proyecto de r.s.u

Estudio Técnico de una Central Eléctrica deIncineración de Residuos Sólidos Urbanos

AUTOR: Alberto Rubio MartínDIRECTOR: 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

INDICE1. LA PROBLEMÁTICA MUNDIAL DE LOS RESIDUOS

1.1 INTRODUCCIÓN1.2 TIPOLOGIA DE LOS RESIDUOS

1.2.1 Residuo1.2.2 Categorías de los residuos1.2.3 Residuos urbanos o municipales. Tipología1.2.4 Composición de los residuos sólidos urbanos, características y producción

1.3 DIAGNÓSTICO DE LA SITUACIÓN ACTUAL

1.3.1 Generación1.3.2 Composición1.3.3 Reutilización1.3.4 Reciclaje

1.3.4.1 Papel-Cartón1.3.4.2 Vidrio1.3.4.3 Plásticos1.3.4.4 Metales (acero)1.3.4.5 Metales (aluminio)1.3.4.6 Envases compuestos1.3.4.7 Madera

1.4 GESTIÓN

1.4.1 Situación prevista en la gestión de los RU1.4.2 Características para establecer el sistema de gestión1.4.3 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 Europa1.5.2 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 DEINCINERACIÓN DE RSU

ÍNDICE

2. PLANTA DE INCINERACIÓN DE TARRAGONA (SIRUSA)

2.1 INTRODUCCIÓN

2.1.1 Ficha técnica de la planta2.1.2 Descripción básica de los procesos de la planta2.1.3 Diagrama de procesos

2.2 DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DE LA PLANTA

2.2.1 La báscula2.2.2 El foso2.2.3 Los hornos2.2.4 La caldera2.2.5 El colector principal y secundario2.2.6 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 aerocondensador2.2.9 El lavado de gases (GSA)

2.2.8.1 Esquema básico de funcionamiento del GSA2.2.8.2 Valores de emisión a la atmósfera

2.2.9 El transformador2.2.10 Nave de valorización de escorias


2.3 Producción en régimen especial

2.3.1 Cálculo del rendimiento eléctrico equivalente2.3.2 Eficiencia energética



ÍNDICE

3. ESTUDIO ECONÓMICO

3.1 Resultados de explotación

3.1.1 Gastos fijos3.1.2 Gastos variables3.1.3 Gastos totales

3.2 Ingresos

3.2.1 Cálculo de la retribución por la cesión de energía3.2.2 Complemento por energía reactiva3.2.3 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


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LA PROBLEMÁTICA MUNDIAL DE LOS RESIDUOS

1. La problemática de los RSU:

1.1 IntroducciónTodas las actividades humanas son fuentes potenciales de residuos.La producción de residuos ha aumentado en todo el mundo como consecuencia delprogreso y el desarrollo de la actividad humana en los tres grandes sectores económicosbasado en el aumento de la producción y el consumo.La producción de residuos ha crecido de forma espectacular, no sólo en cuanto a cantidadsino también en cuanto a la naturaleza de los residuos, con una producción cada vez mayorde sustancias peligrosas debido a la intensificación y diversificación industrial. Este hechoha provocado que en los últimos 20 años se haya producido una notable preocupación porlos impactos ambientales del aumento de volumen y toxicidad de los residuos. El mayorpeso (toneladas) de residuos generados son residuos industriales, de los que una parteimportante son residuos peligrosos, seguidos de residuos municipales o domésticos. Elresto son residuos de la producción de energía, la agricultura, la minería, la demolición deconstrucciones, 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 deestos residuos, y en especial de los peligrosos, ha provocado la contaminación de lossuelos, aguas subterráneas y aguas superficiales, así como los escapes a la atmósferaamenazando la salud de la población expuesta. Las actuales instalaciones de eliminaciónestán próximas a la saturación y resulta difícil encontrar espacio para construir otrasnuevas. Por otra parte, el movimiento de residuos hacia países menos desarrollados es unaamenaza 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 laprotección del medio ambiente.A groso modo pueden considerarse las siguientes causas principales de incremento de losresiduos:

- 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 tantosuperficiales como subterráneas con el consiguiente peligro para la salud de lapoblación

- Los residuos fermentables son fácilmente autoinflamables. Estos incendiosocasionan contaminación atmosférica y ponen en peligro la seguridad de laspersonas y los ecosistemas

- Los residuos orgánicos favorecen la existencia de roedores e insectos quepueden 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 ydeterioro del paisaje

La naturaleza del problema de los residuos se entiende mejor si se examina el ciclo de vidade los materiales, desde la extracción hasta la eliminación final.Los materiales se transforman en residuos como resultado de una amplia gama de procesosde producción y consumo. Por una parte, se pueden considerar los materiales residuales delos 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 residualesque se someten a nuevas manipulaciones antes de eliminarlos que se llaman residuos. Unavez generados, estos residuos pueden reutilizarse (mediante procesos aplicados a la propiaproducción), reciclarse (después de haber sido tratados) o transferirse a una planta detratamiento (para reducir su toxicidad) o a una incineradora (para reducir su volumen), losmateriales no recuperables suelen enviarse a un vertedero. En cada etapa del ciclo de vidade los materiales pueden considerarse diversas opciones de control para reducir el volumeny 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 distintoslugares del ecosistema.

1.2 TIPOLOGIA DE LOS RESIDUOS

La Ley 10/1998 de residuos (transposición de la Directiva 91/156/CEE de residuos) abordauna nueva concepción de la política de residuos, abandonando la clasificación en 2 únicascategorías (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. Seexcluyen las emisiones a la atmósfera, los residuos radiactivos y los vertidos de efluenteslíquidos 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 ensu normativa específica a las siguientes materias:

- Los residuos resultantes de la prospección, extracción, valorización,eliminación y almacenamiento de recursos minerales y de la explotación decanteras

- La eliminación y transformación de animales muertos y desperdicios de origenanimal

- 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 ylimpieza de las materias primas agrícolas

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

1.2.2 Categorías de los residuos:

Q1: Residuos de producción o de consumo no especificados a continuaciónQ2: Productos que no respondan a las normasQ3: Productos caducadosQ4: Materias que se hayan vertido por accidente, que se hayan perdido o que hayan sufridocualquier otro incidente, con inclusión del material, del equipo, etc., que se hayacontaminado a causa del incidente en cuestiónQ5: Materias contaminantes o ensuciadas a causa de actividades voluntarias (residuos deoperaciones 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, disolventescontaminados, 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 deaire, 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 explotaciónminera o petrolera, etc.)Q12: Materia contaminada (aceite contaminado con PCB, etc.)Q13: Toda materia, sustancia o producto cuya utilización esté prohibida por la leyQ14: 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 deregeneración de suelosQ16: 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 todoslos que no tengan la calificación de peligrosos y que por su naturaleza o composiciónpuedan asimilarse a los anteriores.También se consideran residuos urbanos los siguientes: los residuos procedentes de lalimpieza de las vías públicas, zonas verdes, áreas recreativas y playas; los animalesdomésticos muertos, muebles, enseres y vehículos abandonados; los residuos y escombrosprocedentes 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 tamañopara ser recogidos por los servicios municipales normales. Se presentan normalmente enrecipientes más o menos normalizados (bolsas). También se incluyen los de domicilioscolectivos como cuarteles, residencias, asilos, etcétera.

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

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

Residuos de limpieza viaria: son los procedentes de la limpieza de calles y paseos y dearreglo de parques y jardines. También se incluyen los procedentes de la limpieza de playasy 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 parala 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 eninvierno se producen más escorias y cenizas.

- Del clima: aumento de cenizas en invierno, salvo que los medios de calefacciónmodernos como gas-oil, gas o electricidad hayan sustituido a los tradicionalescomo carbón y madera.

- De los nuevos métodos de acondicionamiento de mercancías con una tendenciaclara y cada vez más acusada a utilizar envases y embalajes sin retorno de todotipo: botes de conserva, vidrios, plásticos, papeles, cartones, etc. (está situaciónya está cambiando)

Los residuos sólidos urbanos están constituidos por un número muy variable de materialesque 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 yde 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 gestiónestán fechados con anterioridad al año 1991, con lo que los cambios en los hábitos deconsumo y el desarrollo económico experimentado en este periodo hace que la mayor partede sus conclusiones sean de difícil aplicación a la situación actual. En este periodo se handesarrollado igualmente economías e instrumentos jurídico-técnicos que detraen de lasfuentes parte de los residuos más fácilmente valorizables (papel, cartón, envases, vidrio,etc...) de tal forma que las estadísticas de generación y composición de residuos elaboradasa partir de la recogida habitual y de la obtenida en los centros de tratamiento aparecensesgadas, 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 lasituación, puede decirse que la gestión actual de los RU en España se caracteriza por losiguiente:

- 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 deResiduos Urbanos en España, obtenida a partir de los suministrados por las comunidadesautónomas en sus Planes de Gestión y cuando ello no ha sido posible, en base a lasestimaciones más fiables elaboradas por el MIMAM.


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GENERACIÓN DE RESIDUOS URBANOS EN ESPAÑA (1996)

GENERACIÓNCOMUNIDADAUTÓNOMA

POBLACIÓN(Padrón 1996)

(1)(Tm/año) %

Coeficiente deGeneración (2)

(kg/hab/día)ANDALUCIA (3) 7.234.873 2.984.605 17,38 1,13ARAGÓN 1.187.546 416.419 2,42 0,96ASTURIAS 1.087.885 401.035 2,34 1,01BALEARES (4) 760.379 559.500 3,26 2,02CANARIAS (5) 1.606.534 966.516 5,63 1,65CANTABRIA 527.437 194.875 1,13 1,01CASTILLA LAMANCHA

1.712.529 673.581 3,92 1,08

CASTILLA Y LEÓN 2.508.496 1.029.036 5,99 1,12CATALUÑA (6) 6.090.040 2.833.061 16,50 1,27EXTREMADURA 1.070.244 412.631 2,40 1,06GALICIA 2.742.622 810.275 4,72 0,81MADRID 5.022.289 2.012.000 11,71 1,10MURCIA 1.097.249 394.494 2,30 0,99NAVARRA 520.574 207.261 1,21 1,09PAÍS VASCO 2.098.055 1.063.549 6,19 1,39LA RIOJA 264.941 103.121 0,60 1,07VALENCIA 4.009.329 2.048.377 11,93 1,40CEUTA 68.796 32.000 0,19 1,27MELILLA 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 dehecho, 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 decada CCAA (Padrón 1996), sin tener en cuenta la población estacional ni la nocensada (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, loque, tomando en consideración el censo de 1996, equivale a 1,19Kilos/habitante/día.

(4) De acuerdo con los datos correspondientes a 1998, incluidos en la propuesta derevisión de noviembre de 1999 del Plan de RU de C.A. de Baleares, la población dehecho de las islas es de 1.460.000 habitantes, y la generación de RU de 602.000Toneladas/año, lo que equivale a 1,13 kilos/habitante/día (2,17 kilos/habitante/día sisólo 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 lapoblación 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 lacantidad de RU generados en 1996 fue de 2.919.723 Toneladas, lo que equivale a1,31 kilogramos/habitante/día.

(7) Según la propuesta de Modificación al Plan de Residuos Urbanos de la CiudadAutónoma de Melilla, periodo 2000-2006, se estima en unas 15/20.000 personas lapoblación flotantes, y la censada en 65.000 habitantes (1998), por lo que supoblación real sería de unos 82.000 habitantes. Suponiendo que los RU generadosno hayan aumentado en los dos últimos años, ello equivaldría a 1,17kilos/habitante/día.

1.3.2 COMPOSICIÓN

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

Composición media de los RU:

COMPOSICIÓN MEDIA DE LOS RU

ComponenteComposición media (1991-96)

(%)Generación

(1996)(Tm/año)

Materia orgánica 44,06 7.567.387Papel-Cartón 21,18 3.637.704Plástico 10,59 1.818.852Vidrio 6,93 1.190.240Metales Férricos 3,43 589.109Metales no Férricos 0,68 116.791Maderas 0,96 164.882Otros 12,17 2.090.220TOTALES 100,00 17.175.186

Estas estimaciones nos llevan a la conclusión de que cerca del 30% de los RU pueden serconsiderados como residuos de envases, lo que equivale a que en España se esténgenerando 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 yenseres domésticos y residuos eléctricos y electrónicos), pilas y baterías y otros residuosespecíficos domésticos, de los que, aunque su importancia es relativa en cuanto a lacantidad generada, requieren especial mención por sus peculiares características(posibilidad de reciclaje, propiedades contaminantes, etc.), estimándose que una personapuede 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 enseresdomésticos, principalmente), algunas fuentes estiman que su volumen podría ser del ordende 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 nacionalpodría ser del orden de 5-6 kg/hab./año, con cierta tendencia a crecer, debido a losaumentos de población y nivel de vida.

1.3.3 REUTILIZACIÓN

En la actualidad la reutilización se circunscribe mayoritariamente al ámbito de los envasesde 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 delos 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 losproductos y en los años que se indican:

Reutilización de envases en EspañaProducto % (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 venidodesarrollando principalmente a través de dos líneas de actuación, una mediante laimplantación de contenedores y recogidas específicos (papel-cartón y vidrio), y otra através del tratamiento de los Ru “todo uno” en Plantas de Clasificación y Compostaje. Enepígrafes 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 unatasa global de recuperación (cantidad recogida sobre el consumo total) del 41,1%. En 1997las cifras provisionales eran similares, con una tasa de recuperación del 42,1% y 2.354.000Tm 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

Tm/año (A)Reciclado

Tm/año (B)Tasa de reciclaje

(B/A) % (3)Doméstico(1) 1.650.000Papeles

Gráficos Comercial/Industrial 600.000950.000 42


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Doméstico(1) 1.400.000 675.000 48EnvasesComercial/Industrial 750.000 500.000 67

Otros no recuperables(2) 770.000 0 0TOTALES 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 queimportar 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 deaproximadamente 26.000 unidades, llegándose a 32.000 en 1997, lo que supone unadistribución 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 ESPAÑAAÑO 1.996 AÑO 1.997

Consumo (Tm/año) A 1.303.410 1.409.438Vidrio reciclado (Tm/año) B=C+D 456.193 521.492- Doméstico/Municipal C 220.446 249.866- Otros domésticos D 235.747 271.626Tasa 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 situadosen los distintos municipios de España.

- Otros domésticos: vidrio procedente de la hostelería, envasadores, Punto Vidrioy otros.

La población atendida llegó a 35,4 millones de habitantes en el año 1997, con un parque decontenedores verdes para recogida de vidrio de 50.000 unidades, lo que supone un ratio decasi 800 habitantes/contenedor calculado sobre el total de la población nacional, o de 707habitantes/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%) yautomoción (2%). El Polietileno, tanto de alta como de baja densidad, es el compuesto quemás se recicla, seguido del PVC.En 1996 se consumieron unas 1.112.000 Tm de plástico para envase y embalaje, con elsiguiente balance de recuperación:


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ESTIMACIÓN DE LOS ENVASES Y EMBALAJES DE PLÁSTICOVALORIZADOS EN ESPAÑA (1.998)

Consumo plástico envases (Tm/año) A 1.028.000Residuos de plástico de envases B 953.000Reciclaje (Tm/año) C 66.700Valorización energética (Tm/año) D (1) 39.000Tasa de reciclaje sobre consumo (% C/A) 6,5Tasa de reciclaje sobre residuos (% C/B) 7,0Tasa de valorización total (% C+D/A) 10,28

(1) La mayoria en la C.A. de Cataluña, que valorizó energéticamente 37.822toneladas, 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 plantasde tratamiento de RU (incineración y compostaje). Así, según datos de ECOACERO, en elaño 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 ESPAÑAAño 1.996 Año 1.997

Consumo aparente (Tm/año) A 413.000 469.686Acero transformado en envases (Tm/año) B 359.310 408.627Envases en el mercado nacional (Tm/año) C 276.890 310.855Envases recuperados (Tm/año) D 54.997 72.250Tasa 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 queequivale al 17% del total, según datos de ARPAL (Asociación para el Reciclado deProductos de Aluminio).

RECUPERACIÓN DE BOTES DE ALUMINIO EN ESPAÑA EN M. DE UNIDADESAño 1.996 Año 1.997

Consumo total de botes A 3.200 3.700Botes de aluminio B 1.440

20.000 Tm/año1.517

21.067 Tm/añoBotes de aluminio reciclados C 245

3.400 Tm/año290

4.045 Tm/añoTasa de reciclaje (% C/B) 17,0 19,0


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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 bebidasson los envases mayoritarios dentro de este tipo de envases, suponiendo cerca de un 1% dela composición de los RU. El consumo de envases de cartones para bebidas en 1997 fue de114.000 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 aúnestamos 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 dealimentación) los principales consumidores de este tipo de envases, y por tanto, donde seproduce la recuperación actual. En la tabla incluida a continuación se resume la situacióndel 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 357.500Recuperación (Tm/año) B 34.200Tasa de reciclaje (% B/A) 9,6


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1.4 GESTIÓN

La mayoría de los RU generados en España vienen siendo eliminados mediante su depósitoen vertederos, en muchos casos sin ningún control. En la tabla siguiente se indican losdestinos finales de los RU generados en 1996. En la elaboración de dicha tabla se hapartido de la generación total de RU, de la que se han detraído las cantidades gestionadas através de sistemas controlados (vertederos, plantas de compostaje, plantas de incineracióncon o sin recuperación de energía) así como las cuantías obtenidas mediante sistemas derecuperación y reciclaje, en todos los casos en base a las estimaciones más fiablesdisponibles en el MIMAM.

TRATAMIENTO DE LOS RU. DESTINO FINAL (1.996)Sistema RU tratados

(Tm/año)RU tratados

(%)Vertido autorizado(1) 9.989.386 58,2Vertido incontrolado(2) 2.101.250 12,2Reciclaje(3) 1.985.040 11,6Compostaje(4) 2.394.162 13,9Incineración (con recuperación de energía)(5) 627.949 3,7Incineración (sin recuperación de energía) 77.399 0,5

TOTALES 17.175.186 100,0

(1) Vertido realizado en un vertedero autorizado administrativamente. La mayoríade ellos no cumplen lo exigido por la nueva Directiva de Vertido.

(2) Vertido realizado en vertedero no autorizado administrativamente. Ningunocumple 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 deorigen doméstico excluyendo la parte industrial.

(4) Corresponde a la cantidad de RU que entraron en las plantas de compostaje en elaño 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 plantasde compostaje. Si se acepta esta cifra, el tanto por ciento real de compostaje en1996 habría sido del orden del 7%.

(5) La mayoría en la C.A. de Cataluña. Algunas estimaciones recientes elevan estacifra 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 elconjunto de los RU, sistemas de gestión, etc., lo que dificulta el diseño de planesy medidas de gestión en materia de RU.


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- Existencia de un elevado número de vertederos incontrolados que pueden darlugar en la mayor parte de los casos a serios problemas de tipo sanitario y decontaminación ambiental. Estos vertederos ni cuentan con autorizaciónadministrativa ni reúnen las más elementales condiciones de control ecológico.

- Existencia de algunas plantas de incineración que no se ajustan a la normativasobre emisión de contaminantes a la atmósfera, algunas de las cuales incluso nodisponen de sistemas para la recuperación de la energía contenida en los RU.

- Consideración como vertederos controlados y autorizados de un cierto númerode instalaciones que si bien en algunos casos lo son con la normativa actual, nolo serán en el futuro en vista de la definición dada al respecto por la Directiva deVertido, y que deben ser objeto, por tanto, de operaciones de adecuación oclausura 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 seencuentra lejos de los objetivos mínimos marcados por la Ley 11/97 de Envasesy Residuos de Envases.

- Práctica inexistencia de un marco de apoyo a la introducción de tecnologíaslimpias que permitan la reducción de los residuos urbanos, y en particular de losresiduos de envases, en su origen, habiéndose centrado la acción pública, hastala fecha, en la oferta de infraestructuras de tratamiento y eliminación.

- Escasos conocimientos sobre la materia a nivel ciudadano a pesar de la crecientesensibilización, siendo preciso establecer campañas de información, debate yparticipación social. Desproporción entre la gravedad objetiva del problema delos RU (muy grave) y la percepción social de esa gravedad (más bien escasa).

- Fuerte oposición social a cualquier iniciativa tendente a la construcción deinfraestructuras o instalaciones para la gestión de RU.

Actualmente existe el Plan Nacional de Residuos Urbanos, cuyos principios y directricesestán directamente emanados de la UE. A modo de resumen se indican a continuación estosprincipios:

- Prevención y minimización: conjunto de medidas destinadas a conseguir lareducción de la generación de residuos urbanos, así como de la cantidad desubstancias peligrosas o contaminantes presentes en ellos. Actuación desde lafase productiva (peligrosidad, disminución de peso, diseño del producto quepermita su reutilización o reciclaje), pasando por el transporte (disminución deenvases y embalajes), hasta el consumo (reutilización, menor generación de RUy facilidad de separación).

- Reutilización y reciclado: en sintonía con lo anterior, se pretende facilitar lareutilización directa de los residuos, potenciando el reciclaje de los componentesde los RU y los mercados de los productos recuperados.

- Integración: El PNRU se constituye como un Plan integrador de los Planes delas distintas Comunidades Autónomas.

- Autosuficiencia: establecimiento en todo el territorio nacional deinfraestructuras adecuadas para la reutilización, recuperación y valorización delos residuos urbanos así como para la eliminación de los rechazos sin poner enpeligro la salud humana y sin utilizar métodos que puedan causar perjuicios almedio ambiente.


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- Proximidad: el tratamiento de los residuos debe hacerse en la instalaciónadecuada más próxima a los centros de generación, evitando movimientos de losRU innecesarios y que pueden originar riesgos e impactos negativos sobre elmedio ambiente.

- Protección y regeneración del suelo: se debe clausurar los puntos de vertidoincontrolado de RU, recuperando estos espacios degradados para aquellos usosque se definan como viables y compatibles.

- “Quien contamina paga” y responsabilidad del productor: el poseedor oproductor de los residuos debe asumir los costes de su correcta gestiónambiental. El servicio de recogida, tratamiento y eliminación de los residuosurbanos se financiará mediante los tributos o instrumentos similares gestionadospor las Entidades Locales o, en su caso, por las Comunidades Autónomas, ymediante los recursos provenientes de los sistemas integrados de gestión (SIG).

- Desincentivación de la generación de RU: se arbitrarán los instrumentoseconómicos adecuados, de carácter progresivo, para desincentivar la producciónde residuos urbanos, incrementándose los costes repercutidos a los generadoresen forma más que proporcional al incremento de residuos generados. Se puederesumir en un principio derivado del anterior: “quien contamina más pagamucho más”.

- Sistema de información: creación de un inventario, un banco de datos y unsistema de información nacional sobre generación y gestión de RU. Se elaboraráel Inventario Nacional de Residuos, en el que se integrarán los datos obtenidos alo largo de la ejecución del PNRU. Este sistema garantizará el libre acceso delos ciudadanos a la información sobre la gestión de los RU.

- Concienciación ciudadana: programas de divulgación y pedagogía socialdestinados a motivar a la población con vistas a conseguir su colaboración,imprescindible, para el logro de los objetivos ecológicos del Plan. Potenciaciónde los contenidos relacionados con los residuos en los programas de enseñanzaelemental y primaria.

- Formación: programas de formación de especialistas en las diversas actividadesde 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 2006Toneladas % Toneladas % Toneladas %

(1)Vertido autorizado 9.989.386 58,16 0 0,00(2) Vertido controladoy autorizado

0 0,00 8.324.408 48,00 5.969.236 33,10

(3) Vertidoincontrolado

2.101.250 12,23 858.759 5,00 0 0,00

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


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compostaje(4) Compostaje 2.394.162 13,99 3.179.126 18,51 4.372.701 24,24(5) Valorizaciónenergética

705.348 4,11 1.544.049 8,99 3.192.008 17,70

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 mayoríano 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; enconsecuencia las cantidades realmente compostadas fueron inferiores. En losaños 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/2001o País Vasco: 207.405 Tm/2001o 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 estaComunidad Autónoma, que no contempla ninguna planta incineradora.

o Melilla: 32.850 Tm/2001o Baleares: 266.774 Tm/2001 y 300.000 Tm/2005o Madrid: 200.000 Tm/2001o Para Canarias y Galicia se estiman 300.000 Tm/2001 y 500.000

Tm/2005, respectivamente. Para el cálculo de las cantidades a valorizarenergéticamente en el 2006 se han aceptado las siguientes hipótesis:

o Canarias, Cataluña, Ceuta, Madrid, Melilla y País Vasco: se ha supuestoun incremento total del volumen incinerado del 80% en el periodo2001/2006.

o Baleares y Galicia: el mismo volumen que en el 2005.


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SITUACIÓN AÑO 1.996

Val.energética4,1%

Ver. Autorizado58,2%

Compostaje13,9%

Reciclaje11,6%

Ver. Incontrolado

12,2%

SITUACIÓN PREVISTA (Finales 2001)

Compostaje18,5%

Reciclaje19,5%

Ver. Incontrolado

5%

Ver. Autorizado + Ver.

Controlado47% Val. Energética

9%


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SITUACIÓN PREVISTA (Finales 2006)

Reciclaje25%

Ver. Controlado

33,1%

Val. Energética17,7%

Compostaje24,2%

Atendiendo a los gráficos arriba expuestos podemos observar que la eliminación deresiduos mediante vertido pasa de significar un 70,4% en el año de referencia 1996 a un33,1% en el año 2006, lo que supone una reducción del 53,0% de la cantidad total de RUvertida. Se debe subrayar, además, que ese 33,1% se depositará en vertederos controladosque cumplan la nueva Directiva 93/31/CEE de vertidos, mientras que la casi totalidad deese 70,4% vertido en el año de partida lo fue en vertederos incontrolados o que no cumplenlo exigido por la citada Directiva.Además, con estos objetivos se cumplirán los porcentajes de reducción de vertido de lafracción biodegradable de los RU marcados en la Directiva sobre Vertido recientementeaprobada. Así, en el año 2001 se habrá reducido, mediante compostaje, la fracción orgánicavertida en un 40% aproximadamente y a finales del 2006 en más de un 50%, porcentajesque superan los indicados en la Directiva 99/31/CEE, ya que en el Plan Nacional deResiduos Urbanos se establece que:

- A los 5 años (2004 ó 2005) se deberá reducir el vertido a un 75%, en peso, de lamateria 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%.


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1.4.2 Características para establecer el sistema de gestión:

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

Densidad: la densidad de la basura va disminuyendo con el paso del tiempo debido a loshábitos de consumo. La variación de la densidad también se produce entre zonas urbanas orurales e incluso entre distintos barrios de una misma ciudad. La densidad suele ser menoren los barrios céntricos, donde oficinas y comercios alternan con viviendas y crece en laszonas donde predominan las viviendas. La densidad también varía en sentido inverso alnivel 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 lacantidad de materia orgánica que contengan. El grado de humedad tiende a disminuir, perooscila entre un 40-60% en peso y es mínima en los residuos procedentes de las áreascomerciales y máxima en aquellos procedentes de mercados.

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

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


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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, entendiéndosecomo no reciclable aquello que no tiene precio de mercado, lo que depende decondicionamientos técnico-económicos. Los planes actuales de gestión integral obligan aconsiderar 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 lasmáximas garantías medioambientales, reduce en un 80% el envío de materiales inserviblesal vertedero.

Comparativa del impacto ambiental de diferentes tecnologías de tratamiento de los residuossólidos urbanos:

Vertido Controlado:

Efecto sobre suelos: el efecto producido sobre el suelo es muy desfavorable, ya que seproduce contaminación de las capas freáticas y el consiguiente riesgo de contaminación delas aguas subterráneas.Efecto sobre la atmósfera:a)Efecto invernadero: actúa favoreciendo el efecto invernadero ya que se produce unaemisión de metano.b)Inmisión a nivel del suelo: desfavorable debido a la contaminación ocasionado por eltransporte 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 pesadosen suelos agrícolas. Se alivia por recogida selectiva.Efecto sobre la atmósfera: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 intermedioEstética: 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 precaucionesindispensables.


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Efecto sobre la atmósfera: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 favorableOlores: 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 delos residuos urbanos, bien precedido de otros tratamientos o no.Existen una serie de ventajes de la incineración aplicada en un programa de gestiónintegral, a saber:

- Se reduce el peso de los residuos al ser vertidos. Los residuos finales van unaparte al vertedero controlado y unos pocos, si es posible y procede, a vertederosde 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 quecontaminan las capas acuíferas.

- Las escorias procedentes de la combustión pueden ser utilizadas como sub-basede 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, segúnse eleve la demanda de estos productos y se creen mercados que les sigan valorizando. Laaplicación 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, vidriosy otros materiales no combustibles, ya que además de obligar a una mayor capacidad detratamiento mecánico, exigen un mayor consumo de combustible y de agua paraposteriormente llevarlos a vertederos.


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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 deresÍduos que no ha sido posible identificarlas a todas. Además, hay que tener en cuenta quela gestión de residuos está pasando por una fase de rápido desarrollo y se estánconstruyendo incineradoras en muchos países al mismo tiempo ya que se están renovando ocerrando muchas instalaciones antiguas.

El estudio sobre el proyecto de Directiva 23 evaluaba la información disponible sobre elparque de incineradoras de residuos municipales (el residuo más utilizado comocombustible) de la Unión Europea. La mejor información sobre la situación a principios dela 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 unacapacidad de 43.140 kt al año, incluyendo Suiza y Noruega. Además, se muestra que laincineración de residuos municipales no está distribuida uniformemente en toda la UniónEuropea.

La información que figura en la tabla de la página siguiente se ha elaborado a partir de losdatos 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 secumplen totalmente, es importante considerar la situación a la que se llegará cuando seconsiga un cumplimiento completo.

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

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

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


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1.5.1 Incineración de residuos sólidos municipales en Europa

1.5.2 Mapa de la incineración en Europa en %:


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1.6 Comparación de la situación a escala mundial:

El nivel de implantación de cada uno de los sistemas de tratamiento, en los países denuestro entorno, varía normalmente en función de los años que cada país lleva intentandoresolver su problema; la tipología de los residuos; el estado de opinión respecto a losdiversos 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 paísesmás 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 unmayor 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 sistemasen la eliminación de los RSU. En Europa existe ese tipo de instalaciones en la prácticatotalidad 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, locual junto a la integración de las plantas en el entorno, incluso en ocasiones dentro del áreaurbana 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 estáampliamente difundida.

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


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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 elmomento del estudio. España ocupa una modesta posición dentro de la Unión Europea con13 plantas de incineración, mientras que Francia es el país miembro con más plantas deincineración en su haber, un total de 165, aproximadamente el 50% de todas las plantas deincineración 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 deplantas en todos los países miembros con el fin de evitar la formación de vertederosincontrolados de RSU lo que hace suponer un fuerte incremento en los próximos años.


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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 %:


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ESTUDIO TÉCNICO DE UNA PLANTADE INCINERACIÓN DE RSU

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


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CAPÍTULO II: ESTUDIO TÉCNICO DE UNA PLANTA DEINCINERACIÓN DE RSU

ÍNDICE

2. PLANTA DE INCINERACIÓN DE TARRAGONA (SIRUSA)

2.1 INTRODUCCIÓN

2.1.1 Ficha técnica de la planta2.1.2 Descripción básica de los procesos de la planta2.1.3 Diagrama de procesos


2.2.1 La báscula2.2.2 El foso2.2.3 Los hornos2.2.4 La caldera2.2.5 El colector principal y secundario2.2.6 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 aerocondensador2.2.9 El lavado de gases (GSA)

2.2.8.1 Esquema básico de funcionamiento del GSA2.2.8.2 Valores de emisión a la atmósfera

2.2.9 Nave de valorización de escorias


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2.3 Producción en régimen especial

2.3.1 Cálculo del rendimiento eléctrico equivalente2.3.2 Eficiencia energética


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2.1 Introducción

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

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

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

Los gases se generan mientras los residuos se queman a temperaturas cercanas a los 1000ºC. Posteriormente, en la caldera de recuperación, se los hace pasar por diversas fases deenfriamiento e intercambio de calor, de manera que produzcan vapor de alta temperatura ypresión (360º C y 36 bares), que expandiéndose en la turbina, acoplada ésta a un alternadorgeneran electricidad con una potencia de 7’4 MW.La electricidad obtenida pasa a un transformador de tensión de 6000/25000 V y pasa encondiciones a la red de distribución local del área de influencia de la incineradora, demanera 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 m2Superficie edificada 1.900 m2Capacidad de incineración 460 Tm/díaNº de hornos 2Tiempo mínimo de incineración 2 seg.Temperatura mínima de incineración 850º CPCI diseño 1.800 kcal/kgProducción máxima de vapor 2 x 22’4 Tm/hTemperatura del vapor 360º CPresión del vapor 36 barPotencia del turboalternador 7’4 MWTensión salida de bornes 6.000 VTensión 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 decaja 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 delcamión, y mediante tarjeta, autoriza el paso, al tiempo que memoriza el peso neto al objetode 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 necesidadde presencia física del personal de operación, todo ello es sin embargo, visualizado en unmonitor 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 laspuertas de descarga con una capacidad normal de 850 Tm. Que por apilado puede alcanzarhasta 1200 Tm. El foso se mantiene en constante depresión, debido a que el aire decombustión se aspira de él, de esta forma se asegura que ninguna clase de malos olores opolvo se escape a la atmósfera.Para las labores generales de acarreo y movimientos interiores de basuras en el silo, asícomo para la carga de tolvas de alimentación a los hornos, se disponen dos puentes grúaequipados con una cuchara tipo pulpo, que permite la carga de 2,5 m3 de residuoscomprimidos; 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 loshornos mediante un monitor que alternativamente visiona las tolvas de entrada de residuosa los hornos.


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

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

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

Las emisiones de monóxido de carbono son tales que la relación CO/CO2 en volumenreferido 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 decombustión (aire primario) y de aire secundario, ambas ubicadas de forma estratégica y encondiciones de presión y temperatura adecuadas.La planta incineradora posee dos módulos idénticos en capacidad y proceso formados porhorno-caldera-electrofiltro-ventilador de tiro-chimenea, de forma que el funcionamiento dela 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 derecuperación. La caldera de recuperación está dotada de una primera cámara de radiaciónque enfría los gases hasta una temperatura de 650º C a 700º C, así como unos panelesconvectivos o aces evaporadores en los que se sitúan además el sobrecalentador y eleconomizador, todo convenientemente calculado, obteniéndose en los gases de salida unatemperatura de 220º C.

Las calderas de recuperación, una para cada horno, generan vapor sobrecalentado a 36bares de presión absolutos y 360º C te temperatura.Una vez recuperada la energía calorífica de los gases hay un electrofiltro equipado con doscampos eléctricos y mecánicos de forma que depositen las partículas sólidas contenidas enel flujo de gases, garantizando una emisión de 50 mg/Nm3, referido a una medición seca al10% de CO2, cumpliendo con ello no sólo las normas vigentes, sino también disposicioneseuropeas con criterios más estrictos en estos aspectos.


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No se efectúa ningún otro tratamiento de gases HCl, NOx y SO2, por no ser necesarios alser muy inferiores a lo indicado en las disposiciones españolas sobretodo en cuanto serefiere a emisiones de SO2 y NOx.Los gases una vez depurados de partículas sólidas por el electrofiltro son emitidos a laatmósfera 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 semantiene constante la velocidad de salida de los gases, con independencia del número dehornos que estén en funcionamiento.

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

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

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

La energía eléctrica excedente es enviada a la red eléctrica de ENHER a la que lainstalación de generación de la planta se conecta automáticamente, produciéndose la ventacontinua de excedentes eléctricos que se contabilizan en contadores de energía en sustarifas de llano, valle y punta.

2.1.3 Diagrama de Procesos: (en hoja siguiente)


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2.2.1 LA BÁSCULA

Los camiones que entran en la empresa, procedentesde distintos municipios. Son dirigidos a la báscula.En la báscula se toman los datos más relevantes delos 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 quetransportan.Todos estos datos se guardan en una base de datos,la cual nos permite saber a tiempo real todas lasentradas y salidas de basura.En total hay dos básculas, una a la entrada, para loscamiones que vienen a descargar y otra a la salida,para los camiones que salen con residuos cargados del foso debido a excedentes o a paradasde planta.Una vez tomados todos los datos, los camiones se dirigen al foso, donde descargarán losResiduos 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 volumende 2140 m3.En el foso pueden descargar al mismo tiempo hasta cuatro camiones, los cuales serepartirán a lo largo de él para ir igualando elnivel.En invierno se descargan diariamente en el fosounas 450 toneladas de RSU. En época estivalesta cifra se duplica, pudiéndose llegar adescargar hasta unas 1.000 toneladas diarias.El foso se mantiene en constante depresióndebido a que el aire de combustión se aspira deél, de esta forma se asegura que ninguna clasede malos olores o polvo se escape a laatmósfera.Por encima del foso se encuentra un puentegrúa, compuesto de dos pulpos deaproximadamente 1.000 kg. De capacidad cadauno. Nunca funcionan a la vez los dos, cadahora se va cambiando de pulpo, para que losmotores, contactores y maquinaria eléctrica engeneral no se sobrecalienten.


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De esta forma hay siempre un pulpo de reserva, lo cual nos garantiza un trabajo continuadolas 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 queaporte 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 todoslos residuos que están siendo incinerados.

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

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

La planta dispone de dos unidades, con capacidad individual nominal de incineración de9’6 toneladas/hora para RSU de 1.800 kcal/kr. Con estos datos sabemos que la capacidadestándar 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 unpulpo.

Los RSU se introducen en una tolva. Esta tolva acaba en una mesa alimentadoravolumétrica, 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 lamesa 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 incontroladoal 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 metrosde diámetro cada uno. Estos rodillos giran a una velocidad que puede variar entre la mediavuelta hasta las doce vueltas por hora. Cada rodillo está provisto de una entrada de airecontrolado, 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 valoresadecuados 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 losRSU tienen un PCI inferior a 1.500 kcal/kg, ya sea por su composición rica en materiaorgánica 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 yque los gases tienen que estar como mínimo 2 segundos en el interior del horno. Estosrequisitos se alcanzan gracias a una adición de aire secundario y a un diseño especial delhorno, lo que fuerza unas turbulencias en su interior, impidiendo la salida rápida de losgases de combustión.

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


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Las escorias se conducen a través de una cinta transportadora a un separador magnético, elcual separa las partes metálicas de los áridos. Una vez realizada la separación de lasescorias, estas se almacenan en un depósito, posteriormente reciben un proceso detratamiento, 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.


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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 deincineración, se realizan las siguientes consideraciones en las que se parte de un diagramade 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 estevalor 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 deincineración, en nuestro caso corresponde a 1.500 KJ/Kg empleo de RSU de menorvaloración energética obligaría al empleo indiscriminado de los quemadores de gas-oil paramantener la combustión.

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

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

DE Límite máximo de la calidad esperable en el RSU recibido en la planta, El incrementohasta 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, éstadebe reducir su calidad hasta llegar al límite mecánico máximo (CM4).

PB: Delimita el rango térmico de funcionamiento del sistema, manteniéndolo al máximo lacapacidad 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 a14 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 añospara 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 quecreando 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 refractariopara 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 formaque 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 nivelde PCI del residuo utilizado y de la humedad contenida en éste se señala en la tablasiguiente:

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 33Tn 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 partesdiferenciadas: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 esde 700º C y a la salida de la misma es de 250º C, esta cesión de calor se aprovecha paraproducir el vapor que finalmente convertiremos en energía eléctrica mediante un grupoturboalternador.Toda la caldera tiene un envolvente de evaporadores. La función de dichos evaporadores esla 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 medianteun 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 laparte central (punto flash).De la parte alta del calderín se saca vapor seco (título=1) a una presión de 40 bar y unatemperatura 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 enfunción de la temperatura de salida de la caldera.Finalmente las condiciones de salida del vapor son de 360º C y 36 bar, que son lascondiciones 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 deturbina 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 envapor a alta presión y temperatura, que se expansiona hasta un estado a menor presión ytemperatura, en energía mecánica.Normalmente las turbinas de vapor son parte de un ciclo cerrado (ciclo de Rankine), queutiliza agua como fluido de trabajo, formado en esencia por un generador de vapor, laturbina propiamente dicha, un condensador de vapor, un depósito de condensados y unabomba de presión.Para explicar el funcionamiento de la turbina de vapor de la planta objeto de este estudio serepresenta 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 bajapresión. Cada etapa está unida por separado a un reductor, el cual mediante un eje une laturbina con el alternador.

El proceso es el siguiente:

La caldera produce vapor recalentado a presión y temperatura elevadas (punto 1), ennuestro caso a una presión de 36 bar y una temperatura de 360º C, que llega a la turbina, dela cual sale vapor a una presión y una temperatura menores (punto 3), en nuestro caso 0,25bar 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 formade líquido a presión baja.Finalmente, pasa a través de una bomba que lo devuelve a la caldera a la presión altacerrándose 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 dellegar al final de la expansión.Frente a otros tipos de turbinas (como por ejemplo turbinas de contrapresión o decondensación) presenta la ventaja de proporcionar vapor, y en consecuencia, calorrecuperable de condensación a distintos niveles térmicos.

La turbina objeto de este estudio es una turbina con etapas de presión del tipo Rateaucuenta con 6 etapas de presión, cuatro en el lado de alta presión y 2 en el cuerpo de bajapresión, cada etapa está compuesta por un grupo de alabes fijos que actúan como toberas, esdecir permiten una caída de presión y por lo tanto un incremento de la energía cinética delvapor y a continuación un grupo de alabes móviles que reciben la energía del vapor quesale de los alabes fijos transformándola en trabajo al árbol; todos los rotores estánacoplados al mismo árbol.El vapor cubre la totalidad (360°) de los alabes móviles (admisión total) y utilizangeneralmente 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 cualpermite lograr una mayor vida de la misma, su inconveniente es que el árbol debe serrobusto, 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 acontinuación 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 altapresión de la turbina:

Características de funcionamiento:

HP BPTURBINA

• 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 oabrir la entrada de vapor a turbina.

Cuerpo de alta presión:Podemos distinguir los 3escalonamientos

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

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


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El vapor que no se utiliza en la extracción pasa a la etapa de baja presión (BP). Esta etapatambién 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 alaerocondensador.Entre la turbina y el alternador se encuentra el reductor. Este elemento es fundamental parael buen funcionamiento del grupo, ya que es el encargado de que el alternador gire a 1.500min-1

Como ya se ha expuesto anteriormente, las velocidades de giro de las dos etapas de laturbina son diferentes y ambas muy elevadas.Cada etapa está unida al reductor por separado, mediante unos engranajes. El diámetro delos engranajes varía según la etapa de la turbina que observemos.Estos engranajes son los encargados de transmitir la energía mecánica de la turbina alreductor, 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 dosejes, tal y como se ve en la fotografía.


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Estudio energético de la turbina de vapor:

Estableciendo un balance de enrgía alrededor de la turbina podremos calcular la potenciasuministrada 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 eslo 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, lapresión 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 estepunto 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


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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 entalpíacorrespondiente al punto 1, que es h1 = 3130 KJ/Kg, y trazando una vertical hasta la isóbarade 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 queh3 = 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 calculamediante 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 lasnecesidades de procesos de la planta consideramos un grado de extraccióndel 30% (0,3) y sabiendo que el caudal másico de vapor producido por lascalderas 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 conextracción, 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/Kgh2 = 2980 KJ/Kgh4 = 798’4 KJ/Kg

ηem = 85%Nos queda:

RCEmáx = 3’84


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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/Kgh2 = 2980 KJ/Kgh3 = 2618’3 KJ/Kgh4 = 798’4 KJ/Kg

El resultado será:

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


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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


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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


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A0.3 El estator

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

A0.4 El rotor

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


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A0.5 La excitatriz

La excitatriz rotativa brushless es un pequeño alternador de seis polos, con inductor fijo einducido rotativo. Visto que el arrollamiento inducido de la excitatriz y el arrollamientoinductor del generador principal están montados en el mismo árbol, no se necesitancontactos de roce para asegurar la conexión eléctrica entre ellos.El campo inductor de la excitatriz rotativa es alimentado por un regulador de tensión a 46’5V, por lo que obtenemos una intensidad de excitación de 5 A.El rotor de la excitatriz brushless genera una corriente alterna trifásica, mientras el inductordel generador principal debe ser alimentado en corriente continua. Para realizar laconversión 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 doscables 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 quepueda originar exigencias de mantenimiento.En paralelo a los terminales del campo del generador, en el lado de corriente continua delrectificador, se conectan unos varistores que son los encargados de garantizar la anulaciónde las crestas de tensión que pueden surgir durante los fenómenos de puesta en marcha delgenerador o transitorios.

Excitatriz rotativa brushless (arrollamientos)


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A0.6 Ensayo de vacío y característica de cortocircuito del alternador:

00

0.5=3000V=891A

1=6000V

2=112A1=56A 3

0 corriente de excitación (p.u.)

Ten

sió

n y

co

rrie

nte

(p

.u.)

curva de vacio característica de cortocircuito

El ensayo de vacío y la característica reactiva del alternador sincrono trifásico de índicehorario 4 y conexión en estrella ubicado en la planta SIRUSA nos ha dado la gráfica arribaexpuesta. 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.


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A0.7 Determinación de la excitación en carga:

Para hallar la excitación en carga utilizaremos el método de Blondel, pues ya sabemos quese 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 =3464 V

0’8 891 A

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 conrespecto 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 eldiagrama los vectores de Iq e Id.

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

Ahora ya podemos determinar los valores de los ángulos ψ y θ. Determinamos θ = 12º, ysabiendo 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


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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 vacíoy 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 INSTALADOINDICE

A1. PREMISA

A2. GENERADOR

A2.1 Datos característicos del generadorA2.2 EstátorA2.3 RotorA2.4 Arrollamiento estatóricoA2.5 Arrollamientos rotóricosA2.6 CojinetesA2.7 Sistema de enfriamiento

A3. EXCITATRIZ ROTATIVA BRUSHLESS

A3.1 Datos característicos de la excitatriz rotativa brushlessA3.2 EstátorA3.3 RotorA3.4 Puente rectificador rotativo

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

A5. INSTRUMENTAL Y ACCESORIOS

A6. SISTEMA DE EXCITACIÓN ESTÁTICO

A6.1 AlimentaciónA6.2 Señales de medición para la regulación automáticaA6.3 Regulación manualA6.4 Regulación automáticaA6.5 Pre-excitaciónA6.6 Compensador de tensión

A7. COMPONENTES DEL SISTEMA DE EXCITACIÓN

A7.1 Alimentador estabilizadoA7.2 Regulador automático de tensiónA7.3 Protección para funcionamiento a frecuencia reducidaA7.4 Regulador del cos ϕA7.5 Compensador de tensiónA7.6 Regulador manual de tensiónA7.7 Dispositivos de trackingA7.8 MotopotenciómetrosA7.9 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 ungenerador síncrono trifásico brushless completo con sistema de excitación (suministroANSALDO COMPONENTI ).

A2. GENERADOR

El generador es trifásico, de cuatro polos, con excitación brushless. Las varias partes quecomponen el generador se detallan más adelante.

A2.1 Datos característicos del generador

Potencia nominal 9260 KVATensión nominal 6000 VCorriente nominal 891 AFactor de potencia 0,8Frecuencia 50 HzVelocidad 1500 min-1

Número de polos 4Grado 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 FClase de aislamiento rotor FClase de aislamiento temperaturaestator/rotor

B/B

Normas aplicadas IECInstalación En interioresTemperatura ambiente ≤ 37º CAltitud < 1000 mMasa total 20520 kgMasa rotor 7700 kgRendimiento 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 0,51Reactancia 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 vaciosegún eje directo

6.6 seg.

Constante de tiempo transitoria encortocircuito según el eje directo

0.84 seg.

Constante de tiempo subtransitoria encortocircuito según el eje directo

0.021 seg.

Constante de tiempo unidireccional encortocircuito

0.12 seg.

Curva de magnetización en vacío ycaracterística de cortocircuito

Pág. anterior

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 elementossoldados, en la cual se ubica el paquete laminado completo con arrollamiento.Los pies del generador están constituidos por dos perfiles de sección rectangular, soldados ala estructura.El paquete laminado está formado por un conjunto de laminillas empaquetadas, las cualesestán bloqueadas a presión mediante una serie de tirantes a fin de obtener una buena rigidezde todo el conjunto.El paquete laminado completo con arrollamientos está montado en la carcasa después dehaberse realizado la impregnación y el cocido. El paquete estatórico arrollado está sujetadoa la carcasa mediante interferencias y para mejorar el bloqueo, tiene también clavijassituadas a lo largo de dos generatrices.Los escudos en forma de disco, divisibles en dos mitades, están construidos para el oxicortey 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 tirantespasantes. Las laminillas que constituyen el paquete, obtenidas con cizallado, poseen unperfil particular a estrella que agrupa en una pieza única, llamada “trébol”, la culata y loscuatro polos.Las laminillas de cabeza están construidas en aluminio y forman los anillos de cortocircuitodel 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 aisladasantes de la impregnación. Las bobinas están realizadas con conductor sutil de cobre aisladomediante esmalte más electrovidrio. Luego del moldeado, las bobinas son aisladas contramasa según el sistema de aislamiento MICASYSTEM.El sistema de aislamiento MICASYSTEM, basado en el empleo de una cinta micadaespecial y de una mezcla de resinas epoxídicas sin solvente, ha sido estudiadoespecíficamente para los arrollamientos estatóricos de máquinas rotativas medianas.El componente principal del sistema de aislamiento MICASYSTEM es una cinta especial, abase de mica continua, con elemento de unión completamente polimerizado, que se usapara el aislamiento contra masa.Después del montaje y del bloqueo de las bobinas en los espacios estatóricos, el estatorarrollado es sometido a un tratamiento de secado en el horno, y la sucesiva impregnación envacío 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 lamáquina y los eventuales cortocircuitos.

f) Resistencia excelente a las sobrecargas térmicas de larga duración. Los resultadosde 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 positivade 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 agentesquímicos 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 conductorsutil aislado se arrolla directamente en el polo. Dicho conductor es fijado mediante unaresina 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 caracterizadopor su compactibilidad, homogeneidad y robustez mecánica.


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A2.6 Cojinetes

Los cojinetes rozantes suministrados por RENKWULFEL, son del tipo a circulaciónforzada 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 estándotados de anillos aceitadores que garantizan la lubricación por un tiempo limitado, aún encaso que accidentalmente pueda faltar la lubricación forzada.El cojinete del lado opuesto al acoplamiento está aislado para evitar la circulación decorrientes de árbol que podrían dañar el metal blanco.Cada cojinete del lado interno de la máquina está dotado de un laberinto adecuado, dotadode una cámara de compensación mantenida a la presión atmosférica.Dicha solución se adopta para prevenir pérdidas de aceite a través de los laberintos del ladointerno de la máquina a causa de la depresión creada por los ventiladores internos delgenerador.La circulación del aceite de lubricación se produce a través de un equipo de carga ydescarga construido con tuberías de acero bridadas para facilitar las operaciones de montajey desmontaje en caso de mantenimiento.En la entrada de aceite de cada uno de los cojinetes, se encuentran montados una serie deindicadores 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 alacoplamiento.La válvula de regulación de la presión debe ser graduada controlando con el manómetro, auna presión de 20-30 kPa (correspondientes a 0.2-0.3 bar).Todas las regulaciones deben ser efectuadas con el funcionamiento del generador enrégimen, controlando siempre a través de la lámpara indicadora visible colocada en elsoporte, que el nivel del aceite se mantenga constante.Una regulación errónea puede provocar un mal funcionamiento del cojinete y/o pérdidas deaceite.

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 aberturasefectuadas 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 panelesfono-absorbentes.La ventilación es del tipo bilateral simétrico; el aire es mantenido en circulación gracias ados ventiladores coaxiales y roza las partes activas rotóricas y estatóricas y sale hacia arribaa través de los canales de ventilación del paquete estatórico.


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El escape del aire hacia fuera se produce a través de dos aberturas efectuadas en los ladosdel alimentador.A través de aberturas en el escudo del lado opuesto al acoplamiento, el circuito principal deenfriamiento 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 einducido rotativo. Visto que el arrollamiento inducido de la excitatriz y el arrollamientoinductor del generador principal están montados en el mismo árbol, no se necesitancontactos 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 475/160Potencia nominal 47 kVAFactor de potencia 1Frecuencia 75 HzTensión nominal 179 VCorriente nominal 151.7 AVelocidad 1500 rpmNúmero de polos 6Grado de protección IP 23 [IEC 34-5]Forma constructiva IM 5210 [IEC 34-7]Servicio S1Tensión de excitación 46.5 VCorriente de excitación 5.0 AConexión del rectificador rotativo Puente de GraetzConstructor de los diodos INTERNATIONAL RECTIFIERDiodos a polaridad directa 301 U 180Diodos a polaridad inversa 301 UR 180Constructor de las varistancias LE CARBONE LORRAINETipo 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 montadoel paquete estatórico obtenido con oxicorte de láminas de acero de grueso espesor, sobre elcual se montan los arrollamientos construidos en alambre de cobre preaislado con esmaltede 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 enel 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 aislamientohacia la masa de las bobinas está realizado con cartuchos de NOMEX. Antes de sermontado 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 inductordel generador principal debe ser alimentado en corriente continua. Para realizar laconversión necesaria se introduce un puente rectificador de diodos.Los diodos están unidos para realizar un puente de Graetz trifásico y están montados sobreun 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 doscables 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 quepueda originar exigencias de mantenimiento.En paralelo a los terminales del campo del generador, lado corriente continua delrectificador, se conectan las varistancias (resistencias inversas con la tensión) quegarantizan la anulación de las crestas de tensión que pueden surgir durante los fenómenostransitorios 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 fasesU2,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 ladoacoplamiento, y la de centro estrella a la izquierda.En las placas de bornes auxiliares (3 separadas) llegan todos los terminales de losinstrumentos y de los accesorios montados en el generador así como aquellos relativos a laexcitación 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 controlde la temperatura en los arrollamientos estatóricos;

- 2 termoresistencias tipo Pt 100, en arreglo a la Norma DIN 43760 para lamedición 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;


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A6. SISTEMA DE EXCITACIÓN ESTÁTICO

El sistema de excitació estático se compone de una terna de transformadores de corrienteinstalados en el cuadro M.T. y por un panel de excitación suministrado suelto para lainstalación 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 eléctricaexterna.

c) Regulación automática del cos ϕ o de la potencia relativa erogada en red para elfuncionamiento en paralelo con la red eléctrica externa.

Los reguladores se alimentan en corriente alterna y su salida es una corriente continua. Parapermitir el tracking del regulador manual en el regulador automático, el contactor para laconmutación 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 debloqueo que aísla completamente el regulador automático del resto del equipo y consienteel mantenimiento también con generador en servicio.

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


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A6.1 Alimentación

La alimentación del sistema de excitación es tomada de la línea del generador mismoutilizando:

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 centroestrella respectivamente en las fases U2 y W2.

A6.1.2 Un transformador de tensión D1TV1 en los planos, de 6000/220 V derelación de transformación, y 800 VA, instalado en el cuadro de línea entre las fasesU1 y W1.

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


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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 regulaciónmanual y la regulación automática sean siempre alimentadas a tensión constante eindependiente de las condiciones de funcionamiento del generador.Ejemplo:

- Cuando el generador está en vacío, la energía es tomada solamente de la tensiónde la máquina.

- Cuando los terminales del generador están en cortocircuito a causa de undesperfecto, la energía es tomada solamente de los transformadores de corrienteespeciales.

- En caso de aplicación de carga el aumento de la contribución de lostransformadores de corriente compensa la caída de tensión en los terminales delgenerador.

A6.2 Señales de medida para la regulación automática

Para obtener la máxima exactitud de la regulación automática es necesaria una mediciónmuy 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 tensióngenerada.

A6.2.2 La señal de corriente (para la marcha en paralelo con otros generadores ycon la red) es tomada por medio de un reductor de corriente, TA1 en los planos de900/5 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 pruebasnecesarias en la planta para la correcta puesta en servicio del generador y de los aparatoseléctricos relacionados (relés de protección, etcétera.)

Está compuesto de los siguientes dispositivos:

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


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

- Circuito de tracking del regulador manual en el regulador automático realizadocon un convertidor de medida IME CDC, D3P1 en los esquemas, y los dosdispositivos TEI AI 286 y AD 286 (D8P2 y D8P3 en los esquemas), descritosambos en el apartado A7.7.

Cuando el regulador es alimentado por los terminales del generador, la tensión delgenerador puede ser controlada orientativamente en el campo 50 – 110% de la tensiónnominal (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 manipuladorAUM-DIM para variar la corriente de excitación hasta las condicionesrequeridas.

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

- En la práctica, la máxima tensión del generador está limitada solamente por lasaturación del circuito magnético que se obtiene en correspondencia de unatensión equivalente a casi el 150 % de la tensión nominal.Considerando que el regulador manual controla solamente la corriente deexcitación (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 dela referencia.

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

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

A6.4 Regulación automática

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


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

- Protección para el funcionamiento a frecuencia reducida, Basler Electric UFOV250 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 latensión 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, osea a frecuencias inferiores a 45 Hz, la corriente de excitación es limitada lo cual reduce latensión de salida. Los funcionamientos a velocidad reducida se pueden obtener sea durantela 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 lavelocidad nominal (o sea 150 rpm), el motopotenciómetro se predispone automáticamente afin 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 unatensión residual equivalente al 3% de la nominal. Para mejorar la seguridad del sistema seha previsto un circuito de pre-excitación. Cada vez que se pone en marcha la turbina, encorrespondencia del 15% de la velocidad nominal (o sea 150 rpm), se hace fluir unapequeña corriente continua en el campo de la excitatriz rotativa brushless para incrementarel 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.

A6.6 Compensador de tensión

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 quesea necesario poner en paralelo el generador con la red eléctrica externa.


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El sistema está compuesto por los siguientes dispositivos:

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

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

Esquema unifilar del sistema de excitación:


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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 lacorriente de línea del generador y, funcionando de acuerdo con el principio de laferroresonancia, garantiza al sistema de regulación una alimentación estabilizada constante(120 V monofásicos a 50 Hz) ante cualquier condición de funcionamiento del generador. Seinstala en el panel de excitación.

A7.2 Regulador automático de tensión

El dispositivo es Basler Electric SR4A2BO6B3A, predispuesto para la distribución de lacarga reactiva.El dispositivo está instalado en el panel de excitación. La precisión estática de la tensiónregulada es mejor o igual a +/- 0,5% de la tensión nominal para todas las condiciones decarga (funcionamiento en marcha aislada). La tensión del generador puede ser regulada enel campo 90-110% de la tensión nominal actuando el potenciómetro motorizado instaladoen 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. Elmismo está graduado para limitar la corriente de excitación, y en consecuencia prevenir elrecalentamiento del campo y del regulador, en caso que la frecuencia del generadordisminuya por debajo del 90% de la frecuencia nominal, por deficiencia de la turbina o biendurante 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, variacionesde tensión modestas puedan provocar sensibles variaciones de potencia reactiva.La regulación del cos ϕ puede ser conectada o bien excluida; en particular se conectaautomáticamente cuando el generador funciona en paralelo a la red y es automáticamenteexcluida cuando el generador funciona con marcha aislada.Con la regulación del cos ϕ conectada, la variación de la potencia reactiva erogada seobtiene 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 valorplanteado con una precisión no inferior al 5% de la corriente reactiva nominal.

A7.5 Compensador de tensión

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 latensión en la red eléctrica externa. Cuando la tensión en el generador es inferior a la de lalínea, el dispositivo actúa en el relé D7K11, haciéndolo excitar y produciendo así unaumento de la tensión. Cuando la tensión en el generador es superior a la de la línea, eldispositivo actúa en el relé D7K21 produciendo una disminución de la tensión generada.El dispositivo compensador de tensión funciona solamente cuando se selecciona laregulación automática de tensión.

A7.6 Regulador manual de tensión

El dispositivo es un Basler Electric MVC 301 instalado en el panel de excitación. El mismocomprende 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 puenterectificador a tiristores. El nivel de excitación se plantea actuando en el motopotenciómetroinstalado en el mismo panel.En ejercicio, con alimentación desde la línea del generador, la tensión generada esregulable en el campo 50-110% de la tensión nominal.La conmutación entre canal de regulación manual y canal de regulación automático yviceversa se produce actuando en el selector antes descrito.Se observa que para esta aplicación el selector a tres posiciones debe ser dejado siempre enla posición MAN, ya que la conmutación entre los dos canales de regulación es función deun contactor externo.

A7.7 Dispositivos de tracking

El sistema de excitación ha sido proyectado en modo que el regulador manual persigasiempre el automático. En otras palabras, la diferencia entre la salida del reguladorautomático (en función) y la del regulador manual (de “reserva”) se mantiene tan pequeñaque se reduce al mínimo el transitorio debido a la eventual conmutación del controlautomático 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 enentrada, contactos limpios de cierre (NO) a la salida, para el mando delmotopotenciómetro del regulador manual, alimentación auxiliar +/- 12 V c.c.

- Un pequeño alimentador estabilizado, constructor TEI, tipo AD 286, entrada220 V, 50 Hz, salida c.c. +/- 12 V, 200 mA para la alimentación del tracker AI286 antes descrito.

Los tres componentes examinados permiten mantener la diferencia entre las salidas encorriente 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 franjaseleccionada es fruto del compromiso entre las exigencias de:

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

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

El correcto funcionamiento del circuito de tracking puede ser verificado observando lasindicaciones del cerovoltímetro. De todas maneras la velocidad del tacker es limitada por lavelocidad del motopotenciómetro que cumple una excursión completa de aproximadamente80 segundos.Debe recordarse que el tracking puede ser realizado solamente para el pasaje de automáticoa manual. El pasaje contrario es posible, pero sin persecución y aceptando los respectivostransitorios, ya que la salida de un regulador automático que funciona en anillo abierto ( osea con el puente rectificador en máxima –95 voltios- o mínima – 0 volt – conducción) noes comparable con la salida de un regulador manual.

A7.8 Motopotenciómetros

Los dispositivos son Basler Electric MOC 2405, (resistencia de 500 Ω para la regulaciónautomática) 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 lasamperiométricas.

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 laalimentación y la señal voltimétrica, cortocircuita la señal amperiométrica. Salta


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

A7.9.4 Contactores

- D5KM es el contactor de campo que conecta y desconecta la alimentación de laexcitatriz. Es un contactor tripolar biestable ( o sea, con dos bobinas). La bobinade desconexión está dimensionada para mando impulsivo. La excitación esposible voluntariamente, actuando sobre un pulsador del cuadro local solamentesi no se han activado los relés de protección y si se ha predispuesto laalimentación de la excitadora.Por el contrario, la abertura puede ser voluntaria, actuando en un pulsador delcuadro local, o bien automática con la intervención de las protecciones. De todasmanera el sistema de excitación ha sido proyectado para mantener D5KMsiempre cerrado.

- D3KR es el contactor de selección automático/manual. Es un contactorcuadripolar (2 polos normales, 2 ruptores), biestable. La bobina de desconexiónestá 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 ymanual.

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

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

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

- D4K1 y D4Kt1 mandan la pre-excitación. La pre-excitación es conectadamanualmente actuando en un pulsador en el frente del cuadro al momento delarranque de la turbina. La duración es predeterminada en el relevadortemporizado y equivale a unos cinco segundos.

- D7K22 actúa el mando DISMINUYE del regulador automático. Los mandos deéste y de los relevadores sucesivos no tienen efecto para velocidades inferiores alas 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 manualrespectivamente cuando éstos son alimentados pero no conectados al campo.

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

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

A7.9.7 Transformadores

- D1T1 aísla la alimentación (salida del alimentador estabilizado) del reguladorautomático, garantizando que la puesta a tierra de los transformadores decorriente de alimentación no interfieran con el circuito de campo (por ejemplodurante 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 unacubierta de embalaje.Una abrazadera de bloqueo del rotor evita que durante el transporte los cojinetes puedan serdañados por choques o sacudidas.Al llegar a destinación es necesario controlar que la máquina no haya sufrido daños duranteel transporte.Cualquier daño deberá ser señalado inmediatamente al transportador y al servicio máscercano de la firma ANSALDO.Tomar algunas fotografías de las partes dañadas para adjuntar a la denuncia a la compañíade seguros.Luego de haber descargado la máquina y quitado el embalaje, limpiar cuidadosamentetodas las partes protegidas por la grasa.Si la máquina deberá quedar en depósito, no tocar la protección antióxido y asegurarse queel ambiente no sea excesivamente agresivo y húmedo.

B2. MOVIMENTACIÓN

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

B3. DEPÓSITO

Si el generador deberá permanecer depositado por un tiempo prolongado, será necesarioadoptar algunas medidas de precaución para mantenerlo protegido de la mejor maneraposible.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 inspeccionadofrecuentemente y a intervalos regulares se debe controlar la resistencia de aislamiento delos arrollamientos. Indagar acerca de las causas de cualquier disminución significativa delvalor de la resistencia de aislamiento.Aún si la máquina es despachada sin aceite lubrificante en los cojinetes, la películaprotectora aplicada antes del despacho sobre las superficies críticas del cojinete, continúacumpliendo su función al menos durante un par de meses.Si la permanencia en el depósito supera los dos meses es oportuno llenar los cojinetes conun buen aceite de almacenamiento, que deberá ser reemplazado por aceite de ejercicio almomento de entrar en servicio.De todas formas, la máquina debe ser ubicada en un ambiente privado de vibraciones quepodrían deteriorar el árbol y los cojinetes. Cada cierto tiempo es recomendable hacer rotarmanualmente el eje unas diez vueltas a fin y efecto de mojar completamente el árbol y elmanguito de aceite.Durante la permanencia en depósito es necesario poner en funcionamiento periódicamentelos 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 apoyosobre la cual se colocará el generador; por lo tanto, las operaciones de montaje y de controlde las cotas de colocación presuponen que la base inferior no cederá como consecuencia delfuncionamiento del grupo.La máquina, construida en la forma constructiva IM 1001, se ensambla completamente enla fábrica de montaje y se despacha con el rotor definitivamente equilibrado y centradoaxialmente sobre sus soportes.Los cojinetes bloquean el rotor a menos de un juego axial de +/- 3mm. Para elposicionamiento axial de las bridas de acoplamiento centrar el rotor de la máquina eléctricaen modo de dividir en dos partes iguales el efectivo juego sin tener en cuenta el tiromagnético.El juego axial efectivo será medido en el sitio empujando y tirando el rotor con la semijuntaya definitivamente ubicada en el tronco del árbol.Para evitar que las eventuales sacudidas de la máquina durante el transporte pudieranprovocar martilleos entre el cojinete y el árbol, antes del despacho, éste es bloqueadomediante 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 desujeción y extraer la abrazadera.La simplicidad de esta operación es tal que no se necesitan otros comentarios al respecto odibujos ilustrativos particulares. Conservar la abrazadera junto con las otras herramientasentregadas en dotación.La máquina eléctrica es ventilada en circuito abierto; el aire de enfriamiento de las partesactivas se toma directamente del ambiente donde está instalada, por lo tanto, la temperaturadel mismo condiciona también la temperatura de los escudos del alternador. El generadortiene una ventilación bilateral simétrica.El aire fresco de ventilación entra simétricamente a través del alimentador de aire y envistelos 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 ambascaras, no determinan apreciables desplazamientos verticales del eje del rotor. Elcalentamiento 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 temperaturaambiente, es desaconsejable corregir las cotas verticales de alineación que han sidomedidas con la máquina parada y fría.Sin embargo, ante la hipótesis de efectuar la alineación en condiciones de temperaturaextrema respecto a las del campo previsto para la temperatura ambiente contractual, seprecisa que el aumento máximo diferencial posible sea inferior a la cota de toleranciaadmitida.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 planchade apoyo en el foso.Intercalar entre la placa de apoyo de cada empujador y la base, cemento defraguado 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 desacrificio.

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

5) Efectuar la lectura en los comparadores al menos en ocho puntos. Latolerancia 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. Sifuera necesario, corregirla, actuar en los tornillos de levantamiento de lacarcasa modificando los espesores intercalados entre la base y la placa defundación y en los empujadores montados en las planchas, que accionan ensentido axial y lateral en las bases del generados.

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

En la práctica corriente, para realizar una buena alineación, es suficiente la serie deespesores en dotación, sin embargo es posible utilizar también láminas de dimensionesmayores 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 delalternador en correspondencia de los pernos de fijación de la carcasaPara evitar el depósito de agua y de suciedad, los agujeros en las bases de la máquina noestán rebordeados.En la fase de apretamiento del perno se ha previsto la interposición entre el pié y la cabezade la tuerca una arandela plana en acero.

B5. CABLEADO

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

B6. PRIMER ARRANQUE (COMMISSIONING)

El procedimiento indicado a continuación tiene la finalidad de controlar la exactitud de lasconexiones (mecánicas, hidráulicas y eléctricas) entre los componentes suministrados por lafirma 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 centroestrella:

- 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, enlos terminales se pueden desarrollar tensiones muy elevadas, aún millares devoltios, 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 debencoincidir 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 esténabiertos.

- 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 loscomponentes del sistema de excitación son previamente controladas en los establecimientosdel fabricante Basler Electric.El panel de excitación ha sido previsoriamente interconectado, probado y graduado con elpropio 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 tensiónnominal (Vn). Se controlan el campo de regulación (+/- 10% de la tensión nominal enautomático), la estabilidad de la regulación en automático, la intervención de la protecciónpara el funcionamiento a frecuencia reducida, la situación en automático de losmotopotenciómetros 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 laposibilidad de graduar, antes de la entrega, el circuito de distribución de la carga reactivadel regulador automático.Para el procedimiento de graduación de cada uno de los dispositivos se aconseja consultarlos manuales de uso y mantenimiento del constructor.Para el arranque se aconseja seguir el procedimiento aquí ilustrado.

ADVERTENCIADURANTE ESTA SECUENCIA DE OPERACIONES ES MUY IMPORTANTEVERIFICAR EL CORRECTO FUNCIONAMIENTO DE TODOS LOSINSTRUMENTOS INDICADORES (TEMPERATURA, VELOCIDAD, TENSIÓN,CORRIENTE...)

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

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

3) Controlar la presencia de la tensión auxiliar 24 V c.c. en los bornes 14 y 15 delpanel 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 17del 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 corrienteD1TA1, 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 yserá imposible excitar el generador).

9) Verificar el correcto funcionamiento del contactor de campo D6KM. Si loscircuitos de mando definitivos prevén que la abertura y el cierre se produzcansolamente por un automatismo relacionado con el cumplimiento de ciertascircunstancias particulares (umbrales de velocidad, etc..) realizar un circuitoprovisorio para abrir y cerrar voluntariamente el contactor, por ejemplo conpulsadores de fácil accesibilidad. Dicho circuito será eliminado al terminar elarranque de la central.

10) Verificar el correcto funcionamiento del contactor de campo D6KR de selecciónde 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 mandasolamente el potenciómetro del regulador automático o bien solamente el delregulador manual, según el estado del D3KE.

12) Verificar la exactitud de los mandos AUMENTA/DISMINUYE del reguladorautomático. Desconectar del motopotenciómetro uno de los cabos (D140 oD141) y medir la resistencia con un multímetro común (tester). A la resistenciamáxima del potenciómetro corresponde la mínima tensión del generador yviceversa. Dejar el motopotenciómetro en posición de máxima resistencia. Alterminar el control volver a conectar el cabo.

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

14) Predispoiner la remagnetización de la excitadora rotativa brushless colocando elcontactor 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 deaproximadamente 1 A por cinco minutos.

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

18) Cerrar el contactor de campo D5KM.


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

20) Arrancar la turbina siguiendo las instrucciones del constructor y alcanzar lavelocidad 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 delinterruptor de máquina 52D.

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

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

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

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

30) Si fuera necesario, este procedimiento de excitación en cortocircuito puede serusado también para “secar” los arrollamientos en el caso que, antes de volver aarrancar la máquina, después de períodos de inactividad prolongados, se midauna 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 elmotopotenciómetro del regulador manual. Visto que en el circuito dealimentación hay un dispositivo no lineal (SBO 243), será necesario insistirhasta el cebado del propio dispositivo y luego volver en DISMINUYE hasta laposición que consiente a la corriente de excitación autosostenerse. Excitando elgenerador de acuerdo con esta descripción, será posible erogar tensiones envacío variables (orientativamente solamente en un campo superior al 50% de latensión nominal del generador).

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

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

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

38) Una vez efectuadas las graduaciones de los relés de protección se puedeproceder 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 modose selecciona la regulación automática.

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

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

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

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


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46) Alimentar las cargas en marcha aislada (no en paralelo con los otros generadoreso con la red) y controlar el circuito de repartición de la carga reactiva delregulador 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 enposición intermedia. Para verificarlo desconectar los dos cables y medir laresistencia con un multímetro común (tester). Al valor de 2500 Ω correspondepotencia reactiva nula (VAR = 0). Verificar el correcto funcionamiento de losamndos AUMENTA/DISMINUYE. Un aumento de la resistencia mediacorresponde 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 acuerdocon las instrucciones del Manual de Uso y Mantenimiento del constructor.

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

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


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EJERCICIO

ÍNDICE

C1. CONTROLES DURANTE EL FUNCIONAMIENTO

C1.1 ArrollamientosC1.2 CojinetesC1.3 Equipo de lubricación

C2. FUNCIONAMIENTOS ANÓMALOS

C2.1 Sobretemperatura del arrollamiento estatóricoC2.2 Sobretemperatura de los cojinetesC2.3 Vibraciones

C3. GRADUACIÓN DE LOS INSTRUMENTOS


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ADVERTENCIA

CUALQUIER DESPERFECTO SEÑALADO POR LAS ALARMAS DEBE SERINMEDIATEMENTE IDENTIFICADO Y ELIMINADO.

C1. CONTROLES DURANTE EL FUNCIONAMIENTO

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

C1.1 Arrollamiento estatórico generador.

Controlar constantemente la temperatura del arrollamiento estatórico. Latemperatura de ejercicio debe quedar constantemente por debajo de 120ºC. Latemperatura 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 blancode los dos cojinetes de mantenga por debajo del valor de 88ºCAdemás de la temperatura se debe controlar que la velocidad de las vibracionesmedida 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 comprendidoentre 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 elcojinete 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 valoresnominales indicados, las causas de dichas variaciones podrían ser las siguientes:

C2.1 Sobretemperatura arrollamiento estatórico


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- 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 elarrollamiento estatórico, efectuar la regulación de los aparatos de control para laintervención 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 seeligen como sigue:

- Primer nivel de alarma → 88º C

- Segundo nivel de alarma o bloqueo → 95 º C


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MANTENIMIENTO

ÍNDICE

D1. RECOMENDACIONES GENERALES

D2. PIEZAS DE REPUESTO

D2.1 Lista de las piezas de repuesto aconsejadasD2.2 Encargo de las piezas de repuestoD2.3 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 aceiteD7.2 Controles periódicosD7.3 Duración del cojineteD7.4 Desmontaje del cojineteD7.5 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 resultadode un programa de mantenimiento e inspección planificado y escrupulosamente respetadodurante la vida activa de las máquinas. Si fuera necesario reparar las máquinas, esaconsejable dirigirse al centro de asistencia del fabricante más cercano.

Consejos de mantenimiento:

Antes de iniciar cualquier operación de mantenimiento, desconectar todas lasalimentaciones del generador, de la excitadora y de los aparatos accesorios.Antes de reiniciar el servicio, volver a controlar el sistema de acuerdo con losprocedimientos 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 CANTIDADCojinete lado acoplamiento 1Cojinete lado opuesto acoplamiento 1Laberinto lado acoplamiento 1Laberinto lado opuesto acoplamiento 1Termoresistencia cojinete 2Diodo 301 U 180 3Diodo 301 UR 180 3Varistancia C13 – 330 V 4Regulador automático 1Regulador manual 1Alimentador estabilizado 1Regulador del cos ϕ 1Motopotenciómetro MOC 2405 1Motopotenciómetro MOC 2499 5000 Ω 1Circuito 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 unadescripción precisa de las piezas requeridas y la cantidad respectiva con laprestación 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 laidentificación 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, protegidocontra roedores e insectos.Esparcir grasa de siliconas sobre todas las superficies de las partes no barnizadaspara protegerlas contra el óxido. De todas maneras, todas las partes deben sercontroladas periódicamente para cerciorarse de su estado de eficiencia, al menossiguiendo las instrucciones dadas en la tabla siguiente.

D3. MANTENIMIENTO PREVENTIVO

COMPONENTE INSPECCIÓN OMANTENIMIENTO

REQUERIDO

INTÉRVALO

Cojinete Controlar si hay pérdidas deaceiteControlar el nivel delubricanteQuitar, limpiar y reintegrar ellubricanteControlar la resistencia deaislamiento del cojinete ladoopuesto acoplamiento

Cada mes

Cada dos meses

Cada doce meses

Cada doce meses

Alimentador de aire Controlar las entradas y lassalidas del aire

Cada seis meses

Cimientos Controlar todos los pernos defijación con par deapretamiento: tornillos defijación carcasa: 70 kgm,pernos anclajes decimentación: 53 kgm

Cada seis meses

Conexiones Controlar todas lasconexiones eléctricas

Cada seis meses

Arrollamiento Medir la resistencia deaislamientoControlar el arrollamientovisualmente (no debe depresentar quemaduras)Limpiar el arrollamiento

Cada seis meses

Cada doce meses

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 delsistema de aislamiento de los arrollamientos, es sin lugar a dudas un índice útil deidoneidad de la máquina para trabajar sin riesgo de desperfectos.La resistencia de aislamiento de cada máquina eléctrica tiene una historia propia y precisaque es típica de esa máquina particular y suministra una guía segura para decidir si sonnecesarias más o menos operaciones de mantenimiento correctivas.Por lo tanto es aconsejable que la resistencia de aislamiento sea medida y registrada cadavez que el motor se detiene por un período prolongado.El valor mínimo de la resistencia de aislamiento de los arrollamientos del generador deberesultar dentro de los siguientes límites:

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

El valor de la resistencia de aislamiento comparable con los valores mínimos asignados esaquel obtenido de la medición efectuada aplicando una tensión continua de 500 V por unminuto.La medición de la resistencia de aislamiento del rotor debe ser efectuada con el puenterectificador desconectado.La corrección del valor medido debe ser efectuada según la siguiente fórmula todas lasveces 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 latemperatura y viceversa.

ATENCIÓN:

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

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


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La variación en el tiempo de la resistencia de aislamiento durante la aplicación de la tensiónde prueba, entrega una ulterior indicación de las condiciones de aislamiento y es útil aplicaresta 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 aislamientodetectada después de 10 minutos de permanencia del arrollamiento bajo la tensión deprueba, 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 unarrollamiento mojado por causas accidentales, o bien que ha quedado en un lugar húmedopor mucho tiempo.Es posible suministrar fórmulas o indicaciones precisas respecto a la evaluación del índicede polarización, de todas formas 1,5 puede ser considerado como un valor mínimosatisfactorio.La coexistencia de un valor de resistencia de aislamiento bajo y de un elevado índice depolarización, determina la necesidad de tomar medidas inmediatas para el secado delarrollamiento.

D5. LIMPIEZA GNERAL

Cuando se limpian las máquinas ya montadas, antes que nada es necesario eliminar toda lasuciedad mediante aspiración.Limpiar las partes untuosas con trapos secos y mórbidos que no dejen hilachas o bien concepillos de cerda bien flexible. Usar aire comprimido bien seco para quitar los residuostodavía presentes después de las operaciones de limpieza precedentes.De todas formas prestar atención a fin de que la dirección del chorro de aire comprimidosea bien controlado para evitar que estas escorias residuales puedan ser mandadas e ciertosángulos 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 líquidosolvente adecuado para material aislante eléctrico, que tenga un bajo tenor tóxico y que nosea inflamable. Además este líquido deberá ser muy volátil y deberá tener un buen podersolvente 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 talde evitar que los arrollamientos queden por un tiempo demasiado prolongado a contactocon el líquido.Se recomienda el freón, y más en general, los solventes dieléctricos compuestos por freóncomo elemento base.El freón presenta buenas propiedades solventes de la grasa y al mismo tiempo no perjudicalas resinas del sistema aislante de los arrollamientos. Además es muy volátil y consiente dereanudar 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 desarrollardebidamente su acción solvente. Más bien usar paños mórbidos bien impregnados a fin deobtener un efecto superior.En el caso de partes muy sucias es posible usar también el clorothene que es un solventemás activo del freón, pero puede agredir las resinas del sistema aislante y de consecuenciano es aconsejable usarlo en los arrollamientos.


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En caso contrario, si es usado en los arrollamientos porque están demasiado sucios, cuandose habrá terminado la limpieza, se aconseja restablecer la protección de acabado con unapintura 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 airecaliente antes de ser puestos en tensión. El tiempo necesario para obtener un secadosatisfactorio depende de las condiciones ambientales, como temperatura y humedad. Losarrollamientos limpiados con los solventes indicados previamente, se secan en dos horasaproximadamente a temperatura ambiente.Es posible acelerar el proceso de secado (aproximadamente 1 hora) aumentando latemperatura 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 lahumedad absorbida por el arrollamiento; sin embargo no es indicativa del estado delaislamiento en presencia de los solventes como el freón y el clorothene.Con precaución especial el arrollamiento puede ser limpiado con personal especializadotambién empleando una solución liviana de agua y detergente a presión inferior a 200 kPAy temperatura inferior a 90º C.Para minimizar el efecto de la solución detergente en la resina aislante de protección delarrollamiento, es importante utilizar una solución al 1/60 en volumen de agua y detergentede baja conductibilidad eléctrica.Si no se dispone de un equipo que caliente y distribuya la solución a presión, se puederociar dicha solución con una pistola de rociado, o bien aplicarla tibia mediante traposmórbidos que no dejen hilachas.Después de la limpieza con el detergente, enjuagar muy bien los arrollamientos con aguatibia o vapor a baja presión.

D6. SECADO DE LOS ARROLLAMIENTOS

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

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


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Es necesario controlar el gradiente de temperatura también, sobretodo durante elcalentamiento 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 deasegurar a este importante componente del equipo, una duración prolongada sin problemasde 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 aceitesdotados de características adecuadas.Como ejemplo se indican a continuación algunos tipos de aceites dotados de lascaracterísticas requeridas y aconsejados por el proveedor de los cojinetes:

PROVEEDOR TIPO DE ACEITEESSO TERESSO 46CHEVRON CHEVRON OC TURBINE OIL 46SHELL SHELL TELLUS OL C46BP BP ENERGOL CS 46ARAL ARAL MOTANOL HK 32

D7.2 Controles periódicos

Controlar frecuentemente la cantidad y la temperatura del aceite presente en elcojinete.Asegurarse que los laberintos y los cierres sean eficientes y que los tapones hayansido apretados bien a fondo.Si se manifiestan pérdidas de aceite, identificar inmediatamente las causa y avisar alos servicios de asistencia para efectuar las correcciones necesarias.Asegurarse que la calidad y viscosidad del aceite lubricante corresponde con lasindicaciones 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 deenvejecimiento. Por lo tanto es necesario que el aceite sea controlado cada 3 mesesy sustituido al menos cada año.Independientemente de todo lo programado, el aceite debe ser sustituido en el casode que se observase la presencia de agua, o bien entre dos controles sucesivos elnúmero de neutralización haya aumentado de 0,2.

D7.3 Duración del cojinete


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Después de un prolongado periodo de funcionamiento (uno-dos años), quitar elsombrerete superior del cojinete y controlar el estado del metal antifricción y de losjuegos entre árbol y agujero. En caso de duda verificar la uniformidad delentrehierro 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 eliminadasalisándolas 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 ladoopuesto 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 máquinaen 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 depositanen la cámara de contención del aceite.Antes de limpiar la cámara abrir el tapón de drenaje y descargar completamente elaceite; serán así eliminadas casi totalmente las escorias presentes.Normalmente, con este procedimiento se elimina toda la suciedad presente en elsoporte; sin embargo, si fuera necesaria una limpieza más radical, usar un solventecomo 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 contencióndel 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 querequiera desmontajes parciales, es siempre necesario medir la amplitud o la velocidad de lasvibraciones, para verificar la presencia eventual de vibraciones dañinas.Este control debe ser efectuado a la velocidad nominal sea con generado desexcitado, seacon generador excitado.En este segundo caso es oportuno mantener la máquina con una carga no inferior al 50% dela carga nominal al menos durante un par de horas y controlar la evolución del estadovibratorio 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 presenciaen el rotor de eventuales cuerpos no bien sujetados o que se hayan salido de su posiciónprimitiva.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 lasinstrucciones dadas en el parágrafo 10.


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D9. CONTROL Y SUSTITUCIÓN DE LOS DIODOS ROTATIVOS

Si fuera necesario sustituir los diodos rotativos, antes que nada quitar la tapa metálica de laexcitadora, después desconectar los cables que van al campo del generador principal eidentificar los componentes averiados.Un diodo puede ser controlado con un multímetro simple (tester) o bien con otro óhmetrocualquiera, midiendo la resistencia en los dos sentidos. En un sentido debe resultar unaresistencia muy baja (próxima a cero) y en el otro una resistencia suficientemente elevadapara determinar una corriente de fuga inferior a 1mA.Antes de montar los diodos nuevos, los mismos deben ser controlados con el procedimientodescrito.El ajuste de los diodos debe ser efectuado con una llave dinamométrica, graduada para unpar de apretamiento equivalente a 25-30 Nm para un filete lubricado y a 31-36 Nm para unfilete no lubricado. Antes de enroscar el diodo, extender en la base del mismo grasa desiliconas 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 excitaciónse miden, comparando unas con otras, todas las impedancias de las bobinas polares. Unabobina que presenta una impedancia notablemente más baja que las otras puede presentarcortocircuitos entre las propias espiras.La determinación de la impedancia de las bobinas se realiza aplicando una tensión alternadel valor de aproximadamente 100 Veficaces a los terminales del arrollamiento de excitacióndel motor y midiendo con un voltímetro en corriente alterna, dotado de puntales, la caída detensión en los terminales de cada bobina y con un amperímetro en c.a. la corrienteabsorbida.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 masaferrosas cercanas a las expansiones polares, de lo contrario los resultados de las medicionesserían alterados.La impedancia de las bobinas adyacentes a la que presenta cortocircuito de espira puederesultar algo más baja de la impedancia de la bobina más lejana, aún y si en esta no severifican cortocircuitos de espira. Por lo tanto, los resultados deben ser evaluados muyatentamente 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 yauxiliares.

2) Quitar la junta de acoplamiento.

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


103

4) Después de haber aflojado los pernos respectivos, quitar la estructura desostén 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 loscojinetes.

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 láminametálica de 2-3 mm de espesor, entre el estator y el rotor para proteger elarrollamiento durante la extracción del motor.

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

ADVERTENCIA:Antes de extraer el rotor proteger las posiciones elaboradas del árbol correspondientes a loscojinetes.Si se debiese sustituir o reparar un solo cojinete no es necesario extraer el rotor, nidesacoplar 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 antesdescritas en sentido inverso.

D12. PANEL DE EXCITACIÓN

Los dispositivos usados para este sistema de excitación prácticamente no necesitanmantenimiento. Se aconseja solamente realizar las siguientes operaciones, cada tres mesesaproximadamente:

- Asegurarse que el seccionador de entrada D1SA esté abierto (posición OFF) yque 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.


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2.2.7 EL AEROCONDENSADOR

En la entrada del aerocondensador tenemos un salto entálpico isoentrópico proveniente dela 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 laturbina por gravedad. El flujo refrigerante utilizado es aire, el cual es absorbido de laatmósfera gracias a los ocho ventiladores situados en su parte inferior.

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


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

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 sebombea a los intercambiadores del equipo de vacío, aumentando su temperatura. Debido aeste aumento de temperatura obtenemos doble beneficio, por una parte recuperamos calory, por otra, condensamos el vapor.


106

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 lacombustión llegan a la parte inferior delreactor a una temperatura de 250º C. Estosgases son reconducidos a través de unosalabes para encarar al venturi, cuya funciónes darnos la posibilidad del cálculo exacto,por diferencia de presión, del caudal degases, así como acelerar los gases a lavelocidad nominal (18 m/s).

En la parte inferior del reactor los gases semezclan con la lechada de cal atomizada y elabsorbente recirculado, seco y parcialmenteutilizado.

La condición primordial para que la cal reaccione con los gases es que estos estén oscilandoentre temperaturas de 135º a 150º C, esta condición se consigue mezclando en una lanza elagua 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 losconstituyentes ácidos es muy efectivo.Durante el proceso de secado que tiene lugar en el reactor, la lechada reaccionará con loscontaminantes ácidos presentes en los gases, capturándolos y neutralizándolos.


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

Las reacciones químicas de neutralización de los constituyentes ácidos que tienen lugar enel 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 mangaspara el desempolvado de los mismos.Los gases limpios de contaminantes ácidos y partículas serán finalmente emitidos a laatmósfera a través de la chimenea, vía los correspondientes ventiladores de tiro inducido.El subproducto de reacción, compuesto por sales de los contaminantes neutralizados, calresidual y cenizas, será separado en unos ciclones situados a continuación del reactor yrecirculando nuevamente al reactor a través de unos dispositivos de recirculaciónincorporados al reactor bajo los ciclones separadores.Debido a la fracción de cal residual sin reaccionar presente en el producto sólidorecirculado, la utilización de la lechada de cal es maximizada por el sistema derecirculación de subproductos activos.La cal inyectada al reactor, el producto de reacción y las cenizas procedentes del horno, seencuentran ahora en circulación entre el ciclón y el reactor, manteniendo una gransuperficie de reacción para la nueva inyección de lechada de cal, y al mismo tiempoimpidiendo la formación de depósitos en el reactor.A medida que la cal dosificada reacciona con los constituyentes ácidos de los gases, lacantidad de producto en recirculación irá aumentando, por ello, para mantener el nivel derecirculación requerido, una cantidad determinada de subproducto será retirada del sistemamediante un mecanismo de rebose.Normalmente, la cal es recirculada unas 100 veces antes de abandonar el reactor, siendo portanto 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, apartir de cal apagada y agua.La lechada de cal es atomizada al reactor a través de las boquillas de inyección, por mediode una bomba de desplazamiento positivo.La cantidad de lechada a dosificar estará condicionada por los requerimientos deeliminación de contaminantes estipulados.El caudal de gases tratado pasa a continuación a un filtro de mangas que asegura unadecuado rendimiento de filtración con una reducida pérdida de carga.Un ventilador de tiro inducido situado después del filtro de mangas se encarga decompensar la sobrepérdida de carga adicional inducida por el reactor y el filtro de mangas.


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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

inyección3) 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.


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7) El 99% de los sólidos (substancias eliminadas provenientes del ciclóny la cal residual) vuelven al reactor para iniciar el rpoceso, unreciclaje 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 nosolamente garantizan el cumplimiento de la legislación vigente, sino que sitúan la planta devalorización energética en posición de cumplir futuras normativas más estrictas; por lo quea dioxinas se refiere.SIRUSA ha sido la primera planta incineradora de todo el Estado Español de la cual se haefectuado un estudio del efecto de las substancias sobre el entorno más inmediato.

Contaminantes (valor límite)

300

5030

20

50100150200250300350

tipo de contaminante

Val

ore

s en

mg

/Nm

3

SO2 (Dióxido de azufre) HCL (Ácido clorhídrico)

Partículas (polvo) HF (ácido fluorhídrico)

Contaminantes (valores emitidos)

10

35

1 005

101520

2530

3540

Tipo de contaminante

Val

or

en m

g/N

m3

SO2 (Dióxido de azufre) HCL (Ácido clorhídrico)

Partículas (polvo) HF (Ácido fluorhídrico)


110

Metales pesados (valores límite)

5

10,1

0

1

2

3

4

5

6

Metal

Val

or

en m

g/N

m3

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

Metales pesados (valores emitidos)

<0,1

0,010.005

Tipo de metal

valo

r en

mg

/Nm

3

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

Dioxinas y furanos

0,1

<0,003

PCDD's + PCDF's

valo

res

emis

ión

en

n

g/N

m3

valor límite establecido valor emisiones en planta


111

2.2.9 El Transformador:

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

Placa de características del transformador:

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

LINEA EN: A: B: CVOLTIOS AMPERIOS CONMUTADOR

EN POSICIÓN27.720 208.3 3-427.060 213.4 4-226.400 218.7 2-525.740 224.4 5-125.080 230.3 1-6

ALTA TENSIÓN

LINEA EN: a: b: cVOLTIOS AMPERIOSBAJA TENSIÓN

6000 962.3

Normas CEI 76 Año 1976 Alta tensión nivel de aislamiento 70/170 kVNº Fabricación 255.979 Alta tensión clase aislamiento 36 kVAño fabricación 1990 Baja tensión nivel de aislamiento 20/60 KV

Baja tensión clase de aislamiento 7,2 kVPeso a levantar 9.810 kgPeso del líquido 2.980 kgPeso total 16.250 kg


112

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:


113

Comentario al transformador:Durante la realización de este proyecto, SIRUSA decidió el cambio del transformadoractual por otro de refrigeración en seco, sin aceite.El transformador nuevo fue instalado en sustitución del ya existente y fue siendo conectadoprogresivamente 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 suprimera puesta en marcha. Sin embargo, la primera noche de funcionamiento se produjo uncortocircuito en una de las fases del debanado de alta tensión y hubo que parar sufuncionamiento. Una de las fases estaba completamente quemada, debido a la intensidaddel 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 calordesprendido.El transformador nuevo tuvo que ser sustituido por el viejo ya existente y la empresasuministradora llevó a cabo una inspección a fin de averiguar cuales habían sido las causasdel accidente y evitar fallos semejantes en el futuro, así como para delimitarresponsabilidades en su reparación.Después de muchas pesquisas se llegó a la conclusión de que una pequeña ave habíaentrado en la sala del transformador y se había apoyado en lo alto de una de las fases de altatensión, probablemente hizo cortocircuito entre fase y tierra con el apoyo metálico yprovocó el accidente.

Fotografía de la placa de características:


114

2.2.10 Nave de valorización de escorias:

La planta de valorización de escorias se encuentra ubicada en la zona D, tal y como sepuede 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 unaunidad de separación magnética, en donde obtenemos por un lado chatarra, formada en sumayor parte por acero y hierro, y por el otro lado escorias, tierra procedente de lacombustión 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. incineradoprocedente de un área urbana y suponiendo una concentración elevada en plásticos, papel-cartón, materia orgánica y metales obtenemos:

o 430 kW/h de energía eléctricao 230 kr de escorias valorizableso 25 kg de chatarrao 30 kg de cenizas en el vertedero

Es inevitable que una pequeña fracción de materia vaya a parar al vertedero, pues no poseeninguna 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 anteriormentemencionada zona D, allí las escorias son tratadas química y mecánicamente para quepuedan 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 residuospodemos calcular la cantidad anual de escorias valorizadas por VECSA, que será de:


115

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


116

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 aquellasinstalaciones de producción de energía eléctrica con potencia eléctrica instaladainferior o igual a 50 MW, que reúnan las siguientes características:

a) Instalaciones de autoproductores que utilicen la cogeneración u otrasformas de producción térmica de electricidad asociadas a actividades noeléctricas siempre que supongan un alto rendimiento energético ysatisfagan 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, entendiéndosecomo tales aquellas que combinan la producción de energía eléctrica con laproducción de calor útil para su posterior aprovechamiento energético noeléctrico.

a2. Instalaciones que incluyan una central que utilice energías residualesprocedentes de cualquier instalación, máquina o proceso industrial cuya finalidadno 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 jurídicasque generen electricidad fundamentalmente para su propio uso, entendiéndose queesto es así si autoconsumen en promedio anual, al menos, el 30 por 100 de laenergía eléctrica producida si su potencia es inferior a 25 MW y, al menos, el 50por 100 si es igual o superior a 25 MW”.

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

La incineradora objeto de nuestro estudio cumple con los requisitos establecidos eneste Real Decreto para acogerse al régimen especial de productores de energíaeléctrica.


117

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 serárevisado en función de la evolución tecnológica de estos procesos.

- El rendimiento eléctrico equivalente de la instalación se determinará teniendo encuenta 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 enMarcha, se contabilizarán los parámetros E, V y Q durante un períodoininterrumpido de dos horas de funcionamiento a carga nominal.A los efectos de justificar el cumplimiento del REE en la declaración anual, seutilizarán los parámetros E, V y Q acumulados durante dicho período.

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

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

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

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

Los valores son:

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


118

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


119

Sustituyendo los valores en la fórmula del REE se obtiene un resultado del50,5%, por tanto cumple con los requisitos del Real Decreto 2828/1998 y sepodrá calificar como instalación de cogeneración según la legislación española ypor 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 enel 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 equivalentede la instalación, promedio de un período anual, sea igual o superior al quecorresponda según el combustible utilizado de acuerdo con la siguiente tabla”:

REE (Porcentaje)

Combustible líquidos en centrales con calderas 49

Combustibles líquidos en motores térmicos 56Combustibles sólidos 49Gas natural y GLP en motores térmicos 55Gas 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.


120

2.3.2 Eficiencia energética

La eficiencia energética es la relación entre la energía eléctrica producida y laenergía 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%


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ESTUDIO ECONÓMICO


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ÍNDICE

3. ESTUDIO ECONÓMICO

3.1 Resultados de explotación

3.1.1 Gastos fijos3.1.2 Gastos variables3.1.3 Gastos totales

3.2 Ingresos

3.2.1 Cálculo de la retribución por la cesión de energía3.2.2 Complemento por energía reactiva3.2.3 Cálculo total


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3. ESTUDIO ECONOMICO

A la hora de entablar este estudio, se debe de tener en cuenta que la construcción de unaplanta de incineración de R.S.U. conlleva una inversión considerable, semejante al de unaplanta térmica de producción de energía eléctrica, pues básicamente, una incineradora esuna planta térmica donde hemos sustituido el carbón como materia prima por los residuossólidos urbanos.Por otra parte, existe un mayor coste según se trate de R.S.U. fresco o que este estépreviamente elaborado (R.D.F.). Este último precisa una mayor necesidad de dimensionadotérmico 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 decarga mecánica capaz de tratar 144.000 Tm/año de residuos es de aproximadamente33.055.000 € o lo que es lo mismo, unos 5.500 millones de pesetas, teniendo en cuenta quela planta se puso en funcionamiento en 1989.

En el cuadro siguiente se expone a groso modo el coste individualizado de cada uno de lossistemas 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 APROXMIMADOTerrenos 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 €


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3.1 Resultados de explotación:

La explotación de una planta de incineración implica la realización de una serie de gastosque 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, laslíneas de incineración. Se requieren, por consiguiente, cinco turnos de trabajo.En la planta contamos con 43 trabajadores cuyo desglose sería el siguiente:

Dirección yadministración

Explotación Mantenimiento

1 gerente 5 jefes de turno 3 montadores mecánicos1 Director Técnico 1 Técnico de procesos 2 montadores eléctricos1 Administrativo 1 jefe de mantenimiento 1 oficiales de segunda2 Auxiliaresadministrativos

1 jefe de explotación 1 instrumentista

5 gruistas 1 almacenero5 rondistas 1 ayudante de almacén8 porteros, basculistas,vigilantes

3 peones de limpieza

5 Total 26 Total 12 Total

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

b) Gastos administrativosSuponiéndose 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.

Aproximadamente 39.065 € anuales.


125

3.1.2 Gastos variables:

Los gastos variables, como su nombre indica, serán modificados en su valor enfunción de las variaciones que sufra la explotación de la planta a lo largo de su vidaútil.En general, van a ser directamente proporcionales a la cantidad de residuos queentran 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. Tambiénincluimos los servicios externos contratados para realizar el mantenimientopreventivo.

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 costescorrespondientes 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.


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Para un precio promedio del agua utilizada en los distintos usos, el gasto por esteconcepto 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, arranquesimprevistos en los equipos de autogeneración, etc.El gasto anual por este concepto se sitúa entorno de 1,7%-2,0% de los gastos totalesd explotación.Cuando la planta funciona, el consumo eléctrico es suministrado por la propiaplanta.

Aproximadamente 320.000 € anuales.e) Combustible.

El coste de combustible supone aproximadamente un 2% por tonelada tratada, esdecir, 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% al9,5% 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, considerándoseun nivel de gasto equivalente al 18%-22% del gasto total de la explotación.

Aproximadamente 5.100.000 € anuales.


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3.1.3 Gastos totales

En resumen, los gastos totales son los siguientes:

Costes fijosPersonal 826.375 €Gastos administrativos 39.065 €

Total fijos 865.440Gastos 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, cenizasy transporte a vertedero

5.100.000 €

Totales variables 6.935.000 €

Gastos totales 7.800.440 €


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3.2 Ingresos

Los ingresos de una planta de incineración procederán de la venta de energía generada poresta, 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 losayuntamientos adscritos a la mancomunidad de incineración de residuos urbanos deTarragona (SIRUSA). También obtenemos pequeños dividendos de la venta del materialprocedente de la nave de valorización de escorias, llamado “escograva” y que se utilizapara la construcción y el relleno de carreteras e infraestructuras de todo tipo. A pesar detodo, este servicio es deficitario y únicamente se mantiene debido al beneficiomedioambiental que supone evitar la acumulación de áridos procedentes de la incineraciónen el vertedero.La venta de energía sólo supone un beneficio capaz de cubrir normalmente los gastosanuales de explotación. El excedente entre ingreso por energía-gastos de explotaciónpermitirá 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 canones un pago único e independiente de otros para abonar el servicio de incineración.

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

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


129

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 provenientede instalaciones de producción en régimen especial es la siguiente:

R = Pm + Pr ±ERsiendo:

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 2del 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, serealiza un producto de matrices: energía exportada hora a hora y precio final horariomedio 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 díahoras punta y llano: resto de horas de cada día

De nuevo se realiza un producto: el total de energía exportada en horas valle duranteel mes por el precio medio de las horas valle, más el total de energía exportada enhoras 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 delRD2818/1998, empleados en la facturación, se publican en la web de omel,aproximadamente el día 7 del mes siguiente al mes de la factura.


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Precio final horario medio de los últimos meses:

Precio final horario medio art. 24.

media mensual 8 primeras horas resto de horasaño 2003 cent. €/kWh cent €/kWh cent €/kWh

enero 2,760 1,765 3,258febrero 3,272 2,441 3,687marzo 3,077 2,547 3,342abril 2,759 2,482 2,898mayo 3,118 2,453 3,451junio 4,418 3,146 5,054julio 4,388 2,992 5,086agosto 4,506 3,130 5,194septiembre 4,424 3,244 5,014octubre 4,130 2,901 4,744noviembre 3,466 2,590 3,904diciembre 2,793 2,068 3,156

precio medio año encurso

3,711 2,792 4,171

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 dela potencia instalada y se revisan anualmente en función del precio del gas, del precio de laelectricidad para consumidores sin capacidad de elección y de la variación interanual de lostipos 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 losprecios medios mensuales de un consumidor tipo de 40 millones de termias al añosuministrado 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 noviembredel 2001: -3,27%


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Primas instalaciones de cogeneración RD2818/1998 año 2003. (€/kWh)Potencia instalada

MW Prima (€/kWh) Percepción de prima

≤ 10 0,021276 los primeros diez años de explotación10 < 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 defuncionamiento (exportación) de la central de cogeneración.

En la tabla aparecen precios finales horarios medios para distintos programas de trabajo quepermiten 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 4,709continuo menos agosto 8016 4,7815 d / semana, 24 h 6264 4,9965 d / semana, 7.00 a 23.00 h 4176 5,6495 d / semana, 8.00 a 24.00 h 4176 5,6745 d / semana, 8.00 a 22.00 h 3654 5,7505 d / semana, 24 h menos agosto 5712 5,0715 d / semana 24h, sab 0:00-12:00 menosagosto 6288 4,972


132

3.2.2 Complemento energía reactiva:

El complemento por energía reactiva está constituido por un recargo o descuento porcentualy se aplica sobre la totalidad de la facturación básica. El complemento por energía reactiva que interviene en el cálculo de la retribución a loscogeneradores acogidos al RD2818/1998, es el considerado con carácter general en lanormativa sobre tarifas, con la diferencia de que si el factor de potencia de la energía cedidaa la empresa distribuidora es superior a 0,9 el complemento será un abono para el productory, 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 lafacturación, 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 valordistinto no se corresponde con un descuento o recargo calculado por interpolación lineal.

Abono o descuento a aplicar sobre la facturación total en función factor depotencia.

cos ϕ Abono (%) Descuento (%)1,00 4,00,95 2,20,90 0,0 0,00,85 2,50,80 5,60,75 9,20,70 13,7

3.2.3 Cálculo de la retribución:

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

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


133

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

R = Pm + Pr ±ER

Como trabajamos de forma contínua las 24 horas tenemos el precio final horario medio a4,709 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 plenorendimiento 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


134

Ingresos debidos al canon por tonelada de residuo incinerado:

Tal y como se había comentado en la introducción del estudio técnico de la planta, losayuntamientos que pertenecen a la Mancomunidad de Incineración de Residuos Urbanosdel Campo de Tarragona son Tarragona, Valls, Vila-Seca, Salou y Cambrils.Estos ayuntamientos pagan un canon de aproximadamente 50 €/Tm de basura incinerada, loque si observamos la cantidad anual de residuo incinerado, que es de aproximadamente140.000 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 serviciopúblico, y como empresa pública sin objetivo de lucro que es en un principio el resultadoanual de la explotación debería ser de beneficio 0. Sin embargo, estos beneficios aquíilustrados suelen utilizarse en la mejora de las instalaciones de la propia planta, en estudiosde impacto medioambiental y en la construcción de nuevos sistemas de tratamiento de losgases 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.


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PLANOS


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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


145

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 de2000 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 RégimenEspecial 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”

proyecto de r.s.u

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