1) La planta térmica consta de una caldera que calienta agua para generar vapor, el cual impulsa turbinas de alta, media y baja presión para generar energía eléctrica. 2) El vapor se enfría y condensa en un condensador para volver a la caldera, mientras que la energía cinética de las turbinas se convierte en energía eléctrica a través de un generador. 3) Los componentes operan en un circuito cerrado para transferir energía térmica de manera eficiente mediante procesos de cambio de
El documento describe los diferentes tipos de plantas de generación eléctrica, incluyendo plantas térmicas, hidroeléctricas y nucleares. Explica que las plantas térmicas queman combustibles fósiles como carbón para calentar agua y generar vapor que impulsa turbinas conectadas a generadores. Las plantas hidroeléctricas usan la energía cinética del agua de ríos y embalses para hacer girar turbinas. Las plantas nucleares usan reacciones de fisión nuclear controladas para calentar ag
Refrigeración por Compresión de vapor y Método por absorción de amoniacoCristian Escalona
Este documento describe y compara dos métodos de refrigeración: refrigeración por compresión de vapor y refrigeración por absorción. La refrigeración por compresión de vapor funciona comprimiendo mecánicamente un refrigerante a través de un circuito cerrado para absorber calor en un evaporador y cederlo en un condensador. La refrigeración por absorción usa la capacidad de ciertas sustancias como el agua y el bromuro de litio para absorber otros refrigerantes como el amoniaco o el agua en fase de vapor. Ambos métodos tienen
Este documento describe los componentes básicos y los ciclos de las plantas térmicas de vapor. Explica que estas plantas generan vapor a partir del agua que circula por los tubos de una caldera. El vapor hace girar las turbinas conectadas a generadores eléctricos. Luego, el vapor se enfría y condensa en un condensador, volviendo al estado líquido para reiniciar el ciclo. También describe los diferentes tipos de plantas térmicas según el combustible y ciclo termodinámico utilizado, como las
Este documento trata sobre generadores de vapor o calderas, que son equipos importantes en procesos industriales para producir vapor. Explica varios tipos de calderas como de tubos de agua, de coraza vertical u horizontal, y define términos como evaporación, factor de evaporación y disponibilidad. También describe conceptos como circulación, transferencia de calor y diseño de calderas.
Este documento describe los diferentes tipos de generadores de vapor, incluyendo calderas pirotubulares y acuotubulares. Las pirotubulares tienen los gases de combustión circulando por el interior de los tubos mientras que en las acuotubulares el agua o vapor circula por el interior de los tubos. Las acuotubulares son más eficientes pero requieren agua más pura. El documento también explica conceptos como el rendimiento instantáneo y nominal de un generador de vapor.
Este documento resume los principales tipos de plantas generadoras de electricidad, incluyendo centrales térmicas, nucleares, aerogeneradores y de ciclo combinado. Explica brevemente cómo funcionan cada una y cómo se produce y transmite la electricidad. También incluye consejos para ahorrar energía en el hogar, y discute el futuro de la energía, el consumo excesivo y el protocolo de Kyoto para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.
Termodinámica-Resumen de Calderas y dispositivosAlan Brito
El generador de vapor transfiere el calor de los gases de combustión al agua para convertirla en vapor, el cual acciona las turbinas y genera energía mecánica. Se clasifican en calderas de tubos, acuotubulares y de fluido térmico. Sus componentes principales son el domo, hogar y sobrecalentador. La turbina de vapor transforma la energía del vapor en energía mecánica a través de su expansión. Se clasifican en reacción, acción y de flujo. Sus componentes son el rotor, carcasa, al
Mecanismos de transferencia de un generador de vaporalema3825
El generador de vapor acuotubular es una pieza fundamental en una amplia gama de aplicaciones industriales y de generación de energía. Este tipo de generador se distingue por su capacidad para producir grandes cantidades de vapor a alta presión y temperatura, utilizando una configuración en la cual el agua circula a través de tubos que están expuestos directamente a los gases calientes de la combustión. Este diseño proporciona una serie de ventajas clave, entre las que destacan una mayor eficiencia térmica, un control más preciso de las condiciones de operación y una mejor adaptación a variaciones en la demanda de vapor.
El diseño de un generador de vapor acuotubular implica considerar una serie de aspectos clave, como la selección de materiales adecuados, la configuración óptima de los tubos para maximizar la transferencia de calor, la eficiencia energética, y la seguridad operativa. Además, es crucial tener en cuenta las especificaciones y requisitos particulares de la aplicación para la cual se destinará el generador de vapor.
En este proceso de diseño, se deben evaluar y equilibrar diversos factores, como la presión y temperatura de operación, la capacidad de producción de vapor requerida, los costos de instalación y mantenimiento, así como también los aspectos relacionados con la normativa y regulaciones pertinentes en materia de seguridad y medio ambiente.
El principio básico de un generador de vapor acuotubular se basa en la transferencia de calor desde los gases de combustión a través de los tubos que contienen agua. En el proceso, el agua se convierte en vapor, que puede ser utilizado para diversas aplicaciones, como la generación de electricidad en plantas termoeléctricas, procesos industriales que requieren calor o vapor, y en sistemas de calefacción centralizada. La circulación del agua puede ser natural o forzada, dependiendo del diseño específico del generador.
-Circulación Natural: En este tipo de generadores, la circulación del agua se produce debido a la diferencia de densidad entre el agua caliente y el agua fría. Este diseño es simple y confiable, pero puede ser menos eficiente que los sistemas de circulación forzada.
-Circulación Forzada: Utiliza bombas para asegurar un flujo continuo y controlado del agua a través de los tubos, permitiendo un mayor control sobre las condiciones operativas y una mejor adaptación a cambios en la demanda.
Mecanismos de transferencia de calor en un generador de vapor.
Conducción.
La transferencia de calor por conducción en un generador de vapor se refiere al proceso mediante el cual el calor se transfiere desde una superficie caliente a una superficie fría a través de un material sólido, sin movimiento del material en sí. Este proceso es fundamental en los generadores de vapor, donde el objetivo es convertir el agua en vapor utilizando el calor generado por la combustión de combustible o por otras fuentes de calor
El documento describe los diferentes tipos de plantas de generación eléctrica, incluyendo plantas térmicas, hidroeléctricas y nucleares. Explica que las plantas térmicas queman combustibles fósiles como carbón para calentar agua y generar vapor que impulsa turbinas conectadas a generadores. Las plantas hidroeléctricas usan la energía cinética del agua de ríos y embalses para hacer girar turbinas. Las plantas nucleares usan reacciones de fisión nuclear controladas para calentar ag
Refrigeración por Compresión de vapor y Método por absorción de amoniacoCristian Escalona
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Este documento resume los principales tipos de plantas generadoras de electricidad, incluyendo centrales térmicas, nucleares, aerogeneradores y de ciclo combinado. Explica brevemente cómo funcionan cada una y cómo se produce y transmite la electricidad. También incluye consejos para ahorrar energía en el hogar, y discute el futuro de la energía, el consumo excesivo y el protocolo de Kyoto para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.
Termodinámica-Resumen de Calderas y dispositivosAlan Brito
El generador de vapor transfiere el calor de los gases de combustión al agua para convertirla en vapor, el cual acciona las turbinas y genera energía mecánica. Se clasifican en calderas de tubos, acuotubulares y de fluido térmico. Sus componentes principales son el domo, hogar y sobrecalentador. La turbina de vapor transforma la energía del vapor en energía mecánica a través de su expansión. Se clasifican en reacción, acción y de flujo. Sus componentes son el rotor, carcasa, al
Mecanismos de transferencia de un generador de vaporalema3825
El generador de vapor acuotubular es una pieza fundamental en una amplia gama de aplicaciones industriales y de generación de energía. Este tipo de generador se distingue por su capacidad para producir grandes cantidades de vapor a alta presión y temperatura, utilizando una configuración en la cual el agua circula a través de tubos que están expuestos directamente a los gases calientes de la combustión. Este diseño proporciona una serie de ventajas clave, entre las que destacan una mayor eficiencia térmica, un control más preciso de las condiciones de operación y una mejor adaptación a variaciones en la demanda de vapor.
El diseño de un generador de vapor acuotubular implica considerar una serie de aspectos clave, como la selección de materiales adecuados, la configuración óptima de los tubos para maximizar la transferencia de calor, la eficiencia energética, y la seguridad operativa. Además, es crucial tener en cuenta las especificaciones y requisitos particulares de la aplicación para la cual se destinará el generador de vapor.
En este proceso de diseño, se deben evaluar y equilibrar diversos factores, como la presión y temperatura de operación, la capacidad de producción de vapor requerida, los costos de instalación y mantenimiento, así como también los aspectos relacionados con la normativa y regulaciones pertinentes en materia de seguridad y medio ambiente.
El principio básico de un generador de vapor acuotubular se basa en la transferencia de calor desde los gases de combustión a través de los tubos que contienen agua. En el proceso, el agua se convierte en vapor, que puede ser utilizado para diversas aplicaciones, como la generación de electricidad en plantas termoeléctricas, procesos industriales que requieren calor o vapor, y en sistemas de calefacción centralizada. La circulación del agua puede ser natural o forzada, dependiendo del diseño específico del generador.
-Circulación Natural: En este tipo de generadores, la circulación del agua se produce debido a la diferencia de densidad entre el agua caliente y el agua fría. Este diseño es simple y confiable, pero puede ser menos eficiente que los sistemas de circulación forzada.
-Circulación Forzada: Utiliza bombas para asegurar un flujo continuo y controlado del agua a través de los tubos, permitiendo un mayor control sobre las condiciones operativas y una mejor adaptación a cambios en la demanda.
Mecanismos de transferencia de calor en un generador de vapor.
Conducción.
La transferencia de calor por conducción en un generador de vapor se refiere al proceso mediante el cual el calor se transfiere desde una superficie caliente a una superficie fría a través de un material sólido, sin movimiento del material en sí. Este proceso es fundamental en los generadores de vapor, donde el objetivo es convertir el agua en vapor utilizando el calor generado por la combustión de combustible o por otras fuentes de calor
El documento describe el ciclo termodinámico de Rankine, el cual se utiliza comúnmente en centrales eléctricas de vapor. El ciclo consiste en cuatro procesos principales: 1) compresión isoentrópica del vapor, 2) calentamiento a presión constante, 3) expansión isoentrópica, y 4) enfriamiento a presión constante. El ciclo puede mejorarse mediante la adición de un paso de recalentamiento o mediante el uso de calentadores de agua para mejorar la eficiencia térmica.
El documento describe el funcionamiento de una central eléctrica de ciclo combinado en Huinalá, México. Consta de 4 turbinas de gas que generan electricidad y 4 calderas de recuperación que aprovechan el calor residual de los gases de escape para generar vapor e impulsar una turbina de vapor adicional. En total, la planta tiene una capacidad instalada de 1,047.46 MW provenientes de 8 unidades generadoras que combinan procesos de turbina de gas y vapor para lograr una generación más eficiente.
El documento describe el ciclo termodinámico de Rankine, que se utiliza en centrales térmicas de vapor para convertir calor en trabajo. El ciclo consiste en cuatro procesos: 1) expansión isoentrópica del vapor en una turbina, 2) condensación a presión constante en un condensador, 3) compresión isoentrópica del líquido por una bomba, y 4) calentamiento isobárico del líquido en una caldera. El ciclo de Rankine es representativo del proceso termodinámico que
Este documento describe el funcionamiento y tipos de centrales térmicas. Explica que las centrales térmicas transforman la energía calorífica de los combustibles en electricidad mediante el ciclo de Rankine. Detalla los principales componentes de una central térmica convencional como la sala de calderas, sala de máquinas y sala de distribución. Además, describe los diferentes tipos de calderas y centrales térmicas como las convencionales, de gas y de ciclo combinado.
Una central térmica funciona quemando combustibles fósiles como carbón para generar vapor de agua a alta presión y temperatura en una caldera. Este vapor mueve una turbina de vapor acoplada a un alternador, generando electricidad. Luego el vapor se enfría y condensa para volver a utilizarse en el ciclo. Una central de gas funciona de forma similar pero usa una turbina de gas movida por los gases de combustión, y una turbina de vapor para aprovechar el calor residual. Una central nuclear genera calor mediante la fisión
Este documento describe las variaciones del ciclo de Rankine que incluyen calentadores abiertos y cerrados. Un calentador abierto mezcla vapor extraído de la turbina con agua de alimentación del condensador para producir un flujo de temperatura intermedia. Esto aumenta el rendimiento pero también la complejidad del sistema. Un calentador cerrado precalienta el agua de alimentación con el vapor condensado sobre tubos internos sin mezclar los flujos.
El documento presenta los resultados de varias pruebas realizadas en una planta termoeléctrica ubicada en Paipa, Colombia que utiliza un sistema de recirculación de gases. Se incluyen los resultados clave de las pruebas como temperaturas, gases y consumos con el fin de determinar las ventajas y desventajas de este sistema para cargas menores a 150 MW. Finalmente, se concluye si este sistema beneficia o no a la planta, especialmente a la caldera y turbina de vapor, aunque también afecta a toda la planta en general.
Las tres partes principales de una central nuclear son: 1) el reactor, donde ocurre la fisión nuclear; 2) el generador de vapor, que usa el calor de la fisión para hervir agua; y 3) la turbina, que convierte la energía del vapor en electricidad. El proceso completo implica circuitos primario, secundario y de refrigeración.
ciclo de refrigeracion por comprecion de vaporsantiago71424
El documento describe el ciclo de refrigeración por compresión de vapor, incluyendo los procesos de compresión, condensación, expansión y evaporación. También discute variaciones como ciclos en cascada y de compresión en múltiples etapas, así como aplicaciones comunes de la refrigeración como la conservación de alimentos y el aire acondicionado.
Una central térmica convierte la energía química de un combustible como el carbón o el gas en energía eléctrica mediante la generación de vapor que acciona turbinas para mover generadores. El vapor se produce al calentar agua en una caldera y luego se sobrecalienta y libera para impulsar las turbinas acopladas a los generadores, produciendo electricidad. Luego el vapor se enfría y condensa para volver al proceso.
La caldera es un dispositivo diseñado para generar vapor a alta presión. Consiste en un recipiente de presión que contiene tubos por los que circula agua u otros fluidos que se calientan por la circulación de gases calientes producidos por la combustión. Existen diferentes tipos de calderas como las acuotubulares y pirotubulares. El vapor generado se usa para mover turbinas y generar electricidad siguiendo el ciclo termodinámico de Rankine.
PRESENTACION SOBRE LAS MÁQUINAS TÉRMICAS. iNTRODUCCION A LA TERMODINAMICA Y EXPLICACION DE LAS DIFERENCIAS ENTRE MOTORES TERMICOS Y MAQUINAS FRIGORIFICAS.
INCLUYE LOS CICLOS MAS IMPORTANTES COMO EN DIESEL O EL OTTO
Este documento describe diferentes tipos de calentadores de vapor, incluyendo calentadores cerrados y abiertos de agua de alimentación, así como trampas termodinámicas de vapor. Explica el ciclo regenerativo con calentadores cerrados y abiertos, y analiza los balances de energía involucrados. También describe los componentes principales, tipos y aplicaciones de los calentadores en centrales termoeléctricas.
El documento describe diferentes ciclos de potencia de vapor, incluidos los ciclos de Carnot, Rankine, Rankine con recalentamiento y regenerativo. Explica cómo funcionan y compara sus eficiencias térmicas. También cubre ciclos combinados de gas-vapor, ciclos binarios de vapor y sistemas de cogeneración.
El documento describe los diferentes tipos de generadores de vapor, sus componentes y principios de funcionamiento. Explica que los generadores de vapor producen vapor mediante la transferencia de calor y que existen diferentes tipos clasificados según su proceso de transferencia de calor, circulación de agua, combustible utilizado, material de construcción y otros factores. También describe los componentes principales como la caldera, hogar, chimenea y equipos auxiliares como tanques de retorno y deareadores.
El documento proporciona información sobre las turbinas de vapor, incluyendo su historia, generalidades, tipos, partes y principio de funcionamiento. La primera turbina de vapor data del año 175 a.C. y fue construida por Herón de Alejandría. Las turbinas de vapor transforman la energía térmica del vapor en energía mecánica a través de la expansión del vapor y la transferencia de momento cinético. Existen diferentes tipos de turbinas como de acción, reacción y de impulso.
Este documento describe los tipos principales de calderas, incluidas las calderas acuotubulares y pirotubulares. Explica que una caldera es un recipiente cerrado que usa calor para convertir agua en vapor a alta presión y temperatura. También describe las partes clave de una caldera, como el hogar, los tubos y las válvulas de seguridad, y explica cómo fluye el agua y los gases de combustión a través del sistema.
El documento describe diferentes tipos de calderas utilizadas en procesos industriales para generar vapor. Explica que una caldera es un dispositivo que calienta agua hasta alcanzar su punto de ebullición y generar vapor mediante la transferencia de calor proveniente de la combustión de un combustible. Describe las secciones principales de una caldera acuotubular de vapor saturado y sobrecalentado, incluyendo el economizador, calderín, tubos vaporizadores y sobrecalentador. También menciona brevemente calderas humotubulares y pi
Una central eléctrica convierte la energía mecánica de fuentes primarias como la hidráulica, térmica o nuclear en energía eléctrica. Las centrales hidroeléctricas usan la energía potencial y cinética del agua mediante presas y turbinas, mientras que las centrales térmicas queman combustibles fósiles para calentar agua y generar vapor que mueva las turbinas. Las centrales nucleares usan la fisión nuclear en reactores para calentar agua y generar vapor para impulsar las turbin
This document contains 3 summaries:
1. The document at http://www.elsolucionario.blogspot.com provides free solutions manuals for many university-level textbooks to help students with exercises. The solutions manuals fully explain the steps to all exercises.
2. This is the instructor's manual for the 6th edition of the textbook "Electrical Machines, Drives, and Power Systems" by Theodore Wildi. It is copyrighted by Sperika Enterprises and published by Pearson Education. Instructors can reproduce material for classroom use.
3. The manual provides guidance for instructors teaching courses using the Wildi textbook, including sample solutions to exercises.
GACETA 3 DE DICIEMBRE DE 2022, 36,093 SECCION A (1).pdfRaquelCorrales9
Este decreto presidencial suspende las garantías constitucionales de los derechos de libre circulación, detención, registro de domicilio y privacidad de comunicaciones en 89 sectores de Tegucigalpa y 73 sectores de San Pedro Sula por 30 días, debido a la grave perturbación de la paz causada por grupos criminales. Se faculta a la policía a detener a personas vinculadas a delitos como extorsión, asesinato y narcotráfico en estas zonas. El decreto entra en vigencia de forma inmediata y debe ser ratificado por
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1. Composición de una planta
de generación térmica
La estructura básica y los componentes principales de una planta de generación térmica se muestran en
la figura 24.17, y se detallan y describen a continuación.
• Una enorme caldera (1) actúa como horno,
transfiriendo calor del combustible que se quema
a los tubos de agua S1, los cuales rodean por
completo las llamas. Una bomba P1 mantiene
el agua circulando en los tubos.
• Un tanque (2) que contiene agua y vapor a
alta presión produce el vapor requerido por las
turbinas. También recibe el agua suministrada
por la bomba P3 de alimentación de la caladera.
El vapor pasa rápidamente hacia la turbina de
alta presión AP después de haber pasado por el
supe calentador S2. El supercalentador,
compuesto de una serie de tubos que rodean
las llamas, eleva la temperatura del vapor a
unos 200 °C. Este incremento de temperatura
garantiza que el vapor está absolutamente seco
y eleva la eficiencia global de la estación.
• Una turbina de alta presión (AP) (3) convierte la
energía térmica en energía mecánica dejando que el
vapor se expanda conforme pasa a través de sus
aspas. Por consiguiente, la temperatura y presión a la
salida de la turbina son menores que a la entrada.
Para elevar la eficiencia térmica y evitar la
condensación prematura, el vapor pasa a través de
una recalentador S3, compuesto de un tercer juego de
tubos calentados.
2. • La turbina de mediana presión (MP) (4) es
similar a la de alta presión, excepto que es
más grande para que el vapor pueda
expandirse aún más.
• La turbina de baja presión (BP) (5) consta
de dos secciones izquierda y derecha
idénticas. Las secciones de la turbina extraen
la energía restante disponible del vapor (Fig.
24.18). El vapor que fluye hacia afuera de la
turbina de baja presión se expande en un
vacío casi perfecto creado por el condensador
(6).
• El condensador (6) hace que el vapor se
condense dejando que fluya a través de tubos
de enfriamiento S4. En los tubos fluye agua
fría de una fuente externa, como un río o lago,
la cual arrastra el calor. Éste es el vapor
condensado que crea el vacío.
Una bomba de condensado P2 extrae el vapor
condensado tibio y lo dirige a través de un
recalentador (7) hacia una bomba de agua de
alimentación (8).
3. • El recalentador (7) es un intercambiador de calor.
Recibe vapor caliente, purgado de la turbina de
alta presión (AP), para elevar la temperatura del
agua de alimentación. Estudios termodinámicos
indican que la eficiencia térmica global mejora
cuando algo de vapor es purgado de esta manera,
en lugar de dejarlo que siga su curso normal a
través de las tres turbinas.
• Los quemadores (9) suministran y controlan la
cantidad de gas, aceite o carbón inyectada a
la caldera. El carbón es pulverizado antes de
ser inyectado. Asimismo, un espeso aceite es
precalentado e inyectado como un chorro
atomizado para mejorar la superficie de contacto
(y la combustión) con el aire circundante.
• Un ventilador de tiro forzado (10) suministra
las enormes cantidades de aire necesarias
para la combustión (Fig. 24.19).
4. • Un ventilador de tiro inducido (11) conduce los
gases y otros productos de combustión hacia un
aparato de limpieza, y de allí a la chimenea y al
aire externo.
• El generador (G), directamente acoplado a las
tres turbinas, convierte la energía mecánica en
energía eléctrica.
En la práctica, una planta de vapor tiene cientos
de componentes y accesorios más para garantizar
una alta eficiencia, seguridad y economía. Por
ejemplo, válvulas de control regulan la cantidad
de vapor que fluye hacia las turbinas; complejos
purificadores de agua mantienen la limpieza y
composición química requeridas del agua de
alimentación, y bombas de aceite mantienen los
cojinetes adecuadamente lubricados. Sin
embargo, los componentes básicos que
acabamos de describir nos permiten entender la
operación y algunos de los problemas básicos de
una planta térmica.
5.
6. Turbinas
Las turbinas de baja, mediana y alta presión poseen
una serie de aspas montadas en la flecha motriz (Fig.
24.18). El vapor es desviado por las aspas, con lo que
se produce un poderoso par o momento de torsión.
Las aspas están hechas de un acero especial para que
soporten la alta temperatura y las intensas fuerzas
centrífugas.
Las turbinas de AP, MP y BP están acopladas juntas
para propulsar un generador común. Sin embargo,
en algunas instalaciones grandes la turbina de
AP impulsa un generador en tanto que las de MP y
BP impulsan otro de la misma capacidad.
7. Condensador
Hemos visto que casi la mitad de la energía producida
en la caldera tiene que ser extraída del vapor cuando
éste sale hacia el condensador. Por consiguiente, se requieren
enormes cantidades de agua de enfriamiento
para eliminar el calor. Por lo general, la temperatura
del agua de enfriamiento se incrementa de 5 a 10 °C a
medida que fluye por los tubos del condensador. El vapor
condensado generalmente tiene una temperatura
entre 27 y 33° y la presión absoluta correspondiente
muy cerca del vacío de aproximadamente 5 kPa. La
temperatura del agua de enfriamiento es de sólo unos
cuantos grados por debajo de la temperatura de condensado
(vea la figura 24.20).
8. Torres de enfriamiento
En el caso de una planta térmica, el agua caliente de
enfriamiento que sale del condensador es canalizada a
la parte superior de una torre de enfriamiento (Fig.
24.21), donde se descompone en pequeñas gotas. Conforme
las gotas caen hacia el depósito abierto de abajo,
ocurre la evaporación y las gotas se enfrían. El agua fría
es bombeada del depósito y redistribuida a través del
condensador, donde otra vez elimina el calor del vapor
pequeña porción consumida debido a las pérdidas en
el motor y la bomba.
9. Bomba de alimentación de la caldera
Impulsa el agua hacia el tanque de alta presión. La alta contrapresión junto con el gran volumen de
agua que fluye a través de la bomba hacen que sea necesario impulsarla mediante un motor muy
poderoso. En plantas de vapor modernas la potencia de bombeo representa aproximadamente el 1
por ciento de la salida del generador. Aunque ésta parece una pérdida significativa, hay que
recordar que la energía consumida en la bomba se recupera más tarde, cuando el vapor a alta
presión fluye a través de las turbinas. Por consiguiente, la energía suministrada al motor de la
bomba de alimentación en realidad no se pierde, excepto por la 24.24 muestra este modelo que
produce 12 MW de potencia eléctrica. Con este modelo podemos estimar las características de
cualquier planta de potencia térmica. Por ejemplo, una planta de 480 MW (40 veces más poderosa
que el modelo) tiene las siguientes características aproximadas:
Salida de potencia
eléctrica 40 × 12 MW 480 MW
Consumo de carbón 40 × 1 kg/s 40 kg/s
10. (Fig. 24.25). Está equipada con un
sistema de limpieza de gas de combustión
con filtros de tela
(Fig. 24.26). Los filtros de tela actúan
como enormes aspiradoras para eliminar
partículas de la corriente de gas de
combustión de la caldera. El filtro de tela
para cada caldera se compone de 48 000
bolsas filtrantes, cada una de 15 m de
largo y 16 cm de diámetro.
(Fig. 24.27). Cuando una
caldera opera a plena
capacidad, las bolsas
capturan partículas de
polvo a razón de 28 kg/s.
11. Diagrama de flujo de energía para una planta de vapor
Las modernas plantas de generación térmicas son muy similares en todo el mundo porque todos los
Diseñadores hacen lo posible por conseguir una alta eficiencia al costo más bajo. Esto significa que los
materiales son forzados a los límites de seguridad en cuanto a temperatura, presión y fuerzas centrífugas.
Debido a que los mismos materiales están disponibles para todos, las plantas de vapor resultantes son
necesariamente similares.
La figura 24.22 muestra un conjunto de turbina-generador típico de 540 MW, y a figura 24.23 es una
vista del cuarto de control.
12. Plantas térmicas y medio ambiente
Los productos de combustión de las plantas de generación térmicas son un tema de preocupación
creciente, debido a su impacto en el ambiente.
El bióxido de carbono (CO2), el bióxido de azufre (SO2) y el agua son los principales productos de
combustión cuando se quema aceite, carbón o gas. El bióxido de carbono y el agua no producen
efectos ambientales inmediatos, pero el bióxido de azufre crea sustancias que producen lluvia ácida.
El polvo y la ceniza suelta son otros contaminantes que pueden alcanzar la atmósfera. El gas
natural produce sólo agua y sólo un reacomodo de los átomos, sin afectar de ninguna manera sus
núcleos. Una planta nuclear es idéntica a una térmica, excepto que la caldera es reemplazada por
un reactor nuclear. El reactor contiene el material fisionable que genera el calor. Así, una planta
nuclear contiene un generador síncrono, una turbina de vapor, un condensador, etc., similares a los
encontrados en una planta térmica convencional. La eficiencia total también es similar (entre 30 y
40 por ciento), y debe contar con un sistema de enfriamiento.
Del mismo modo, en la naturaleza se encuentran dos isótopos de uranio: uranio 238 (238U) y uranio 235
(235U). Cada uno contiene 92 protones, pero el 238U tiene 146 neutrones y el 235U tiene 143. El uranio
238 es muy común, mientras que el isótopo 235U es raro. El uranio 235 y el agua pesada merecen nuestra
atención porque ambos son esenciales para la operación de los reactores nucleares que estamos a punto
de estudiar.
13. Composición de un núcleo atómico; isótopos
El núcleo de un átomo contiene dos tipos de partículas: protones y neutrones. El protón tiene una
carga positiva, igual a la carga negativa de un electrón. El neutrón, como su nombre lo indica, no
tiene carga eléctrica. Por lo tanto, los neutrones no son atraídos ni repelidos por protones y
electrones.
14. La fuente de uranio
¿De dónde viene el uranio? Se obtiene del mineral encontrado en minas de uranio. Este mineral
contiene el compuesto U3O8 (3 átomos de uranio y 8 átomos de oxígeno). Sucede que el U3O8 en
realidad está compuesto de 238UO8 y 235UO8 en la proporción relativamente precisa de 1398:10.
El proceso de convertir mineral de uranio en estos derivados de uranio se muestra en una forma
sumamente simplificada en la figura 24.28.
15. Energía liberada por fisión atómica
Cuando el núcleo de un átomo se fisiona, se divide en dos. Por lo general, la masa total de los dos átomos
formados de este modo es menor que la del átomo original. Si existe una pérdida de masa, se libera
energía de acuerdo con la ecuación de Einstein:
Se libera una enorme cantidad de energía porque, de acuerdo con está fórmula, una pérdida de masa
de un solo gramo produce 9 3 1013 J, lo cual equivale al calor emitido por la combustión de 3 mil
toneladas de carbón. El uranio es uno de esos elementos que pierden masa cuando se fisionan. Sin
embargo, el uranio 235 es fisionable, mientras que el uranio 238 no lo es, por lo que se han construido
grandes plantas de separación para aislar moléculas que contienen 235U de aquellas que contienen
238U.
16. Cuando inicia la reacción en cadena, la temperatura aumenta con rapidez. Para mantenerla a un nivel
aceptable, tiene que fluir rápidamente un líquido o gas a través del reactor para absorber el calor. Este
refrigerante puede ser agua pesada, agua ordinaria, sodio líquido o un gas como helio o bióxido de
carbono. El refrigerante caliente se mueve en un circuito cerrado que incluye un intercambiador de calor.
Este último transfiere el calor a un generador de vapor que impulsa las turbinas (Fig. 24.29).
17. Tipos de reactores nucleares
Existen varios tipos de reactores, pero los siguientes son los más importantes:
1. Reactor de agua a presión (PWR, por sus siglas en inglés). Se utiliza agua como
refrigerante y se mantiene a una presión tan alta que no puede hervir y convertirse en vapor.
Se puede utilizar agua ordinaria, como en los reactores de agua ligera, o agua pesada, como
en los reactores CANDU.*
2. Reactores de agua hirviente (BWR, por sus siglas en inglés). El refrigerante en este reactor
es agua ordinaria que hierve a alta presión y libera vapor. Esto elimina la necesidad de un
intercambiador de calor, porque el vapor circula directamente a través de las turbinas. Sin
embargo, como en todos los reactores de agua liviana, se puede utilizar bióxido de uranio
enriquecido que contenga aproximadamente 3 por ciento de 235U.
3. Reactor de gas a alta temperatura (HTGR, por sus siglas en inglés). Este reactor utiliza un
refrigerante de gas inerte, como helio o bióxido de carbono.
4. Reactor de alimentador rápido (FBR, por sus siglas en inglés). Este reactor tiene la
extraordinaria capacidad de generar calor y crear combustible nuclear adicional mientras está en
operación.
18. Ejemplo de un reactor de agua ligera
Los reactores que utilizan agua ordinaria como moderador son similares a los que utilizan agua pesada,
pero el combustible de bióxido de uranio tiene que ser enriquecido. Enriquecimiento significa que los
haces de combustible contienen entre 2 y 4 por ciento de 235U, y que el resto es 238U. Esto permite
reducir el tamaño del reactor para una salida de potencia dada. Por otra parte, el reactor se tiene que
apagar aproximadamente una vez al año para reemplazar el combustible consumido.
Una planta de energía nuclear típica (Figs. 24.30 y 24.31) posee un reactor de agua ligera.