“CENTRAL TERMICA A DIESEL”
Delgado Flores Jose Luis , Rivera Vasquez Devis , Sa!a!" Mar#i$ez Ro%er#
RES&MEN La necesidad imperiosa de cubrir el déficit de generación eléctrica ampliando el potencial de generación con motores diesel a fuel oíl, cuya instalación requiere de muy poco tiempo, es una solución adecuada. La idea de aprovechar los nodos del sistema electro energético, como son las subestaciones y las centrales eléctricas, para instalar los grupos electrógenos es una solución apropiada. Pero en el caso de una central termoeléctrica, al montar estas instalaciones de forma independiente, no se aprovechan las posibilidades que la combinación de procesos ofrece como la disminución del consumo de combustible, y de la contaminación ambiental por unidad de energía producida. El presente trabajo eplora la posibilidad de instalar plantas eléctricas diesel a fuel oil como ciclo combinado diesel!vapor. "e demuestra la conveniencia de instalar plantas eléctricas diesel a fuel oil como ciclo combinado diesel!vapor, aprovechando la sinergia que se logra por la combinación de los procesos térmicos.
A'STRACT #he pressing need of covering generation deficit to satisfy the demand in the shorter possible time, by enlarging the generation potential $ith fuel oil fueled diesel motors, it%s an appropriate solution. #he idea of ta&ing advantage of electric grid eistent nodes facilities to place the generating electricity diesel motors is a non!un$ise solution. 'ut in the case of the node of steam po$er station place these motors in an independent $ay, don%t ta&e advantage of the possibilities that the processes combination offers, as the combined cycle diesel vapor for eample. #he $or& presented herein eplored and sho$ed the possibility of installing the electric diesel plants as a repo$ering the eisting steam po$er plant by combined cycle diesel!steam ta&ing advantage of the synergy achieved by thermal processes combination.
INTR(D&CCI)N La necesidad imperiosa de cubrir el déficit de generación eléctrica en el menor tiempo posible, ampliando el potencial de generación con motores diesel a fuel oíl, cuya instalación requiere de muy poco tiempo, es una solución no desacertada. "obre todo si se carece de combustibles como el gas natural o el llamado acompa(ante, necesarios para operar económicamente las turbinas de gas. La idea de aprovechar las facilidades eistentes en los nodos del sistema electro energético, como son las subestaciones y las centrales eléctricas, para instalar los grupos electrógenos es una solución adecuada. Pero en el caso del nodo de una central termoeléctrica, al montar estas instalaciones de forma independiente, como unidades independientes, no se aprovechan las posibilidades que la combinación de procesos ofrece )*+ como la disminución del consumo de combustible, y de la contaminación ambiental por unidad de energía producida, como por ejemplo el ciclo combinado diesel vapor. El propósito del presente trabajo es eplorar la posibilidad de instalar plantas eléctricas diesel a fuel oil como ciclo combinado diesel!vapor, aprovechando de esta forma la sinergia que se puede lograr por la combinación de los procesos térmicos. l tener una relación de compresión mayor, los motores diésel deben soportar presiones mucho mayores que los de gasolina -basados en el ciclo tto/. Por ello, son m0s pesados y robustos, lo que los encarece y limita su aplicabilidad a su uso en automóviles -aunque hoy día ya son de uso com1n/. Por ello, tradicionalmente los motores diésel se han usado en sistemas donde su mayor peso no es determinante. En el sector del transporte se usan en barcos y trenes, y en la generación de energía se emplean en centrales de turbina de gas. 2n motor diésel de un barco o central, puede ser gigantesco.
*+MARC( TE(RIC( 1.1.EL CICLO COMBINADO DIESEL VAPOR Esta variante, de emplear el ciclo combinado diesel vapor como repotenciación de la central a vapor objeto de estudio del presente trabajo, modifica la solución cl0sica de la repotenciación con turbinas de gas al ser sustituidas por motores diesel a fuel oil no se ha encontrado en la bibliografía consultada .La variante conocida de ciclo combinado con motores diesel, que a su ve3 comercialmente se oferta, difiere de la que se propone en el presente trabajo, ya que es un ciclo combinado típico, donde el calor de desecho de los motores se aprovecha en un ciclo de vapor dise(ado al efecto, de peque(as dimensiones. 4on el mismo han logrado una eficiencia del 567. Por lo tanto en este caso no es una repotenciación de una instalación de turbina de vapor eistente de grandes dimensiones, sino una mejora a la instalación de motor diesel.
1.2.CARACTERÍSTICAS DE LOS MOTORES A UTILIZAR Los 8otores a emplear en el estudio son de potencia nominal de *9.: 8;, escogidos por las facilidades eistentes en el país para la obtención de la información técnica requerida, así como por la eperiencia de trabajo acumulada con los mismos)<+. Para estos motores el flujo m0sico de gases de escape a la potencia nominal de *9.: 8;, es de *==.< ton>h y el consumo específico de combustible es de *9? gr>@;!h. 4ada motor emplea * ton>h de vapor saturado a *, < 8Pa para calentar las #ra3as, las 4entrifugas, el 4alentador de Auel il, el "istema 'uster, los tanques de Auel, Biesel y de agua de alimentar de la 4aldera Cecuperadora que llega a la misma con una temperatura que oscila entre -:?!**?/ 4. La temperatura de los gases de escape a la salida de la caldera recuperadora es de =
gases de escape las turbinas de gas. Esto es debido a su alta eficiencia que se puede apreciar por su bajo consumo especifico de combustible m0s arriba mencionado.
•
80quina motri3D motor diesel acoplado al generador
•
4entrales
de
media y
peque(a
potencia -empleadas en
la industria privada/
VENTAJAS •
Puesta en marcha r0pida
•
Cendimiento elevado ⇒ economía de servicio
•
"eguridad y elasticidad de marcha!centrales de reserva o de punta
•
Fnstalación simple
•
Peque(o consumo de agua refrigerante
DESVENTAJAS
•
↑ 4oste de adquisición ↓ Gelocidad de funcionamiento para potencias elevadas ↑ peso, instalación m0s cara
•
↑ 4oste de mantenimiento
⇒ ↑ espacio,
-+F&NDAMENT(+ 2.1.SISTEMA DE ARRANQUE. El circuito de escape se aprovecha para generar vapor de baja presión en una caldera de recuperación para usos secundarios . La refrigeración principal se efectua por medio de una torre de enfriamiento y el combustible tienes un tanque semanal y un diario. El aire de admisión pasa por un filtro y el arranque es posible por medio de un sistema de aire comprimido.Puede notarse que la isntalcion requiere de una serie de implementos que constituyen lo que se denomina servicios auiliares.
La disposición física de los diversos componentes se puede ver en la figura =.5< en un corte de la central, lli se puede ver también la fundación del motor y alternador . El motor es sobrealimentado de un turbosoplante , que se encarga de mejorar el rendimiento.
En la figura =.5H presentamos el corte de un motor diesel de dos tiempos que se emplean mucho en generación de energía eléctrica. I la disposición de los principales componentes. En la cabe3a de cilindro est0n los elementos de entrada del combustible llamados inyectores y la valvula de aire para arranque . El combustible llega por su misma presión al interior del cilindro . En otros tipos de motores , la inyección se hace con aire a presión . El arranque se hace por medio de aire a presión. Para ello se pone al motor en posición de arranque por medio de un virador que gira lentamente el cigJe(al hasta colocarlo en condiciones
adecuadas y el aire comprimido inyectado en el cilindro con el piston en posición alta , pasado el punto medio superior .l bajar el piston por acción del aire se inicia el ciclo en el cilindro y la bomba de barrido inyecta aire de presión , que impulsa los gases de la combustion en la marcha normal y agrega el aire necesario para la compresion cuando el cilindro inicia su marcha ascendente .En ese dibujo la biela esta articulada por un perno que tiene el mismo cilindro . La lumbreras de admisión y de escape permiten el ingreso del aire y egreso de los gases de combustion. 2n turbo soplante provee aire a presión , para la admisión. El funcionamiento de una central térmica con motor diesel es muy simple si lo comparamos con otras centrales térmicasD 4ombustible !! 8otor diesel !! lternador !! Electricidad sí pues, el motor va acoplado directamente al alternador, haciendo girar el rotor del mismo. Cespecto a los motores, éstos pueden estar constituidos de diferentes maneras -dos o cuatro tiempos, uno o varios cilindros, etc./ y pueden girar a velocidades altas -*.H?? a <.H?? r.p.m./ o bajas -*?? a =?? r.p.m./. 4omo combustible se utili3a, diesel para el arranque, y fuel oil para el régimen de trabajo. El aire de barrido impulsado por turbosoplantes para primero por un refrigerador construido en el deposito de aire y luego a través de las v0lvulas de retención , a la c0mara situada debajo del embolo de cada cilindro . 4uando se descubren las lumbreras de barrido , la parte inferior del embolo produce un fuerte impulso de presión , evitando asi un retroceso de los gases de escape . La acción de bombeo de la parte inferior del embolo es suficiente para efectuar el barrido de los cilindros durante el arranque , antes de que comiencen a actuar las turbosoplantes .En caso de fuera de servicio de todas las turbosoplantes , el motor
puede continuar en funcionamiento , dando aproimadamente la mitad de potencia. Para evitar las grietas debidas al calor , las culatas est0n construidas en < pie3as concéntricas que pueden dilatarse bajo la influencia del calor , independientemente entre si . La pie3a eterior , un anillo aialmente simétrico , construido de acero fundido no lleva ning1n orificio para v0lvulas , para evitar la concentración de tensiones térmicas . La pie3a anterior , o culatin es de fundición gris especial y lleva las v0lvulas de inyección , de arranque y de seguridad . El cuidadoso estudio de la construcción de los elementos soldados , reduce el peso del motor , aumenta su rigide3 y estabilidad y disminuye el peligro de aparición de vibraciones laterales . Para eliminar el riesgo de grietas , estos motores van provistos de tirantes ,que se eitenden desde el borde superior del bloque de cilindros hasta al bancada ,por debajo de los cojinetes principales. Para las elevadas presiones especificas utili3adas actualmente en los motores sobrealimentados de < tiempos , no es suficiente la refrigeración por aceite.La refrigeración por agua proposrciona , en las mismas condiciones , una temperatura mas baja del embolo , gracias a una mejor transmisión del calor y a la desaparición de la formación de co& en la c0mara de refrigeración del embolo . La utili3ación de combustible pesado eige una fuerte refrigeración de la tobera de inyección , para evitar depósitos de co& en la boca de la tobera. !4omo no se puede recurrir a ninguna corriente eterior a la central , se montaran dos grupos electrógenos de baja tensión , para las necesidades de arranque de instalación y para el suministros de circuitos internos de baja tensión de todas las instalación auiliares
REFERENCIAS
*.
"KC2#, M., Nnali3a #ermodynamic3na i E&onomic3na $ Energetyce PremysOo$ejN. ;arsa$aD ;yda$nict$a au&o$o!#echnic3ne, *:9=, p =HQ!=69, F"' 9=!
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