- FUNCIÓN DEL CICLO
AGUA-VAPOR.
- PRINCIPALES ELEMENTOS DEL
CICLO AGUA-VAPOR.
- FUNCIÓN DEL CICLO AGUA-VAPOR.
La principal función del ciclo agua-vapor es
transportar vapor desde el
tren generador hasta la turbina de vapor, y retornar hasta la caldera
el agua
condensada.
Se utiliza vapor como fluido calor-portador
principalmente porque es
un fluido barato y accesible en casi cualquier parte, es posible
ajustar con
gran precisión su temperatura, por la relación existente entre presión
y
temperatura, controlando ésta a través de válvulas reguladoras, es
capaz de
transportar grandes cantidades de energía con poca masa y es capaz de
realizar
ese transporte a cierta distancia, entre los puntos de generación y
consumo.
Los principales inconvenientes de usar vapor de
agua son, sus altas
presiones, necesita de un tratamiento muy estricto para que no sea
corrosivo ni
produzca incrustaciones y es necesario un gran volumen.
Tabla 1.
Parámetros
característicos de una planta termosolar de 50 MW.
- PRINCIPALES ELEMENTOS DEL CICLO AGUA-VAPOR.
2.1 Válvulas
de bypass.
Son dos, de alta presión y de baja presión, su
función es simular a la turbina,
ya que a la salida de estas debe haber la misma presión y temperatura
que si el
vapor hubiera atravesado la turbina, para ajustar la presión se ayudan
de una
expansión, pero la temperatura es más alta: por ello deben tener un
atemperador, también deben evacuar todo el caudal de forma constante,
el ajuste
de estas válvulas es muy sensible, debe estar coordinado con la válvula
de
admisión a la turbina, el commissioning de esta válvula es muy delicado.
Figura 1.
Localización
de las válvulas de bypass.
2.2 El
condensador.
Esta situado a la salida de la turbina de vapor de
baja presión su función
principal es condensar el vapor, también se aprovecha en este punto
para
eliminar gases incondesables y nocivos ya que algunos son muy
corrosivos
como el oxígeno, se eliminan por métodos físico o químicos. La turbina
va unida
al condensador a través de una junta de expansión, además el
condensador está
protegido contra las sobre presiones con sus correspondientes válvulas,
también
tiene protección catódica para evitar su corrosión.
Existen diferentes configuraciones de salida de la
turbina al condensador
pueden ser en dirección axial o radial, según la salida del vapor sea
en la
dirección del eje o en la dirección radial, la principales ventajas de
la
salida axial son una menor altura de cimentación y más eficiencia, su
inconveniente es la dificultad para el acceso a uno de los cojinetes.
Si la
salida es radial su principal ventaja es la facilidad constructiva y
sus
inconvenientes son la gran altura de la cimentación y el mayor coste de
la obra
civil.
Los gases condensables son el 99 % del total, para
su condensación se
emplea agua fría que se hace pasar por un haz tubular del condensador,
a una
temperatura menor que la temperatura de saturación. Para la eliminación
de los
gases incondensables que son el otro 1% se utilizan dos sistemas o bien
bombas
de vacío eléctricas, que pueden ser de lóbulos rotativos, anillo
líquido o de
pistón oscilante y también se pueden utilizar eyectores de vapor. Los
eyectores
de vapor se basan en el principio de Bernouilli y su principal ventaja
es que
son simples.
Figura 2.
El
condensador.
Figura 3.
Bomba de
lóbulos rotativos.
Figura 4.
Bomba de
vacío de anillo líquido.
Figura 5.
Eyector de
vapor.
2.3 Extracciones
de la turbina.
En la turbina existen diferentes tomas por donde se
saca vapor para ser
usado principalmente en el condensador y en el desgasificador para
eliminar los
gases incondensables y para precalentar el agua. Dependiendo de la zona
de la
turbina de donde se saque el vapor este tendrá unos valores de presión
y
temperatura determinados.
Figura 6.
Extracciones
de la turbina.
2.4 Precalentadores.
Son intercambiadores de carcasa-tubos, en forma de
U, su función es
precalentar el agua del desgasificador, lo precalientan por medio del
vapor que
se extrae de las turbinas.
2.5 El
desgasificador.
Su función consiste en eliminar los gases que no ha
sido posible eliminar
en el condensador, principalmente oxigeno y dióxido de carbono, lo hace
por
medio de una desgasificación térmica, complementaria de la
desgasificación del
condensador, de la adición de productos secuestrantes de oxigeno y
también se
encarga de precalentar el agua aprovechando la desgasificación térmica.
La
desgasificación térmica es más efectiva que la desgasificación química,
que
también se realiza en el condensador, se basa en que el oxígeno es
menos
soluble en el agua caliente, por lo que al aumentar la temperatura se
desprende, algunas plantas no tienen este elemento, la desgasificación
se
realiza en el condensador, para ello el condensador esta equipado con
unas
boquillas en el fondo para calentar el agua con vapor procedente de la
línea de
vapor vivo.
Figura 7.Desgasificador.
2.6 Bombas
de alimentación a la caldera.
Son las bombas encargadas de impulsar el agua desde
el deposito de agua de
alimentación a la caldera, elevando su presión a la de
trabajo.
Normalmente son bombas centrífugas multietapa,
varias bombas centrifugas en
serie, y generalmente están duplicadas como medida de
seguridad.
El principal problema que pueden sufrir estas
bombas es el de la
cavitación, ya que cuando la presión baja el líquido puede vaporizarse,
las
burbujas formadas en la aspiración de la bomba crecen y explotan,
provocando
cráteres, vibraciones, y un desgaste acelerado de la voluta y del
rodete, para
evitar la cavitación, hay que asegurar que el NPSH (altura mínima de
aspiración)
sea el correcto, también hay que asegurar que la entrada de líquido no
está
estrangulada y es suficiente
Figura 8.
Bomba de
alimentación.
2.7 Bombas
de condensado.
Son las bombas
encargadas de enviar el agua condensada del condensador al depósito de
agua de
alimentación.
