Proyecto de r.s.u

Estudio Técnico de una Central Eléctrica de
Incineración de Residuos Sólidos Urbanos

AUTOR: Alberto Rubio Martín
DIRECTOR: Pedro Santibañez Huertas

DATA: Novembre 2003.

ESTUDIO TÉCNICO DE UNA PLANTA DE R.S.U. ETSE-ELECTRICIDAD

ÍNDICE GENERAL

CAPÍTULO I: LA PROBLEMÁTICA MUNDIAL DE LOS RESIDUOS

CAPÍTULO II: ESTUDIO TÉCNICO DE UNA PLANTA DE INCINERACIÓN DE
R.S.U.

CAPÍTULO III: ESTUDIO ECONÓMICO

ANEXOS: PLANOS


CAPÍTULO I: LA PROBLEMÁTICA MUNDIAL DE LOS RESIDUOS
INDICE
1. LA PROBLEMÁTICA MUNDIAL DE LOS RESIDUOS

1.1 INTRODUCCIÓN
1.2 TIPOLOGIA DE LOS RESIDUOS

1.2.1 Residuo
1.2.2 Categorías de los residuos
1.2.3 Residuos urbanos o municipales. Tipología
1.2.4 Composición de los residuos sólidos urbanos, características y
producción

1.3 DIAGNÓSTICO DE LA SITUACIÓN ACTUAL

1.3.1 Generación
1.3.2 Composición
1.3.3 Reutilización
1.3.4 Reciclaje

1.3.4.1 Papel-Cartón
1.3.4.2 Vidrio
1.3.4.3 Plásticos
1.3.4.4 Metales (acero)
1.3.4.5 Metales (aluminio)
1.3.4.6 Envases compuestos
1.3.4.7 Madera

1.4 GESTIÓN

1.4.1 Situación prevista en la gestión de los RU
1.4.2 Características para establecer el sistema de gestión
1.4.3 La incineración como alternativa al problema de los R.S.U.
1.4.4 Valorización energética mediante incineración

1.5 SITUACIÓN EN LA UNIÓN EUROPEA

1.5.1 Incineración de RS municipales en Europa
1.5.2 Mapa de la incineración en Europa en %


1.6 COMPARACIÓN DE LA SITUACIÓN A ESCALA MUNDIAL

1.6.1 Número de plantas de incineración en los países más industrializados
1.6.2 Número de RSU incinerados en el mundo
1.6.3 Mapa de la incineración en el mundo en %


CAPÍTULO II: ESTUDIO TÉCNICO DE UNA PLANTA DE
INCINERACIÓN DE RSU
ÍNDICE

2. PLANTA DE INCINERACIÓN DE TARRAGONA (SIRUSA)

2.1 INTRODUCCIÓN

2.1.1 Ficha técnica de la planta
2.1.2 Descripción básica de los procesos de la planta
2.1.3 Diagrama de procesos

2.2 DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DE LA PLANTA

2.2.1 La báscula
2.2.2 El foso
2.2.3 Los hornos
2.2.4 La caldera
2.2.5 El colector principal y secundario
2.2.6 Conjunto turbina-reductor
2.2.6.1 Funcionamiento

Capítulo 2 bis: EL ALTERNADOR
A0. EL ALTERNADOR (INTRODUCCIÓN)

A. DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO INSTALADO

B. INSTALACIÓN Y ARRANQUE

C. EJERCICIO

D. MANTENIMIENTO

2.2.8 El aerocondensador
2.2.9 El lavado de gases (GSA)

2.2.8.1 Esquema básico de funcionamiento del GSA
2.2.8.2 Valores de emisión a la atmósfera

2.2.9 El transformador
2.2.10 Nave de valorización de escorias


2.3 Producción en régimen especial

2.3.1 Cálculo del rendimiento eléctrico equivalente
2.3.2 Eficiencia energética


ÍNDICE

3. ESTUDIO ECONÓMICO

3.1 Resultados de explotación

3.1.1 Gastos fijos
3.1.2 Gastos variables
3.1.3 Gastos totales

3.2 Ingresos

3.2.1 Cálculo de la retribución por la cesión de energía
3.2.2 Complemento por energía reactiva
3.2.3 Cálculo total


ÍNDICE DE PLANOS

PLÁNO Nº 1: EMPLAZAMIENTO

PLÁNO Nº 2: ZONAS A, B, C Y D

PLÁNO Nº 3: ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO

PLÁNO Nº 4: VISTA GENERAL DE LA PLANTA

PLÁNO Nº 5: FUNCIONAMIENTO TURBINA

PLÁNO Nº 6: DIAGRAMA DE FLUJO

PLÁNO Nº 7: CUADRO DE DISTRIBUCIÓN (DIAGRAMA UNIFILAR)

PLANO Nº8: DISTRIBUCIÓN GENERAL EN ALTA TENSIÓN

PLANO Nº9: ENSAYOS DE VACÍO Y CORTOCIRCUITO

PLANO Nº10: MÉTODO DE BLONDEL


LA PROBLEMÁTICA MUNDIAL DE LOS RESIDUOS

1. La problemática de los RSU:

1.1 Introducción
Todas las actividades humanas son fuentes potenciales de residuos.
La producción de residuos ha aumentado en todo el mundo como consecuencia del
progreso y el desarrollo de la actividad humana en los tres grandes sectores económicos
basado en el aumento de la producción y el consumo.
La producción de residuos ha crecido de forma espectacular, no sólo en cuanto a cantidad
sino también en cuanto a la naturaleza de los residuos, con una producción cada vez mayor
de sustancias peligrosas debido a la intensificación y diversificación industrial. Este hecho
ha provocado que en los últimos 20 años se haya producido una notable preocupación por
los impactos ambientales del aumento de volumen y toxicidad de los residuos. El mayor
peso (toneladas) de residuos generados son residuos industriales, de los que una parte
importante son residuos peligrosos, seguidos de residuos municipales o domésticos. El
resto son residuos de la producción de energía, la agricultura, la minería, la demolición de
construcciones, los fangos derivados de la depuración de aguas residuales, etc...
La manipulación incorrecta o mala gestión e incluso la falta de ningún tipo de gestión de
estos residuos, y en especial de los peligrosos, ha provocado la contaminación de los
suelos, aguas subterráneas y aguas superficiales, así como los escapes a la atmósfera
amenazando la salud de la población expuesta. Las actuales instalaciones de eliminación
están próximas a la saturación y resulta difícil encontrar espacio para construir otras
nuevas. Por otra parte, el movimiento de residuos hacia países menos desarrollados es una
amenaza para ellos y no parece ser una solución demasiado justa.
Por lo tanto, el problema es grave y uno de los de mayor actualidad e importancia para la
protección del medio ambiente.
A groso modo pueden considerarse las siguientes causas principales de incremento de los
residuos:
- El rápido crecimiento demográfico
- La concentración de la población en los centros urbanos
- El uso de materiales de envejecimiento rápido
- El uso generalizado de envases sin retorno, fabricados con materiales no
biodegradables

Los principales problemas que originan los residuos pueden resumirse en los siguientes:
- Los vertidos de residuos sin control tanto urbanos como industriales (peligrosos)
representan un riesgo grave de contaminación de los suelos y las aguas tanto
superficiales como subterráneas con el consiguiente peligro para la salud de la
población
- Los residuos fermentables son fácilmente autoinflamables. Estos incendios
ocasionan contaminación atmosférica y ponen en peligro la seguridad de las
personas y los ecosistemas
- Los residuos orgánicos favorecen la existencia de roedores e insectos que
pueden ser portadores de enfermedades
- Los depósitos incontrolados producen olores molestos al fermentar

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- La presencia de residuos abandonados produce sensación de suciedad y
deterioro del paisaje

La naturaleza del problema de los residuos se entiende mejor si se examina el ciclo de vida
de los materiales, desde la extracción hasta la eliminación final.
Los materiales se transforman en residuos como resultado de una amplia gama de procesos
de producción y consumo. Por una parte, se pueden considerar los materiales residuales de
los procesos de transformación que se vierten directamente en el aire o en el agua
(emisiones a la atmósfera y vertidos al medio acuático) y por otra los materiales residuales
que se someten a nuevas manipulaciones antes de eliminarlos que se llaman residuos. Una
vez generados, estos residuos pueden reutilizarse (mediante procesos aplicados a la propia
producción), reciclarse (después de haber sido tratados) o transferirse a una planta de
tratamiento (para reducir su toxicidad) o a una incineradora (para reducir su volumen), los
materiales no recuperables suelen enviarse a un vertedero. En cada etapa del ciclo de vida
de los materiales pueden considerarse diversas opciones de control para reducir el volumen
y la toxicidad de los residuos.
Cada una de estas etapas de gestión de los residuos tiene impactos ambientales potenciales,
ya que los diversos métodos de gestión suponen la liberación de contaminantes a distintos
lugares del ecosistema.

1.2 TIPOLOGIA DE LOS RESIDUOS

La Ley 10/1998 de residuos (transposición de la Directiva 91/156/CEE de residuos) aborda
una nueva concepción de la política de residuos, abandonando la clasificación en 2 únicas
categorías (general y peligrosos) y estableciendo una norma común para todos ellos.
El objeto de esta ley es:
- prevenir la producción de residuos
- establecer el régimen jurídico de su producción y gestión
- fomentar, por este orden, su reducción, reutilización, reciclado y otras formas de
valorización
- regular los suelos contaminados

Todo ello con la finalidad de proteger el medio ambiente y la salud de las personas. Se
excluyen las emisiones a la atmósfera, los residuos radiactivos y los vertidos de efluentes
líquidos a las aguas continentales y marinas que están regulados por normativas específicas.

* Por otra parte se aplica de manera supletoria en los aspectos que no estén regulados en
su normativa específica a las siguientes materias:
- Los residuos resultantes de la prospección, extracción, valorización,
eliminación y almacenamiento de recursos minerales y de la explotación de
canteras
- La eliminación y transformación de animales muertos y desperdicios de origen
animal
- Los residuos (materias fecales y otras sustancias naturales y no peligrosas)
producidos en explotaciones agrícolas y ganaderas
- Los explosivos, cartuchería y artificios pirotécnicos

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- Las tierras separadas en las industrias agroalimentarias en la recepción y
limpieza de las materias primas agrícolas

1.2.1 RESIDUO: cualquier sustancia u objeto perteneciente a alguna de las categorías que
figuran en el anejo de esta ley y del cual su poseedor se desprenda o tenga la intención u
obligación de desprenderse. En todo caso, se considerarán residuos todos los que figuren en
el Catálogo Europeo de Residuos (CER).

1.2.2 Categorías de los residuos:

Q1: Residuos de producción o de consumo no especificados a continuación
Q2: Productos que no respondan a las normas
Q3: Productos caducados
Q4: Materias que se hayan vertido por accidente, que se hayan perdido o que hayan sufrido
cualquier otro incidente, con inclusión del material, del equipo, etc., que se haya
contaminado a causa del incidente en cuestión
Q5: Materias contaminantes o ensuciadas a causa de actividades voluntarias (residuos de
operaciones de limpieza, materiales de embalaje, contenedores, etcétera...)
Q6: Elementos inutilizados (baterías fuera de uso, catalizadores gastados, etc.)
Q7: Sustancias que hayan pasado a ser inutilizables (ácidos contaminados, disolventes
contaminados, sales de temple agotadas, etc...)
Q8: Residuos de procesos industriales (escorias, posos de destilación)
Q9: Residuos de procesos anticontaminación (barros de lavado de gas, polvo de filtros de
aire, filtros gastados, etc.)
Q10: Residuos de mecanización/acabado (virutas de torneado o fresado, etc.)
Q11: Residuos de extracción y preparación de materias primas (residuos de explotación
minera o petrolera, etc.)
Q12: Materia contaminada (aceite contaminado con PCB, etc.)
Q13: Toda materia, sustancia o producto cuya utilización esté prohibida por la ley
Q14: Productos que no son de utilidad o que ya no tienen utilidad para el poseedor
(artículos desechados por la agricultura, hogares, oficinas, almacenes, talleres, etc.)
Q15: Materias, sustancias o productos contaminados procedentes de actividades de
regeneración de suelos
Q16: Toda sustancia, materia o producto que no esté incluido en las categorías anteriores.

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1.2.3 Residuos urbanos o municipales. Tipología

Son los residuos generados en los domicilios particulares, comercios y servicios, y todos
los que no tengan la calificación de peligrosos y que por su naturaleza o composición
puedan asimilarse a los anteriores.
También se consideran residuos urbanos los siguientes: los residuos procedentes de la
limpieza de las vías públicas, zonas verdes, áreas recreativas y playas; los animales
domésticos muertos, muebles, enseres y vehículos abandonados; los residuos y escombros
procedentes de obras menores de construcción y reparación domiciliaria.

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Se pueden clasificar de la siguiente manera:

Residuos domiciliarios: son los residuos sólidos procedentes de la actividad doméstica,
como residuos de cocina, restos de comida (materia orgánica), cenizas de calefacción,
papeles, vidrios, material de embalaje y demás restos de consumo adecuados por su tamaño
para ser recogidos por los servicios municipales normales. Se presentan normalmente en
recipientes más o menos normalizados (bolsas). También se incluyen los de domicilios
colectivos como cuarteles, residencias, asilos, etcétera.

Residuos voluminosos: son residuos domésticos que por sus dimensiones no son
adecuados para su recogida por los servicios municipales normales como grandes
embalajes, muebles, colchones, electrodomésticos viejos, vehículos abandonados, etc...

Residuos comerciales y de servicios: son residuos generados por la actividad de los
comercios como embalajes, residuos orgánicos de mercados, y también del sector de
servicios como bancos, oficinas, colegios, etcétera.

Residuos de limpieza viaria: son los procedentes de la limpieza de calles y paseos y de
arreglo de parques y jardines. También se incluyen los procedentes de la limpieza de playas
y áreas recreativas.

1.2.4 Composición de los residuos sólidos urbanos, características y producción:

El conocimiento de la composición de los residuos domésticos tiene gran importancia para
la toma de la decisión del tratamiento.
Su composición es muy variable y depende de numerosos parámetros:

- características de la población: urbana o rural, residencial, turística, industrial,
etc.
- Nivel de vida: la cantidad y variedad aumenta con el nivel de vida
- De los hábitos de consumo
- Del modo de vida: migración diaria entre el centro de la ciudad y la periferia y
movimiento durante las vacaciones, los fines de semana y los días de fiesta.
- Época del año: salvo en localidades muy turísticas, la producción de residuos es
menor durante el verano. Además se consumen más frutas y verduras y en
invierno se producen más escorias y cenizas.
- Del clima: aumento de cenizas en invierno, salvo que los medios de calefacción
modernos como gas-oil, gas o electricidad hayan sustituido a los tradicionales
como carbón y madera.
- De los nuevos métodos de acondicionamiento de mercancías con una tendencia
clara y cada vez más acusada a utilizar envases y embalajes sin retorno de todo
tipo: botes de conserva, vidrios, plásticos, papeles, cartones, etc. (está situación
ya está cambiando)

Los residuos sólidos urbanos están constituidos por un número muy variable de materiales
que se pueden reagrupar en tres grandes grupos: inertes, fermentables y combustibles.
Inertes: vidrio, metales, restos de reparaciones domiciliarias, tierra, escorias y cenizas.

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Fermentables: productos orgánicos putrescibles como pan, pescado, restos de vegetales y
de alimentos en general, etc.
Combustibles: papel, cartón, plásticos, gomas, cueros, textiles, etcétera.

1.3 DIAGNÓSTICO DE LA SITUACIÓN ACTUAL

Gran parte de los estudios de composición de residuos urbanos y sus sistemas de gestión
están fechados con anterioridad al año 1991, con lo que los cambios en los hábitos de
consumo y el desarrollo económico experimentado en este periodo hace que la mayor parte
de sus conclusiones sean de difícil aplicación a la situación actual. En este periodo se han
desarrollado igualmente economías e instrumentos jurídico-técnicos que detraen de las
fuentes parte de los residuos más fácilmente valorizables (papel, cartón, envases, vidrio,
etc...) de tal forma que las estadísticas de generación y composición de residuos elaboradas
a partir de la recogida habitual y de la obtenida en los centros de tratamiento aparecen
sesgadas, dando una imagen poco fiel de los datos reales de origen.
Con las salvedades expuestas, que no modifican en lo sustancial la evaluación global de la
situación, puede decirse que la gestión actual de los RU en España se caracteriza por lo
siguiente:

- Generación de aproximadamente 1,2 Kg/día por habitante de RU doméstico.
- Deficiente gestión ambiental de los residuos.
- Escaso o insuficiente nivel de valorización, reciclado, utilización como
materiales de segundo uso de esos residuos o como materias primas secundarias.
- Limitado uso de sistemas y tecnologías tendentes a la reducción del volumen de
residuos generados
- Diferencias notables entre las CCAA en lo referente a la calidad de la gestión
ambiental de estos residuos.
- Escaso nivel de coordinación en los programas o planes de gestión de los
diferentes tipos de residuos y entre los diferentes territorios.
- Escasez de instrumentos económicos, financieros o fiscales aplicados a la
gestión de residuos.
- Reciente entrada en vigor de lo establecido en la Ley 11/97, de Envases y
Residuos de Envases, y de la Ley 10/98 de Residuos.
- Infraestructuras insuficientes y obsoletas.
- Escasa percepción social del problema y de su origen e hipersensibilidad ante
cualquier propuesta de construcción de nuevas infraestructuras.

1.3.1 GENERACIÓN

En la tabla adjunta se recoge la información agregada más reciente sobre la producción de
Residuos Urbanos en España, obtenida a partir de los suministrados por las comunidades
autónomas en sus Planes de Gestión y cuando ello no ha sido posible, en base a las
estimaciones más fiables elaboradas por el MIMAM.

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GENERACIÓN DE RESIDUOS URBANOS EN ESPAÑA (1996)

COMUNIDAD POBLACIÓN GENERACIÓN Coeficiente de
AUTÓNOMA (Padrón 1996) (Tm/año) % Generación (2)
(1) (kg/hab/día)
ANDALUCIA (3) 7.234.873 2.984.605 17,38 1,13
ARAGÓN 1.187.546 416.419 2,42 0,96
ASTURIAS 1.087.885 401.035 2,34 1,01
BALEARES (4) 760.379 559.500 3,26 2,02
CANARIAS (5) 1.606.534 966.516 5,63 1,65
CANTABRIA 527.437 194.875 1,13 1,01
CASTILLA LA 1.712.529 673.581 3,92 1,08
MANCHA
CASTILLA Y LEÓN 2.508.496 1.029.036 5,99 1,12
CATALUÑA (6) 6.090.040 2.833.061 16,50 1,27
EXTREMADURA 1.070.244 412.631 2,40 1,06
GALICIA 2.742.622 810.275 4,72 0,81
MADRID 5.022.289 2.012.000 11,71 1,10
MURCIA 1.097.249 394.494 2,30 0,99
NAVARRA 520.574 207.261 1,21 1,09
PAÍS VASCO 2.098.055 1.063.549 6,19 1,39
LA RIOJA 264.941 103.121 0,60 1,07
VALENCIA 4.009.329 2.048.377 11,93 1,40
CEUTA 68.796 32.000 0,19 1,27
MELILLA 59.576 32.850 0,19 1,51
TOTALES 39.669.394 17.175.186 100,00 1,21

(1) Población de derecho. A los efectos de generación de residuos la población de
hecho, sumando turismo, viajeros, etc, se estima, en términos de habitantes-
equivalentes, en un 5-6% más, con tendencia creciente.
(2) Este coeficiente de generación está calculado en base a la población de derecho de
cada CCAA (Padrón 1996), sin tener en cuenta la población estacional ni la no
censada (inmigración, etc.)
(3) En el Plan Director Territorial de Gestión de Residuos Urbanos de Andalucía,
aprobado el 26-10.99, se estima en 3.147.394 Toneladas/año los RU generados, lo
que, tomando en consideración el censo de 1996, equivale a 1,19
Kilos/habitante/día.
(4) De acuerdo con los datos correspondientes a 1998, incluidos en la propuesta de
revisión de noviembre de 1999 del Plan de RU de C.A. de Baleares, la población de
hecho de las islas es de 1.460.000 habitantes, y la generación de RU de 602.000
Toneladas/año, lo que equivale a 1,13 kilos/habitante/día (2,17 kilos/habitante/día si
sólo se consideran los 761.000 habitantes de derecho).

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(5) La generación real de RU es probablemente inferior a la indicada, ya que la
población de hecho en esta C.A. es superior a la de derecho.
(6) Según las estimaciones más recientes y ajustadas de la Generalidad de Cataluña la
cantidad de RU generados en 1996 fue de 2.919.723 Toneladas, lo que equivale a
1,31 kilogramos/habitante/día.
(7) Según la propuesta de Modificación al Plan de Residuos Urbanos de la Ciudad
Autónoma de Melilla, periodo 2000-2006, se estima en unas 15/20.000 personas la
población flotantes, y la censada en 65.000 habitantes (1998), por lo que su
población real sería de unos 82.000 habitantes. Suponiendo que los RU generados
no hayan aumentado en los dos últimos años, ello equivaldría a 1,17
kilos/habitante/día.

1.3.2 COMPOSICIÓN

En cuanto a la composición de los RU, en la tabla adjunta se incluyen los resultados medios
obtenidos en los estudios de caracterización y composición realizados por el MIMAM en
los años 1991-92 en diversas Comunidades Autónomas.

Composición media de los RU:

COMPOSICIÓN MEDIA DE LOS RU
Composición media (1991-96) Generación
Componente (%) (1996)
(Tm/año)
Materia orgánica 44,06 7.567.387
Papel-Cartón 21,18 3.637.704
Plástico 10,59 1.818.852
Vidrio 6,93 1.190.240
Metales Férricos 3,43 589.109
Metales no Férricos 0,68 116.791
Maderas 0,96 164.882
Otros 12,17 2.090.220
TOTALES 100,00 17.175.186

Estas estimaciones nos llevan a la conclusión de que cerca del 30% de los RU pueden ser
considerados como residuos de envases, lo que equivale a que en España se estén
generando unas 5.000.000 Tm/año de RE.
Dentro del epígrafe de Otros se incluyen fracciones tales como textiles, gomas y cueros,
elementos inertes (tierras, cenizas, cerámica,...) ciertos voluminosos (incluye muebles y
enseres domésticos y residuos eléctricos y electrónicos), pilas y baterías y otros residuos
específicos domésticos, de los que, aunque su importancia es relativa en cuanto a la
cantidad generada, requieren especial mención por sus peculiares características
(posibilidad de reciclaje, propiedades contaminantes, etc.), estimándose que una persona
puede generar del orden de 2 a 3 kg/año (0,7& de los RU) de este tipo de residuos (pinturas,
barnices y disolventes, insecticidas, medicamentos, etc.)

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En cuanto a los residuos voluminosos y de otros tipos especiales (muebles y enseres
domésticos, principalmente), algunas fuentes estiman que su volumen podría ser del orden
de 2-3% del total de los RU, es decir, unas 400.000 Tm/año. Otras hablan de 3-
5kg/hab./año, lo que significaría unas 120.000-200.000 Tm/año. A la vista de estos datos,
verificados en la práctica, parece que una cifra media estimativa verosímil a nivel nacional
podría ser del orden de 5-6 kg/hab./año, con cierta tendencia a crecer, debido a los
aumentos de población y nivel de vida.

1.3.3 REUTILIZACIÓN

En la actualidad la reutilización se circunscribe mayoritariamente al ámbito de los envases
de vidrio en especial en las industrias cerveceras, de refrescos y de aguas y vinos.
El antiguo sistema de consigna ha ido desapareciendo poco a poco, como consecuencia de
los cambios en los hábitos de consumo y en los nuevos sistemas de distribución.
En el cuadro siguiente se indican algunos porcentajes de reutilización de envases para los
productos y en los años que se indican:
Reutilización de envases en España
Producto % (año)
Aguas envasadas 11,6 (1997)
Bebidas refrescantes 18,0 (1997)
Cerveza 65,0 (1995)
Vino 2,8 a 4 (1995)

1.3.4 RECICLAJE

Respecto a la recuperación y posterior reciclaje de los componentes de los RU, se ha venido
desarrollando principalmente a través de dos líneas de actuación, una mediante la
implantación de contenedores y recogidas específicos (papel-cartón y vidrio), y otra a
través del tratamiento de los Ru “todo uno” en Plantas de Clasificación y Compostaje. En
epígrafes posteriores se resume la situación de reciclado de los principales materiales.

1.3.4.1 Papel-cartón:
Según datos de ASPAPEL (Asociación Nacional de Fabricantes de Pastas, Papel y
Cartón) en el año 1996 se reciclaron 2.125.000 Tm de papel y cartón, lo que supone una
tasa global de recuperación (cantidad recogida sobre el consumo total) del 41,1%. En 1997
las cifras provisionales eran similares, con una tasa de recuperación del 42,1% y 2.354.000
Tm recicladas, manteniéndose en los resultados obtenidos en la última década.
El desglose de estas cantidades según su origen es el siguiente:

RECICLADO DE PAPEL Y CARTÓN EN ESPAÑA (1996)
Origen Consumo Reciclado Tasa de reciclaje
Tm/año (A) Tm/año (B) (B/A) % (3)
Papeles Doméstico(1) 1.650.000 950.000 42
Gráficos Comercial/Industrial 600.000

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Envases Doméstico(1) 1.400.000 675.000 48
Comercial/Industrial 750.000 500.000 67
Otros no recuperables(2) 770.000 0 0
TOTALES 5.170.000 2.125.000 41

Dado que el consumo de papel-cartón usado en 1996 fue de 2.774.000 Tm, se tuvieron que
importar en ese año cerca de 700.000 Tm para equilibrar nuestro balance.
El parque de contenedores azules para recogida de papel-cartón en 1996 era de
aproximadamente 26.000 unidades, llegándose a 32.000 en 1997, lo que supone una
distribución media de más de 1.200 habitantes/contenedor.

1.3.4.2 Vidrio:
El reciclaje de envases de vidrio en España alcanzó en 1996 una tasa de
recuperación del 35%, con 456.000 Tm recicladas, la cual se elevó al 37,3% en 1997.

RECICLADO DE VIDRIO EN ESPAÑA
AÑO 1.996 AÑO 1.997
Consumo (Tm/año) A 1.303.410 1.409.438
Vidrio reciclado (Tm/año) B=C+D 456.193 521.492
- Doméstico/Municipal C 220.446 249.866
- Otros domésticos D 235.747 271.626
Tasa de reciclaje (% B/A) 35,0 37,3

En cuanto a la procedencia del vidrio reciclado se pueden distinguir dos vías:

- Doméstico-Municipal: vidrio recogido en los contenedores específicos situados
en los distintos municipios de España.
- Otros domésticos: vidrio procedente de la hostelería, envasadores, Punto Vidrio
y otros.

La población atendida llegó a 35,4 millones de habitantes en el año 1997, con un parque de
contenedores verdes para recogida de vidrio de 50.000 unidades, lo que supone un ratio de
casi 800 habitantes/contenedor calculado sobre el total de la población nacional, o de 707
habitantes/contenedor en las zonas atendidas.

1.3.4.3 Plásticos:
Según CICLOPLAST, en España el 66% del plástico reciclado tiene origen
industrial, siguiéndole el sector agrícola con un 18%, doméstico (7%), comercial (7%) y
automoción (2%). El Polietileno, tanto de alta como de baja densidad, es el compuesto que
más se recicla, seguido del PVC.
En 1996 se consumieron unas 1.112.000 Tm de plástico para envase y embalaje, con el
siguiente balance de recuperación:

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ESTIMACIÓN DE LOS ENVASES Y EMBALAJES DE PLÁSTICO
VALORIZADOS EN ESPAÑA (1.998)
Consumo plástico envases (Tm/año) A 1.028.000
Residuos de plástico de envases B 953.000
Reciclaje (Tm/año) C 66.700
Valorización energética (Tm/año) D (1) 39.000
Tasa de reciclaje sobre consumo (% C/A) 6,5
Tasa de reciclaje sobre residuos (% C/B) 7,0
Tasa de valorización total (% C+D/A) 10,28

(1) La mayoria en la C.A. de Cataluña, que valorizó energéticamente 37.822
toneladas, según su reciente estimación.

1.3.4.4 Metales (Acero):
La recuperación de envases de acero ha experimentado un fuerte incremento en los
últimos años, debido fundamentalmente a la entrada en funcionamiento de nuevas plantas
de tratamiento de RU (incineración y compostaje). Así, según datos de ECOACERO, en el
año 1995 se recuperó el 17,4% de los envases de acero, pasando a un 23,2% en 1997.
Situación de este sector:

RECUPERACIÓN DE ENVASES DE ACERO EN ESPAÑA
Año 1.996 Año 1.997
Consumo aparente (Tm/año) A 413.000 469.686
Acero transformado en envases (Tm/año) B 359.310 408.627
Envases en el mercado nacional (Tm/año) C 276.890 310.855
Envases recuperados (Tm/año) D 54.997 72.250
Tasa de recuperación (% D/C) 19,9 23,2

1.3.4.5 Metales (Aluminio):
El consumo de botes en España fue de 3.200 millones de unidades en 1996, de los
que 1,440 millones fueron de aluminio (45%), recuperándose un total de 245 millones que
equivale al 17% del total, según datos de ARPAL (Asociación para el Reciclado de
Productos de Aluminio).

RECUPERACIÓN DE BOTES DE ALUMINIO EN ESPAÑA EN M. DE UNIDADES
Año 1.996 Año 1.997
Consumo total de botes A 3.200 3.700
Botes de aluminio B 1.440 1.517
20.000 Tm/año 21.067 Tm/año
Botes de aluminio reciclados C 245 290
3.400 Tm/año 4.045 Tm/año
Tasa de reciclaje (% C/B) 17,0 19,0

11


1.3.4.6 Envases compuestos:
Se incluyen bajo esta denominación aquellos envases en cuya composición
intrervienen diversos materiales (cartón, plástico, metales, etc.) Los cartones para bebidas
son los envases mayoritarios dentro de este tipo de envases, suponiendo cerca de un 1% de
la composición de los RU. El consumo de envases de cartones para bebidas en 1997 fue de
114.000 Tm. Los datos más recientes sobre el reciclaje en España de estos envases
(septiembre de 1999) indican la cifra de 4,5% con clara tendencia creciente, aunque aún
estamos lejos de otros países de la UE que ya están por encima del 20 %

1.3.4.7 Madera:
El envase de madera prácticamente no llega al usuario doméstico, siendo
principalmente el sector hortofrutícola y los comercios (grandes superficies y tiendas de
alimentación) los principales consumidores de este tipo de envases, y por tanto, donde se
produce la recuperación actual. En la tabla incluida a continuación se resume la situación
del reciclaje de los envases de madera en el año 1997, según datos de FEDEMCO
(Federación Española del Envase de Madera y sus Componentes)

RECUPERACIÓN DE ENVASES DE MADERA EN ESPAÑA (1.997)
Consumo aparente (Tm/año) A 357.500
Recuperación (Tm/año) B 34.200
Tasa de reciclaje (% B/A) 9,6

12


1.4 GESTIÓN

La mayoría de los RU generados en España vienen siendo eliminados mediante su depósito
en vertederos, en muchos casos sin ningún control. En la tabla siguiente se indican los
destinos finales de los RU generados en 1996. En la elaboración de dicha tabla se ha
partido de la generación total de RU, de la que se han detraído las cantidades gestionadas a
través de sistemas controlados (vertederos, plantas de compostaje, plantas de incineración
con o sin recuperación de energía) así como las cuantías obtenidas mediante sistemas de
recuperación y reciclaje, en todos los casos en base a las estimaciones más fiables
disponibles en el MIMAM.

TRATAMIENTO DE LOS RU. DESTINO FINAL (1.996)
Sistema RU tratados RU tratados
(Tm/año) (%)
Vertido autorizado(1) 9.989.386 58,2
Vertido incontrolado(2) 2.101.250 12,2
Reciclaje(3) 1.985.040 11,6
Compostaje (4) 2.394.162 13,9
Incineración (con recuperación de energía)(5) 627.949 3,7
Incineración (sin recuperación de energía) 77.399 0,5
TOTALES 17.175.186 100,0

(1) Vertido realizado en un vertedero autorizado administrativamente. La mayoría
de ellos no cumplen lo exigido por la nueva Directiva de Vertido.
(2) Vertido realizado en vertedero no autorizado administrativamente. Ninguno
cumple las normas de control ecológico.
(3) Incluye las cantidades recicladas en el año 1996 de cada uno de los materiales,
con la salvedad de que en la fracción papel-cartón sólo se incluye la parte de
origen doméstico excluyendo la parte industrial.
(4) Corresponde a la cantidad de RU que entraron en las plantas de compostaje en el
año 1996, incorporando, por tanto, el rechazo que se genera en las mismas.
Aunque no se dispone de información cuantificada sobre esta fracción rechazo,
su volumen podría ser del orden de la mitad de los RU que entran en las plantas
de compostaje. Si se acepta esta cifra, el tanto por ciento real de compostaje en
1996 habría sido del orden del 7%.
(5) La mayoría en la C.A. de Cataluña. Algunas estimaciones recientes elevan esta
cifra a las 664.830 toneladas/año.

Los principales problemas detectados son los siguientes:

- Ausencia de estadísticas suficientes y fiables en materia de generación de RU,
composición, cuantificación de la fracción de los Residuos de Envases en el
conjunto de los RU, sistemas de gestión, etc., lo que dificulta el diseño de planes
y medidas de gestión en materia de RU.

13


- Existencia de un elevado número de vertederos incontrolados que pueden dar
lugar en la mayor parte de los casos a serios problemas de tipo sanitario y de
contaminación ambiental. Estos vertederos ni cuentan con autorización
administrativa ni reúnen las más elementales condiciones de control ecológico.
- Existencia de algunas plantas de incineración que no se ajustan a la normativa
sobre emisión de contaminantes a la atmósfera, algunas de las cuales incluso no
disponen de sistemas para la recuperación de la energía contenida en los RU.
- Consideración como vertederos controlados y autorizados de un cierto número
de instalaciones que si bien en algunos casos lo son con la normativa actual, no
lo serán en el futuro en vista de la definición dada al respecto por la Directiva de
Vertido, y que deben ser objeto, por tanto, de operaciones de adecuación o
clausura en un periodo relativamente corto, si ello es posible o, de lo contrario,
ser clausurados. Por este motivo los llamaremos vertederos autorizados.
- El reciclaje y valoración de algunos materiales de los residuos de envases se
encuentra lejos de los objetivos mínimos marcados por la Ley 11/97 de Envases
y Residuos de Envases.
- Práctica inexistencia de un marco de apoyo a la introducción de tecnologías
limpias que permitan la reducción de los residuos urbanos, y en particular de los
residuos de envases, en su origen, habiéndose centrado la acción pública, hasta
la fecha, en la oferta de infraestructuras de tratamiento y eliminación.
- Escasos conocimientos sobre la materia a nivel ciudadano a pesar de la creciente
sensibilización, siendo preciso establecer campañas de información, debate y
participación social. Desproporción entre la gravedad objetiva del problema de
los RU (muy grave) y la percepción social de esa gravedad (más bien escasa).
- Fuerte oposición social a cualquier iniciativa tendente a la construcción de
infraestructuras o instalaciones para la gestión de RU.

Actualmente existe el Plan Nacional de Residuos Urbanos, cuyos principios y directrices
están directamente emanados de la UE. A modo de resumen se indican a continuación estos
principios:
- Prevención y minimización: conjunto de medidas destinadas a conseguir la
reducción de la generación de residuos urbanos, así como de la cantidad de
substancias peligrosas o contaminantes presentes en ellos. Actuación desde la
fase productiva (peligrosidad, disminución de peso, diseño del producto que
permita su reutilización o reciclaje), pasando por el transporte (disminución de
envases y embalajes), hasta el consumo (reutilización, menor generación de RU
y facilidad de separación).
- Reutilización y reciclado: en sintonía con lo anterior, se pretende facilitar la
reutilización directa de los residuos, potenciando el reciclaje de los componentes
de los RU y los mercados de los productos recuperados.
- Integración: El PNRU se constituye como un Plan integrador de los Planes de
las distintas Comunidades Autónomas.
- Autosuficiencia: establecimiento en todo el territorio nacional de
infraestructuras adecuadas para la reutilización, recuperación y valorización de
los residuos urbanos así como para la eliminación de los rechazos sin poner en
peligro la salud humana y sin utilizar métodos que puedan causar perjuicios al
medio ambiente.

14


- Proximidad: el tratamiento de los residuos debe hacerse en la instalación
adecuada más próxima a los centros de generación, evitando movimientos de los
RU innecesarios y que pueden originar riesgos e impactos negativos sobre el
medio ambiente.
- Protección y regeneración del suelo: se debe clausurar los puntos de vertido
incontrolado de RU, recuperando estos espacios degradados para aquellos usos
que se definan como viables y compatibles.
- “Quien contamina paga” y responsabilidad del productor: el poseedor o
productor de los residuos debe asumir los costes de su correcta gestión
ambiental. El servicio de recogida, tratamiento y eliminación de los residuos
urbanos se financiará mediante los tributos o instrumentos similares gestionados
por las Entidades Locales o, en su caso, por las Comunidades Autónomas, y
mediante los recursos provenientes de los sistemas integrados de gestión (SIG).
- Desincentivación de la generación de RU: se arbitrarán los instrumentos
económicos adecuados, de carácter progresivo, para desincentivar la producción
de residuos urbanos, incrementándose los costes repercutidos a los generadores
en forma más que proporcional al incremento de residuos generados. Se puede
resumir en un principio derivado del anterior: “quien contamina más paga
mucho más”.
- Sistema de información: creación de un inventario, un banco de datos y un
sistema de información nacional sobre generación y gestión de RU. Se elaborará
el Inventario Nacional de Residuos, en el que se integrarán los datos obtenidos a
lo largo de la ejecución del PNRU. Este sistema garantizará el libre acceso de
los ciudadanos a la información sobre la gestión de los RU.
- Concienciación ciudadana: programas de divulgación y pedagogía social
destinados a motivar a la población con vistas a conseguir su colaboración,
imprescindible, para el logro de los objetivos ecológicos del Plan. Potenciación
de los contenidos relacionados con los residuos en los programas de enseñanza
elemental y primaria.
- Formación: programas de formación de especialistas en las diversas actividades
de gestión de los RU.

1.4.1 Situación prevista en la gestión de los RU:

En la tabla y gráficos siguientes se resume la situación prevista en la gestión de los RU,
según el destino final, y para cada ámbito temporal de aplicación del PNRU.

1996 2001 2006
Toneladas % Toneladas % Toneladas %
(1)Vertido autorizado 9.989.386 58,16 0 0,00
(2) Vertido controlado 0 0,00 8.324.408 48,00 5.969.236 33,10
y autorizado
(3) Vertido 2.101.250 12,23 858.759 5,00 0 0,00
incontrolado

Reciclaje distinto al 1.985.040 11,56 3.349.161 19,50 4.500.000 24,96

15


compostaje
(4) Compostaje 2.394.162 13,99 3.179.126 18,51 4.372.701 24,24
(5) Valorización 705.348 4,11 1.544.049 8,99 3.192.008 17,70
energética
TOTAL 17.175.186 100,00 17.175.186 100,00 18.033.945 100,00

(1) Vertidos realizados en vertederos con autorización administrativa. La mayoría
no cumplen la nueva Directiva de Vertido, 99/31/CEE.
(2) Vertidos realizados en vertederos que cumplen la nueva Directiva 99/31/CEE.
(3) Vertidos realizados en vertederos que ni están autorizados ni cumplen la
Directiva 99/31/CEE.
(4) La cantidad de 1996 corresponde a los RU que entraron en las Plantas de
Compostaje incorporando, por tanto, el rechazo que se genera en las mismas; en
consecuencia las cantidades realmente compostadas fueron inferiores. En los
años 2001 y 2006 se incluyen los objetivos de biometanización.
(5) En valorización energética se han considerado las siguientes cantidades de RU
(según datos de los correspondientes Planes Autonómicos):
o Cataluña: 504.895 Tm/2001
o País Vasco: 207.405 Tm/2001
o Ceuta: 32.000 Tm/2001. El acuerdo para la construcción de esta planta
es de 1993. Sin embargo, está en revisión el Plan de RU de esta
Comunidad Autónoma, que no contempla ninguna planta incineradora.
o Melilla: 32.850 Tm/2001
o Baleares: 266.774 Tm/2001 y 300.000 Tm/2005
o Madrid: 200.000 Tm/2001
o Para Canarias y Galicia se estiman 300.000 Tm/2001 y 500.000
Tm/2005, respectivamente. Para el cálculo de las cantidades a valorizar
energéticamente en el 2006 se han aceptado las siguientes hipótesis:
o Canarias, Cataluña, Ceuta, Madrid, Melilla y País Vasco: se ha supuesto
un incremento total del volumen incinerado del 80% en el periodo
2001/2006.
o Baleares y Galicia: el mismo volumen que en el 2005.

16


SITUACIÓN AÑO 1.996

Compostaje
13,9%
Val.energética
4,1%

Reciclaje
Ver. Autorizado 11,6%
58,2%

Ver.
Incontrolado
12,2%

SITUACIÓN PREVISTA (Finales 2001)

Ver. Autorizado
+ Ver.
Controlado
47% Val. Energética
9%

Compostaje
18,5%

Reciclaje
19,5%
Ver.
Incontrolado
5%

17


SITUACIÓN PREVISTA (Finales 2006)

Compostaje Val. Energética
24,2% 17,7%

Reciclaje Ver.
25% Controlado
33,1%

Atendiendo a los gráficos arriba expuestos podemos observar que la eliminación de
residuos mediante vertido pasa de significar un 70,4% en el año de referencia 1996 a un
33,1% en el año 2006, lo que supone una reducción del 53,0% de la cantidad total de RU
vertida. Se debe subrayar, además, que ese 33,1% se depositará en vertederos controlados
que cumplan la nueva Directiva 93/31/CEE de vertidos, mientras que la casi totalidad de
ese 70,4% vertido en el año de partida lo fue en vertederos incontrolados o que no cumplen
lo exigido por la citada Directiva.
Además, con estos objetivos se cumplirán los porcentajes de reducción de vertido de la
fracción biodegradable de los RU marcados en la Directiva sobre Vertido recientemente
aprobada. Así, en el año 2001 se habrá reducido, mediante compostaje, la fracción orgánica
vertida en un 40% aproximadamente y a finales del 2006 en más de un 50%, porcentajes
que superan los indicados en la Directiva 99/31/CEE, ya que en el Plan Nacional de
Residuos Urbanos se establece que:
- A los 5 años (2004 ó 2005) se deberá reducir el vertido a un 75%, en peso, de la
materia biodegradable producida.
- A los 8 años (2007 ó 2006) se deberá reducir a un 50%.
- A los 15 años (2014 ó 2015) se deberá reducir a un 35%.

18


1.4.2 Características para establecer el sistema de gestión:

A la hora de establecer el sistema de gestión de los residuos urbanos podemos establecer
cuatro características fundamentales para decantarnos por su tratamiento o eliminación.

Densidad: la densidad de la basura va disminuyendo con el paso del tiempo debido a los
hábitos de consumo. La variación de la densidad también se produce entre zonas urbanas o
rurales e incluso entre distintos barrios de una misma ciudad. La densidad suele ser menor
en los barrios céntricos, donde oficinas y comercios alternan con viviendas y crece en las
zonas donde predominan las viviendas. La densidad también varía en sentido inverso al
nivel de vida debido a la utilización cada vez más acentuada de embalajes sin retorno,
ligeros y relativamente voluminosos, así como el descenso del uso de combustibles sólidos
(fósiles) para la calefacción.

Humedad: la humedad de los residuos depende del clima, las estaciones, y sobretodo de la
cantidad de materia orgánica que contengan. El grado de humedad tiende a disminuir, pero
oscila entre un 40-60% en peso y es mínima en los residuos procedentes de las áreas
comerciales y máxima en aquellos procedentes de mercados.

Poder calorífico: el poder calorífico producido por Kg de basura tiende a aumentar debido
al mayor consumo de materiales combustibles y a la disminución del grado de humedad. En
España oscila entre 800 y 1600 kcal/kg. Un parámetro importante para decidir si los
residuos se pueden incinerar es el poder calorífico inferior (PCI) el cual tiende a aumentar
cuando hay incremento de papel, cartón, plásticos en las basuras ya que el poder calorífico
de estos materiales es muy elevado y disminuye cuando el contenido es alto en materia
orgánica y por tanto humedad.

Relación carbono / nitrógeno: la relación C/N indica la capacidad mineralizadora anual del
nitrógeno y es de gran importancia para los procesos de compostaje. El intervalo óptimo
para los procesos de transformación biológica está entre 25 y 30 pues para valores
inferiores, la pérdida de nitrógeno en forma de amoniaco gaseoso es tan elevada que el
compostaje de basuras carece de interés.

19


1.4.3 La incineración como alternativa al problema de los RSU:

A veces se plantea la solución de incinerar todo lo que no es reciclable, entendiéndose
como no reciclable aquello que no tiene precio de mercado, lo que depende de
condicionamientos técnico-económicos. Los planes actuales de gestión integral obligan a
considerar el empleo de los distintos métodos, entre ellos el reciclado y la incineración.
Es de destacar que la incineración se presenta como un método, que disponiendo de las
máximas garantías medioambientales, reduce en un 80% el envío de materiales inservibles
al vertedero.

Comparativa del impacto ambiental de diferentes tecnologías de tratamiento de los residuos
sólidos urbanos:

Vertido Controlado:

Efecto sobre suelos: el efecto producido sobre el suelo es muy desfavorable, ya que se
produce contaminación de las capas freáticas y el consiguiente riesgo de contaminación de
las aguas subterráneas.
Efecto sobre la atmósfera:
a)Efecto invernadero: actúa favoreciendo el efecto invernadero ya que se produce una
emisión de metano.
b)Inmisión a nivel del suelo: desfavorable debido a la contaminación ocasionado por el
transporte a largas distancias.
Ruidos: produce ruidos.
Superficie ocupada: ocupa mucha superficie.
Estética: desfavorable en las zonas de descarga.
Aves y roedores: presencia de ratas y aves en el vertedero.
Olores: se emiten muchos olores molestos y nocivos.

Reciclado y compostaje:

Efecto sobre los suelos: efecto desfavorable debido a la contaminación de metales pesados
en suelos agrícolas. Se alivia por recogida selectiva.
a)Efecto invernadero: grado intermedio.
b)Inmisión a nivel del suelo: grado intermedio.
Ruido: el nivel de ruido no es perjudicial ni tan siquiera en zonas próximas a poblaciones.
Superficie ocupada: grado intermedio
Estética: resulta favorable si se integra arquitectónicamente en el entorno.
Aves y roedores: presencia de abundantes roedores y aves de rapiña.
Olores: muy desfavorable por los olores de la planta de compostaje.

Incineración:

Efecto sobre los suelos: es favorable siempre que se asuman las precauciones
indispensables.

20


a)Efecto invernadero: es favorable si se tiene en cuenta la energía sustituida.
b)Inmisión a nivel del suelo: favorable como consecuencia de la legislación vigente.
Ruidos: favorable incluso en zonas próximas a poblaciones.
Superficie ocupada: muy favorable, se optimiza el espacio al máximo.
Estética: favorable si se integra arquitectónicamente en el entorno.
Aves y roedores: muy favorable
Olores: si se adoptan las medidas adecuadas no tiene porque haber olores.

1.4.4 Valorización energética mediante incineración:

La incineración se está considerando como el proceso más indicado para la eliminación de
los residuos urbanos, bien precedido de otros tratamientos o no.
Existen una serie de ventajes de la incineración aplicada en un programa de gestión
integral, a saber:
- Se reduce el peso de los residuos al ser vertidos. Los residuos finales van una
parte al vertedero controlado y unos pocos, si es posible y procede, a vertederos
de alta seguridad.
- Se eliminan los residuos de una forma rápida y segura.
- Existe un control continuo y estricto de las emisiones de gases.
- Se elimina el riesgo de combustión espontánea tan frecuente en los vertederos,
eliminando además la existencia de plagas, malos olores y de lixiviados que
contaminan las capas acuíferas.
- Las escorias procedentes de la combustión pueden ser utilizadas como sub-base
de carreteras.
Por otra parte, los materiales actualmente reciclables: metales, papel y cartón, vidrio,
plástico, pilas y otros van a seguir siendo reciclados y con tendencia al crecimiento, según
se eleve la demanda de estos productos y se creen mercados que les sigan valorizando. La
aplicación de recogidas selectivas de materiales limpios incidirá de forma importante,
afectando notablemente al crecimiento, hasta ahora previsible, del PCI de los residuos.
También resulta incuestionable que no deben introducirse en incineradoras, metales, vidrios
y otros materiales no combustibles, ya que además de obligar a una mayor capacidad de
tratamiento mecánico, exigen un mayor consumo de combustible y de agua para
posteriormente llevarlos a vertederos.

21


1.5 Situación en la Unión Europea

No se dispone de datos completos sobre la capacidad de incineración en la Unión Europea.
Hay una variedad tal de instalaciones de incineración que queman una amplia gama de
resÍduos que no ha sido posible identificarlas a todas. Además, hay que tener en cuenta que
la gestión de residuos está pasando por una fase de rápido desarrollo y se están
construyendo incineradoras en muchos países al mismo tiempo ya que se están renovando o
cerrando muchas instalaciones antiguas.

El estudio sobre el proyecto de Directiva 23 evaluaba la información disponible sobre el
parque de incineradoras de residuos municipales (el residuo más utilizado como
combustible) de la Unión Europea. La mejor información sobre la situación a principios de
la década de los 90 procede de un estudio realizado para la Comisión Europea por TNO 24 .
En este estudio se da un parque total de incineradoras constituido por 485 unidades con una
capacidad de 43.140 kt al año, incluyendo Suiza y Noruega. Además, se muestra que la
incineración de residuos municipales no está distribuida uniformemente en toda la Unión
Europea.

La información que figura en la tabla de la página siguiente se ha elaborado a partir de los
datos del estudio TNO y muestra la situación a finales de los 80/principios de los 90.
Dado que las dos Directivas sobre incineración de residuos municipales todavía no se
cumplen totalmente, es importante considerar la situación a la que se llegará cuando se
consiga un cumplimiento completo.

En la evaluación económica, se hicieron proyecciones sobre el parque de incineradoras que
podía preverse en la Unión Europea para el año 2000, después de que se hubiesen llevado a
cabo todas las renovaciones y cierres de instalaciones necesarios. Al imponerse normas de
emisión estrictas, se cuenta con que se irá avanzando hacia instalaciones con una mejor
relación coste/eficacia. Se prevé un total de 363 instalaciones con una capacidad de
tratamiento de 56.512 kt al año.

Es difícil precisar el número total de otras instalaciones de incineración que se verán
afectadas por la propuesta de la Directiva, dada la amplia gama de residuos que pueden
quemarse en instalaciones especializadas o en plantas de coincineración.

Se han llevado a cabo otros análisis sobre los costes y beneficios de la nueva Directiva
referidos a la incineración de residuos clínicos y lodos de depuradora . En el sector de la
incineración de residuos sanitarios, se han dado, de manera especial, cambios destacados en
el número de
incineradoras, ya que se han ido cerrando instalaciones a pequeña escala situadas en los
hospitales, que han sido sustituidas por instalaciones centralizadas.
El estudio calcula que cada año se incineran en la Unión Europea, aproximadamente, 2 Mt
de lodos de depuradora y 1,3 Mt de residuos clínicos.

22


1.5.1 Incineración de residuos sólidos municipales en Europa

1.5.2 Mapa de la incineración en Europa en %:

23


1.6 Comparación de la situación a escala mundial:

El nivel de implantación de cada uno de los sistemas de tratamiento, en los países de
nuestro entorno, varía normalmente en función de los años que cada país lleva intentando
resolver su problema; la tipología de los residuos; el estado de opinión respecto a los
diversos sistemas y el nivel tecnológico de la industria nacional para la utilización,
desarrollo o mejora de las técnicas de tratamiento.

Un rápido análisis de la implantación de los distintos procesos de tratamiento en los países
más desarrollados, lleva a sacar como conclusiones inmediatas, respecto a la incineración,
que los países considerados con un nivel de vida más elevado son aquellos que poseen un
mayor porcentaje de incineración.

Existe ya en todos los países de nuestro entorno económico mucha experiencia en el diseño,
construcción y explotación de estas plantas, confirmando así la idoneidad de estos sistemas
en la eliminación de los RSU. En Europa existe ese tipo de instalaciones en la práctica
totalidad de las grandes aglomeraciones urbanas: Ámsterdam, Ginebra, París, Londres,
Madrid, Hamburgo, Munich, Frankfurt, Bruselas, Copenhague, Milán, Lyon, etcétera.
En estas ciudades se incineran una gran parte de los residuos urbanos que se producen, lo
cual junto a la integración de las plantas en el entorno, incluso en ocasiones dentro del área
urbana de las ciudades, reflejan la aceptación de este tipo de instalaciones.
Igualmente, en Estados Unidos y Japón, esta solución a los problemas de los RSU está
ampliamente difundida.

Como se puede observar en los siguientes gráficos hay una tendencia creciente hacia la
eliminación de los Residuos Sólidos Urbanos municipales mediante la incineración en los
países más industrializados del planeta. Y todo apunta a que la situación irá en aumento a
medida que pase el tiempo mientras se conjugan otras medidas de gestión de los RSU como
son las plantas de compostaje, el reciclaje de materiales para su retorno al ciclo de vida
productivo, etcétera.

24


1.6.1 Número de plantas de incineración en los países más industrializados:

Como se puede apreciar Japón es el país que cuenta con más plantas de incineración
(1.893), muy superior al siguiente en la lista, los EE.UU. con un total de 168 plantas en el
momento del estudio. España ocupa una modesta posición dentro de la Unión Europea con
13 plantas de incineración, mientras que Francia es el país miembro con más plantas de
incineración en su haber, un total de 165, aproximadamente el 50% de todas las plantas de
incineración de la Unión.

Sin embargo hemos de recordar que dentro del marco de la nueva legislación europea
(Directiva 7/2000 de la UE) se prevee la construcción de un número indeterminado de
plantas en todos los países miembros con el fin de evitar la formación de vertederos
incontrolados de RSU lo que hace suponer un fuerte incremento en los próximos años.

25


1.6.2 Número de RSU incinerados e el mundo en millones de Tn:

1.6.3 Mapa de la incineración en el mundo en %:

26


ESTUDIO TÉCNICO DE UNA PLANTA
DE INCINERACIÓN DE RSU

Planta de incineración de Residuos Sólidos Urbanos de Tarragona “SIRUSA”

27


CAPÍTULO II: ESTUDIO TÉCNICO DE UNA PLANTA DE
INCINERACIÓN DE RSU
ÍNDICE

2. PLANTA DE INCINERACIÓN DE TARRAGONA (SIRUSA)

2.1 INTRODUCCIÓN

2.1.1 Ficha técnica de la planta
2.1.2 Descripción básica de los procesos de la planta
2.1.3 Diagrama de procesos


2.2.1 La báscula
2.2.2 El foso
2.2.3 Los hornos
2.2.4 La caldera
2.2.5 El colector principal y secundario
2.2.6 Conjunto turbina-reductor
2.2.6.1 Funcionamiento



A. DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO INSTALADO

B. INSTALACIÓN Y ARRANQUE

C. EJERCICIO

D. MANTENIMIENTO

2.2.8 El aerocondensador
2.2.9 El lavado de gases (GSA)

2.2.8.1 Esquema básico de funcionamiento del GSA
2.2.8.2 Valores de emisión a la atmósfera

2.2.9 Nave de valorización de escorias

28


2.3 Producción en régimen especial

2.3.1 Cálculo del rendimiento eléctrico equivalente

29


2.1 Introducción

La planta de SIRUSA (Servicios de Incineración de Residuos Urbanos S.A.) está situada en
el polígono de Riu Clar, cerca de un importante nudo de comunicaciones (autovía de
circunvalación de Tarragona, carretera Tarragona-Constantí, Autopista A-7 y Eje
Transversal). Emplazamiento visible en el Plano Nº1.

SIRUSA es una entidad que pertenece a la Mancomunidad de Incineración de Residuos
Urbanos del Campo de Tarragona, Valls y Vila-Seca. Estas corporaciones decidieron, en el
año 1987, unir sus esfuerzos para resolver el problema del tratamiento de los residuos
urbanos e su propio ámbito. La opción por la planta incineradora partía de la base que las
diversas tecnologías de tratamiento de residuos no se excluyeran entre sí, ya que han de
contabilizarse en un Sistema de Gestión integral de tratamiento de los RSU.

Los residuos se incineran y se valorizan energéticamente, en la planta se convierte la
energía contenida en los RSU (Poder Calorífico Inferior de cualquier combustible) en
electricidad. La combustión de los RSU a altas temperaturas convierte en gases la mayor
parte de los residuos, de manera que la fracción sólida que sobra al final es sensiblemente
más pequeña que en origen.
Aunque lo más significativo del proceso consiste en el uso a que se destinan los gases
liberados tras la combustión.

Los gases se generan mientras los residuos se queman a temperaturas cercanas a los 1000º
C. Posteriormente, en la caldera de recuperación, se los hace pasar por diversas fases de
enfriamiento e intercambio de calor, de manera que produzcan vapor de alta temperatura y
presión (360º C y 36 bares), que expandiéndose en la turbina, acoplada ésta a un alternador
generan electricidad con una potencia de 7’4 MW.
La electricidad obtenida pasa a un transformador de tensión de 6000/25000 V y pasa en
condiciones a la red de distribución local del área de influencia de la incineradora, de
manera que los usuarios que dependen de ella obtienen un doble servicio:

- tratamiento de los residuos y reducción del coste
- ahorro energético

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2.1.1 Ficha técnica de la planta:

Extensión del solar 13.000 m2
Superficie edificada 1.900 m2
Capacidad de incineración 460 Tm/día
Nº de hornos 2
Tiempo mínimo de incineración 2 seg.
Temperatura mínima de incineración 850º C
PCI diseño 1.800 kcal/kg
Producción máxima de vapor 2 x 22’4 Tm/h
Temperatura del vapor 360º C
Presión del vapor 36 bar
Potencia del turboalternador 7’4 MW
Tensión salida de bornes 6.000 V
Tensión a la salida de la planta 25.000 V

2.1.2 Descripción del funcionamiento de la planta:

Los residuos sólidos urbanos llegan a la planta incineradora en camiones de recogida de
caja cerrada y compactadores de capacidad de carga variable entre 10 y 15 Tm.
A la entrada de la planta se pesan en una báscula electrónica que previa identificación del
camión, y mediante tarjeta, autoriza el paso, al tiempo que memoriza el peso neto al objeto
de disponer de información estadística que permita la posterior facturación y control.
Las operaciones de pesado y apertura de la barrera de acceso son realizadas sin la necesidad
de presencia física del personal de operación, todo ello es sin embargo, visualizado en un
monitor mediante circuito cerrado de TV.
Los camiones, una vez controlados, se dirigen a la plataforma de maniobra, situada a la cota
+ 5,50 m. debiendo ascender por una rampa de pendiente del 10%, donde previa maniobra,
basculan la carga por caída libre, en el interior del foso de almacenamiento de residuos.

El foso de almacenamiento tiene un volumen de 2.143 m3, hasta el nivel inferior de las
puertas de descarga con una capacidad normal de 850 Tm. Que por apilado puede alcanzar
hasta 1200 Tm. El foso se mantiene en constante depresión, debido a que el aire de
combustión se aspira de él, de esta forma se asegura que ninguna clase de malos olores o
polvo se escape a la atmósfera.
Para las labores generales de acarreo y movimientos interiores de basuras en el silo, así
como para la carga de tolvas de alimentación a los hornos, se disponen dos puentes grúa
equipados con una cuchara tipo pulpo, que permite la carga de 2,5 m3 de residuos
comprimidos; cada carga deposita en la tolva, aproximadamente 1,250 Tm.

El control de la grúa se efectúa desde la sala de mando, controlándose la carga de los
hornos mediante un monitor que alternativamente visiona las tolvas de entrada de residuos
a los hornos.

31


La alimentación de los hornos se efectúa por vertido directo del contenido al interior de las
tolvas de carga. Una vez introducidos los residuos por las tolvas de carga, por gravedad, a
un alimentador (dosificador) de velocidad regulable, si se actúa sobre la frecuencia de su
movimiento alternativo, se puede variar a voluntad el tiempo de permanencia de los
residuos.

Ya en el interior del horno, los residuos son secados por vaporización de la humedad
ligada, y posteriormente incinerados. La combustión tiene lugar en un horno con parrillas
rotativas. Los hornos están dotados de cámaras de combustión y post-combustión, para
asegurar la completa incineración de los residuos.
Los gases de salida tienen un contenido mínimo de un 6% en oxígeno, y permanecen
durante al menos 2 seg. A una temperatura mínima de 850º C. Esto asegura una combustión
óptima e impide la formación de productos indeseables.

Existen dos quemadores auxiliares de seguridad en la cámara de post-combustión, que se
conectan automáticamente cuando en dicha cámara la temperatura desciende de los
mínimos 850º C requeridos.
La combustión se efectúa de manera que se garantiza la combustión completa de los gases
de salida así como la de sus componentes fermentables y la de los productos residuales de
la incineración.

Las emisiones de monóxido de carbono son tales que la relación CO/CO2 en volumen
referido a 11% de O2 es inferior a 0,002 en medición seca.
Al objeto de lograr estas condiciones el horno tiene instaladas entradas de aire de
combustión (aire primario) y de aire secundario, ambas ubicadas de forma estratégica y en
condiciones de presión y temperatura adecuadas.
La planta incineradora posee dos módulos idénticos en capacidad y proceso formados por
horno-caldera-electrofiltro-ventilador de tiro-chimenea, de forma que el funcionamiento de
la incineración es siempre posible mediante una o dos unidades.

Los gases de combustión alcanzan una temperatura de 950º C en la entrada de la caldera de
recuperación. La caldera de recuperación está dotada de una primera cámara de radiación
que enfría los gases hasta una temperatura de 650º C a 700º C, así como unos paneles
convectivos o aces evaporadores en los que se sitúan además el sobrecalentador y el
economizador, todo convenientemente calculado, obteniéndose en los gases de salida una
temperatura de 220º C.

Las calderas de recuperación, una para cada horno, generan vapor sobrecalentado a 36
bares de presión absolutos y 360º C te temperatura.
Una vez recuperada la energía calorífica de los gases hay un electrofiltro equipado con dos
campos eléctricos y mecánicos de forma que depositen las partículas sólidas contenidas en
el flujo de gases, garantizando una emisión de 50 mg/Nm3, referido a una medición seca al
10% de CO2, cumpliendo con ello no sólo las normas vigentes, sino también disposiciones
europeas con criterios más estrictos en estos aspectos.

32


No se efectúa ningún otro tratamiento de gases HCl, NOx y SO2, por no ser necesarios al
ser muy inferiores a lo indicado en las disposiciones españolas sobretodo en cuanto se
refiere a emisiones de SO2 y NOx.
Los gases una vez depurados de partículas sólidas por el electrofiltro son emitidos a la
atmósfera con la ayuda de un ventilador de tiro forzado y una chimenea de 50 metros.
La chimenea está formada por dos conductos (uno por cada horno) de forma que se
mantiene constante la velocidad de salida de los gases, con independencia del número de
hornos que estén en funcionamiento.

En cada línea de combustión las cenizas recogidas en las distintas tolvas del horno, caldera
y electrofiltro, así como las escorias que se forman como producto del proceso de
incineración de los residuos, son conducidas a una cinta transportadora que lleva este
material a un depósito de almacenamiento, se efectúa una separación de las partes metálicas
magnéticas contenidas en las mismas, mediante una criba vibrante montada en el extremo.

Para la recuperación energética hay instalado un conjunto turboalternador de condensación
con un vacío de 0,25 bares absolutos que se obtienen mediante la utilización de un
aerocondensador. La potencia eléctrica generable con un funcionamiento a plena carga de
los dos hornos es de 7.400 KW.

El ciclo térmico se cierra mediante el conjunto de motobombas, depósitos y una planta de
desmineralización de agua que, convenientemente unido mediante tuberías de vapor de
agua condensado, da lugar a un ciclo cerrado con unas pérdidas de agua mínimas, inferiores
al 1% de la producción de vapor.

La energía eléctrica excedente es enviada a la red eléctrica de ENHER a la que la
instalación de generación de la planta se conecta automáticamente, produciéndose la venta
continua de excedentes eléctricos que se contabilizan en contadores de energía en sus
tarifas de llano, valle y punta.

2.1.3 Diagrama de Procesos: (en hoja siguiente)

33


34



2.2.1 LA BÁSCULA

Los camiones que entran en la empresa, procedentes
de distintos municipios. Son dirigidos a la báscula.
En la báscula se toman los datos más relevantes de
los camiones que llegan, como pueden ser matrícula,
tara, empresa de la que proceden, material que traen
(RSU o madera) y el peso de los residuos que
transportan.
Todos estos datos se guardan en una base de datos,
la cual nos permite saber a tiempo real todas las
entradas y salidas de basura.
En total hay dos básculas, una a la entrada, para los
camiones que vienen a descargar y otra a la salida,
para los camiones que salen con residuos cargados del foso debido a excedentes o a paradas
de planta.
Una vez tomados todos los datos, los camiones se dirigen al foso, donde descargarán los
Residuos Sólidos Urbanos.

2.2.2 EL FOSO

Los residuos que transportan los camiones se depositan en el foso.
El foso de almacenamiento tiene una capacidad máxima de 1200 toneladas y un volumen
de 2140 m3.
En el foso pueden descargar al mismo tiempo hasta cuatro camiones, los cuales se
repartirán a lo largo de él para ir igualando el
nivel.
En invierno se descargan diariamente en el foso
unas 450 toneladas de RSU. En época estival
esta cifra se duplica, pudiéndose llegar a
descargar hasta unas 1.000 toneladas diarias.
El foso se mantiene en constante depresión
debido a que el aire de combustión se aspira de
él, de esta forma se asegura que ninguna clase
de malos olores o polvo se escape a la
atmósfera.
Por encima del foso se encuentra un puente
grúa, compuesto de dos pulpos de
aproximadamente 1.000 kg. De capacidad cada
uno. Nunca funcionan a la vez los dos, cada
hora se va cambiando de pulpo, para que los
motores, contactores y maquinaria eléctrica en
general no se sobrecalienten.

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De esta forma hay siempre un pulpo de reserva, lo cual nos garantiza un trabajo continuado
las 24 horas del día.

2.2.3 LOS HORNOS

Los hornos empleados en la incineración de los R.S.U. deben recibir aire en exceso que
aporte oxígeno adicional para aumentar la mezcla y las turbulencias internas del horno,
independientemente de su tipo. Así, el aire debe llegar, durante el tiempo necesario, a todos
los residuos que están siendo incinerados.

Esto es así por la propia naturaleza heterogénea de los residuos sólidos urbanos, de manera
que es imposible realizar una combustión estequiométrica (con el oxígeno necesario para la
combustión total con un combustible homogéneo), debiendo recurrirse a la combustión con
exceso de aire.

El aire empleado, denominado primario, procede en este caso del foso de almacenamiento
con objeto de que estos se mantengan en depresión y no generen olores en el exterior de la
planta.

La planta dispone de dos unidades, con capacidad individual nominal de incineración de
9’6 toneladas/hora para RSU de 1.800 kcal/kr. Con estos datos sabemos que la capacidad
estándar de incineración de la planta es de 144.000 toneladas/año.
Desde el puesto del gruísta se van alimentando las dos líneas de incineración mediante un
pulpo.

Los RSU se introducen en una tolva. Esta tolva acaba en una mesa alimentadora
volumétrica, la cual nos alimenta el horno, introduciéndole “x” metros cúbicos de basura.
El volumen de basura introducida en el horno variará según la carrera que tenga asignada la
mesa alimentadora. Esta carrera irá en función del Poder Calorífico Inferior de los residuos,
que es aproximadamente de 1.800 kcal/kg.

Una de las funciones de la tolva de basura es la de taponar una entrada de aire incontrolado
al horno. Por esta razón, la tolva deberá mantener siempre un nivel de basura en su interior
(mínimo 10 metros de altura).

Dentro del horno encontramos la parrilla, que esta formada por seis rodillos de dos metros
de diámetro cada uno. Estos rodillos giran a una velocidad que puede variar entre la media
vuelta hasta las doce vueltas por hora. Cada rodillo está provisto de una entrada de aire
controlado, lo que nos permite regular la combustión.

Esquema del horno de parrilla de rodillos visible en Plano nº4

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Vista de la tolva del horno nº1 Vista del horno y la caldera

El horno dispone de dos quemadores de gas-oil, cuya función es la de conseguir los valores
adecuados de temperatura, presión y dilataciones en la puesta en marcha del horno,
asegurando la total combustión de los RSU, dentro de los parámetros establecidos.
Estos quemadores también pueden ser utilizados durante el funcionamiento del horno si los
RSU tienen un PCI inferior a 1.500 kcal/kg, ya sea por su composición rica en materia
orgánica o como consecuencia de un contenido elevado de humedad.

La ley establece que la combustión se ha de realizar a una temperatura superior a 850º C y
que los gases tienen que estar como mínimo 2 segundos en el interior del horno. Estos
requisitos se alcanzan gracias a una adición de aire secundario y a un diseño especial del
horno, lo que fuerza unas turbulencias en su interior, impidiendo la salida rápida de los
gases de combustión.

Las escorias salen del horno a unos 400º C y se depositan en un baño de agua. Este baño de
agua, situado en la parte inferior del horno cumple dos funciones. La primera es la de
sellado, ya que así evitamos que entre aire descontrolado en el horno. Su segunda función
es la de apagar y enfriar las escorias antes de que salgan al exterior.

37


Las escorias se conducen a través de una cinta transportadora a un separador magnético, el
cual separa las partes metálicas de los áridos. Una vez realizada la separación de las
escorias, estas se almacenan en un depósito, posteriormente reciben un proceso de
tratamiento, y un periodo de maduración, finalmente se utilizan como un subproducto
(árido).

Vista del interior del horno nº 1 desde el punto de vista de los quemadores de gas-oil,
En la zona de la cámara de post-combustión.

38


Cálculo de la capacidad mecánica y térmica de cada horno:

Una planta de incineración debe contar con cierta flexibilidad, tanto a nivel mecánico
(capacidad de hornos) como a nivel térmico (capacidad de las calderas).
Para disponer de una aproximación al dimensionado mecánico y térmico de una planta de
incineración, se realizan las siguientes consideraciones en las que se parte de un diagrama
de combustión básico de un horno.

Diagrama de combustión de un horno:

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Descripción de los puntos:

C : Mínima capacidad mecánica del horno para mantener la combustión, por debajo de este
valor existiría un muy alto consumo de otro combustible en los quemadores de gas-oil.
Coincide con la menor capacidad térmica del sistema.

A: Coincide con el combustible de menor PCI que puede emplearse en esta línea de
incineración, en nuestro caso corresponde a 1.500 KJ/Kg empleo de RSU de menor
valoración energética obligaría al empleo indiscriminado de los quemadores de gas-oil para
mantener la combustión.

AB : Incremento de la capacidad mecánica del horno, manteniendo un RSU de baja
calidad. Ocasionalmente deben encenderse los quemadores, equivale en nuestro caso a 5
Tm/h.

CD: La capacidad mecánica del horno es mínima, pero se va elevando la calidad del
combustible.

DE Límite máximo de la calidad esperable en el RSU recibido en la planta, El incremento
hasta el máximo térmico (CT3) se realiza incrementando la cantidad de basura.

EP: A partir del límite térmico del sistema (CT3), para incrementar la basura tratada, ésta
debe reducir su calidad hasta llegar al límite mecánico máximo (CM4).

PB: Delimita el rango térmico de funcionamiento del sistema, manteniéndolo al máximo la
capacidad mecánica, empleando residuos de distinta calidad.

X: Situación actual de las basuras en la fecha de realización del estudio de viabilidad.
Conocida la cantidad de basuras a tratar y el PCI de las mismas.

XE: Previsión del crecimiento del valor energético de los RSU en un plazo de 8 a 14 años.

XB: Previsión del crecimiento de la cantidad de RSU que deberá darse en un plazo de 8 a
14 años.

P: Punto de diseño de la planta.

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Consideraciones:

- La materia combustible se incrementa a razón de un 4% anual.

- La materia orgánica disminuye a razón de entr un 1%-3% anual.

- La fracción inerte se incrementa entre el 1% y el 3% en los primeros cuatro años
para tender a una estabilización en torno al 0,4%-0,6%

- El nivel de humedad disminuye a razón del 0,8%-2,0% anual

Para el cálculo de la capacidad mecánica emplearemos la expresión:

qDIS = (QDIS – PDIS) / (HR x N) = 9,6 Tm /hora

QDIS = recogida anual en el punto de diseño (Tm/año) = 144.000 Tm/año

PDIS = Suma de todas las basuras desviadas de la planta por reutilización, reciclaje,
compostaje y paradas en el punto de diseño (Tm/año) = 0 Tm/año

HR = Número de horas anuales de funcionamiento de la planta = 7.500 h/año

qDIS = carga mecánica de diseño de cada horno (Tm/hora) = 9,6 Tm/hora

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Carga mecánica en la fecha de inicio de la explotación:

q = (Qactual – Pactual) / HR x N

Qactual = Recogida anual al inicio de la explotación = 120.000 Tm /año

Pactual = Basuras desviadas al inicio de la explotación = 24.000 Tm /año

HR = Número de horas anuales de funcionamiento de la planta = 7.500 h/año

N = Número de hornos, considerados los dos iguales = 2 hornos

q = carga mecánica en la fecha de inicio de la explotación = 6,4 Tm/h

Flexibilidad mecánica máxima:

FMmáx(%) = (qDIS / q) x 100

Fmmáx = Flexibilidad mecánica máxima (%) = 150 %

Capacidad térmica en cada horno:

La capacidad térmica máxima de cada horno puede calcularse con la expresión:

CTDIS = (PCIDIS x qDIS) / 103

PCIDIS = PCI en el punto de diseño = 1.800 Kcal/Kg

QDIS = carga mecánica en el punto de diseño = 9,6 Tm/hora

CTDIS = carga térmica de diseño = 17,28 Gcal/hora

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Carga térmica en la fecha de inicio de la exploltación:

Emplearemos para su cálculo la fórmula:

CT = (PCIactual x qactual) / 103

PCIactual = PCI al início de la explotación = 1.600 Kcal/Kg

Qactual = carga mecánica de la planta al inicio de la explotación = 6,4 Tm/hora

CT = carga térmica en la fecha de inicio de la explotación = 10,24 Gcal/hora

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2.2.4 LA CALDERA

Las calderas forman, por así decirlo, el forro de la cámara de combustión, de forma que
creando un apantallado de agua, circulando esta por los tubos que configuran sus paredes,
recogen el calor cedido por los gases al salir de la cámara de combustión.
La parte de la caldera cercana a la parrilla de combustión se forra de material refractario
para proteger los tubos de las temperaturas excesivas y de la abrasión mecánica.

El calor transferido al agua de la caldera permite que ésta se convierta en vapor, de forma
que pueda ser utilizado para accionar la turbina (grupo turboalternador).

Una muestra del nivel de vapor generado por cada tonelada de R.S.U., en función del nivel
de PCI del residuo utilizado y de la humedad contenida en éste se señala en la tabla
siguiente:

Capacidad de generación de vapor

PCI combustible (Kcal/Kg)
3.600 3.350 2.800 2.230 1.675
% humedad 15 18 25 32 39
% parte no combustible 14 16 20 24 28
% parte combustible 71 66 55 44 33
Tn vapor/Tn RSU 4,3 3,9 3,2 2,3 1,5

Los gases provenientes del horno entran en la caldera. La caldera se divide en dos partes
diferenciadas:
La parte vertical y la parte horizontal.

Los gases en el horno están a unos 1000º C, posteriormente a la entrad de caldera su Tª es
de 700º C y a la salida de la misma es de 250º C, esta cesión de calor se aprovecha para
producir el vapor que finalmente convertiremos en energía eléctrica mediante un grupo
turboalternador.
Toda la caldera tiene un envolvente de evaporadores. La función de dichos evaporadores es
la de aislar del exterior y la de producir vapor. La caldera es de conductos acuatubulares.
Los gases que salen de la caldera se dirigen al lavado de gases (GSA), en donde mediante
un proceso químico se purifican.
La parte horizontal de la caldera está compuesta por los siguientes elementos:

- 2 evaporizadores

- 2 sobrecalentadores

- 2 economizadores

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Los evaporizadores cogen agua de la parte lateral inferior del calderín y la devuelven a la
parte central (punto flash).
De la parte alta del calderín se saca vapor seco (título=1) a una presión de 40 bar y una
temperatura de 250º C. Este vapor lo introducimos en el primer sobrecalentador.
Una vez sobrecalentado el vapor se dirige al segundo sobrecalentador.
Entre el primer sobrecalentador y el segundo puede haber una adición de agua, que irá en
función de la temperatura de salida de la caldera.
Finalmente las condiciones de salida del vapor son de 360º C y 36 bar, que son las
condiciones de temperatura y presión a las cuales trabajará nuestra turbina.

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2.2.5 EL COLECTOR PRINCIPAL Y SECUNDARIO

Es el lugar físico donde se acoplan la producción de vapor de las dos calderas.
Desde el colector principal el vapor puede dirigirse a diferentes lugares:

- A turbina (Funcionamiento normal de la planta).

- A bypass del aerocondensador (Exceso de presión).

- Al colector secundario (Funcionamiento con turbina fuera de servicio).

El vapor proveniente de la extracción realizada en turbina se dirige al colector secundario,
el cual alimentamos a 12 bar.
La función del colector secundario es la de repartir el vapor proveniente de la extracción de
turbina a los siguientes elementos:

- A los cuatro precalentadores de aire de combustión situados en el horno.

- Al desgasificador.

- A los eyectores del aerocondensador.

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2.2.6 CONJUNTO TURBINA – REDUCTOR

TURBINA DE VAPOR

Principio de funcionamiento y tipo de turbina:

Las turbinas de vapor (TV) son máquinas rotativas que convierten la energía contenida en
vapor a alta presión y temperatura, que se expansiona hasta un estado a menor presión y
temperatura, en energía mecánica.
Normalmente las turbinas de vapor son parte de un ciclo cerrado (ciclo de Rankine), que
utiliza agua como fluido de trabajo, formado en esencia por un generador de vapor, la
turbina propiamente dicha, un condensador de vapor, un depósito de condensados y una
bomba de presión.
Para explicar el funcionamiento de la turbina de vapor de la planta objeto de este estudio se
representa más abajo el ciclo teórico sobre un diagrama temperatura-entropía.

ciclo teórico de la turbina de vapor (ciclo de Rankine)

La turbina está compuesta de dos etapas, una etapa de alta presión y otra etapa de baja
presión. Cada etapa está unida por separado a un reductor, el cual mediante un eje une la
turbina con el alternador.

El proceso es el siguiente:

La caldera produce vapor recalentado a presión y temperatura elevadas (punto 1), en
nuestro caso a una presión de 36 bar y una temperatura de 360º C, que llega a la turbina, de
la cual sale vapor a una presión y una temperatura menores (punto 3), en nuestro caso 0,25
bar y 65º C, produciendo un trabajo mecánico.

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Luego llega al condensador, donde se refrigera mediante un fluido externo, y sale en forma
de líquido a presión baja.
Finalmente, pasa a través de una bomba que lo devuelve a la caldera a la presión alta
cerrándose el ciclo.
El tipo de turbina de vapor existente en la planta es de condensación con extracción.
Este tipo de turbinas son turbinas en las que se extrae vapor en uno o más puntos antes de
llegar al final de la expansión.
Frente a otros tipos de turbinas (como por ejemplo turbinas de contrapresión o de
condensación) presenta la ventaja de proporcionar vapor, y en consecuencia, calor
recuperable de condensación a distintos niveles térmicos.

La turbina objeto de este estudio es una turbina con etapas de presión del tipo Rateau
cuenta con 6 etapas de presión, cuatro en el lado de alta presión y 2 en el cuerpo de baja
presión, cada etapa está compuesta por un grupo de alabes fijos que actúan como toberas, es
decir permiten una caída de presión y por lo tanto un incremento de la energía cinética del
vapor y a continuación un grupo de alabes móviles que reciben la energía del vapor que
sale de los alabes fijos transformándola en trabajo al árbol; todos los rotores están
acoplados al mismo árbol.
El vapor cubre la totalidad (360°) de los alabes móviles (admisión total) y utilizan
generalmente en su primera etapa una de velocidad, que puede ser de tipo Laval o Curtis.
En estas turbinas el régimen de rotación es menor que en las turbinas Laval o Curtis, lo cual
permite lograr una mayor vida de la misma, su inconveniente es que el árbol debe ser
robusto, debido a su gran longitud. Su nombre se debe a su inventor.

Tal como ha sido descrita ésta turbina sería como tener varias turbinas Laval, una a
continuación de la otra.

Esquema de las tres etapas intermedias de la turbina Rateau:

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Distribución de la presión y la velocidad del vapor en las tres etapas del cuerpo de alta
presión de la turbina:

Características de funcionamiento:

HP BP
TURBINA
• Presión de admisión del vapor (bares abs.) 36 7
• Presión de escape del vapor (bares abs.) 7 0,25
• Temperatura de admisión (ºC) 360 193
• Temperatura de escape (ºC) 193 65
• Sentido de rotación (frente turbina) Contrario agujas del reloj

REDUCTOR
• Velocidad de entrada, lado turbina (r.p.m.) 21060 10324
• Velocidad de salida, lado alternador (r.p.m.) 1500

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Características constructivas:

• Número de etapas 6
• Número de distribuidores 4 sobre A.P.
• DN tubería admisión de vapor 150 mm
• DN tubería de escape 1000 mm

2.2.6.1 FUNCIONAMIENTO

El vapor proveniente de la caldera atraviesa el obturador, que es el encargado de cerrar o
abrir la entrada de vapor a turbina.

Cuerpo de alta presión:
Podemos distinguir los 3
escalonamientos

A continuación, el vapor entra en la etapa de alta presión (High Presure “HP”). Esta etapa
está compuesta de tres escalonamientos.
Entre el segundo y tercer escalonamiento de esta etapa se realiza la extracción de vapor
necesaria para el proceso.

Entre el cuerpo de alta y el de baja nos encontramos las válvulas de control, que son las que
se encargan de la regulación. Esta regulación se realiza mediante valores de presión. Según
la presión en turbina, el conjunto de válvulas de control dejará pasar mayor o menor caudal
de vapor.

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El vapor que no se utiliza en la extracción pasa a la etapa de baja presión (BP). Esta etapa
también cuenta con tres escalonamientos.

Vista del rodete y los álabes del cuerpo de baja presión

Una vez el vapor ha pasado por el cuerpo de baja presión de la turbina, este se conduce al
aerocondensador.
Entre la turbina y el alternador se encuentra el reductor. Este elemento es fundamental para
el buen funcionamiento del grupo, ya que es el encargado de que el alternador gire a 1.500
min-1

Como ya se ha expuesto anteriormente, las velocidades de giro de las dos etapas de la
turbina son diferentes y ambas muy elevadas.
Cada etapa está unida al reductor por separado, mediante unos engranajes. El diámetro de
los engranajes varía según la etapa de la turbina que observemos.
Estos engranajes son los encargados de transmitir la energía mecánica de la turbina al
reductor, el cual, se la transmitirá al alternador a su velocidad nominal (1.500 min-1).
La forma de unión entre el reductor y el alternador es mediante un acoplamiento de los dos
ejes, tal y como se ve en la fotografía.

51


Estudio energético de la turbina de vapor:

Estableciendo un balance de enrgía alrededor de la turbina podremos calcular la potencia
suministrada y el calor recuperable.

Esquema de funcionamiento de la turbina:

Punto 1: La presión = 36 bar y T= 360º C, el caudal másico es m1 = 46,2 Tn/h, o lo que es
lo mismo 46,2 x 103 / 3600 Kg/seg

Punto 2: en este punto se produce la extracción de vapor para los procesos de la planta, la
presión en el punto 2 es de 12 bar y la temperatura T =269º C, el grado de extracción es Y
= 0,3.

Punto 3: corresponde a la salida de vapor hacia el aerocondensador, la presión en este
punto a la salida del cuerpo de baja presión es de 0,25 bar y la temperatura T = 65º C

Punto 4: Tenemos vapor con título = 0 y 12 bar de presión

52


En la figura siguiente se ha representado un diagrama termodinámico entalpía-
entropía (h – s):

En el punto de intersección de la isóbara 36 bar y la isoterma de 360º C leemos la entalpía
correspondiente al punto 1, que es h1 = 3130 KJ/Kg, y trazando una vertical hasta la isóbara
de 12 bar, encontramos el punto final de la expansión isoentrópica h2’ = 2870 KJ /Kg.
En las tablas encontramos la entalpía del líquido saturado a 0,25 bar, de donde resulta que
h3 = 2618 KJ/Kg. En las tablas hallamos h4 = 798,4 KJ/Kg.

Con estos datos y sabiendo que el rendimiento del cuerpo de alta presión se calcula
mediante la fórmula:

ηi AP = (h1 – h2) / (h1 – h2’) = 57’6 %

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El rendimiento interno en el cuerpo de baja presión se calcula mediante la fórmula:

ηiBP = (h2 – h3) / (h2 – h3’) = 53’1 %

La relación calor-electricidad producido (RCEp) se calcula mediante la fórmula:

RCEp = Qu / Ne

Dónde:
Qu = calor útil = m2 x (h2 – h4)

Si el grado de extracción es: y = m2 /m1 y teniendo en cuenta que para las
necesidades de procesos de la planta consideramos un grado de extracción
del 30% (0,3) y sabiendo que el caudal másico de vapor producido por las
calderas a pleno rendimiento es de 46,2 x 103 / 3600 Kg/seg

Deducimos que m2 = y x m1 = 0,3 x 46,2 x 103 / 3600 Kg /seg

Nos queda que : Qu = [(0,3 x 46,2 x 103)/3600] x (2980 – 798’4) = 8399’1 KW

Ne = potencia eléctrica en bornes del alternador = 7.400 KW

De manera que nos queda:
RCEp = Qu / Ne = 8399’1 / 7400 = 1,13

RCE puede variar entre amplios intérvalos para las turbinas de vapor de condensación con
extracción, lo normal es que fluctúe entre 0,3 a 10.

La relación calor electricidad máxima la calcularemos aplicando la fórmula:

RCEmáx = [(h2 – h4) / ηem] x (h1 – h2)

Si sabemos que:
h1 = 3130 KJ/Kg
h2 = 2980 KJ/Kg
h4 = 798’4 KJ/Kg
ηem = 85%
Nos queda:
RCEmáx = 3’84

54


La potencia interna de la turbina de vapor se calcula mediante la fórmula:

Ni = Ne / ηem
Dónde:
Ne = potencia eléctrica en bornes del alternador = 7.400 KW
ηem = rendimiento electromecánico = 85%
Nos queda que Ni = 7.400 / 0,85 = 8705’88 KW

Finalmente calcularemos el rendimiento térmico aplicando la fórmula:

ηt = [(h1 – h2) – (h4 – h3)] / (h1 – h4)
Conocemos los datos siguientes:

h1 = 3130 KJ/Kg
h2 = 2980 KJ/Kg
h3 = 2618’3 KJ/Kg
h4 = 798’4 KJ/Kg

El resultado será:

ηt = [(3130 - 2980) – (798’4 - 2618’3)] / (3130 – 798’4) = 92,28 %

55




A0.1 Datos característicos

A0.2 El estator

A0.3 El rotor

A0.4 La excitatriz

A0.5 Ensayo de vacío y característica de cortocircuito

A0.6 Determinación de la excitación en carga

56


A0.1 EL ALTERNADOR
El generador instalado en la planta de residuos urbanos de Tarragona es un alternador
síncrono trifásico, de cuatro polos y de excitación brushless.

A0.2 Datos característicos del alternador

• Potencia nominal 9260 KVA
• Tensión nominal 6000 V
• Intensidad nominal 891 A
• Factor de potencia 0.8
• Frecuencia 50 Hz
• Número de polos 4
• Velocidad 1500 r.p.m.
• Clase aislamiento estator y rotor F

57


A0.3 El estator

El estator del generador consiste en una carcasa de acero construida con elementos
soldados, en la cual se ubica el paquete laminado completo con los arrollamientos.
El conjunto estatórico arrollado está sujeto a la carcasa mediante clavijas situadas a
lo largo de dos generatrices.

A0.4 El rotor

El rotor consiste en un paquete laminado mantenido a presión gracias a unos tirantes
pasantes. Estas láminas poseen un perfil particular en estrella, que se agrupa en una
pieza única llamada “trébol”, la que incluye la culata y los cuatro polos.

58


A0.5 La excitatriz

La excitatriz rotativa brushless es un pequeño alternador de seis polos, con inductor fijo e
inducido rotativo. Visto que el arrollamiento inducido de la excitatriz y el arrollamiento
inductor del generador principal están montados en el mismo árbol, no se necesitan
contactos de roce para asegurar la conexión eléctrica entre ellos.
El campo inductor de la excitatriz rotativa es alimentado por un regulador de tensión a 46’5
V, por lo que obtenemos una intensidad de excitación de 5 A.
El rotor de la excitatriz brushless genera una corriente alterna trifásica, mientras el inductor
del generador principal debe ser alimentado en corriente continua. Para realizar la
conversión necesaria se introduce un puente rectificador trifásico de diodos en Graetz.
La conexión eléctrica con el inductor del generador principal se realiza por medio de dos
cables pasantes a través de un orificio efectuado en el eje del árbol.
Este sistema elimina de modo eficaz y seguro cualquier tipo de contacto o fricción que
pueda originar exigencias de mantenimiento.
En paralelo a los terminales del campo del generador, en el lado de corriente continua del
rectificador, se conectan unos varistores que son los encargados de garantizar la anulación
de las crestas de tensión que pueden surgir durante los fenómenos de puesta en marcha del
generador o transitorios.

Excitatriz rotativa brushless (arrollamientos)

59


A0.6 Ensayo de vacío y característica de cortocircuito del alternador:
Tensión y corriente (p.u.)

1=6000V

0.5=3000V=
891A

1=56A 2=112A 3
0
0
corriente de excitación (p.u.)
0
curva de vacio característica de cortocircuito

El ensayo de vacío y la característica reactiva del alternador sincrono trifásico de índice
horario 4 y conexión en estrella ubicado en la planta SIRUSA nos ha dado la gráfica arriba
expuesta. La tensión debida al magnetismo remanente es muy pequeña, alrededor de 20 V.

Valores obtenidos:

Reactancia sincronía no saturada: Xd ≡ Xs = Eoc/Iec = 15,3Ω

Xs(p.u.) = (Xs x Xn) / Un = 2,22 p.u.

Relación de cortocircuito: rcc = Ieo / Iecc = 0,51

Factor de saturación: Ks = Ieo / Ieoc = Xs x rcc = 2,29

Reactancia transversal: Xq = 8Ω = 1,15 p.u.

60


A0.7 Determinación de la excitación en carga:

Para hallar la excitación en carga utilizaremos el método de Blondel, pues ya sabemos que
se trata de una máquina sincronía de rueda polar.
Los datos de partida para aplicar el método se expresan a continuación:

Xd Xq Unf Cos ϕ Inf
15,3 Ω ; 2,2 p.u. 8 Ω ; 1,15 p.u. 6000 / V3 = 0’8 891 A
3464 V

Proceso:

En el diagrama vectorial primero hemos situado el valor de la tensión de fase.

Después, colocamos el vector de la intensidad de fase con un desplazamiento de 36’86º con
respecto a la tensión atendiendo al cos ϕ = 0,8.

Posteriormente colocamos el vector jXq.I:

jXq.Iq = 1,15 x 891 = 1024,65 V

Gracias a este vector, mediante paralelas y perpendiculares podemos determinar sobre el
diagrama los vectores de Iq e Id.

Los valores obtenidos han sido:
Id = 18 mm = 641,52 A
Iq = 17 mm = 605’88 A

Ahora ya podemos determinar los valores de los ángulos ψ y θ. Determinamos θ = 12º, y
sabiendo que ϕ = θ + ϕ = 12º + 36’86º = 48,86º

Seguidamente calcularemos el vector jXd.Id que será perpendicular al vector Id.

jXd.Id = 2,2 x 641,52 = 1411,34 V

Ahora le toca el turno al vector jXq.Iq, que a su vez es perpendicular a Iq.

jXq.Iq = 1,15 x 605,88 = 696,76 V

En este momento ya podemos determinar el valor de Eo, que es: Eo = 49 mm = 4900 V

61


Diagrama vectorial por el método de Blondel:

Escalas:
1mm en el esquema corresponde a 100 V o 35,64 A

Una vez conocemos el valor de Eo nos vamos a la curva correspondiente al ensayo de vacío
y obtenemos el valor correspondiente de intensidad de excitación para 4900 V.
El resultado obtenido nos dice que I e= 41 A.

Por otra parte, el coeficiente de regulación se obtiene mediante la fórmula:

ε = [(Eo – U) / U] x 100 = [(4900 – 3464) / 3464] x 100 = 41,45%

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DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO INSTALADO
INDICE

A1. PREMISA

A2. GENERADOR

A2.1 Datos característicos del generador
A2.2 Estátor
A2.3 Rotor
A2.4 Arrollamiento estatórico
A2.5 Arrollamientos rotóricos
A2.6 Cojinetes
A2.7 Sistema de enfriamiento

A3. EXCITATRIZ ROTATIVA BRUSHLESS

A3.1 Datos característicos de la excitatriz rotativa brushless
A3.2 Estátor
A3.3 Rotor
A3.4 Puente rectificador rotativo

A4. PLACAS DE BORNES DE LINEA, CENTRO ESTRELLA Y AUXILIARES

A5. INSTRUMENTAL Y ACCESORIOS

A6. SISTEMA DE EXCITACIÓN ESTÁTICO

A6.1 Alimentación
A6.2 Señales de medición para la regulación automática
A6.3 Regulación manual
A6.4 Regulación automática
A6.5 Pre-excitación
A6.6 Compensador de tensión

A7. COMPONENTES DEL SISTEMA DE EXCITACIÓN

A7.1 Alimentador estabilizado
A7.2 Regulador automático de tensión
A7.3 Protección para funcionamiento a frecuencia reducida
A7.4 Regulador del cos ϕ
A7.6 Regulador manual de tensión
A7.7 Dispositivos de tracking
A7.8 Motopotenciómetros
A7.9 Dispositivos auxiliares del panel de excitación

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A1. PREMISA

El grupo turbogenerador está compuesto por una turbina de vapor (suministro ALSTHOM-
RATEAU ), por un reductor de velocidad (suministro GRAFFENSTADEN ) y por un
generador síncrono trifásico brushless completo con sistema de excitación (suministro
ANSALDO COMPONENTI ).

A2. GENERADOR

El generador es trifásico, de cuatro polos, con excitación brushless. Las varias partes que
componen el generador se detallan más adelante.
A2.1 Datos característicos del generador

Potencia nominal 9260 KVA
Tensión nominal 6000 V
Corriente nominal 891 A
Factor de potencia 0,8
Frecuencia 50 Hz
Velocidad 1500 min-1
Número de polos 4
Grado de protección IP 23 [IEC 34-5]
Forma constructiva IM 1001 [IEC 34-7]
Método de enfriamiento IC 01 [IEC 24-6]
Clase de aislamiento estator F
Clase de aislamiento rotor F
Clase de aislamiento temperatura B/B
estator/rotor
Normas aplicadas IEC
Instalación En interiores
Temperatura ambiente ≤ 37º C
Altitud < 1000 m
Masa total 20520 kg
Masa rotor 7700 kg
Rendimiento a cos ϕ = 0,8/1 (4/4) 0,97.5 / 0,98.2
(3/4) 0,97.5 / 0,98.1
(2/4) 0,97.0 / 0,97.7
Relación de cortocircuito 0,51
Reactancia síncrona directa 2,17 p.u.
Reactancia transitoria directa 0,29 p.u.
Reactancia subtransitoria directa 0,15 p.u.
Reactancia síncrona en cuadratura 1.15 p.u.
Reactancia subtransitoria en cuadratura 0.2 p.u.
Reactancia de secuencia inversa 0.175 p.u.
Reactancia a la secuencia cero 0.061 p.u.

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Resistencia de armadura 0.0046 p.u.
Constante de tiempo transitoria al vacio 6.6 seg.
según eje directo
Constante de tiempo transitoria en 0.84 seg.
cortocircuito según el eje directo
Constante de tiempo subtransitoria en 0.021 seg.
cortocircuito según el eje directo
Constante de tiempo unidireccional en 0.12 seg.
cortocircuito
Curva de magnetización en vacío y Pág. anterior
característica de cortocircuito
Curva límite del kW en función del kVAR -----------
(curva de capacidad)
Curvas en V a la tensión nominal -----------
PD2 2315 kgm2

A2.2 Estátor

El estátor del generador consiste en una carcasa de acero construida con elementos
soldados, en la cual se ubica el paquete laminado completo con arrollamiento.
Los pies del generador están constituidos por dos perfiles de sección rectangular, soldados a
la estructura.
El paquete laminado está formado por un conjunto de laminillas empaquetadas, las cuales
están bloqueadas a presión mediante una serie de tirantes a fin de obtener una buena rigidez
de todo el conjunto.
El paquete laminado completo con arrollamientos está montado en la carcasa después de
haberse realizado la impregnación y el cocido. El paquete estatórico arrollado está sujetado
a la carcasa mediante interferencias y para mejorar el bloqueo, tiene también clavijas
situadas a lo largo de dos generatrices.
Los escudos en forma de disco, divisibles en dos mitades, están construidos para el oxicorte
y para la sucesiva elaboración de la chapa Fe 430 B-UNI 7070.

A2.3 Rotor

El rotor consiste en un paquete laminado mantenido a presión por una serie de tirantes
pasantes. Las laminillas que constituyen el paquete, obtenidas con cizallado, poseen un
perfil particular a estrella que agrupa en una pieza única, llamada “trébol”, la culata y los
cuatro polos.
Las laminillas de cabeza están construidas en aluminio y forman los anillos de cortocircuito
del arrollamiento amortiguador.
La caja amortiguadora, soldada a los anillos de corto, está construida en barras de aluminio.
El paquete laminado, completo con arrollamiento, está montado con interferencia y clavija,
sobre un árbol de acero forjado.

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A2.4 Arrollamiento estatórico

El arrollamiento del estator está constituido por una serie de bobinas moldeadas y aisladas
antes de la impregnación. Las bobinas están realizadas con conductor sutil de cobre aislado
mediante esmalte más electrovidrio. Luego del moldeado, las bobinas son aisladas contra
masa según el sistema de aislamiento MICASYSTEM.
El sistema de aislamiento MICASYSTEM, basado en el empleo de una cinta micada
especial y de una mezcla de resinas epoxídicas sin solvente, ha sido estudiado
específicamente para los arrollamientos estatóricos de máquinas rotativas medianas.
El componente principal del sistema de aislamiento MICASYSTEM es una cinta especial, a
base de mica continua, con elemento de unión completamente polimerizado, que se usa
para el aislamiento contra masa.
Después del montaje y del bloqueo de las bobinas en los espacios estatóricos, el estator
arrollado es sometido a un tratamiento de secado en el horno, y la sucesiva impregnación en
vacío y presión con una mezcla de resinas epoxídicas.
Más tarde, el estator es colocado en el horno para la polimerización de la resina.
El sistema MICASYSTEM que supera ampliamente los requisitos requeridos por la clase F,
garantiza no sólo una notable confiablilidad sino también otras numerosas ventajas:

a) Intercambio térmico óptimo entre los arrollamientos y el paquete estatórico.
b) Facilidad de aplicación de la cinta, sea a mano que a máquina, sin perjuicio por su
integridad.
c) El tratamiento de impregnación mejora, pero no condiciona, las características
dieléctricas de la pared aislante, garantizadas por la propia cinta.
d) Antes de la impregnación, el arrollamiento estatórico es sometido a una prueba de
tensión superior a la prevista por las pruebas de aceptación finales de la máquina.
e) Robustez mecánica excepcional que permite al aislamiento soportar, sin daño
alguno, los esfuerzos que surgen durante los transitorios de funcionamiento de la
máquina y los eventuales cortocircuitos.
f) Resistencia excelente a las sobrecargas térmicas de larga duración. Los resultados
de las pruebas para evaluar el comportamiento, desde el punto de vista térmico,
muestra que el sistema supera ampliamente los requisitos solicitados por la clase F.

Para concluir, sea las pruebas que demuestran su larga duración, sea la experiencia positiva
de ejercicio, demuestran que el MICASYSTEM posee una resistencia óptima a la humedad,
el ambiente marino y tropical y puede resistir sin daño a la mayor parte de los agentes
químicos presentes en el ambiente industrial en general.

A2.5 Arrollamientos rotóricos

Después de haber aislado el núcleo polar con tejido de vidrio pre-impregnado, el conductor
sutil aislado se arrolla directamente en el polo. Dicho conductor es fijado mediante una
resina epoxídica termoendurecida aplicada entre las capas del arrollamiento.
Luego el rotor envuelto es cocido en el horno, para obtener la polimerización de la resina.
Este procedimiento permite lograr un arrollamiento solidario con el núcleo y caracterizado
por su compactibilidad, homogeneidad y robustez mecánica.

66


A2.6 Cojinetes

Los cojinetes rozantes suministrados por RENKWULFEL, son del tipo a circulación
forzada de aceite y se fijan a los escudos.
La sigla de los cojinetes es la siguiente:
- Lado acoplamiento : EMZLB 22/225
- Lado opuesto acoplamiento : EMZLQ 18/220

Los cojinetes construidos en dos mitades, están revestidos en material blanco y están
dotados de anillos aceitadores que garantizan la lubricación por un tiempo limitado, aún en
caso que accidentalmente pueda faltar la lubricación forzada.
El cojinete del lado opuesto al acoplamiento está aislado para evitar la circulación de
corrientes de árbol que podrían dañar el metal blanco.
Cada cojinete del lado interno de la máquina está dotado de un laberinto adecuado, dotado
de una cámara de compensación mantenida a la presión atmosférica.
Dicha solución se adopta para prevenir pérdidas de aceite a través de los laberintos del lado
interno de la máquina a causa de la depresión creada por los ventiladores internos del
generador.
La circulación del aceite de lubricación se produce a través de un equipo de carga y
descarga construido con tuberías de acero bridadas para facilitar las operaciones de montaje
y desmontaje en caso de mantenimiento.
En la entrada de aceite de cada uno de los cojinetes, se encuentran montados una serie de
indicadores de flujo, una válvula de regulación de la presión y un manómetro.
El indicador de flujo durante el funcionamiento debe señalar un caudal de aceite de 8 l/min,
para el cojinete del lado de acoplamiento y de 6 l/min para el cojinete del lado opuesto al
acoplamiento.
La válvula de regulación de la presión debe ser graduada controlando con el manómetro, a
una presión de 20-30 kPa (correspondientes a 0.2-0.3 bar).
Todas las regulaciones deben ser efectuadas con el funcionamiento del generador en
régimen, controlando siempre a través de la lámpara indicadora visible colocada en el
soporte, que el nivel del aceite se mantenga constante.
Una regulación errónea puede provocar un mal funcionamiento del cojinete y/o pérdidas de
aceite.

A2.7 Sistema de enfriamiento

El enfriamiento del generador se efectúa mediante circulación de aire en circuito abierto.
La entrada del aire de enfriamiento en la máquina se produce a través de dos aberturas
efectuadas en dirección axial, sobre un alimentador, en estructura de acero soldada,
colocado en la parte superior del generador.
Para reducir el nivel del ruido, el alimentador está revestido interiormente con paneles
fono-absorbentes.
La ventilación es del tipo bilateral simétrico; el aire es mantenido en circulación gracias a
dos ventiladores coaxiales y roza las partes activas rotóricas y estatóricas y sale hacia arriba
a través de los canales de ventilación del paquete estatórico.

67


El escape del aire hacia fuera se produce a través de dos aberturas efectuadas en los lados
del alimentador.
A través de aberturas en el escudo del lado opuesto al acoplamiento, el circuito principal de
enfriamiento deriva hacia el circuito de ventilación de la excitatriz brushless.

A3. EXCITATRIZ ROTATIVA BRUSHLESS

La excitatriz rotativa brushless es un pequeño alternador de seis polos, con inductor fijo e
inducido rotativo. Visto que el arrollamiento inducido de la excitatriz y el arrollamiento
inductor del generador principal están montados en el mismo árbol, no se necesitan
contactos de roce para asegurar la conexión eléctrica entre ellos.
El campo inductor de la excitatriz rotativa es alimentado por el regulador de tensión.
El aislamiento de la excitatriz rotativa brushless satisface los requisitos de la Clase F.

A3.1 Datos característicos de la excitatriz rotativa brushless

Tipo EDR 475/160
Potencia nominal 47 kVA
Factor de potencia 1
Frecuencia 75 Hz
Tensión nominal 179 V
Corriente nominal 151.7 A
Velocidad 1500 rpm
Número de polos 6
Grado de protección IP 23 [IEC 34-5]
Forma constructiva IM 5210 [IEC 34-7]
Servicio S1
Tensión de excitación 46.5 V
Corriente de excitación 5.0 A
Conexión del rectificador rotativo Puente de Graetz
Constructor de los diodos INTERNATIONAL RECTIFIER
Diodos a polaridad directa 301 U 180
Diodos a polaridad inversa 301 UR 180
Constructor de las varistancias LE CARBONE LORRAINE
Tipo de varistancias Carbohm C13- 330 V

A3.2 Estátor

El estator de la excitatriz está constituido por una estructura en acero soldado fijada,
mediante tornillos, al escudo del lado opuesto al acoplamiento. En la carcasa está montado
el paquete estatórico obtenido con oxicorte de láminas de acero de grueso espesor, sobre el
cual se montan los arrollamientos construidos en alambre de cobre preaislado con esmalte
de clase H. El aislamiento contra mas está realizado en NOMEX.
El paquete del estator está impregnado con una resina poliéster.

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A3.3 Rotor

El rotor está constituido por un paquete laminado ensamblado sobre una linterna fijada en
el árbol y por el arrollamiento ubicado en la cavidad de la misma envoltura.
El arrollamiento es en hilo de cobre preaislado con esmalte de Clase H y el aislamiento
hacia la masa de las bobinas está realizado con cartuchos de NOMEX. Antes de ser
montado en el árbol del rotor recibe una serie de impregnaciones con pinturas poliésteres.

A3.4 Puente rectificador rotativo

El rotor de la excitatriz brushless genera una corriente alterna trifásica, mientras el inductor
del generador principal debe ser alimentado en corriente continua. Para realizar la
conversión necesaria se introduce un puente rectificador de diodos.
Los diodos están unidos para realizar un puente de Graetz trifásico y están montados sobre
un soporte de aluminio fijado en la linterna del rotor de la excitatriz brushless.
La conexión eléctrica con el inductor del generador principal se realiza por medio de dos
cables pasantes a través de un orificio efectuado en el eje del árbol.
Este sistema elimina en modo eficaz y seguro cualquier tipo de contacto de fricción que
pueda originar exigencias de mantenimiento.
En paralelo a los terminales del campo del generador, lado corriente continua del
rectificador, se conectan las varistancias (resistencias inversas con la tensión) que
garantizan la anulación de las crestas de tensión que pueden surgir durante los fenómenos
transitorios del generador.

A4. PLACAS DE BORNES DE LÍNEA, CENTRO ESTRELLA Y AUXILIARES

Los terminales de línea (las tres fases U1, V1 y W1) y de centro estrella (las tres fases
U2,V2 y W2) se colocan en las dos cajas de bornes y se fijan a los aisladores.
La caja de bornes de línea está situada en la máquina a la derecha, vista del lado
acoplamiento, y la de centro estrella a la izquierda.
En las placas de bornes auxiliares (3 separadas) llegan todos los terminales de los
instrumentos y de los accesorios montados en el generador así como aquellos relativos a la
excitación del brushless.

A5. INSTRUMENTAL Y ACCESORIOS

El generador se completa con los siguientes instrumentos y accesorios:

- 6 termoresistencias tipo Pt 100, en arreglo a la Norma DIN 43760 para el control
de la temperatura en los arrollamientos estatóricos;
- 2 termoresistencias tipo Pt 100, en arreglo a la Norma DIN 43760 para la
medición de la temperatura del metal blanco, una para cada cojinete;
- 2 flujómetros, aceite ISO VG 32 uno para cada cojinete;
- 2 válvulas de control del flujo, R02TX-20T, una para cada cojinete;
- 2 manómetros, presión 0.2/0.3, escala 0/0.5, uno para cada cojinete
- elementos calentadores, potencia 1720 W, para alimentar a 220 V, monofásico;

69


A6. SISTEMA DE EXCITACIÓN ESTÁTICO

El sistema de excitació estático se compone de una terna de transformadores de corriente
instalados en el cuadro M.T. y por un panel de excitación suministrado suelto para la
instalación en el cuadro de control generador y turbina.

Este sistema de excitación permite dos modalidades diferentes de regulación:
a) Regulación manual para agilizar y simplificar las fases de graduación durante la
puesta en servicio del equipo y las pruebas periódicas.
b) Regulación automática de la tensión para el funcionamiento normal del grupo
turbogenerador, sea en marcha aislada que en paralelo con la red eléctrica
externa.
c) Regulación automática del cos ϕ o de la potencia relativa erogada en red para el
funcionamiento en paralelo con la red eléctrica externa.

Los reguladores se alimentan en corriente alterna y su salida es una corriente continua. Para
permitir el tracking del regulador manual en el regulador automático, el contactor para la
conmutación de automático a manual y viceversa está instalado del lado corriente continua
(después de los reguladores).
Cada vez que se verifica una conmutación de automático a manual se activa un relé de
bloqueo que aísla completamente el regulador automático del resto del equipo y consiente
el mantenimiento también con generador en servicio.

La descripción se refiere al esquema que se incluye a continuación:

70


A6.1 Alimentación

La alimentación del sistema de excitación es tomada de la línea del generador mismo
utilizando:
A6.1.1 Dos transformadores de corriente especiales, D1TA1 y TA3 en los planos,
900/2.95 A, potencia térmica 400 VA cada uno, instalados en el cuadro de centro
estrella respectivamente en las fases U2 y W2.

A6.1.2 Un transformador de tensión D1TV1 en los planos, de 6000/220 V de
relación de transformación, y 800 VA, instalado en el cuadro de línea entre las fases
U1 y W1.

A6.1.3 Un alimentador estabilizado, D1P1 en los planos, montado en el panel de
excitación y conexión a los TA y TV.

71


A6.1.4 Un transformador de aislamiento, D1T1 en los planos, de 120/120 V, 1 kVA,
montado en el panel de excitación.

Esta configuración y el empleo del alimentador estabilizado aseguran que la regulación
manual y la regulación automática sean siempre alimentadas a tensión constante e
independiente de las condiciones de funcionamiento del generador.
Ejemplo:
- Cuando el generador está en vacío, la energía es tomada solamente de la tensión
de la máquina.

- Cuando los terminales del generador están en cortocircuito a causa de un
desperfecto, la energía es tomada solamente de los transformadores de corriente
especiales.

- En caso de aplicación de carga el aumento de la contribución de los
transformadores de corriente compensa la caída de tensión en los terminales del
generador.

A6.2 Señales de medida para la regulación automática

Para obtener la máxima exactitud de la regulación automática es necesaria una medición
muy precisa de la tensión y de la corriente suministradas por el generador.

A6.2.1 Las señales de tensión son tomadas directamente en las fases U1, V1, W1.
En efecto, la señal de medida trifásica garantiza una mejor precisión de la tensión
generada.

A6.2.2 La señal de corriente (para la marcha en paralelo con otros generadores y
con la red) es tomada por medio de un reductor de corriente, TA1 en los planos de
900/5 A, 50 VA, cl.0.5, instalado en el cuadro de centro estrella, en la fase V2.

A6.3 Regulación manual

El regulador manual ha sido proyectado para agilizar y simplificar todas las pruebas
necesarias en la planta para la correcta puesta en servicio del generador y de los aparatos
eléctricos relacionados (relés de protección, etcétera.)

Está compuesto de los siguientes dispositivos:

- Regulador manual de tensión, Basler Electric MVC 301, D2PM1 en los
esquemas, descrito en el apartado A7.6
El selector de tres posiciones (AUTO/OFF/MANUAL) debe ser dejado siempre
en posición MANUAL.

72


- Motopotenciómetro Basler Electric MOC 2499, D8P52 en los esquemas,
descrito en A7.8, para la referencia del valor de la corriente de excitación
deseada.

- Circuito de tracking del regulador manual en el regulador automático realizado
con un convertidor de medida IME CDC, D3P1 en los esquemas, y los dos
dispositivos TEI AI 286 y AD 286 (D8P2 y D8P3 en los esquemas), descritos
ambos en el apartado A7.7.

Cuando el regulador es alimentado por los terminales del generador, la tensión del
generador puede ser controlada orientativamente en el campo 50 – 110% de la tensión
nominal (ver Nota).

Nota:
- No hay un circuito de retroacción. El operario lee los instrumentos en el cuadro
(voltímetro de línea, amperímetro de línea, etc...) y actúa en el manipulador
AUM-DIM para variar la corriente de excitación hasta las condiciones
requeridas.

- Si el motopotenciómetro de referencia es dejado en una posición cualquiera, el
regulador mantendrá constante solamente la tensión de excitación (en c.c.) y por
lo tanto, la tensión y la corriente de línea del generador variarán en función de la
carga.

- En la práctica, la máxima tensión del generador está limitada solamente por la
saturación del circuito magnético que se obtiene en correspondencia de una
tensión equivalente a casi el 150 % de la tensión nominal.
Considerando que el regulador manual controla solamente la corriente de
excitación (a plena carga, para esta máquina, es casi cuatro veces la de vacío),
de hecho no es posible poner algún límite mecánico o eléctrico a la variación de
la referencia.

- Cada vez que la velocidad del grupo desciende por debajo del 15% de la
velocidad nominal, el motopotenciómetro se predispone automáticamente para
que el generador erogue aproximadamente 410 V en vacío.

El regulador manual no ha sido expresamente proyectado para funcionar con ejercicio
normal, sobre todo cuando se trabaja en paralelo a otros generadores o a la red. De todos
modos, en caso de desperfecto del regulador automático, el regulador manual consiente
trabajar hasta que se haya efectuado la reparación.

A6.4 Regulación automática

El regulador automático ha sido proyectad para controlar en modo seguro y preciso la
excitación del generador durante el régimen normal. Está compuesto por los siguientes
dispositivos:

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- Regulador automático de tensión Basler Electric SR4A2BO6B3A, D1PR1 en los
esquemas, descrito asimismo en el párrafo A7.2.

- Protección para el funcionamiento a frecuencia reducida, Basler Electric UFOV
250 A, D1P31 en los esquemas, descrito en el párrafo A7.4.

- Regulador del cos ϕ, Basler Electric SCP 250 G 50, descrito en el párrafo A7.4

- Motopotenciómetro Basler Electric MOC 2405, D7P51 en los esquemas,
descrito en el apartado A7.6 para la referencia del valor de tensión deseado.

El regulador automático controla la tensión del generador en el campo 90-110% de la
tensión nominal y permite las siguientes condiciones operativas:

- un generador en marcha aislada;

- dos o más generadores en paralelo en red aislada;

- uno o más generadores en paralelo a la red de potencia infinita.

El sistema está intrínsecamente protegido para el funcionamiento a frecuencia reducida, o
sea a frecuencias inferiores a 45 Hz, la corriente de excitación es limitada lo cual reduce la
tensión de salida. Los funcionamientos a velocidad reducida se pueden obtener sea durante
la puesta en servicio de la planta, sea durante las fases de arranque/parada de la turbina.

Cada vez que la velocidad del grupo electrógeno desciende por debajo del 15 % de la
velocidad nominal (o sea 150 rpm), el motopotenciómetro se predispone automáticamente a
fin de que el generador erogue aproximadamente 410 V en vacío.

A6.5 Pre-excitación

El sistema de excitación ha sido proyectado para autoexcitar el generador a partir de una
tensión residual equivalente al 3% de la nominal. Para mejorar la seguridad del sistema se
ha previsto un circuito de pre-excitación. Cada vez que se pone en marcha la turbina, en
correspondencia del 15% de la velocidad nominal (o sea 150 rpm), se hace fluir una
pequeña corriente continua en el campo de la excitatriz rotativa brushless para incrementar
el valor de tensión residual.
La corriente se limita a 1 A del resistor variable D3RP1 y la duración es de 5 segundos,
fijada por el relevador temporizado D4KT1.
Es importante notar que el circuito apenas descrito funciona en regulación automática.


El sistema de compensación de la tensión tiene la finalidad de hacer que, automáticamente,
la tensión de línea del generador alcance un valor igual al de la línea externa cada vez que
sea necesario poner en paralelo el generador con la red eléctrica externa.

74


El sistema está compuesto por los siguientes dispositivos:

- Sincronizador automático monofásico Basler Electric BE3 25ª C2N, descrito en
el parágrafo A7.5

- Relé de conexión del dispositivo cuando inicia la puesta en paralelo y relé de
desconexión del dispositivo con paralelo ya verificado.

Esquema unifilar del sistema de excitación:

75


A7. COMPONENTES DEL SISTEMA DE EXCITACIÓN

A7.1 Alimentador estabilizado

El dispositivo es un Basler Electric SBO 243; es alimentado sea de la tensión que de la
corriente de línea del generador y, funcionando de acuerdo con el principio de la
ferroresonancia, garantiza al sistema de regulación una alimentación estabilizada constante
(120 V monofásicos a 50 Hz) ante cualquier condición de funcionamiento del generador. Se
instala en el panel de excitación.

A7.2 Regulador automático de tensión

El dispositivo es Basler Electric SR4A2BO6B3A, predispuesto para la distribución de la
carga reactiva.
El dispositivo está instalado en el panel de excitación. La precisión estática de la tensión
regulada es mejor o igual a +/- 0,5% de la tensión nominal para todas las condiciones de
carga (funcionamiento en marcha aislada). La tensión del generador puede ser regulada en
el campo 90-110% de la tensión nominal actuando el potenciómetro motorizado instalado
en el mismo panel de excitación.

A7.3 Protección para funcionamiento a frecuencia reducida

El dispositivo es un Basler Electric UFOV 250 A instalado en el panel de excitación. El
mismo está graduado para limitar la corriente de excitación, y en consecuencia prevenir el
recalentamiento del campo y del regulador, en caso que la frecuencia del generador
disminuya por debajo del 90% de la frecuencia nominal, por deficiencia de la turbina o bien
durante las fases de arranque/parada de la turbina y puesta en servicio de la planta.

A7.4 Regulador del cos ϕ

El dispositivo es un Basler Electric SCP 250 G 50. Está instalado en el panel de excitación;
tiene la función de evitar que durante el funcionamiento en paralelo con la red, variaciones
de tensión modestas puedan provocar sensibles variaciones de potencia reactiva.
La regulación del cos ϕ puede ser conectada o bien excluida; en particular se conecta
automáticamente cuando el generador funciona en paralelo a la red y es automáticamente
excluida cuando el generador funciona con marcha aislada.
Con la regulación del cos ϕ conectada, la variación de la potencia reactiva erogada se
obtiene cuando en el selector AUMENTA/DISMINUYE presente en el cuadro de control,
ha ce funcionar un motopotenciómetro Basler Electric MOC 2199 (D9P53).
La componente reactiva de la corriente del generador se mantiene dentro del valor
planteado con una precisión no inferior al 5% de la corriente reactiva nominal.


El dispositivo es un Basler Electric BE 325 A C 2 N instalado en el panel de excitación.

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Cuando se conecta, el dispositivo compara la tensión en la línea del generador con la
tensión en la red eléctrica externa. Cuando la tensión en el generador es inferior a la de la
línea, el dispositivo actúa en el relé D7K11, haciéndolo excitar y produciendo así un
aumento de la tensión. Cuando la tensión en el generador es superior a la de la línea, el
dispositivo actúa en el relé D7K21 produciendo una disminución de la tensión generada.
El dispositivo compensador de tensión funciona solamente cuando se selecciona la
regulación automática de tensión.

A7.6 Regulador manual de tensión

El dispositivo es un Basler Electric MVC 301 instalado en el panel de excitación. El mismo
comprende un selector de tres posiciones AUT/OFF/MAN, (automático, excluido, manual)
para elegir el canal de regulación deseado, un circuito impreso de control y un puente
rectificador a tiristores. El nivel de excitación se plantea actuando en el motopotenciómetro
instalado en el mismo panel.
En ejercicio, con alimentación desde la línea del generador, la tensión generada es
regulable en el campo 50-110% de la tensión nominal.
La conmutación entre canal de regulación manual y canal de regulación automático y
viceversa se produce actuando en el selector antes descrito.
Se observa que para esta aplicación el selector a tres posiciones debe ser dejado siempre en
la posición MAN, ya que la conmutación entre los dos canales de regulación es función de
un contactor externo.

A7.7 Dispositivos de tracking

El sistema de excitación ha sido proyectado en modo que el regulador manual persiga
siempre el automático. En otras palabras, la diferencia entre la salida del regulador
automático (en función) y la del regulador manual (de “reserva”) se mantiene tan pequeña
que se reduce al mínimo el transitorio debido a la eventual conmutación del control
automático a manual.

El tracking se realiza utilizando tres dispositivos:

- Un convertidor continua/continua, construido por IME, tipo CDC, en clase 0.5,
entrada 50-0-50 V, salida 20-0-20 mA, alimentación auxiliar 220 V, 50 Hz.

- Un tracker propiamente dicho, constructor TEI, tipo AI 286, 20-0-20 mA en
entrada, contactos limpios de cierre (NO) a la salida, para el mando del
motopotenciómetro del regulador manual, alimentación auxiliar +/- 12 V c.c.

- Un pequeño alimentador estabilizado, constructor TEI, tipo AD 286, entrada
220 V, 50 Hz, salida c.c. +/- 12 V, 200 mA para la alimentación del tracker AI
286 antes descrito.

Los tres componentes examinados permiten mantener la diferencia entre las salidas en
corriente continua de los reguladores automático y manual dentro de una franja de +/- 0,8 V

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voltios en todo el campo de funcionamiento del generador. La amplitud de la franja
seleccionada es fruto del compromiso entre las exigencias de:

- Contener el transitorio de tensión. Al vacío +/- 0,8 V corresponden
aproximadamente al 8% de la corriente de excitación, por lo cual la máxima
variación de tensión en régimen estacionario en los terminales del generador es
del orden de unos 30 voltios;

- insensibilizar el dispositivo a las puntas de tensión diferencial debidas a la
ondulación presente sea a la salida del regulador automático sea en la del
regulador manual.

El correcto funcionamiento del circuito de tracking puede ser verificado observando las
indicaciones del cerovoltímetro. De todas maneras la velocidad del tacker es limitada por la
velocidad del motopotenciómetro que cumple una excursión completa de aproximadamente
80 segundos.
Debe recordarse que el tracking puede ser realizado solamente para el pasaje de automático
a manual. El pasaje contrario es posible, pero sin persecución y aceptando los respectivos
transitorios, ya que la salida de un regulador automático que funciona en anillo abierto ( o
sea con el puente rectificador en máxima –95 voltios- o mínima – 0 volt – conducción) no
es comparable con la salida de un regulador manual.

A7.8 Motopotenciómetros

Los dispositivos son Basler Electric MOC 2405, (resistencia de 500 Ω para la regulación
automática) MOC 2499 (resistencia de 10.000 Ω para la regulación manual) y MOC 2499
(reistencia de 5000 Ω para la regulación del cos ϕ /potencia reactiva).

A7.9 Dispositivos auxiliares del panel de excitación

A7.9.1 Seccionadores

- D1SA, abre todas las alimentaciones voltimétricas y cortocircuita todas las
amperiométricas.

A7.9.2 Interruptores automáticos

- D1QF1, protege la alimentación voltiméttrica del sistema de excitación

- D1QF4, protege la alimentación voltimétrica del regulador automático.

A7.9.3 Relés de bloqueo

- D6KA, aisla la regulación automática del resto de la planta. Abre la
alimentación y la señal voltimétrica, cortocircuita la señal amperiométrica. Salta

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automáticamente cada vez que se pasa de la regulación automática a la
regulación manual.
Se debe rearmar manualmente.

A7.9.4 Contactores

- D5KM es el contactor de campo que conecta y desconecta la alimentación de la
excitatriz. Es un contactor tripolar biestable ( o sea, con dos bobinas). La bobina
de desconexión está dimensionada para mando impulsivo. La excitación es
posible voluntariamente, actuando sobre un pulsador del cuadro local solamente
si no se han activado los relés de protección y si se ha predispuesto la
alimentación de la excitadora.
Por el contrario, la abertura puede ser voluntaria, actuando en un pulsador del
cuadro local, o bien automática con la intervención de las protecciones. De todas
manera el sistema de excitación ha sido proyectado para mantener D5KM
siempre cerrado.

- D3KR es el contactor de selección automático/manual. Es un contactor
cuadripolar (2 polos normales, 2 ruptores), biestable. La bobina de desconexión
está dimensionada para mando impulsivo.

A7.9.5 Relés auxiliares

- D5K1a – k1c es un relevador multiplicador del estado del contactor de campo.

- D4K3a – K3c habilita los mandos locales de los reguladores automático y
manual.

- D4K4a – K4c habilita los mandos a distancia de los reguladores automático y
manual.

- DBKT2 protege la bobina de desenganche del relevador de bloqueo D6KA.

- D6KR1 es un relevador biestable, multiplicador del estado del contactor de
selección automático/manual.

- D4K1 y D4Kt1 mandan la pre-excitación. La pre-excitación es conectada
manualmente actuando en un pulsador en el frente del cuadro al momento del
arranque de la turbina. La duración es predeterminada en el relevador
temporizado y equivale a unos cinco segundos.

- D7K22 actúa el mando DISMINUYE del regulador automático. Los mandos de
éste y de los relevadores sucesivos no tienen efecto para velocidades inferiores a
las 150 min-1.

- D7K21 actúa el mando AUMENTA del regulador automático.

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- D8K24 actúa el mando DISMINUYE del regulador manual.

- D8K25 actúa el mando AUMENTA del regulador manual.

A7.9.6 Resistores

- D2R1 y D2R2 actúan como carga para los reguladores automático y manual
respectivamente cuando éstos son alimentados pero no conectados al campo.

- D2R3 pone en común una punta de las salidas del regulador automático y del
regulador manual en modo de poder realizar el tracking.

- D3RP1 limita la corriente de pre-excitación a un valor de seguridad que, para
este generador es de 1 A.

A7.9.7 Transformadores

- D1T1 aísla la alimentación (salida del alimentador estabilizado) del regulador
automático, garantizando que la puesta a tierra de los transformadores de
corriente de alimentación no interfieran con el circuito de campo (por ejemplo
durante la pre-excitación de batería).

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INSTALACIÓN Y ARRANQUE

ÍNDICE

B1. RECEPCIÓN

B2. MOVIMENTACIÓN

B3. DEPÓSITO

B4. COLOCACIÓN Y ALINEACIÓN

B5. CABLEADO

B6. PRIMER ARRANQUE (COMMISSIONING)

B7. PUESTA EN SERVICIO DEL SISTEMA DE EXCITACIÓN

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B1. RECEPCIÓN

La máquina es despachada completamente montada en todas sus partes y protegida por una
cubierta de embalaje.
Una abrazadera de bloqueo del rotor evita que durante el transporte los cojinetes puedan ser
dañados por choques o sacudidas.
Al llegar a destinación es necesario controlar que la máquina no haya sufrido daños durante
el transporte.
Cualquier daño deberá ser señalado inmediatamente al transportador y al servicio más
cercano de la firma ANSALDO.
Tomar algunas fotografías de las partes dañadas para adjuntar a la denuncia a la compañía
de seguros.
Luego de haber descargado la máquina y quitado el embalaje, limpiar cuidadosamente
todas las partes protegidas por la grasa.
Si la máquina deberá quedar en depósito, no tocar la protección antióxido y asegurarse que
el ambiente no sea excesivamente agresivo y húmedo.

B2. MOVIMENTACIÓN

En caso de movimentación de la máquina o de cualquiera de sus componentes, ubicar los
órganos de levantamiento en las apropiadas argollas y manijas situados en la carcasa de la
máquina principal y en las mitades superiores de los cojinetes.

B3. DEPÓSITO

Si el generador deberá permanecer depositado por un tiempo prolongado, será necesario
adoptar algunas medidas de precaución para mantenerlo protegido de la mejor manera
posible.
Dentro de lo posible, la máquina deberá ser colocada en un lugar cubierto, limpio y seco.
Siempre en caso de depósito prolongado, el generador debe ser inspeccionado
frecuentemente y a intervalos regulares se debe controlar la resistencia de aislamiento de
los arrollamientos. Indagar acerca de las causas de cualquier disminución significativa del
valor de la resistencia de aislamiento.
Aún si la máquina es despachada sin aceite lubrificante en los cojinetes, la película
protectora aplicada antes del despacho sobre las superficies críticas del cojinete, continúa
cumpliendo su función al menos durante un par de meses.
Si la permanencia en el depósito supera los dos meses es oportuno llenar los cojinetes con
un buen aceite de almacenamiento, que deberá ser reemplazado por aceite de ejercicio al
momento de entrar en servicio.
De todas formas, la máquina debe ser ubicada en un ambiente privado de vibraciones que
podrían deteriorar el árbol y los cojinetes. Cada cierto tiempo es recomendable hacer rotar
manualmente el eje unas diez vueltas a fin y efecto de mojar completamente el árbol y el
manguito de aceite.
Durante la permanencia en depósito es necesario poner en funcionamiento periódicamente
los elementos recalentadores a fin de proteger los arrollamientos contra la humedad.

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B4. COLOCACIÓN Y ALINEACIÓN

No es un deber del personal de la firma constructora verificar la solidez de la base de apoyo
sobre la cual se colocará el generador; por lo tanto, las operaciones de montaje y de control
de las cotas de colocación presuponen que la base inferior no cederá como consecuencia del
funcionamiento del grupo.
La máquina, construida en la forma constructiva IM 1001, se ensambla completamente en
la fábrica de montaje y se despacha con el rotor definitivamente equilibrado y centrado
axialmente sobre sus soportes.
Los cojinetes bloquean el rotor a menos de un juego axial de +/- 3mm. Para el
posicionamiento axial de las bridas de acoplamiento centrar el rotor de la máquina eléctrica
en modo de dividir en dos partes iguales el efectivo juego sin tener en cuenta el tiro
magnético.
El juego axial efectivo será medido en el sitio empujando y tirando el rotor con la semijunta
ya definitivamente ubicada en el tronco del árbol.
Para evitar que las eventuales sacudidas de la máquina durante el transporte pudieran
provocar martilleos entre el cojinete y el árbol, antes del despacho, éste es bloqueado
mediante una abrazadera, vinculando el tronco del árbol al soporte más cercano.
Cuando la máquina ha sido ya definitivamente colocada en su lugar, quitar el perno de
sujeción y extraer la abrazadera.
La simplicidad de esta operación es tal que no se necesitan otros comentarios al respecto o
dibujos ilustrativos particulares. Conservar la abrazadera junto con las otras herramientas
entregadas en dotación.
La máquina eléctrica es ventilada en circuito abierto; el aire de enfriamiento de las partes
activas se toma directamente del ambiente donde está instalada, por lo tanto, la temperatura
del mismo condiciona también la temperatura de los escudos del alternador. El generador
tiene una ventilación bilateral simétrica.
El aire fresco de ventilación entra simétricamente a través del alimentador de aire y enviste
los escudos de la máquina antes de haber rozado las partes activas.
Por lo tanto, resulta que los escudos, al estar en contacto con el aire ambiente en ambas
caras, no determinan apreciables desplazamientos verticales del eje del rotor. El
calentamiento de la caja en la parte central presenta un efecto de importancia secundaria.
Es así que al depender la posición vertical de la máquina solamente de la temperatura
ambiente, es desaconsejable corregir las cotas verticales de alineación que han sido
medidas con la máquina parada y fría.
Sin embargo, ante la hipótesis de efectuar la alineación en condiciones de temperatura
extrema respecto a las del campo previsto para la temperatura ambiente contractual, se
precisa que el aumento máximo diferencial posible sea inferior a la cota de tolerancia
admitida.
La máquina es suministrada con las placas de fundición ya fijadas en su base.
Se ha previsto que los amarres de fundación sean previamente fijados con cemento.
Para colocar y alinear la máquina es necesario seguir las siguientes operaciones:

1) Situar cuatro empujadores verticales (martinete a tornillo) para cada plancha
de apoyo en el foso.
Intercalar entre la placa de apoyo de cada empujador y la base, cemento de
fraguado rápido tipo EMBECO.

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2) Apoyar el generador en los empujadores y en los amarres de fundación.

3) Posicionar los comparadores, axial y radial, con oportunas abrazaderas de
sacrificio.

4) Efectuar una pre-alineación con los empujadores verticales, actuando
también lateral y axialmente en el foso con empujadores mecánicos.

5) Efectuar la lectura en los comparadores al menos en ocho puntos. La
tolerancia admitida en la excursión de alineación es de +/- 0.05 mm.

6) Realizar la cementación en el foso con cemento de fraguado rápido.

7) Después del endurecimiento del cemento, volver a controlar la alineación. Si
fuera necesario, corregirla, actuar en los tornillos de levantamiento de la
carcasa modificando los espesores intercalados entre la base y la placa de
fundación y en los empujadores montados en las planchas, que accionan en
sentido axial y lateral en las bases del generados.

8) Apretar bien a fondo los tornillos de fijación de la carcasa con llave
dinamométrica a 70 Kgm y las tuercas de los anclajes de fundación con llave
dinamométrica a 53 Kgm.

En la práctica corriente, para realizar una buena alineación, es suficiente la serie de
espesores en dotación, sin embargo es posible utilizar también láminas de dimensiones
mayores ya que el pie de la carcasa del alternador ocupa toda su longitud.
Los espesores de compensación son intercalados entre las planchas y las bases del
alternador en correspondencia de los pernos de fijación de la carcasa
Para evitar el depósito de agua y de suciedad, los agujeros en las bases de la máquina no
están rebordeados.
En la fase de apretamiento del perno se ha previsto la interposición entre el pié y la cabeza
de la tuerca una arandela plana en acero.

B5. CABLEADO

El generador y todos los aparatos accesorios son puestos a tierra en arreglo a las
recomendaciones contra accidentes en vigor

B6. PRIMER ARRANQUE (COMMISSIONING)

El procedimiento indicado a continuación tiene la finalidad de controlar la exactitud de las
conexiones (mecánicas, hidráulicas y eléctricas) entre los componentes suministrados por la
firma y todos los aparatos de la planta.

Los controles deben ser efectuados con la máquina parada.

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1) Control de la puesta a tierra de los varios componentes del sistema

2) Control de las conexiones eléctricas de potencia: terminales de línea y centro
estrella:

- Correspondencia con los esquemas.
- Respeto de las distancias de descarga.
- Ejecución de las conexiones.

3) Control de las conexiones eléctricas auxiliares y en B.T.

- Correspondencia con los esquemas.
- Control de la placa de bornes del panel de excitación.
- Control de las placas de bornes auxiliares del generador.
- Controlar que los bornes cortocircuitables y seccionables de los TA sean
cortocircuitados (si los TA funcionan con arrollamiento secundario abierto, en
los terminales se pueden desarrollar tensiones muy elevadas, aún millares de
voltios, que pueden provocar daños irreparables en el aislamiento).

4) Graduación de los instrumentos y de las protecciones, dentro de lo posible,
como por ejemplo:

- Centralitas termométricas (con la máquina parada las temperaturas deben
coincidir con la temperatura ambiente).
- Amperímetro de excitación.

5) Pruebas “en blanco” del sistema de excitación

- Prueba de los circuitos lógicos.
- Verificación de los interbloqueos, simulando la intervención de las protecciones.
- Verificación de la funcionalidad del contactor de campo y de la accesibilidad a
sus mandos.

6) Control y funcionamiento de los cojinetes y del equipo de lubrificación

- Verificar que los dos agujeros de compensación del aire en ada cojinete estén
abiertos.
- Con el grupo parado, hacer arrancar las bombas de circulación del aceite.
- Alimentar el flujo durante al menos dos horas.
- Controlar la presión, el caudal y el nivel del aceite.
- Realizar una graduación inicial de los instrumentos.

7) Arranque de la turbina de acuerdo con las instrucciones del constructor

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B7. PUESTA EN SERVICIO DEL SISTEMA DE EXCITACIÓN

La funcionalidad y la correspondencia con las especificaciones de cada uno de los
componentes del sistema de excitación son previamente controladas en los establecimientos
del fabricante Basler Electric.
El panel de excitación ha sido previsoriamente interconectado, probado y graduado con el
propio generador en la sala de pruebas del establecimiento (en Monfalcone).
Las pruebas se realizan en vacío. El generador es excitado hasta el 110% de la tensión
nominal (Vn). Se controlan el campo de regulación (+/- 10% de la tensión nominal en
automático), la estabilidad de la regulación en automático, la intervención de la protección
para el funcionamiento a frecuencia reducida, la situación en automático de los
motopotenciómetros en posición prefijada y se gradúa el circuito de tracking.
Las pruebas de carga no pueden ser efectuadas en Sala de Pruebas, de consecuencia falta la
posibilidad de graduar, antes de la entrega, el circuito de distribución de la carga reactiva
del regulador automático.
Para el procedimiento de graduación de cada uno de los dispositivos se aconseja consultar
los manuales de uso y mantenimiento del constructor.
Para el arranque se aconseja seguir el procedimiento aquí ilustrado.

ADVERTENCIA
DURANTE ESTA SECUENCIA DE OPERACIONES ES MUY IMPORTANTE
VERIFICAR EL CORRECTO FUNCIONAMIENTO DE TODOS LOS
INSTRUMENTOS INDICADORES (TEMPERATURA, VELOCIDAD, TENSIÓN,
CORRIENTE...)

1) Controlar las indicaciones de las centralitas termométricas. La temperatura del
aceite y de los arrollamientos deben coincidir con la temperatura del ambiente.

2) Controlar en los esquemas la exactitud de los cableados entre los varios
dispositivos y entre el cuadro de control, cuadro de centro estrella, cuadro de
línea y generador.

3) Controlar la presencia de la tensión auxiliar 24 V c.c. en los bornes 14 y 15 del
panel de excitación (polo positivo en el borne 14).

4) Controlar la presencia de la tensión auxiliar 220 V, 50 Hz, en los bornes 16 y 17
del panel de excitación.

5) Cerrar el seccionador de entrada D1SA.

6) Cerrar el interruptor automático D1QF1.

7) Cerrar el interruptor automático D1QF4.

8) Eliminar el cortocircuito de los secundario de los transformadores de corriente
D1TA1, D1TA2 y D1TA3 (si D1TA2 y D1TA3 tienen el secundario en

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cortocircuito, también la salida del alimentador SBO 243 será cortocircuitada y
será imposible excitar el generador).

9) Verificar el correcto funcionamiento del contactor de campo D6KM. Si los
circuitos de mando definitivos prevén que la abertura y el cierre se produzcan
solamente por un automatismo relacionado con el cumplimiento de ciertas
circunstancias particulares (umbrales de velocidad, etc..) realizar un circuito
provisorio para abrir y cerrar voluntariamente el contactor, por ejemplo con
pulsadores de fácil accesibilidad. Dicho circuito será eliminado al terminar el
arranque de la central.

10) Verificar el correcto funcionamiento del contactor de campo D6KR de selección
de la regulación automáticas/manual.
Cada vez que se selecciona MANUAL el relé de bloqueo D6KA debe partir.
Luego debe ser rearmado antes de conmutar en AUTOMÁTICO.

11) Debe ser posible mandar los motopotenciómetros. Recordar que se manda
solamente el potenciómetro del regulador automático o bien solamente el del
regulador manual, según el estado del D3KE.

12) Verificar la exactitud de los mandos AUMENTA/DISMINUYE del regulador
automático. Desconectar del motopotenciómetro uno de los cabos (D140 o
D141) y medir la resistencia con un multímetro común (tester). A la resistencia
máxima del potenciómetro corresponde la mínima tensión del generador y
viceversa. Dejar el motopotenciómetro en posición de máxima resistencia. Al
terminar el control volver a conectar el cabo.

13) Verificar la exactitud de los mandos AUMENTA/DISMINUYE del regulador
manual. Desconectar del motopotenciómetro los dos cabos D152 y D153 y
medir la resistencia con un multímetro común (tester). A la resistencia máxima
del potenciómetro corresponde la mínima tensión del generador y viceversa.
Dejar el motopotenciómetro en posición de máxima resistencia. Al terminar el
control volver a conectar los cabos.

14) Predispoiner la remagnetización de la excitadora rotativa brushless colocando el
contactor D6KR en posición AUTOMÁTICO.

15) Provocar un cortocircuito instantáneo (por ejemplo con un pedazo de alambre)
en los bornes 69 y 70 del panel de excitación.

16) Controlar que el amperímetro de excitación señale el pasaje de una corriente de
aproximadamente 1 A por cinco minutos.

17) Colocar el contactor D6KR en posición MANUAL. En este modo se excluye la
regulación automática.

18) Cerrar el contactor de campo D5KM.

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19) Al estar el motopotenciómetro en posición de máxima resistencia, con esta serie
de operaciones el sistema de excitación está listo para funcionar en regulación
manual erogando una corriente de excitación nula.

20) Arrancar la turbina siguiendo las instrucciones del constructor y alcanzar la
velocidad nominal.

21) Controlar las indicaciones del taquímetro.

22) Controlar las vibraciones del generador.

23) Medir la tensión residual del generador.

24) Parar la turbina.

25) Cortocircuitar, si es posible, la línea (fases R, S, T) inmediatamente delante del
interruptor de máquina 52D.

26) Volver a arrancar la turbina y alcanzar la velocidad nominal.

27) Excitar gradualmente el generador, actuando lentamente en el
motopotenciómetro del regulador manual. Visto que en el circuito de
alimentación hay un dispositivo no lineal (SBO 243), será necesario insistir
hasta el cebado del propio dispositivo y luego volver en DISMINUYE hasta la
posición que consiente a la corriente de excitación autosostenerse. Excitando el
generador de acuerdo con esta descripción, será posible erogar corrientes de
cortocircuito variables.

28) Comparar los valores de corriente de excitación/corriente de línea con aquellos
valores medidos en la sala de pruebas. Si las diferencias son de poca
importancia, el circuito al cual está conectado el generador es eficiente y se
puede proseguir con las operaciones de puesta en marcha.

29) Efectuar la graduación de los relés de protección de máxima corriente
instantánea y retardada.

30) Si fuera necesario, este procedimiento de excitación en cortocircuito puede ser
usado también para “secar” los arrollamientos en el caso que, antes de volver a
arrancar la máquina, después de períodos de inactividad prolongados, se mida
una baja resistencia de aislamiento.

31) Parar la turbina.

32) Eliminar el cortocircuito en la línea.

33) Volver a arrancar la turbina y alcanzar la velocidad nominal.

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34) Excitar gradualmente el generador, actuando lentamente en el
motopotenciómetro del regulador manual. Visto que en el circuito de
alimentación hay un dispositivo no lineal (SBO 243), será necesario insistir
hasta el cebado del propio dispositivo y luego volver en DISMINUYE hasta la
posición que consiente a la corriente de excitación autosostenerse. Excitando el
generador de acuerdo con esta descripción, será posible erogar tensiones en
vacío variables (orientativamente solamente en un campo superior al 50% de la
tensión nominal del generador).

35) Comparar los valores de corriente de excitación/tensión de línea del generador
con los valores observados en la Sala de Pruebas.

36) Efectuar la graduación del relé de máxima tensión. En la definición del umbral
de intervención instantánea tener en cuenta que, a causa de la altísima velocidad
de respuesta del regulador y de su capacidad de forzamiento, con el cierre del
contactor de campo y a la velocidad nominal, el generador presentará una
sobretensión instantánea (overshoot) equivalente al menos al 135% de la tensión
nominal.

37) Graduar los otros relés de protección presentes en la planta.

38) Una vez efectuadas las graduaciones de los relés de protección se puede
proceder con las graduaciones del regulador automático de tensión.

39) Excitar el generador en manual a su tensión nominal.

40) Asegurarse que el relé de bloque D6KA haya sido rearmado.

41) Conmutar el contactor D6KR de MANUAL en AUTOMÁTICO. En este modo
se selecciona la regulación automática.

42) La regulación manual está siempre alimentada y el circuito de tracking está en
funcionamiento.

43) La tensión del generador debería disminuir del valor nominal a casi el 90%. Si
fuera necesario. Ahora se puede proceder a la graduación del campo de
regulación y a las graduaciones al vacío del regulador automático. Siguiendo las
indicaciones del manual de uso y mantenimiento del constructor.

44) Efectuar algunas conmutaciones de AUTOMÁTICO a MANUAL, por valores
diferentes de tensión generada y verificar el correcto funcionamiento del circuito
de tracking.

45) Volver a conectar en la placa de bornes el cabo desconectado según las
instrucciones. Todavía debe ser posible mandar los motopotenciómetros.

89


46) Alimentar las cargas en marcha aislada (no en paralelo con los otros generadores
o con la red) y controlar el circuito de repartición de la carga reactiva del
regulador automático de acuerdo con el procedimiento.

47) Cerrar el interruptor de paralelo y suministrar energía en paralelo a la red.
Controlar la estabilidad del funcionamiento del regulador automático.

48) Colocar el motopotenciómetro de los reguladores de potencia reactiva/cos ϕ en
posición intermedia. Para verificarlo desconectar los dos cables y medir la
resistencia con un multímetro común (tester). Al valor de 2500 Ω corresponde
potencia reactiva nula (VAR = 0). Verificar el correcto funcionamiento de los
amndos AUMENTA/DISMINUYE. Un aumento de la resistencia media
corresponde a una disminución de la potencia reactiva erogada (sub-excitación).
Al terminar el control volver a conectar los cables.

49) Proceder a la graduación del regulador de potencia reactiva/ cos ϕ de acuerdo
con las instrucciones del Manual de Uso y Mantenimiento del constructor.

50) Volver a conectar los cables a los respectivos bornes de acuerdo con los
esquemas.

51) Si todas las operaciones hasta ahora indicadas han dado un éxito positivo, el
primer arranque del grupo electrógeno debe considerarse concluido.

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EJERCICIO

ÍNDICE

C1. CONTROLES DURANTE EL FUNCIONAMIENTO

C1.1 Arrollamientos
C1.2 Cojinetes
C1.3 Equipo de lubricación

C2. FUNCIONAMIENTOS ANÓMALOS

C2.1 Sobretemperatura del arrollamiento estatórico
C2.2 Sobretemperatura de los cojinetes
C2.3 Vibraciones

C3. GRADUACIÓN DE LOS INSTRUMENTOS

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ADVERTENCIA

CUALQUIER DESPERFECTO SEÑALADO POR LAS ALARMAS DEBE SER
INMEDIATEMENTE IDENTIFICADO Y ELIMINADO.

C1. CONTROLES DURANTE EL FUNCIONAMIENTO

En esta sección se brinda una serie de informaciones adecuadas para controlar el
funcionamiento del generador en servicio.

C1.1 Arrollamiento estatórico generador.

Controlar constantemente la temperatura del arrollamiento estatórico. La
temperatura de ejercicio debe quedar constantemente por debajo de 120ºC. La
temperatura es detectada por medio de las resistencias instaladas en el arrollamiento.

C1.2 Cojinetes

Durante el ejercicio observar que la temperatura de funcionamiento del metal blanco
de los dos cojinetes de mantenga por debajo del valor de 88ºC
Además de la temperatura se debe controlar que la velocidad de las vibraciones
medida en el árbol no supere los valores de 80 u pico-pico (2,5 mm/seg.)

Umbrales de vibración:
→ 110 um pico-pico alarma
→ 175 um pico-pico bloqueo

Controlar que no haya pérdidas de aceite.

C1.3 Equipo de lubricación

Durante el funcionamiento observar que el manómetro aceite señale un valor comprendido
entre 20 y 30 kPa (0,2 y 0,3 bar).
Controlar el caudal de aceite con los flujómetros.
El caudal debe ser de 8 l/min para el cojinete lado acoplamiento y de 6 l/min para el
cojinete del lado opuesto al acoplamiento.

Controlar que no haya pérdidas de aceite.

C2. FUNCIONAMIENTOS ANÓMALOS

En el caso de que se verificasen valores efectivos sensiblemente superiores a los valores
nominales indicados, las causas de dichas variaciones podrían ser las siguientes:

C2.1 Sobretemperatura arrollamiento estatórico

92


- Instrumentos de medición de las temperaturas no bien graduados.
- Desequilibrio de corriente en las tres fases superior al 10%.

C2.2 Sobretemperatura del cojinete

- Cojinete dañado.
- Alineación con la máquina acoplada.
- Corrientes de árbol.
- Nivel, caudal, calidad y condiciones del aceite.
- Temperatura excesiva del aceite que entra.
- Instrumentos de medición de la temperatura no bien graduados.

C2.3 Vibraciones

- Desequilibrio del rotor.
- Desalineamiento del grupo.
- Hundimiento de los cimientos.
- Cortocircuitos de espira en el arrollamiento de excitación.
- Cargas desequilibradas de entidad intolerable.
- Aflojamiento de cuerpos rotativos, o partes estatóricas, que interfieren con el
rotor.

C3. GRADUACIÓN DE LOS INSTRUMENTOS

Luego de haber comprobado la funcionalidad de las termoresitencias Pt 100 instaladas en el
arrollamiento estatórico, efectuar la regulación de los aparatos de control para la
intervención de los siguientes niveles de temperatura:

- Primer nivel de alarma → 140º C

- Segundo nivel de alarma → 155º C

Los umbrales de intervención para la temperatura de funcionamiento de los cojinetes se
eligen como sigue:

- Primer nivel de alarma → 88º C

- Segundo nivel de alarma o bloqueo → 95 º C

93


MANTENIMIENTO

ÍNDICE

D1. RECOMENDACIONES GENERALES

D2. PIEZAS DE REPUESTO

D2.1 Lista de las piezas de repuesto aconsejadas
D2.2 Encargo de las piezas de repuesto
D2.3 Almacenamiento de las piezas de repuesto

D3. MANTENIMIENTO PREVENTIVO

D4. MEDICIÓN DE LA RESISTENCIA DE AISLAMIENTO

D5. LIMPIEZA GENERAL

D6. SECADO DE LOS ARROLLAMIENTOS

D7. MANTENIMIENTO DE LOS COJINETES

D7.1 Tipo de aceite
D7.2 Controles periódicos
D7.3 Duración del cojinete
D7.4 Desmontaje del cojinete
D7.5 Limpieza de los soportes

D8. CONTROL DE LAS VIBRACIONES

D9. CONTROL Y SUSTITUCIÓN DE LOS DIODOS ROTATIVOS

D10. CONTROL DEL ARROLLAMIENTO DE EXCITACIÓN (RUEDA POLAR)

D11. DESMONTAJE DE LA MÁQUINA

D12. PANEL DE EXCITACIÓN

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D1. RECOMENDACIONES GENERALES

La máxima seguridad del generador y el mínimo costo de mantenimiento son el resultado
de un programa de mantenimiento e inspección planificado y escrupulosamente respetado
durante la vida activa de las máquinas. Si fuera necesario reparar las máquinas, es
aconsejable dirigirse al centro de asistencia del fabricante más cercano.

Consejos de mantenimiento:

Antes de iniciar cualquier operación de mantenimiento, desconectar todas las
alimentaciones del generador, de la excitadora y de los aparatos accesorios.
Antes de reiniciar el servicio, volver a controlar el sistema de acuerdo con los
procedimientos de arranque.
La inobservancia de estas precauciones podría provocar daño al personal.

D2. PIEZAS DE REPUESTO

D2.1 Lista de las piezas de repuesto

COMPONENTES CANTIDAD
Cojinete lado acoplamiento 1
Cojinete lado opuesto acoplamiento 1
Laberinto lado acoplamiento 1
Laberinto lado opuesto acoplamiento 1
Termoresistencia cojinete 2
Diodo 301 U 180 3
Diodo 301 UR 180 3
Varistancia C13 – 330 V 4
Regulador automático 1
Regulador manual 1
Alimentador estabilizado 1
Regulador del cos ϕ 1
Motopotenciómetro MOC 2405 1
Motopotenciómetro MOC 2499 5000 Ω 1
Circuito impreso para regulación automática 1

D2.2 Encargo de las piezas de repuesto

Al momento del pedido de las piezas de repuesto, es necesario suministrar una
descripción precisa de las piezas requeridas y la cantidad respectiva con la
prestación indicada en placa, el tipo y el número de serie de la máquina.
El tipo de máquina grabado en la placa, junto con el número de serie, permiten la
identificación de todas las piezas de repuesto que la componen.

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D2.3 Almacenamiento de las piezas de repuesto

Conservar las piezas de repuesto en un lugar limpio, seco y ventilado, protegido
contra roedores e insectos.
Esparcir grasa de siliconas sobre todas las superficies de las partes no barnizadas
para protegerlas contra el óxido. De todas maneras, todas las partes deben ser
controladas periódicamente para cerciorarse de su estado de eficiencia, al menos
siguiendo las instrucciones dadas en la tabla siguiente.

D3. MANTENIMIENTO PREVENTIVO

COMPONENTE INSPECCIÓN O INTÉRVALO
MANTENIMIENTO
REQUERIDO
Cojinete Controlar si hay pérdidas de Cada mes
aceite
Controlar el nivel de Cada dos meses
lubricante
Quitar, limpiar y reintegrar el Cada doce meses
lubricante
Controlar la resistencia de Cada doce meses
aislamiento del cojinete lado
opuesto acoplamiento
Alimentador de aire Controlar las entradas y las Cada seis meses
salidas del aire
Cimientos Controlar todos los pernos de Cada seis meses
fijación con par de
apretamiento: tornillos de
fijación carcasa: 70 kgm,
pernos anclajes de
cimentación: 53 kgm
Conexiones Controlar todas las Cada seis meses
conexiones eléctricas
Arrollamiento Medir la resistencia de Cada seis meses
aislamiento
Controlar el arrollamiento Cada doce meses
visualmente (no debe de
presentar quemaduras)
Limpiar el arrollamiento Cuando sea necesario

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D4. MEDICIÓN DE LA RESISTENCIA DE AISLAMIENTO

La resistencia de aislamiento, aún si no es la medida exacta de la capacidad dieléctrica del
sistema de aislamiento de los arrollamientos, es sin lugar a dudas un índice útil de
idoneidad de la máquina para trabajar sin riesgo de desperfectos.
La resistencia de aislamiento de cada máquina eléctrica tiene una historia propia y precisa
que es típica de esa máquina particular y suministra una guía segura para decidir si son
necesarias más o menos operaciones de mantenimiento correctivas.
Por lo tanto es aconsejable que la resistencia de aislamiento sea medida y registrada cada
vez que el motor se detiene por un período prolongado.
El valor mínimo de la resistencia de aislamiento de los arrollamientos del generador debe
resultar dentro de los siguientes límites:

ARROLLAMIENTO ESTATÓRICO DEL GENERADOR RI = 30 MΩ
ARROLLAMINETO ROTÓRICO DEL GENERADOR RI= 2MΩ

El valor de la resistencia de aislamiento comparable con los valores mínimos asignados es
aquel obtenido de la medición efectuada aplicando una tensión continua de 500 V por un
minuto.
La medición de la resistencia de aislamiento del rotor debe ser efectuada con el puente
rectificador desconectado.
La corrección del valor medido debe ser efectuada según la siguiente fórmula todas las
veces que la temperatura del arrollamiento sea diferente de 40º C.

R40 = Kt x Rt

R40 = Resistencia de aislamiento (MΩ) corregida a 40º C

Rt = Resistencia de aislamiento a la temperatura t

Kt = 10 (0.0301t – 1.2041)

NOTA:
En la práctica el valor de la resistencia se redobla cada 10º C de disminución de la
temperatura y viceversa.

ATENCIÓN:

Antes de medir la resistencia de aislamiento, la máquina debe estar parada desde un tiempo
suficiente tal que permita la descarga total de la tensión residual.
Provisoriamente poner los arrollamientos a tierra mediante la carcasa para asegurarse que
se haya producido la descarga.

Aún si el sistema de aislamiento usado para los arrollamientos de las máquinas es tal que
consiente un buen funcionamiento bajo tensión de los mismos, aún con valores de
resistencia de aislamiento 1/10 de aquellos prescritos anteriormente, no es útil dejar bajar la
resistencia de aislamiento de los arrollamientos por debajo de los valores recomendados.

97


La variación en el tiempo de la resistencia de aislamiento durante la aplicación de la tensión
de prueba, entrega una ulterior indicación de las condiciones de aislamiento y es útil aplicar
esta medida cada vez que se efectúa la medición de la resistencia de aislamiento.
Se define índice de polarización a la relación entre el valor de la resistencia de aislamiento
detectada después de 10 minutos de permanencia del arrollamiento bajo la tensión de
prueba, mantenida constante, y el valor leído pasado el primer minuto.
Este dato es útil para determinar el tiempo necesario para obtener el secado completo de un
arrollamiento mojado por causas accidentales, o bien que ha quedado en un lugar húmedo
por mucho tiempo.
Es posible suministrar fórmulas o indicaciones precisas respecto a la evaluación del índice
de polarización, de todas formas 1,5 puede ser considerado como un valor mínimo
satisfactorio.
La coexistencia de un valor de resistencia de aislamiento bajo y de un elevado índice de
polarización, determina la necesidad de tomar medidas inmediatas para el secado del
arrollamiento.

D5. LIMPIEZA GNERAL

Cuando se limpian las máquinas ya montadas, antes que nada es necesario eliminar toda la
suciedad mediante aspiración.
Limpiar las partes untuosas con trapos secos y mórbidos que no dejen hilachas o bien con
cepillos de cerda bien flexible. Usar aire comprimido bien seco para quitar los residuos
todavía presentes después de las operaciones de limpieza precedentes.
De todas formas prestar atención a fin de que la dirección del chorro de aire comprimido
sea bien controlado para evitar que estas escorias residuales puedan ser mandadas e ciertos
ángulos de las máquinas todavía más escondidos e inaccesibles.
La presión del aire no deberá superar los 250 kPA.
Si la suciedad fuese demasiado difícil para los trapos o cepillos secos, usar un líquido
solvente adecuado para material aislante eléctrico, que tenga un bajo tenor tóxico y que no
sea inflamable. Además este líquido deberá ser muy volátil y deberá tener un buen poder
solvente sobre aceites y grasas, pero no sobre las resinas del sistema aislante.
De todas formas, la operación de limpieza con el solvente deberá ser efectuada en modo tal
de evitar que los arrollamientos queden por un tiempo demasiado prolongado a contacto
con el líquido.
Se recomienda el freón, y más en general, los solventes dieléctricos compuestos por freón
como elemento base.
El freón presenta buenas propiedades solventes de la grasa y al mismo tiempo no perjudica
las resinas del sistema aislante de los arrollamientos. Además es muy volátil y consiente de
reanudar el servicio de la máquina sin la necesidad de volver a pintarla.
No rociar el freón con aerosoles ya que la elevada volatilidad no le consiente desarrollar
debidamente su acción solvente. Más bien usar paños mórbidos bien impregnados a fin de
obtener un efecto superior.
En el caso de partes muy sucias es posible usar también el clorothene que es un solvente
más activo del freón, pero puede agredir las resinas del sistema aislante y de consecuencia
no es aconsejable usarlo en los arrollamientos.

98


En caso contrario, si es usado en los arrollamientos porque están demasiado sucios, cuando
se habrá terminado la limpieza, se aconseja restablecer la protección de acabado con una
pintura anti-mufa.

NOTA:
Aún si el freón y el clorothene no son inflamables y presentan un grado de toxicidad bajo,
se aconseja usarlos en lugares bien ventilados y donde no haya llamas libres.
Evitar la exposición prolongada del personal a la inhalación de sus vapores.
La inobservancia de esas normas de precaución puede determinar daños al personal.
Los arrollamientos limpiados con solventes deben ser secados con un chorro de aire
caliente antes de ser puestos en tensión. El tiempo necesario para obtener un secado
satisfactorio depende de las condiciones ambientales, como temperatura y humedad. Los
arrollamientos limpiados con los solventes indicados previamente, se secan en dos horas
aproximadamente a temperatura ambiente.
Es posible acelerar el proceso de secado (aproximadamente 1 hora) aumentando la
temperatura de 15 K, o bien utilizando aire seco a circulación forzada.

ADVERTENCIA:

El valor de la resistencia de aislamiento es una indicación útil para evaluar la entidad de la
humedad absorbida por el arrollamiento; sin embargo no es indicativa del estado del
aislamiento en presencia de los solventes como el freón y el clorothene.
Con precaución especial el arrollamiento puede ser limpiado con personal especializado
también empleando una solución liviana de agua y detergente a presión inferior a 200 kPA
y temperatura inferior a 90º C.
Para minimizar el efecto de la solución detergente en la resina aislante de protección del
arrollamiento, es importante utilizar una solución al 1/60 en volumen de agua y detergente
de baja conductibilidad eléctrica.
Si no se dispone de un equipo que caliente y distribuya la solución a presión, se puede
rociar dicha solución con una pistola de rociado, o bien aplicarla tibia mediante trapos
mórbidos que no dejen hilachas.
Después de la limpieza con el detergente, enjuagar muy bien los arrollamientos con agua
tibia o vapor a baja presión.

D6. SECADO DE LOS ARROLLAMIENTOS

La humedad degrada la resistencia de aislamiento de los arrollamientos de las máquinas
eléctricas y debe ser eliminada antes que la máquina sea puesta en servicio. O sea, si la
máquina queda expuesta a la lluvia o bien en un ambiente abierto con elevada humedad, es
absolutamente necesario proceder a un secado eficaz

ADVERTENCIA:
Independientemente del método empleado para el secado, la temperatura de los
arrollamientos no debe superar los 90º C, medidos con las termoresistencias.
Si se aplica el método de calentamiento mediante la aplicación de corriente continua en el
arrollamiento, se aconseja no superar la temperatura de 80º C.

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Es necesario controlar el gradiente de temperatura también, sobretodo durante el
calentamiento en modo de alcanzar el régimen máximo en aproximadamente 5-6 horas y,
de todos modos, en no menos de 2 horas.

D7. MANTENIMIENTO DEL COJINETE

Es indispensable asegurar un buen mantenimiento programado de los cojinetes a fin de
asegurar a este importante componente del equipo, una duración prolongada sin problemas
de ningún tipo.

D7.1 Tipo de aceite

Para la lubricación del cojinete se debe utilizar un aceite de la clase ISO VG 46.
Todos los mejores fabricantes de lubricantes disponen en comercio de aceites
dotados de características adecuadas.
Como ejemplo se indican a continuación algunos tipos de aceites dotados de las
características requeridas y aconsejados por el proveedor de los cojinetes:

PROVEEDOR TIPO DE ACEITE
ESSO TERESSO 46
CHEVRON CHEVRON OC TURBINE OIL 46
SHELL SHELL TELLUS OL C46
BP BP ENERGOL CS 46
ARAL ARAL MOTANOL HK 32

D7.2 Controles periódicos

Controlar frecuentemente la cantidad y la temperatura del aceite presente en el
cojinete.
Asegurarse que los laberintos y los cierres sean eficientes y que los tapones hayan
sido apretados bien a fondo.
Si se manifiestan pérdidas de aceite, identificar inmediatamente las causa y avisar a
los servicios de asistencia para efectuar las correcciones necesarias.
Asegurarse que la calidad y viscosidad del aceite lubricante corresponde con las
indicaciones de las placas y que el tanque esté lleno hasta el nivel visible.
El aceite sufre una degradación de sus propias cualidades a causa de fenómenos de
envejecimiento. Por lo tanto es necesario que el aceite sea controlado cada 3 meses
y sustituido al menos cada año.
Independientemente de todo lo programado, el aceite debe ser sustituido en el caso
de que se observase la presencia de agua, o bien entre dos controles sucesivos el
número de neutralización haya aumentado de 0,2.

D7.3 Duración del cojinete

100


Después de un prolongado periodo de funcionamiento (uno-dos años), quitar el
sombrerete superior del cojinete y controlar el estado del metal antifricción y de los
juegos entre árbol y agujero. En caso de duda verificar la uniformidad del
entrehierro de la excitatriz brushless y del generador principal.
Controlar también que en el tanque del aceite no haya residuos de polvo metálico.
Las eventuales zonas deformadas o rayadas en el metal blanco deben ser eliminadas
alisándolas cuidadosamente con papel abrasivo.
Sustituir el cojinete cuando el juego entre el agujero y el árbol supera los 0,35 mm.
Verificar con un megaóhmetro la resistencia de aislamiento del cojinete del lado
opuesto a la conexión.
El valor de resistencia debe ser superior a 1 Mohm.

D7.4 Desmontaje del cojinete

Para el desmontaje de los cojinetes leer el parágrafo 11. Antes de poner la máquina
en servicio el cojinete debe hacerse rodar girando la máquina a baja velocidad.

D7.5 Limpieza de los soportes

Es necesario limpiar periódicamente los soportes de los sedimentos que se depositan
en la cámara de contención del aceite.
Antes de limpiar la cámara abrir el tapón de drenaje y descargar completamente el
aceite; serán así eliminadas casi totalmente las escorias presentes.
Normalmente, con este procedimiento se elimina toda la suciedad presente en el
soporte; sin embargo, si fuera necesaria una limpieza más radical, usar un solvente
como el indicado en el parágrafo D5.
El solvente es introducido en la parte superior.
Quitar el tapón de drenaje a fin que el solvente no recubra la cámara de contención
del aceite y desborde dentro de la máquina.

D8. CONTROL DE LAS VIBRACIONES

Antes de poner en servicio la máquina después de cada operación de mantenimiento que
requiera desmontajes parciales, es siempre necesario medir la amplitud o la velocidad de las
vibraciones, para verificar la presencia eventual de vibraciones dañinas.
Este control debe ser efectuado a la velocidad nominal sea con generado desexcitado, sea
con generador excitado.
En este segundo caso es oportuno mantener la máquina con una carga no inferior al 50% de
la carga nominal al menos durante un par de horas y controlar la evolución del estado
vibratorio en dicho período de tiempo.
Si las vibraciones anómalas se manifiestan también con el campo inductor desexcitado,
antes de agregar pesos de balanceo, controlar junto con la alineación, también la presencia
en el rotor de eventuales cuerpos no bien sujetados o que se hayan salido de su posición
primitiva.
Si las vibraciones irregulares se manifestasen solamente cuando la máquina está excitada,
controlar la presencia de tierra del rotor o de espiras en cortocircuito, según las
instrucciones dadas en el parágrafo 10.

101


D9. CONTROL Y SUSTITUCIÓN DE LOS DIODOS ROTATIVOS

Si fuera necesario sustituir los diodos rotativos, antes que nada quitar la tapa metálica de la
excitadora, después desconectar los cables que van al campo del generador principal e
identificar los componentes averiados.
Un diodo puede ser controlado con un multímetro simple (tester) o bien con otro óhmetro
cualquiera, midiendo la resistencia en los dos sentidos. En un sentido debe resultar una
resistencia muy baja (próxima a cero) y en el otro una resistencia suficientemente elevada
para determinar una corriente de fuga inferior a 1mA.
Antes de montar los diodos nuevos, los mismos deben ser controlados con el procedimiento
descrito.
El ajuste de los diodos debe ser efectuado con una llave dinamométrica, graduada para un
par de apretamiento equivalente a 25-30 Nm para un filete lubricado y a 31-36 Nm para un
filete no lubricado. Antes de enroscar el diodo, extender en la base del mismo grasa de
siliconas para mejorar el coeficiente de intercambio térmico.

D10. CONTROL DEL ARROLLAMIENTO DE EXCITACIÓN (RUEDA POLAR)

Para detectar la presencia de cortocircuitos entre las espiras del arrollamiento de excitación
se miden, comparando unas con otras, todas las impedancias de las bobinas polares. Una
bobina que presenta una impedancia notablemente más baja que las otras puede presentar
cortocircuitos entre las propias espiras.
La determinación de la impedancia de las bobinas se realiza aplicando una tensión alterna
del valor de aproximadamente 100 Veficaces a los terminales del arrollamiento de excitación
del motor y midiendo con un voltímetro en corriente alterna, dotado de puntales, la caída de
tensión en los terminales de cada bobina y con un amperímetro en c.a. la corriente
absorbida.
Naturalmente la impedancia será determinada dividiendo la tensión por la corriente medida.
Durante la prueba el circuito magnético no debe ser molestado por la presencia de masa
ferrosas cercanas a las expansiones polares, de lo contrario los resultados de las mediciones
serían alterados.
La impedancia de las bobinas adyacentes a la que presenta cortocircuito de espira puede
resultar algo más baja de la impedancia de la bobina más lejana, aún y si en esta no se
verifican cortocircuitos de espira. Por lo tanto, los resultados deben ser evaluados muy
atentamente antes de proceder con las eventuales reparaciones.

D11. DESMONTAJE DE LA MÁQUINA

Para el desmontaje de la excitatriz y del rotor hay que seguir las instrucciones siguientes:

1) Desconectar todas las conexiones de las placas de bornes principales y
auxiliares.

2) Quitar la junta de acoplamiento.

3) Desacoplar la máquina de la base inferior y colocarla en un espacio libre
suficientemente amplio para moverse cómodamente alrededor de la misma.

102


4) Después de haber aflojado los pernos respectivos, quitar la estructura de
sostén y el estator de la excitadora brushless.

5) Desconectar y quitar todos los instrumentos de sus propias sedes.

6) Quitar los semiescudos superiores y la parte superior de los soportes y de los
cojinetes.

7) Sostener el rotor con las cuerdas de izaje.

8) Desmontar las guías aire.

9) Levantar el rotor en aproximadamente 0,1 – 0,2 mm.

10) Quitar la mitad inferior de los cojinetes.

11) Quitar los semiescudos inferiores.

12) Introducir en el entrehierro de la máquina, en la parte inferior, una lámina
metálica de 2-3 mm de espesor, entre el estator y el rotor para proteger el
arrollamiento durante la extracción del motor.

13) Extraer el rotor con la ayuda de un tubo metálico introducido en el tronco del
árbol del lado del acoplamiento.

ADVERTENCIA:
Antes de extraer el rotor proteger las posiciones elaboradas del árbol correspondientes a los
cojinetes.
Si se debiese sustituir o reparar un solo cojinete no es necesario extraer el rotor, ni
desacoplar la máquina. Es suficiente seguir las instrucciones indicadas del punto 4 al 10.
Las partes se deben volver a montar repitiendo las operaciones de desmontaje antes
descritas en sentido inverso.

D12. PANEL DE EXCITACIÓN

Los dispositivos usados para este sistema de excitación prácticamente no necesitan
mantenimiento. Se aconseja solamente realizar las siguientes operaciones, cada tres meses
aproximadamente:

- Asegurarse que el seccionador de entrada D1SA esté abierto (posición OFF) y
que el panel esté eléctricamente aislado del resto del equipo.
- Controlar que todos los cables de conexión estén fijados a sus terminales.
- Limpiar los aparatos con una aspiradora.
- Observar los aparatos para controlar las eventuales roturas y calentamientos.

103


2.2.7 EL AEROCONDENSADOR

En la entrada del aerocondensador tenemos un salto entálpico isoentrópico proveniente de
la turbina o bypass de turbina. La temperatura de entrada al aerocondensador es de 65º C.

Está formado por las siguientes partes:

♦ 10 cuerpos condensadores

♦ 2 cuerpos deflagmadores

♦ 8 ventiladores

El cuerpo de condensadores condensa el fluido (valga le redundancia) proveniente de la
turbina por gravedad. El flujo refrigerante utilizado es aire, el cual es absorbido de la
atmósfera gracias a los ocho ventiladores situados en su parte inferior.

Los cuerpos deflagmadores están situados justo en el centro del aerocondensador.

104


Desde un recolector inferior parten ascendentemente, por donde los gases incondensables
ascienden y son captados por unos eyectores de vacío, los cuales realizan su extracción a la
atmósfera.

Vista de los radiadores para la recirculación del agua de condensación

El agua resultante de la condensación se almacena en un tanque a 60º C. Esta agua se
bombea a los intercambiadores del equipo de vacío, aumentando su temperatura. Debido a
este aumento de temperatura obtenemos doble beneficio, por una parte recuperamos calor
y, por otra, condensamos el vapor.

105


2.2.8 EL LAVADO DE GASES (GSA)

El GSA (Gas Suspensión Absorber) se compone de los siguientes elementos:

♦ Reactor

♦ Ciclón separador

♦ Caja de recirculación

♦ Filtro de partículas

♦ Preparador del reactivo

♦ Separador y almacenaje de las cenizas neutralizadas

Los gases efluentes procedentes de caldera,
que son ácidos provenientes de la
combustión llegan a la parte inferior del
reactor a una temperatura de 250º C. Estos
gases son reconducidos a través de unos
alabes para encarar al venturi, cuya función
es darnos la posibilidad del cálculo exacto,
por diferencia de presión, del caudal de
gases, así como acelerar los gases a la
velocidad nominal (18 m/s).

En la parte inferior del reactor los gases se
mezclan con la lechada de cal atomizada y el
absorbente recirculado, seco y parcialmente
utilizado.

La condición primordial para que la cal reaccione con los gases es que estos estén oscilando
entre temperaturas de 135º a 150º C, esta condición se consigue mezclando en una lanza el
agua y la lechada de cal atomizada, la cual se pulveriza con aire comprimido.
La lechada de cal atomizada será transportada por los gases a lo largo del reactor semiseco,
creándose una gran superficie de reacción debido a la cual, el contacto entre la cal y los
constituyentes ácidos es muy efectivo.
Durante el proceso de secado que tiene lugar en el reactor, la lechada reaccionará con los
contaminantes ácidos presentes en los gases, capturándolos y neutralizándolos.

106


Concentraciones elevadas de dioxinas y furanos, producidos por la combustión de diversos
tipos de residuos serán eliminadas de la corriente de gas por absorción de carbón activo
dosificado en el interior del reactor.
El efecto del carbón activo se verá potenciado por el alto contenido de carbón activo
presente en el material en recirculación.

Las reacciones químicas de neutralización de los constituyentes ácidos que tienen lugar en
el reactor son las siguientes:

♦ 2 HCL + Ca (OH)2 à CaCl + 2 H2O

♦ 2 HF + Ca (OH)2 à CaF2 + 2 H2O

♦ SO2 + Ca (OH)2 + H2O à CaSO3 + 2 H2O

Los gases parcialmente limpios pasarán vía los ciclones separadores al filtro de mangas
para el desempolvado de los mismos.
Los gases limpios de contaminantes ácidos y partículas serán finalmente emitidos a la
atmósfera a través de la chimenea, vía los correspondientes ventiladores de tiro inducido.
El subproducto de reacción, compuesto por sales de los contaminantes neutralizados, cal
residual y cenizas, será separado en unos ciclones situados a continuación del reactor y
recirculando nuevamente al reactor a través de unos dispositivos de recirculación
incorporados al reactor bajo los ciclones separadores.
Debido a la fracción de cal residual sin reaccionar presente en el producto sólido
recirculado, la utilización de la lechada de cal es maximizada por el sistema de
recirculación de subproductos activos.
La cal inyectada al reactor, el producto de reacción y las cenizas procedentes del horno, se
encuentran ahora en circulación entre el ciclón y el reactor, manteniendo una gran
superficie de reacción para la nueva inyección de lechada de cal, y al mismo tiempo
impidiendo la formación de depósitos en el reactor.
A medida que la cal dosificada reacciona con los constituyentes ácidos de los gases, la
cantidad de producto en recirculación irá aumentando, por ello, para mantener el nivel de
recirculación requerido, una cantidad determinada de subproducto será retirada del sistema
mediante un mecanismo de rebose.
Normalmente, la cal es recirculada unas 100 veces antes de abandonar el reactor, siendo por
tanto su grado de utilización muy elevado y el consumo correspondiente muy bajo.
La preparación de la lechada de cal se realiza en una unidad especialmente diseñada, a
partir de cal apagada y agua.
La lechada de cal es atomizada al reactor a través de las boquillas de inyección, por medio
de una bomba de desplazamiento positivo.
La cantidad de lechada a dosificar estará condicionada por los requerimientos de
eliminación de contaminantes estipulados.
El caudal de gases tratado pasa a continuación a un filtro de mangas que asegura un
adecuado rendimiento de filtración con una reducida pérdida de carga.
Un ventilador de tiro inducido situado después del filtro de mangas se encarga de
compensar la sobrepérdida de carga adicional inducida por el reactor y el filtro de mangas.

107


2.2.8.1 Esquema básico de funcionamiento del GSA:

Reactor GSA con recirculación y filtro de mangas:

Proceso:
1) Los gases ácidos de la combustión entran en el reactor para iniciar su
depuración provenientes del horno.
2) Se introduce el reactivo (cal) en el proceso, mediante una boquilla de
inyección
3) En el reactor se neutralizan los gases, por la presencia del reactivo
(cal)
4) En el ciclón separador se separan los sólidos que contienen las
substancias eliminadas de la cal residual.
5) Los gases de combustión, parcialmente limpios, pasan por un filtro
que elimina el polvo y la ceniza.
6) Los gases de combustión ya depurados se liberan a la atmósfera por
la chimenea con la ayuda de un ventilador.

108


7) El 99% de los sólidos (substancias eliminadas provenientes del ciclón
y la cal residual) vuelven al reactor para iniciar el rpoceso, un
reciclaje que se produce unas 100 veces.
8) El subproducto residual se almacena

2.2.8.2 Valores de emisión a la atmósfera:

Los gráficos siguientes indican los valores registrados de emisión a la atmósfera, que no
solamente garantizan el cumplimiento de la legislación vigente, sino que sitúan la planta de
valorización energética en posición de cumplir futuras normativas más estrictas; por lo que
a dioxinas se refiere.
SIRUSA ha sido la primera planta incineradora de todo el Estado Español de la cual se ha
efectuado un estudio del efecto de las substancias sobre el entorno más inmediato.

Contaminantes (valor límite)

350 300
Valores en mg/Nm3

300
250
200
150
100 50
50 30
2
0
tipo de contaminante

SO2 (Dióxido de azufre) HCL (Ácido clorhídrico)
Partículas (polvo) HF (ácido fluorhídrico)

Contaminantes (valores emitidos)
40 35
35
Valor en mg/Nm3

30
25
20
15 10
10
5 1 0
0
Tipo de contaminante

SO2 (Dióxido de azufre) HCL (Ácido clorhídrico)
Partículas (polvo) HF (Ácido fluorhídrico)

109


Metales pesados (valores límite)

6
5
5
Valor en mg/Nm3

4
3
2
1
1 0,1

0
Metal

Pb+Cr+Cu+Mn Ni+As Cd+Hg

Metales pesados (valores emitidos)

<0,1
valor en mg/Nm3

0,01
0.005

Tipo de metal

Pb+Cr+Cu+Mn Ni+As Cd+Hg

Dioxinas y furanos

0,1
valores emisión en
ng/Nm3

<0,003

PCDD's + PCDF's

valor límite establecido valor emisiones en planta

110


2.2.9 El Transformador:

La planta cuenta con un transformador trifásico elevador de tensión que se encuentra
indicado en el plano nº8.
El transformador recibe en su lado de baja la tensión de 6.000 V procedente del alternador
y se obtienen 25.000 V en el debanado de alta tensión.
El transformador está refrigerado por aceite y cuenta con un depósito de expansión situado
en la parte superior del mismo. Fue construido en año 1990 por la empresa Constructora de
Equipos Eléctricos S.A. en su fábrica de Trapaga (Vizcaya).

Placa de características del transformador:

TRANSFORMADOR TRIFÁSICO Potencia: 10.000 kVA
CALENTAMIENTO 60ºC A.T. 26.400 ±2,5±5% V.
FRECUENCIA 50 Hz B.T. 50 Hz

LINEA EN: A: B: C
VOLTIOS AMPERIOS CONMUTADOR
EN POSICIÓN
27.720 208.3 3-4
27.060 213.4 4-2
ALTA TENSIÓN 26.400 218.7 2-5
25.740 224.4 5-1
25.080 230.3 1-6
LINEA EN: a: b: c
BAJA TENSIÓN VOLTIOS AMPERIOS
6000 962.3

Normas CEI 76 Año 1976 Alta tensión nivel de aislamiento 70/170 kV
Nº Fabricación 255.979 Alta tensión clase aislamiento 36 kV
Año fabricación 1990 Baja tensión nivel de aislamiento 20/60 KV
Baja tensión clase de aislamiento 7,2 kV
Peso a levantar 9.810 kg
Peso del líquido 2.980 kg
Peso total 16.250 kg

111


Grupo de conexiones:

Triángulo: D (en el lado de A.T.) y d (en el lado de B.T.)
Índice horario: 0

Esquema de las conexiones:

112


Comentario al transformador:
Durante la realización de este proyecto, SIRUSA decidió el cambio del transformador
actual por otro de refrigeración en seco, sin aceite.
El transformador nuevo fue instalado en sustitución del ya existente y fue siendo conectado
progresivamente desde el 10% de carga hasta la potencia nominal al cabo de seis horas,
pues es necesario hacerlo así para evitar un calentamiento repentino de los debanados en su
primera puesta en marcha. Sin embargo, la primera noche de funcionamiento se produjo un
cortocircuito en una de las fases del debanado de alta tensión y hubo que parar su
funcionamiento. Una de las fases estaba completamente quemada, debido a la intensidad
del arco voltaico que se formó el aislante estaba completamente perforado y quemado,
incluso un soporte de aluminio adyacente se había fundido a causa del gran calor
desprendido.
El transformador nuevo tuvo que ser sustituido por el viejo ya existente y la empresa
suministradora llevó a cabo una inspección a fin de averiguar cuales habían sido las causas
del accidente y evitar fallos semejantes en el futuro, así como para delimitar
responsabilidades en su reparación.
Después de muchas pesquisas se llegó a la conclusión de que una pequeña ave había
entrado en la sala del transformador y se había apoyado en lo alto de una de las fases de alta
tensión, probablemente hizo cortocircuito entre fase y tierra con el apoyo metálico y
provocó el accidente.

Fotografía de la placa de características:

113


2.2.10 Nave de valorización de escorias:

La planta de valorización de escorias se encuentra ubicada en la zona D, tal y como se
puede ver en el plano nº2. La empresa que lleva a cabo esta labor es VECSA S.A.
Las escorias procedentes de los hornos son conducidas a través de una rampa hasta una
unidad de separación magnética, en donde obtenemos por un lado chatarra, formada en su
mayor parte por acero y hierro, y por el otro lado escorias, tierra procedente de la
combustión de muy diferentes materias. Véase plano nº3 para más detalles.

Balance de masas:

Como se puede observar en el esquema superior, por cada tonelada de R.S.U. incinerado
procedente de un área urbana y suponiendo una concentración elevada en plásticos, papel-
cartón, materia orgánica y metales obtenemos:

o 430 kW/h de energía eléctrica
o 230 kr de escorias valorizables
o 25 kg de chatarra
o 30 kg de cenizas en el vertedero

Es inevitable que una pequeña fracción de materia vaya a parar al vertedero, pues no posee
ninguna cualidad para ser valorizada.
Las escorias valorizables son depositadas en un primer momento en el solar de la zona B,
en donde se dejan a la intemperie para que sufran un proceso de oxidación natural.
Después de unas semanas son llevadas a la nave que VCSA posee en la anteriormente
mencionada zona D, allí las escorias son tratadas química y mecánicamente para que
puedan servir en la construcción de carreteras, puentes y otras infraestructuras semejantes.

Si tenemos en cuenta que la planta incinera anualmente unas 140.000 Tm de residuos
podemos calcular la cantidad anual de escorias valorizadas por VECSA, que será de:

114


[140.000 Tm x 230 kg(valorizables)/Tm] = 32.200.000 kg.

115


2.3 Producción en Régimen Especial:

Según el Real Decreto 23-12-1998, número 2818/1998:

Artículo 2. Ámbito de aplicación.

1. Podrán acogerse al régimen especial establecido en este Real Decreto aquellas
instalaciones de producción de energía eléctrica con potencia eléctrica instalada
inferior o igual a 50 MW, que reúnan las siguientes características:

a) Instalaciones de autoproductores que utilicen la cogeneración u otras
formas de producción térmica de electricidad asociadas a actividades no
eléctricas siempre que supongan un alto rendimiento energético y
satisfagan los requisitos que se determinan en el anexo I.

Estos tipos de instalaciones se clasifican en dos grupos:

a1. Instalaciones que incluyan una central de cogeneración, entendiéndose
como tales aquellas que combinan la producción de energía eléctrica con la
producción de calor útil para su posterior aprovechamiento energético no
eléctrico.

a2. Instalaciones que incluyan una central que utilice energías residuales
procedentes de cualquier instalación, máquina o proceso industrial cuya finalidad
no sea la producción de energía eléctrica.

También según el Real Decreto 23-12-1998, núm. 1818/1998

-“Tienen la consideración de autoproductores aquellas personas físicas o jurídicas
que generen electricidad fundamentalmente para su propio uso, entendiéndose que
esto es así si autoconsumen en promedio anual, al menos, el 30 por 100 de la
energía eléctrica producida si su potencia es inferior a 25 MW y, al menos, el 50
por 100 si es igual o superior a 25 MW”.

A los efectos del cómputo de autoconsumo a que se refiere el párrafo anterior se
podrá contabilizar el consumo de electricidad en aquellas empresas que tengan una
participación superior al 10 por 100 en la titularidad de la planta de producción en
régimen especial.

La incineradora objeto de nuestro estudio cumple con los requisitos establecidos en
este Real Decreto para acogerse al régimen especial de productores de energía
eléctrica.

116


2.3.1 Cálculo del rendimiento eléctrico equivalente:

Según el Real Decreto 2828/1998:

- Se considera como energía primaria imputable a la producción de calor útil (V)
la requerida por calderas de alta eficacia en operación comercial.
Se fija un rendimiento para la producción de calor útil del 90 por 100, que será
revisado en función de la evolución tecnológica de estos procesos.

- El rendimiento eléctrico equivalente de la instalación se determinará teniendo en
cuenta lo determinado en el apartado anterior por la fórmula:

REE = E / [Q – (V / 0,90)]

- Para la determinación del REE en el momento de extender el Acta de Puesta en
Marcha, se contabilizarán los parámetros E, V y Q durante un período
ininterrumpido de dos horas de funcionamiento a carga nominal.
A los efectos de justificar el cumplimiento del REE en la declaración anual, se
utilizarán los parámetros E, V y Q acumulados durante dicho período.

Seguidamente realizaremos el cálculo del rendimiento eléctrico equivalente para
la planta de incineración de SIRUSA:

E = energía eléctrica generada en bornes del alternador expresada como energía
térmica con un equivalente de 1 kWh = 860 kcal.

V = unidades térmicas de calor útil demandados por la industria para sus
procesos.

Q = consumo de energía primaria, con referencia al poder calorífico inferior del
combustible utilizado.

Los valores son:

E = 7500 kWh x 860 kcal/kWh =6450 x 103 kcal

117


V se calcula aplicando la fórmula:

V = m x ce x ∆T

Dónde tenemos que:

m = caudal másico del agua

∆T = incremento de temperatura del agua.

ce = calor específico del agua

Con unos valores tales que:

m = 58,5 x 103 kg / h

Ts = 360º C

Te = 25º C

ce = 1 kcal / kg x ºC

V = 58,5 x 103 kg/h x 1 kcal/kgxºC x (360ºC – 25ºC) = 19609 x 103 kcal/h

Q se calcula mediante la fórmula:

Q = m x PCI

En dónde:

m = caudal másico en kg/h

PCI = poder calorífico inferior del combustible en kcal/kg

Valores estimados:

m = 9600 kg/h x 2 (hornos) = 19200 kg/h

PCI = 1800 kcal/kg

Q = 19200 kg/h x 1800 kcal/kg = 34560 x 103 kcal/h

118


Sustituyendo los valores en la fórmula del REE se obtiene un resultado del
50,5%, por tanto cumple con los requisitos del Real Decreto 2828/1998 y se
podrá calificar como instalación de cogeneración según la legislación española y
por tanto podrá recibir los beneficios que la legislación otorga.

Rendimiento mínimo para las instalaciones de producción:

- “Será condición necesaria para poder acogerse al régimen especial regulado en
el presente Real Decreto en las instalaciones de producción de los grupos a y d,
del artículo 2 del presente Real Decreto, que el rendimiento eléctrico equivalente
de la instalación, promedio de un período anual, sea igual o superior al que
corresponda según el combustible utilizado de acuerdo con la siguiente tabla”:

REE (Porcentaje)
Combustible líquidos en centrales con calderas 49
Combustibles líquidos en motores térmicos 56
Combustibles sólidos 49
Gas natural y GLP en motores térmicos 55
Gas natural y GLP en turbinas de gas y otras tecnologías 59

- “En centrales que utilicen conjuntamente energías renovables, residuos
industriales, residuos urbanos, calores residuales, biomasa, etc. Junto con
combustibles convencionales, la exigencia de rendimientos mínimos
establecidos en el apartado anterior se aplicará a la parte d energía eléctrica
imputable a los combustibles convencionales. La cantidad de energía eléctrica
asignable a combustibles no convencionales se determinará para cada
instalación en función de la energía primaria aportada por los mismos y los
rendimientos de la transformación. En el caso de residuos se considerará un
consumo específico máximo de 5000 kcal/kWh referidos al PCI.

119


La eficiencia energética es la relación entre la energía eléctrica producida y la
energía del combustible.

Se calcula mediante la fórmula:

η = [E / Q] x 100
En dónde:

E = energía eléctrica producida en kcal

Q = energía del combustible, en kcal

E = 6450 x 103 kcal

Q = 34560 x 103 kcal

η = [6450 x 103 / 34560 x 103] x 100 = 18,66%

120


ESTUDIO ECONÓMICO

121


ÍNDICE

3. ESTUDIO ECONÓMICO

3.1 Resultados de explotación

3.1.1 Gastos fijos
3.1.2 Gastos variables

3.2 Ingresos

3.2.1 Cálculo de la retribución por la cesión de energía
3.2.2 Complemento por energía reactiva
3.2.3 Cálculo total

122


3. ESTUDIO ECONOMICO

A la hora de entablar este estudio, se debe de tener en cuenta que la construcción de una
planta de incineración de R.S.U. conlleva una inversión considerable, semejante al de una
planta térmica de producción de energía eléctrica, pues básicamente, una incineradora es
una planta térmica donde hemos sustituido el carbón como materia prima por los residuos
sólidos urbanos.
Por otra parte, existe un mayor coste según se trate de R.S.U. fresco o que este esté
previamente elaborado (R.D.F.). Este último precisa una mayor necesidad de dimensionado
térmico para la misma capacidad mecánica, lo que obliga a realizar una mayor inversión.
La planta objeto de este estudio utilizaba residuo fresco.

La inversión realizada inicialmente en la planta, teniendo en cuenta un dimensionado de
carga mecánica capaz de tratar 144.000 Tm/año de residuos es de aproximadamente
33.055.000 € o lo que es lo mismo, unos 5.500 millones de pesetas, teniendo en cuenta que
la planta se puso en funcionamiento en 1989.

En el cuadro siguiente se expone a groso modo el coste individualizado de cada uno de los
sistemas o equipos que configuran la planta. Los costes de montaje y puesta en marcha se
incluyen en cada una de las partidas.

DESGLOSE DE INVERSIONES
CONCEPTOS COSTE APROXMIMADO
Terrenos 0,5%=165.278 €
Puentes grúa, báscula 2%=661.113 €
Horno, caldera, escorias 35%=11.569.500 €
Depuración de gases 15%=4.958.350 €
Electricidad, control 6%=1.983.340 €
Turboalternador 9%=2.975.010 €
Sistema de condensación 4%=1.322.230 €
Tuberías, tratamiento de aguas 3%=991.670 €
Obra civil 15,5%=5.123.630 €
Ingeniería, dirección de obra 7%=2.313.900€
Gastos del proyecto 3%=991.670 €

123


3.1 Resultados de explotación:

La explotación de una planta de incineración implica la realización de una serie de gastos
que podemos subdividir en fijos y variables.

3.1.1 Gastos fijos

Los gastos fijos se refieren básicamente a los siguientes:

a) Personal

El número mínimo de operarios se plantea como el necesario para que la planta funcione de
forma continua veinticuatro horas al día durante todo el año.
El mantenimiento y las reposiciones periódicas obligan a parar, una vez al año, las
líneas de incineración. Se requieren, por consiguiente, cinco turnos de trabajo.
En la planta contamos con 43 trabajadores cuyo desglose sería el siguiente:

Dirección y Explotación Mantenimiento
administración
1 gerente 5 jefes de turno 3 montadores mecánicos
1 Director Técnico 1 Técnico de procesos 2 montadores eléctricos
1 Administrativo 1 jefe de mantenimiento 1 oficiales de segunda
2 Auxiliares 1 jefe de explotación 1 instrumentista
administrativos
5 gruistas 1 almacenero
5 rondistas 1 ayudante de almacén
8 porteros, basculistas, 3 peones de limpieza
vigilantes
5 Total 26 Total 12 Total

Consideraremos los gastos de personal como el 27% de los gastos totales de la
explotación, o el 2,5% del coste de la planta.
Aproximadamente 826.375 € anuales.

b) Gastos administrativos
Suponiéndose como tales los siguientes:

- Viajes, formación, etc.
- Auditorias.
- Seguros.
- Análisis y controles reglamentarios.

Estos gastos son aproximadamente el 5-6% de los gastos de explotación.


124


3.1.2 Gastos variables:

Los gastos variables, como su nombre indica, serán modificados en su valor en
función de las variaciones que sufra la explotación de la planta a lo largo de su vida
útil.
En general, van a ser directamente proporcionales a la cantidad de residuos que
entran en la planta.
Los costes variables son:

a) Piezas de recambio.

Englobándose en este concepto la compra de material de consumo continuo:
Aceites, grasas, juntas, tornillería, productos químicos diversos, etc. También
incluimos los servicios externos contratados para realizar el mantenimiento
preventivo.

El gasto de esta partida suele ser de:

- 1,5 € por cada tonelada tratada.
- 9%-10% de los gastos totales de la explotación.
- 0,8%-1% de la inversión total.


b) Reparaciones.

Incluyéndose como tales las reposiciones de materiales (no fungibles) y los costes
correspondientes a las revisiones realizadas a las instalaciones.
Estos gastos los valoraremos a razón de:

- 4,20 € por cada tonelada tratada.
- 25%-26% de los gastos totales de explotación.
- 2,4%-2,6% de la inversión total.


c) Agua.

El consumo de agua lo consideraremos del orden de 1 m3/Tm y se emplea para:

- Preparación de lechadas de cal.
- Servicios sanitarios.
- Planta de desmineralización, alimentación en calderas.
- Enfriado y apagado de escorias.
- Riego y limpieza.

125


Para un precio promedio del agua utilizada en los distintos usos, el gasto por este
concepto será de:

- 1,3%-1,8% de los gastos totales de la explotación.


d) Energía eléctrica.

Supuesto este consumo para cubrir las horas de puesta en régimen, arranques
imprevistos en los equipos de autogeneración, etc.
El gasto anual por este concepto se sitúa entorno de 1,7%-2,0% de los gastos totales
d explotación.
Cuando la planta funciona, el consumo eléctrico es suministrado por la propia
planta.

e) Combustible.

El coste de combustible supone aproximadamente un 2% por tonelada tratada, es
decir, entre el 1,1%-1,5% del gasto total de la explotación.

Aproximadamente 200.000 € anules.

f) Aditivos.

Los aditivos químicos se requieren en los dos procesos siguiente:

- Estación de desmineralización de agua. (Depuradora).
- Preparación de lechadas para limpieza de humos.
El coste aproximado para este concepto puede situarse en el entorno del 7,7% al
9,5% del gasto total de explotación.


g) Tratamiento de escorias, cenizas y transporte a vertedero.

Se incluye el coste de retirada e inertización de las escorias y de la torta de filtrado.
El importe se calcula en función de la producción de estos desechos, considerándose
un nivel de gasto equivalente al 18%-22% del gasto total de la explotación.

Aproximadamente 5.100.000 € anuales.

126



En resumen, los gastos totales son los siguientes:

Costes fijos
Personal 826.375 €
Gastos administrativos 39.065 €
Total fijos 865.440
Gastos variables 865.440 €
Piezas de recambio 190.000 €
Reparaciones 500.000 €
Agua 450.000 €
Energía eléctrica 320.000 €
Combustible 200.000 €
Aditivos 175.000 €
Tratamiento de escorias, cenizas 5.100.000 €
y transporte a vertedero
Totales variables 6.935.000 €

Gastos totales 7.800.440 €

127


3.2 Ingresos

Los ingresos de una planta de incineración procederán de la venta de energía generada por
esta, en nuestro caso electricidad, ingreso que supone aproximadamente entre un 35% -45%
del total. El restante 55% procede del canon por tonelada tratada que pagan los
ayuntamientos adscritos a la mancomunidad de incineración de residuos urbanos de
Tarragona (SIRUSA). También obtenemos pequeños dividendos de la venta del material
procedente de la nave de valorización de escorias, llamado “escograva” y que se utiliza
para la construcción y el relleno de carreteras e infraestructuras de todo tipo. A pesar de
todo, este servicio es deficitario y únicamente se mantiene debido al beneficio
medioambiental que supone evitar la acumulación de áridos procedentes de la incineración
en el vertedero.
La venta de energía sólo supone un beneficio capaz de cubrir normalmente los gastos
anuales de explotación. El excedente entre ingreso por energía-gastos de explotación
permitirá cubrir una parte de la financiación que ha sido necesaria para construir la planta.
El resto de ingresos debe aportarse mediante un canon a pagar por los usuarios. Este canon
es un pago único e independiente de otros para abonar el servicio de incineración.

Los ingresos por energía dependerán principalmente de la valoración energética de las
basuras utilizadas como combustible y de la propia eficiencia de la planta. Las basuras
frescas generan, respecto a las previamente tratadas, una menor cantidad de energía, ya que
son además mucho más heterogéneas y también mucho más húmedas, contando con una
potencia calorífica inferior (P.C.I.) menor que las previamente tratadas.

La energía eléctrica vendida por las plantas de incineración está acogida al régimen de
autoproducción y facturación de la energía de instalaciones acogidas al régimen especial
establecido en el RD 23-12-1998 capítulo 2818/1998.

128


3.2.1 Cálculo de la retribución por la cesión de energía:

La retribución que los productores reciben por la cesión de la energía eléctrica proveniente
de instalaciones de producción en régimen especial es la siguiente:

R = Pm + Pr ±ER
siendo:

Pm: precio final horario medio (precio a efectos del art.24 del RD2818/1998).

Pr: Prima correspondiente dependiendo del grupo al que pertenezcan, según el artículo 2
del RD2818/1998.

ER: complemento por energía reactiva, que será aplicado a la suma de Pm y Pr.

La facturación puede realizarse de dos formas:

1. Facturación hora a hora.
En base a los datos horarios del mercado que publica “omel” el mes siguiente, se
realiza un producto de matrices: energía exportada hora a hora y precio final horario
medio hora a hora.

2. Facturación por tramos horarios.
Sólo válida para instalaciones con potencia instalada igual o inferior a 10 MW.
Se distinguen dos tramos:

horas valle: ocho primeras horas de cada día
horas punta y llano: resto de horas de cada día

De nuevo se realiza un producto: el total de energía exportada en horas valle durante
el mes por el precio medio de las horas valle, más el total de energía exportada en
horas punta y llano durante el mes por el precio medio de las horas punta y llano.
Los datos de los precios finales horarios medios a efectos del art. 24 del
RD2818/1998, empleados en la facturación, se publican en la web de omel,
aproximadamente el día 7 del mes siguiente al mes de la factura.

129


Precio final horario medio de los últimos meses:

Precio final horario medio art. 24.
media mensual 8 primeras horas resto de horas
año 2003
cent. €/kWh cent €/kWh cent €/kWh
enero 2,760 1,765 3,258
febrero 3,272 2,441 3,687
marzo 3,077 2,547 3,342
abril 2,759 2,482 2,898
mayo 3,118 2,453 3,451
junio 4,418 3,146 5,054
julio 4,388 2,992 5,086
agosto 4,506 3,130 5,194
septiembre 4,424 3,244 5,014
octubre 4,130 2,901 4,744
noviembre 3,466 2,590 3,904
diciembre 2,793 2,068 3,156
precio medio año en 3,711 2,792 4,171
curso
últimos doce meses 3,593 2,647 4,066

Primas a los cogeneradores según RD 2818/1998

Las primas que reciben las plantas de cogeneración acogidas al RD2818/1998 dependen de
la potencia instalada y se revisan anualmente en función del precio del gas, del precio de la
electricidad para consumidores sin capacidad de elección y de la variación interanual de los
tipos de interés.

El RD1436/2002 establece las primas 2003 para cogeneración y la base de la revisión.
Revisión de las primas para año 2003:
- variación interanual del precio del gas (se ha tomado la variación anual de los
precios medios mensuales de un consumidor tipo de 40 millones de termias al año
suministrado por canalización con carácter firme): -10,6 %
- variación de la tarifa eléctrica para los consumidores sin capacidad de elección:
1,69%
- variación del MIBOR a tres meses de octubre de 2002 con respecto a noviembre
del 2001: -3,27%

130


Primas instalaciones de cogeneración RD2818/1998 año 2003. (€/kWh)
Potencia instalada
Prima (€/kWh) Percepción de prima
MW
≤ 10 0,021276 los primeros diez años de explotación
10 < P ≤ 25 0,021276*(40-P)/30 hasta fin de CTCs (29 nov. 2007)
25 < P ≤ 50 0 -
donde P es la potencia instalada en MW

Precio medio según programa de trabajo

El precio final horario medio, en caso de facturar hora a hora, depende de las horas de
funcionamiento (exportación) de la central de cogeneración.
En la tabla aparecen precios finales horarios medios para distintos programas de trabajo que
permiten hacer aproximaciones en la retribución a percibir por la electricidad exportada,
según el programa de trabajo.

Precio final horario medio según programa de trabajo año 2002 (c€/kWh).
(Precios medios de los últimos 12 meses. Actualizada 31/10/02).
programa trabajo horas/año precio ( c€/kWh)
continuo 8760 h 8760 4,709
continuo menos agosto 8016 4,781
5 d / semana, 24 h 6264 4,996
5 d / semana, 7.00 a 23.00 h 4176 5,649
5 d / semana, 8.00 a 24.00 h 4176 5,674
5 d / semana, 8.00 a 22.00 h 3654 5,750
5 d / semana, 24 h menos agosto 5712 5,071
5 d / semana 24h, sab 0:00-12:00 menos
6288 4,972
agosto

131


3.2.2 Complemento energía reactiva:

El complemento por energía reactiva está constituido por un recargo o descuento porcentual
y se aplica sobre la totalidad de la facturación básica.
El complemento por energía reactiva que interviene en el cálculo de la retribución a los
cogeneradores acogidos al RD2818/1998, es el considerado con carácter general en la
normativa sobre tarifas, con la diferencia de que si el factor de potencia de la energía cedida
a la empresa distribuidora es superior a 0,9 el complemento será un abono para el productor
y, si fuere inferior, un descuento.
El RD2820/1998, de 23 de diciembre, por el que se establecen tarifas de acceso a las redes,
establece en su art. 2 apto. c el método de cálculo del valor porcentual Kr a aplicar sobre la
facturación, que depende del cos ϕ, cuyo método de cálculo también fija.
La tabla adjunta, por tanto, corresponde a los valores de cos ϕ particulares y cualquier valor
distinto no se corresponde con un descuento o recargo calculado por interpolación lineal.

Abono o descuento a aplicar sobre la facturación total en función factor de
potencia.
cos ϕ Abono (%) Descuento (%)
1,00 4,0
0,95 2,2
0,90 0,0 0,0
0,85 2,5
0,80 5,6
0,75 9,2
0,70 13,7

3.2.3 Cálculo de la retribución:

El cálculo de retribuciones por exportación de energía eléctrica es sencillo y podemos hacer
aproximaciones conociendo nuestro programa de trabajo (exportación) y la potencia
instalada de la central.
Tenemos una planta incinerador de 7,5 MW de potencia que trabaja de forma contínua las
veinticuatro horas del día, con lo que la prima será:

Pà 7,5MWà Pr = 0,021276 x [(40 – 7,5) / 30] = 2,3049 c€/kWh

132


suponiendo un cos ϕ =1, la retribución media anual por kWh eléctrico exportado puede
aproximarse según:

R = Pm + Pr ±ER

Como trabajamos de forma contínua las 24 horas tenemos el precio final horario medio a
4,709 c€/kWh, de manera que

R = 4,709 + 2,305 + 0,040*(4,709+2,305) = 7,294 c€/kWh

Si tenemos en cuenta que la planta incineradora trabaja efectivamente y a pleno
rendimiento unas 7.500 h/año aproximadamente, podemos determinar que el beneficio en
ingresos por la venta de electricidad a la red nacional supone:

Beneficio = 7.500 h/año x 7500 kWh x 7,294 c€/kWh = 4.102.880 €/año

133


Ingresos debidos al canon por tonelada de residuo incinerado:

Tal y como se había comentado en la introducción del estudio técnico de la planta, los
ayuntamientos que pertenecen a la Mancomunidad de Incineración de Residuos Urbanos
del Campo de Tarragona son Tarragona, Valls, Vila-Seca, Salou y Cambrils.
Estos ayuntamientos pagan un canon de aproximadamente 50 €/Tm de basura incinerada, lo
que si observamos la cantidad anual de residuo incinerado, que es de aproximadamente
140.000 Tm/año nos da unos ingresos de:

50 €/Tm x 140.000 Tm/año = 7.000.000 €/año

Beneficio:

Sabemos que los gastos totales ascienden a : 7.800.440 €/año

Los ingresos son:

à Venta de electricidad : 4.102.880 €/año

à Canon por tonelada: 7.000.000 €/año

Total ingresos: 11.102.900 €/año

Beneficio: 3.302.440 €/año

Ante todo debe entenderse que una incineradora es una empresa que ejerce un servicio
público, y como empresa pública sin objetivo de lucro que es en un principio el resultado
anual de la explotación debería ser de beneficio 0. Sin embargo, estos beneficios aquí
ilustrados suelen utilizarse en la mejora de las instalaciones de la propia planta, en estudios
de impacto medioambiental y en la construcción de nuevos sistemas de tratamiento de los
gases de escape.

Actualmente, SIRUSA ha emprendido la construcción de una planta de tratamiento de NOx
ayudará a reducir las emisiones de estos contaminantes a través de los gases de escape.

134


PLANOS

135


ÍNDICE DE PLANOS

PLÁNO Nº 1: EMPLAZAMIENTO

PLÁNO Nº 2: ZONAS A, B, C Y D

PLÁNO Nº 3: ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO

PLÁNO Nº 4: VISTA GENERAL DE LA PLANTA

PLÁNO Nº 5: FUNCIONAMIENTO TURBINA

PLÁNO Nº 6: DIAGRAMA DE FLUJO

PLÁNO Nº 7: CUADRO DE DISTRIBUCIÓN (DIAGRAMA UNIFILAR)

PLANO Nº8: DISTRIBUCIÓN GENERAL EN ALTA TENSIÓN

PLANO Nº9: ENSAYOS DE VACÍO Y CORTOCIRCUITO

PLANO Nº10: MÉTODO DE BLONDEL

136


BIBLIOGRAFÍA UTILIZADA:

à “Manuales de energías renovables: Incineración de residuos sólidos urbanos”
Biblioteca CINCO DÍAS. IDEA (Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía).

à “Cogeneración de calor y electricidad”
Lluis Jutglar i Banyeras. Ediciones CEAC

à “Máquinas Eléctricas” (Segunda Edición)
Jesús Fraile Mora. Colegio de Ingenieros de Caminos, Cales y Puertos.

à “Plan Nacional de Residuos Urbanos”
MIMAM (Ministerio de Medio Ambiente)

à Directiva 2000/76/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 4 de Diciembre de
2000 relativa a la incineración de residuos

à REAL DECRETO 653/2003, de 30 de Mayo, sobre incineración de residuos.

à REAL DECRETO 2818/1998 para plantas de Cogeneración acogidas al Régimen
Especial de suministro eléctrico.

Durante de la realización de este proyecto se han escuchado los grupos:

Helloween: “Walls Of Jerichó” y “Keeper Of The Seven Keys”

Judas Priest: “Screaming For Vengeance”, “Sad Wings Of Destiny” y “Painkiller”

Iron Maiden: “Killers”, “Piece Of Mind”, “Iron Maiden” y “Dance Of Death”

AC/DC: “Back In Black” y “Highway To Hell”

Black Sabbath: “Black Sabbath” y “Paranoid”

Axxis: “Kingdom Of The Night” y “Collection Of Power”

Liza: “Poderoso Metal”

Barón Rojo: “Volumen Brutal”

Heroes del Silencio: “Senderos De Traición” y “El Espíritu Del Vino”

Guns & Roses: “Use Your Illusion I y II”, “Apetite For Destruction”

Camilo Sesto: “JesuCristo Superstar”

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