clase vii control y otros

7/25/2019 Clase VII Control y Otros

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SISTEMAS TRMICOS Y DE FLUIDOS

Clase VII: Otros aspectos Importantes(Control, Tratamiento de agua, Turbinas)

DIEGO F. [email protected]

Octubre 2013


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Sistema de control de la caldera El sistema de control de la caldera debe

cumplir las siguientes funciones bsicas:

1. Incrementar la seguridadde operacin de las

personas y los equipos instalados.

2. Aumentar la eficiencia de la caldera, es decir;

producir mayor cantidad de vapor utilizando

menos combustible.

3. Reducir las prdidasya sean de agua,

combustible o presin.

4. Disminuir los contaminantesque se producen

en la operacin de la caldera.


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3

1) Sistema de control nivel de agua domo de vapor

El control del nivel de aguaen el

domo de vapor es el primer lazo

de control de una caldera. Se debe

evitar que el domo se presurice

por exceso de vaporo deficienciade aguade alimentacin.

Las burbujas de vapor

permanecen en el lquido del

domo de vapor, cambian su

volumen conforme cambia la

demanda de vapor


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Control de nivel porun elemento: niveldel aguaen el domo

Control de nivel pordos elementos: flujode vapory nivel deaguaen el domo

Control de nivel portres elementos: flujode vapor, flujo deaguadealimentacin y nivelde aguaen el domo


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Comparacin de control de nivel

Control por unsolo elemento

Flujo de Agua Alimentacin y Nivel caldera DZ

0

20

40

60

80

100

120

140

160

10:5

6:0

9

11:0

5:0

0

11:1

3:5

2

11:2

2:4

3

11:3

1:3

5

11:4

0:2

6

11:4

9:1

8

11:5

8:0

9

12:0

7:0

1

12:1

5:5

2

12:2

4:4

4

12:3

3:3

5

12:4

2:2

7

12:5

1:1

8

13:0

0:0

9

13:0

9:0

1

13:1

7:5

2

13:2

6:4

4

13:3

5:3

6

13:4

4:2

7

13:5

3:1

8

14:0

2:1

0

14:1

1:0

1

14:1

9:5

3

14:2

8:4

4

14:3

7:3

6

14:4

6:2

7

Hora

FlujoT/H

0

10

20

30

40

50

60

70

NivelDomo%

FLUJO AGUA DE ALIMENTACION T/H NIVEL DOMO

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

10:27:50 10:42:14 10:56:38 11:11:02 11:25:26 11:39:50 11:54:14 12:08:38 12:23:02

Tiempo (h:m:s)

PresinVapor(Psig)yFlujoV

apor

(Klb/h)

40

42

44

46

48

50

52

54

56

NiveldelDomo(%)ySPNivel

del

Domo

Presin Vapor (Psig) F lu jo Vapor (Klb/h) N ivel del Domo (%) SP N ivel

Control por tres elemento


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2) Sistema de control de la presin del vaporvivo

La presin del vapor vivo debe

controlarse a manera de evitar

accidentes por sobrepresiones en

tuberas y equipos usuarios delvapor.

La presin del vaporse controla

principalmente, regulando elsuministro de combustibley aire

(controlando la adecuada relacin

aire/combustible).

Aire

Combustible


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3) Sistema de control de presin del hogar

Se requiere garantizar el flujo de gasesy que la llama permanezca siempre al interior

del hogar. La presin del hogar se mantiene en un valor inferior a la presin

atmosfrica.

La presin del hogarde la caldera se controla mediante la manipulacin del flujo de

airepor medio del posicionamiento del damper del ventilador de tiro inducido

dependiendo de la seal entregada por el medidor de la presin en el interior del

hogar.


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Tratamiento y suministro del agua

Eliminar los problemas causados por:

Incrustacin: formacin de depsitos

duros (Ca, Mg, Si) al interior de los tubos

de la caldera.

Corrosin: reaccin qumica (PH, O2)

entre dos elementos, produce prdida de

material

Arrastre: presencia de slidos disueltos y

contenido orgnico, causa incrustaciones y

afecta equipos como los turbos


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Calidad del agua de alimentacin

SUGGESTED WATER QUALITY LIMITS

BOILER TYPE: Industrial watertube, high duty, primary fuel fired, drum type

MAKEUP WATER PERCENTAGE: Up to 100% of feedwater

CONDITIONS: Includes superheater, turbine drives, or process restrictions on steam

SATURATED STEAM PURITY TARGET:See footnote

Drum Pressure (psig) 0-300 301-450 541-600 601-750 751-900 901-1000 1001-1500 1501-2000

Feedwater

Dissolved Oxygen (mg/l)


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10

Qu es una Turbina de vapor?

La turbina es una

mquina trmicala

cual se encarga de

transformar la energa

del vaporde entrada

en energa mecnica

en el eje(rotacin).


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11


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Cmo funciona una turbina de vapor?

Turbinas de accin (Charles. G. Curtis): elvapor se expande a travs de una tobera,

alcanzando altas velocidades y bajas

presiones; el vapor expandido choca contra

los labes fijos del rodete produciendo un

movimiento giratorio

Turbinas de reaccin (Charles Parsons): el

vapor se expande a medida que pasa por las

toberas fijas para chocar contra labes

mviles, en forma alternante.


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Tipos de turbinas de vapor

Turbinas de contrapresin: el vapor de salida se encuentra a una presin

superior a la presin atmosfrica, de manera que an contenga energa

trmica que pueda ser entregada al proceso.

Turbinas de condensacin: el vapor de salida se encuentra a una presinmuy cercana a la presin atmosfrica, de manera que pueda ser dirigido a

un condensador sin posibilidad de entregar ms energa.

Turbinas con extraccin: se emplea cuando el proceso requiere diferentesniveles de presin del vapor


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Desempeo de una turbina

= trabajo neto producido / calor absorbido

En la condicin ideal, esto es sin

prdidas de calor al ambiente, sin

prdidas por friccin del vapor en los

alabes, sin perdidas por friccin de los

apoyos del eje, el trabajo especfico

producido es igual al cambio de

entalpa:

w = h1h2

El trabajo en el eje pude ser medido a

partir del torque y de la frecuencia de

giro (rpm):

P = torque*frecuencia


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Potencia de una mquina accionada porturbina de vapor

Curva operacin turbinaA partir de los registros de flujo de vapor,

obtenidos durante el seguimiento, con un valor

promedio de 58.4 KLb/h y con valores mximos

de 80.5 KLb/h, se proyecta una potencia

promedio de 3200 HP y mximo de 4800 HP,

entregada por el accionamiento.

Flujo

(Lb/h)

Pot. Eje

dinamometra

(HP)

Pot. Cedida vapor

(HP)Eficiencia

Mximo 79344 4000 5901 67,8%

Promedio 58400 2200 4343 50,7%

Potencia real entregada por el vapor en la turbina ypotencia medida en el eje de la mquina


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Turbogenerador

Cuando se adiciona un generador

elctricoal eje de salida de la turbinapara convertir el trabajo del eje en

energa elctrica, se construye un

turbogenerador.

En este caso el balance de energa

indica que el calor entregado por el

vapor se transforma en energa

elctrica. El turbogenerador se

identifica por su consumo de energa

especfica, denominado steam rate.

Steam rate = Flujo msico de vapor vivo (lb/h) / Energa producida (kw)

Steam Rate Brown Boveri

28,8

25,9

30,8

34,1

20

22

24

26

28

30

32

34

36

400 590 1530 2300

Generacion kW

Steam

Rate


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Ciclo del vapor en un ingenio :

Ciclo de Rankine

Eficiencia del ciclo Rankine

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