calculo y diseÑo de una extractora neumatica de cenizas 2.docx

7/18/2019 CALCULO Y DISEÑO DE UNA EXTRACTORA NEUMATICA DE CENIZAS 2.docx

http://slidepdf.com/reader/full/calculo-y-diseno-de-una-extractora-neumatica-de-cenizas-2docx 1/16

1DISEÑO DE UNA ESTRACTORA NEUMATICA DE CENIZAS PARA CENTRALES

TERMOELECTRICAS

CALCULO Y DISEÑO DE UNA EXTRACTORA NEUMATICA DECENIZAS

Marco Referencial

En la generación eléctrica mediante energía térmica (centrales

termoeléctricas) en los ambientes de generación se crean muchos

escombros y restos de combustión uno de ellos la ceniza que llega a ser

perjudicial y puede dañar los equipos y ambientes por lo tanto se han

diseñado distintos tipos de sistemas de extracción de cenizas y escoria

de combustión mediante eleación neum!tica lo que optimiza el

limpiado y puri"cado de las centrales#

Justicaci!n

$iendo la necesidad de mantener los ambientes de generación y eitar

la contaminación del medio nos emos en la imperiosa necesidad de

extraer y almacenar toda la ceniza esparcida en la central eléctrica y

poder mantener seguros tanto la central como el medio ambiente#

O"#eti$os

Objetivo General

Diseñar un sistema para extracción neumática de cenizas.

Objetivos Espe!"ios

Diseño del cenicero

Diseño del sistema de escoria y agua del cenicero.

Dimensionamiento de Silos o decantadores de escoria.

Diseño del Sistema de Extracción de cenizas.

Diseño del sistema de vacío.

Dimensionamiento de silo de polvo.

Dibujo de planos y especificación de partes



%DISEÑO DE UNA ESTRACTORA NEUMATICA DE CENIZAS PARA CENTRALES

TERMOELECTRICAS

&iseño y c!lculo de tuberías#

Marco Te!rico %el &ro'ecto(

' dierencia de los sistemas hidr!ulicos que se caracterizan por el

transporte de ceniza y escoria uera del territorio de la central eléctrica a

una distancia considerable actualmente la extracción neum!tica de

cenizas sire principalmente para extraer ceniza dentro los límites del

territorio de la central eléctrica#

*omo regla la extracción de cenizas se realiza mediante esquemas de

acío# El acío se crea con eyectores de apor en nuestro caso#

+a ceniza entra en las boquillas de las toberas donde se mezcla con el,ujo de aire y se transporta por tuberías de acero de 1--.%/- mm de

di!metro con un espesor de pared de 0.1% mm hasta los separadores de

cenizas# +a masa principal de ceniza se separa del aire en el ciclón

precipitador# ara eectuar una depuración m!s prounda del aire se

instalan ciclones suplementarios y a eces separadores de cenizas

h2medos# +a ceniza captada se dirige directamente al consumidor

(cuando este se encuentra cerca de la central eléctrica) o se transporta

en camiones para cemento o agones erroiarios para cemento#

3as!ndonos en las inestigaciones de los sistemas de inestigaciónneum!tica de cenizas en toda una serie de centrales eléctricas se han

reelado los siguientes deectos en estos sistemas4 las boquillas de las

toberas no aseguran el mantenimiento de una concentración estable de

ceniza a causa de la di"cultad de su regulación5 los eyectores de apor

tienen bajo rendimiento económico y se desgastan pronto5 los conductos

de ceniza se desgastan intensiamente# +a duración del sericio de

ciertos elementos de los sistemas de extracción neum!tica se

caracteriza por los datos mostrados en la tabla siguiente4

&enominación de los elementos &uración de sericio

h#




TERMOELECTRICAS

&iusores de Eyectores

3ombas de agua de circulación

anular

*onductos de ceniza(tramos

rectos)

/-./--

6---./---

6---./---

Descri)ci!n %e la *a+uina(,

ara el transporte neum!tico de ceniza dentro la central eléctrica se

usan canales de aire que no tienen piezas móiles# El canal de aire es un

conducto de sección transersal rectangular diidido por una barrera

porosa horizontal de cer!mica asbesto o tejido de lana de idrio# or

debajo de esta barrera con un entilador se suministra aire caliente

bajo una presión de 6#/ a /#- 7a# +a ceniza que entra en esta barrera

airea y se muee por graedad(como liquido) por la barrera a una

elocidad de -#/ a 1#- m8s con una inclinación de canal de 9 a : ;# El

aire agotado se aspira de la mitad superior del canal de aire y se depura

o se conduce al conducto de gases antes del separador de cenizas5 laceniza se transporta por aire comprimido a los silos desde los cuales

esta se transporta a los lugares de su utilización o bien se dirige por los

aparatos para el barrido de agua de la ceniza al depósito receptor de

casa de bombas de gragado para el sucesio transporte conjunto de la

mezcla de cenias con escorias al aciadero de cenizas#

En nuestro caso el transportador de cenizas cumplir! con las siguientes

características de operatiidad y condiciones de trabajo4

En la "gura se muestra el esquema de un sistema a ació de extracción

neum!tica de cenizas para transportar %-- tn8hr# El peso especí"co de

las cenizas es -#<tn8m# +a longitud total de la trayectoria entre las

tolas 1 y / es de 0- mts# y entre y entre la bomba de acio 1% y el

ciclón precipitador 9 es de 6- metros#




TERMOELECTRICAS

Reco*en%aciones &ara la Dis)osici!n %e las Ceni-as o"teni%as%e un )ro'ecto %e CONSER.ACION AM/IENTAL

0( RECOMENDACIONES &ARA LA DIS&OSICI1N 2INAL DE CENIZAS0(0 DESCRI&CI1N 3ENERAL+as centrales termoeléctricas como la que se preé instalar en =ío >urbio generan como producto de la combustión del carbón para laproducción de energía una gran cantidad de residuos sólidos conocidoscomo cenizas# Estos residuos pueden ser de dos tipos dierentes enunción de tu tamaño#En este sentido las cenizas de mayor tamaño proienen del ondo de la

caldera mientras que las cenizas de tamaño "no son aquellasarrastradas por la corriente de humos de los sistemas de eliminación departículas# +as cenizas olantes corresponden a material particuladoretirado del separador de sólidos y el retenido en los "ltros manga delgenerador#*onsiderando el uncionamiento del generador al 1--; de su capacidady en régimen permanente en la parte inerior del horno (caldera) segenerar! el 9-; del total de las cenizas (6- >n8h) un /; corresponde apartículas retiradas del separador de sólidos (6?/ >n8h) mientras quede los "ltros manga ser!n extraídos el //; de los residuos (91%/ >n8h)#or hora se preé generar un total de ?/ toneladas de residuos (cenizas)

(>abla 1)#

Tabla 1. Producción de Cenizas

Datos de la Producción

Ambas Calderas



/DISEÑO DE UNA ESTRACTORA NEUMATICA DE CENIZAS PARA CENTRALES

TERMOELECTRICAS

Producción Cantidad Unidad

Horaria 75 Tn/h

Diaria 1.800 Tn/día

Mensual 54.000 Tn/mes

nual !48.000 Tn/a"o

25 años 16.200.000 Tn

*onsiderando una densidad de cenizas de 1% >n8m6 y un período deoperación de la *entral de %/años se generar!n 04(566(666 *4 %e ceni-as#

@na ez generados todos estos residuos ser!n moilizados a traés decintas transportadoras cerradas y estancas hasta un almacén transitoriode cenizas# El depósito se realizar! en un recinto cerrado (galpón)estanco y deprimido con un sistema de captación de polos con unacapacidad aproximada de %/#/-- >n para el acopio de 1/ días degeneración (considerando el uncionamiento permanente de las calderasdurante las %9 hs diarias)#+o que a nosotros nos interesa en el presente proyecto es generar estos

residuos mediante recolección y acopio de los mismos en silos en

lugares medianamente apartados de la central termoeléctrica#

*on base a los datos obtenidos y la capacidad conocida de transporte dela m!quina podemos empezar a realizar los c!lculos de diseño y

dimensionamiento de los componentes del transportador#



:DISEÑO DE UNA ESTRACTORA NEUMATICA DE CENIZAS PARA CENTRALES

TERMOELECTRICAS

Dise7o %el cenicero(,

Es el lugar donde cae la escoria est! situado debajo de los calderos y se

apoya directamente en el suelo siendo necesario un sistema de cierre

entre caldera y cenicero de manera que se puedan absorber las

dilataciones que sura la caldera# El cierre es hidr!ulico y llea una

inyección de agua en su parte inerior para eitar que se produzcan

depósitos en el ondo y que por ensuciamiento el cierre no uncione

adecuadamente#El cenicero debe estar inundado de agua con el "n de que la escoria

que caiga en el solidi"que sin que se produzca aglomeración de la

misma# Ai el cenicero no estaría inundado la escoria se aglomeraría y se

ormaría un bloque sólido que no podría ser extraído jam!s#

+as paredes del cenicero son de ladrillo reractario y se sustentan en una

enolente met!lica#



?DISEÑO DE UNA ESTRACTORA NEUMATICA DE CENIZAS PARA CENTRALES

TERMOELECTRICAS

uesto que la maquina estar! diseñada para una central con :

generadores entonces tendremos % calderos cada uno alimentando a 6

generadores por lo tanto tendremos también % ceniceros los cuales

constaran de las siguientes dimensiones#

D=3m

H =3.5m

&onde4

D=diametrodel cenicero

H =altura delcenicero




TERMOELECTRICAS

Existen dos ormas de operación del cenicero4

. $aciarlo completamente cada ez que se saca la escoria#

. Bantener el niel del agua mientras se saca la escoria#

Dise#o $el siste%a $e esoria & a'(a $el eniero)*

En la figura se muestra la sección longitudinal del cenicero y los sistemas de agua y sistemas de

transporte de escoria !asta los silos destinados para este fin.

Del depósito de agua aspira un sistema de bombas llamadas bombas de escoria "ue lo envían a una

presión de # bar aproximadamente a las toberas de los eyectores de aspiración del cenicero. Estos

eyectores aspiran la mezcla de agua y escoria "ue sale del cenicero despu$s de atravesar el

triturador% "ue reduce los tamaños grandes a otros mas pe"ueños adecuados para ser transportados

por el sistema de transporte.

Silos o Decanta%ores %e Escorias(,



<DISEÑO DE UNA ESTRACTORA NEUMATICA DE CENIZAS PARA CENTRALES

TERMOELECTRICAS

+a mezcla de agua y escorias procedente del cenicero así como los

lodos procedentes del decantador se enían a los silos o decantadores

de escorias# Estos tal como se presentan en la "gura los silos suelen

ser de hormigón con una zona cilíndrica y otra cónica#

En el interior del silo existen unos Cmedios tubosD de acero seis

adosados a las paredes seg2n una generatriz ertical y uno circular

colocado horizontalmente pr!cticamente en el ondo del silo con sus

super"cies peroradas como un colador estos elementos llamados

decantadores orman el sistema de drenaje#

Siste*a %e e8tracci!n %e ceni-as(

Existen dos sistemas generalizados de extracción de cenizas olantes4 el

sistema de acío y el sistema de presión#

En nuestro caso diseñaremos un extractor con sistema de acío#

Siste*a %e .ac9o(,



1-DISEÑO DE UNA ESTRACTORA NEUMATICA DE CENIZAS PARA CENTRALES

TERMOELECTRICAS

Funcionamiento:




TERMOELECTRICAS

El acío en el sistema se logra mediante bombas de acío o eyectores

situados como se mencionó anteriormente después de separar el polo

del aire y de limpiar éste# +a llegada de aire limpio al sistema de

producción de acío es esencial para eitar el deterioro de estos

elementos por abrasión#

ara que el sistema esté dispuesto para extraer de las tolas de una "la

adem!s de estar en sericio los elementos de producción de acío debe

estar abierta la !lula de salida de colector de dicha "la y cerradas las

!lulas del resto de las "las#

En el sistema de acío dada la existencia de un gradiente de presión

aorable el polo pasa directamente de la tola a la tubería al abrirse

autom!ticamente la !lula correspondiente# El sistema de control se

basa en mantener dentro de un rango el acío en un punto posterior alos elementos de limpieza de aire#



1%DISEÑO DE UNA ESTRACTORA NEUMATICA DE CENIZAS PARA CENTRALES

TERMOELECTRICAS

C:lculo %e &otencia %e Ele$aci!n(,

*onsiderando en cuenta las propiedades de la ceniza tendremos4

El peso de la misma ser!4

P=γ ∗V

El olumen transportado ser!4 368.30m3

al día al tener dos ceniceros

entonces habr!n dos redes de tuberías por lo tanto el olumen

transportado ser! distribuido en partes iguales siendo una red la que

transporte 109#1/ m3

P=2.96∗184.15

P=545.084 Kg

'hora debemos calcular el trabajo que realizara la m!quina para moer

ese peso de ceniza en una distancia de 6- metros hasta los silos deacopio de residuos#

W = P∗d

W =545.084∗30




TERMOELECTRICAS

W =16352.52[ Kg∗m]

Entonces la potencia ser!4

N =W

t

*onsiderando que la maquina realizara este trabajo en un tiempo de 6--

segundos tendremos4

N =16352.52

300

N =54.5

Kg∗m

seg

N =54W




TERMOELECTRICAS



1/DISEÑO DE UNA ESTRACTORA NEUMATICA DE CENIZAS PARA CENTRALES

TERMOELECTRICAS

Silo %e )ol$o(,

En los silos de polo se recogen las cenizas olantes arrastradas ensuspensión en el aire a traés de las tuberías de transporte# En el

sistema de extracción de cenizas de acío se separa el polo del aire

antes de llegar al silo de polo mientras que en el sistema presurizado

al silo llega la mezcla de aire y polo#

Di*ensiona*iento %e los Silos

Aabiendo que la ceniza tiene un peso especí"co de -#<tn8m y que el

total de ceniza acumulada en un día es de 10-- tn# odemos calcular el

olumen que requiere y las dimensiones necesarias del silo o los silos#

V =2000m3

&ebido a condiciones de espacio utilizaremos 6 silos para el acopio de la

ceniza por lo tanto debemos diidir la capacidad total entre 6#

V

'

=2000/3

V ' =666.7m

3

Aabiendo que un silo tiene la orma cilíndrica en el cuerpo y cónica en la

parte baja dimensionaremos el mismo como si uera un cono continuo#

V =π

4

d2∗l

&onde podemos asumir un di!metro de : metros tendremos una

longitud de4

l=4V

π d2



1:DISEÑO DE UNA ESTRACTORA NEUMATICA DE CENIZAS PARA CENTRALES

TERMOELECTRICAS

l=4∗666.7

π 62

l=13.26m

C:lculo ' Dise7o %e las tu"er9as(,

calculo y diseÑo de una extractora neumatica de cenizas 2.docx

Documents