |
| 10 | Instalaciones de Cogeneración | 16 |
PROGRAMA DETALLADO
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. Bombas y tuberías.
8. 1. Clasificación.
8. 2. Curvas características.
8. 3. Cavitación. NPSH.
8. 4. Dimensionado de las tuberías.
8. 5. Purgadores.
9. Centrales con Ciclo de Gas y Combinados.
9. 1. El ciclo ideal de Brayton.
9. 2. El ciclo real de Brayton.
9. 3. Modificaciones del ciclo de Brayton.
9. 3. 1. Ciclo simple de doble eje.
9. 3. 2. Ciclo regenerativo.
9. 3. 3. Ciclo con refrigeración intermedia.
9. 3. 4. Ciclo con recalentamiento intermedio.
9. 3. 5. Ciclo con inyección de vapor.
9. 4. El ciclo combinado.
9. 5. Ciclos combinados con caldera de recuperación
de calor.
9. 6. Características de los componentes principales
de un turbina de gas.
9. 6. 1. Conducto de admisión de aire.
9. 6. 2. Compresor.
9. 6. 3. Cámara de combustión.
9. 6. 4. Turbina.
9. 6. 5. Sistema de alimentación de combustible.
9. 6. 6. Sistema de control, supervisión y mando.
9. 6. 7. Sistema de arranque.
9. 6. 8. Sistema de lubricación.
9. 6. 9. Sistema de aire de enfriamiento.
10. Instalaciones de Cogeneración.
10.1. Aspectos generales de la cogeneración.
10. 1. 1. Concepto de cogeneración.
10. 1. 2. Sistemas de cogeneración.
10. 1. 3. Ventajas e inconvenientes de la cogeneración
respecto de los sistemas convencionales.
10. 1. 4. Parámetros cuantificadores.
10.2. Motores empleados en los sistemas de cogeneración.
10. 2. 1. Turbina de vapor. Descripción y características.
10. 2. 2. Turbina de gas. Descripción y características.
10. 2. 3. Ciclos combinados. Descripción y características.
10. 2. 4. MCIA. Descripción y características.
10.3. Algunos aspectos económicos de la cogeneración.
10. 3. 1. Comparación de los costes de electricidad
y del vapor de una planta de cogeneración con los del sistema convencional.
10. 3. 2. Condición de viabilidad.
10. 3. 3. Modos de operación de una planta de
cogeneración.
10. 3. 4. Optimización del modo de funcionamiento
de una planta de cogeneración.
10.4. Marco legal de la cogeneración.
DESCRIPCION DE LAS PRACTICAS DE LABORATORIO
| Titulo de la práctica | Horas |
| Estudio energético de una central térmica con TV | 5 |
| Estudio de viabilidad de un sistema de cogeneración | 5 |
| Análisis exergético de una turbina de gas | 5 |
- exámenes escritos.
- 40% teoría y 60% problemas.
- duración máxima: 4 horas.
- sin libros ni apuntes.
- con formulario (sin problemas resueltos, y dos hojas
máximo) para los problemas.
BIBLIOGRAFIA DE LA ASIGNATURA
BÁSICA: