TECNOLOGÍA ENERGETICA

Transcripción

1 TECNOLOGÍA ENERGETICA 1º Cite tres combustibles sólidos, tres líquidos y tres gaseosos. SÓLIDOS: Madera, carbón y, biomasa. LIQUIDOS: Fuel-oil, gasóleo, gasolina. GASEOSOS: Gas natural, gas licuado del petróleo, gasificación del carbón. 2º Cual es la fuente energética y como se obtiene la energía primaria en las siguientes instalaciones: a) Central térmica de carbón. Carbón. Combustión del carbón. b) Automóvil. Derivados del petróleo. Motores de combustión interna alternativos. c) Central Térmica Nuclear. Nuclear. Reacciones nucleares. d) Central Térmica Solar. Solar. e) Central eólica. Solar, el 1% de las radiaciones se convierten en viento. Aeroturbinas. 3º Diferencia entre Poder Calorífico Superior e Inferior de un combustible. Poder Calorífico Superior (PCS): de un combustible es la cantidad de calor desprendida al quemar un kilogramo de combustible, teniendo en cuenta el calor desprendido por la condensación del vapor de agua contenido en los productos de la combustión. Poder Calorífico Inferior (PCI): de un combustible es la cantidad de calor desprendido al quemar un kilogramo de combustible, descontando la energía calorífica absorbida por la vaporización del agua contenida en los productos de la combustión. La diferencia entre ambos es el calor latente de vaporización del agua resultante de la combustión del combustible. 4º Diferencia entre temperatura de ignición e inflamación. La combustión sólo será posible si el combustible alcanza la temperatura de ignición, que es aquella en que se genera más calor por combustión que el que se pierde en el ambiente, resultando así el proceso de combustión autosuficiente. Esta temperatura es la máxima que debe de alcanzarse durante el trasiego y almacenamiento del combustible y la mínima que ha de mantenerse en todos los puntos de la cámara de combustión. En los combustibles líquidos se emplea el concepto de punto de inflamación, que es del orden de 20º a 60º por debajo del de ignición. Al llegar a este punto el combustible comienza a arder al contacto con una llama, cesando la combustión al retirar la llama, ya que el calor de la zona inicial no se transmite con suficiente rapidez para que el resto alcance la temperatura de ignición. José Luis Caballano Alcántara Ingeniero Organización Industrial 1

2 5º Definición de cenizas. Las cenizas son el residuo resultante de la combustión completa de un combustible. Las cenizas disminuyen la calidad del combustible, bajando la temperatura de combustión y el rendimiento. Dificultan la transmisión del calor, reduce el poder calorífico y su extracción es costosa. 6º Qué es el contenido en carbono fijo en un combustible? El contenido en carbono se determina una vez que se ha quitado la humedad y los volátiles. En ese momento se quema el coque obtenido y la diferencia de su peso menos las cenizas incombustibles es el contenido en carbono fijo (no volátil). 7º Cite tres métodos de aprovechamiento energético de la biomasa. Combustión directa. Incineración de residuos sólidos urbanos. Gasificación. Pirólisis. 8º Para cada una de las tres familias de gases, cite un ejemplo en cada uno de ellos. El índice Wobbe es la relación existente entre el PCS y la raíz cuadrada de la densidad del gas. PRIMERA FAMILIA: Gas manufacturado, gas de coque, y gas mezcla hidrocarburoaire bajo índice Wobbe. SEGUNDA FAMILIA: Gas natural, mezcal de hidrocarburos-aire alto índice Wobbe. TERCERA FAMILIA: Gases licuados del petróleo (propano y butano). 9º Qué son y en que consiste la gasificación y la pirólisis de un combustible sólido. La gasificación consiste en un complicado proceso de reacciones químicas que se producen en el interior de un lecho, y que dan lugar a una combustión incompleta. De esta manera se obtiene un gas pobre. La pirólisis consiste en someter el sólido a altas temperaturas en ausencia de oxígeno en cámaras herméticas. De esta forma se transforman en una fracción sólida de carbono, una liquida y otra gaseosa. 10º Combustión el lecho fluido Es un sistema que presenta ventajas en la combustión de sólidos y en la recuperación de energía. Se trata de un flujo de aire a determinada velocidad y presión. En el se suspenden las partículas de combustible sólido que se comportan como un fluido. Los cambios térmicos están favorecidos por este comportamiento. José Luis Caballano Alcántara Ingeniero Organización Industrial 2

3 11º Diferencia entre fermentación metálica y alcohólica. La fermentación Metálica es un proceso natural en el que la naturaleza descompone la materia orgánica a través de procesos biodegradativos realizados por asociaciones bacterianas. La fermentación alcohólica es un proceso químico que transforma los hidratos de carbono de la biomasa vegetal en alcohol por intervención de microorganismos como las levaduras que producen enzimas que catalizan la reacción. 12º En un proceso de destilación fraccionada del petróleo El refino de crudo del petróleo consiste en una destilación fraccionada que comienza a bajas temperaturas incrementándose esta a medida que se obtienen desde los combustibles más volátiles a los más pesados. Se comienza por los más volátiles, es decir los GLP (-5º C a 20º C), después aumentamos la temperatura y obtenemos las Gasolinas (20º C a 200º C). Y posteriormente, superando los 300º C se obtiene por orden el Queroseno, Gasóleo, Fuel BIA, Fuel I y Fuel II. 13º Definición de dotación o inventario específico dentro del ciclo de combustible nuclear. Es la inversa de la potencia específica, o sea, masa de combustible por potencia generada. 14º Para que se realiza la separación isotópica en el uranio. El uranio en su estado natural contiene un porcentaje muy bajo de isótopo U 235 (0,71%), que es el elemento que sufre la fisión nuclear en el reactor. Para llevar a cabo el enriquecimiento es neceario llevar a cabo una separación isotópica en el uranio. Se basa principalmente en las pequeñas diferencias de masa existentes entre isótopos de uranio, por lo que se somete éste a una gasificación. De esta forma permite reducir el tamaño de reactor y un aumento de su vida útil. 15º Definición del grado de quemado de un combustible nuclear en un reactor. El grado de quemado o irradiación es la cantidad de energía extraída de un combustible nuclear por unidad de masa. El grado de quemado es igual a la integral de la potencia específica durante el tiempo de operación de un día. 16º Entre la reacción nuclear de fisión y la de fusión, Cuál puede proporcionar más energía? Por qué? La fusión se produce mediante la fusión de núcleos ligeros para producir otros de mayor masa y mayor energía de formación por nucleón. La fisión se produce escindiendo un núcleo pesado para dar lugar a dos mas ligeros, lo cual también provoca una producción o desprendimiento de José Luis Caballano Alcántara Ingeniero Organización Industrial 3

4 energía. La fisión natural no existe, y para que esta se produzca hay que suministrar energía para deformar el núcleo y aumentar la distancia media entre nucleones. Para masa iguales, la energía liberada en a fusión nuclear es considerablemente mayor que la obtenida en la fusión nuclear. Se comprueba observando la gran pendiente existente en esta zona de la curva de variación media de energía de enlace por nucleón. 17º Componentes (y finalidad de cada uno de ellos) de una central nuclear. Son centrales térmicas y por tanto constituidas básicamente por: 1) Depósito de combustible. El combustible fundamentalmente es uranio. 2) Cámara de combustión. 3) Generador de vapor. Es el reactor nuclear. Donde se produce la reacción. 4) Grupo turbina-generador. Transforma la energía del vapor en energía eléctrica. 5) Condensador y bomba. Dentro del reactor debemos de diferenciar: 1) El moderador: Es un material que provoca una pérdida importante de energía en el neutrón reduciendo su velocidad a los valores adecuados. 2) Refrigerante: En los reactores nucleares es necesario extraer grandes cantidades de calor que será transformada en energía eléctrica o mecánica. La extracción se realiza mediante un fluido que circula a través del reactor. 3) Reflector: El reflector es un material que rodea el núcleo del reactor y cuya misión es hacer que los neutrones que escapan de este núcleo se reflejen en él y vuelvan nuevamente al núcleo del reactor. 4) Barras de control: Construidas con materiales muy absorbentes de neutrones, sirven para regular la reacción en cadena. Esta regulación se realiza subiendo o bajando las barras sobre el combustible nuclear, absorviendo más o menos neutrones. 18º En que consiste la reacción nuclear de desintegración (tramitación o transmutación) Una partícula ligera con una determinada energía choca con el núcleo, el cual se desintegra en un nuevo núcleo y una nueva partícula. 19º Definición de densidad de potencia en un reactor nuclear. Unidades. Es la relación entre la potencia generada y el volumen del reactor. 20º Explique la diferencia entre las reacciones nucleares de dispersión elástica e inelástica. José Luis Caballano Alcántara Ingeniero Organización Industrial 4

5 En la dispersión elástica no hay diferencia entre el núcleo y la partícula iniciales, y el núcleo y la partícula finales, sólo hay un cambio de dirección de la partícula, con el consiguiente cambio de energía cinética. En apariencia no hay reacción, en realidad si. La dispersión inelástica es similar a la elástica, con la diferencia de que la energía cinética del sistema inicial pasa a ser energía interna del núcleo. El núcleo se encuentra excitado. 21º Que hay que hacer si se pretende fisionar un átomo de helio a dos átomos de hidrógeno? Tenemos que referirnos a la energía media que se obtiene por enlace por nucleón. Podemos comprobar que para números atómicos muy bajos, la formación de nucleón a medida que aumenta el número atómico cede mayor energía. Para números atómicos altos, para formación de nucleón disminuye a medida que aumenta. Como la fisión es romper el núcleo, la energía es menor por lo que necesita aplicar energía. 22º Tipos de clausuras en instalaciones nucleares. a) Clausura bajo protección: es aquella en la que la instalación permanece sustancialmente intacta y adecuadamente vigilada, no siendo desmantelada. Esta solución es barata pero peligrosa. b) Clausura por enterramiento: Tras realizar una desactivación suficiente, ésta se sepulta. Acarrea una incertidumbre y es irreversible. c) Desmantelamiento: Consiste en una limpieza a fondo de los equipos, edificio y terreno. Los residuos son concentrados y trasladados a su disposición definitiva. Es la opción más cara y segura. 23º Indique tres posibles emplazamientos para llevar a cabo el almacenamiento de residuos radiactivos. Evacuación extraterrestre, glaciares, fosas marinas, y yacimientos geológicos subterráneos. 24º Para que sirve un depósito térmico. Los depósitos térmicos se utilizan para el aprovechamiento de calores residuales, que guardan energía en los períodos en que ésta no se necesita aportándola cuando sí se requiere. Puede almacenar calor sensible o latente. Cuando se trata de sistemas de almacenamiento de calor sensible se trata de sistemas de almacenamiento de un líquido o sólido, cuya característica principal es una temperatura variable. José Luis Caballano Alcántara Ingeniero Organización Industrial 5

6 En el caso de calor latente este se cede al material de almacenamiento mediante un cambio de fase, cuando se necesita este calor el material cambia nuevamente de estado cediendo su calor latente. 25º En un almacenamiento térmico en forma de calor latente, la temperatura del sistema varía? por qué? Los depósitos térmicos se utilizan para el aprovechamiento de calores residuales, que guardan energía en los períodos en que ésta no se necesita aportándola cuando sí se requiere. Puede almacenar calor sensible o latente. En el caso de calor latente este se cede al material de almacenamiento mediante un cambio de fase, cuando se necesita este calor el material cambia nuevamente de estado cediendo su calor latente. 26º Clasificación de quemadores según el combustible, comburente, regulación y forma de usar el combustible. Los quemadores son los equipos destinados a provocar la combustión de los diferentes combustibles. a) SEGÚN EL COMBUSTIBLE: Combustibles sólidos Combustibles líquidos Combustibles gaseosos b) SEGÚN EL COMBURENTE: De aire parcial De aire total c) SEGÚN LA REGULACIÓN: Todo o nada En dos etapas Modulante d) SEGÚN LA FORMA DE USAR EL COMBUSTIBLE: Gasificación Pulverización 27º Esquema y funcionamiento de un quemador de una etapa. Un quemador de una sola etapa es un quemador todo-nada. La bomba del circuito impulsa combustible hasta el chicler, pasando previamente por un válvula. Para la puesta en marcha, la bomba se conecta con la válvula cerrada, retornando el combustible al depósito. Durante este José Luis Caballano Alcántara Ingeniero Organización Industrial 6

7 proceso se enciende la chispa en los electrodos al conectar el transformador de encendido. Transcurrido el periodo de precalentamiento, se abre la válvula y el combustible sale a través del chicler pulverizándose y mezclándose con el aire, tras lo cual se enciende gracias a la chispa de los electrodos. Una vez encendida la llama, se apaga el transformador de encendido, funcionando el sistema normalmente. 28º Intervalo de presiones en la distribución por gas en tuberías La distribución de gas por tuberías se realiza a diferentes presiones manométricas: Alta presión B: Son los gasoductos. Presiones de 16 bar. Alta presión A: Distribución. Presiones de entre 16 y 4 bar. Media presión B: Presiones entre 4 y 0,4 bar. Media presión A: Presiones entre 0,4 y 0,05 bar. Baja presión: Suministros domésticos y comerciales. Presiones inferiores a 0,05 bar. 29º Que elemento se coloca para conectar una red de media presión B a una red de media presión A, y qué misión tiene. La conexión entre las distintas formas de distribución (a diferentes presiones) se hace por medio de las denominadas estaciones de regulación y medida (ERM), que tienen por misión regular la presión de salida. 30º Diferencia entre gasto calorífico y la potencia útil de un aparato a gas. El gasto calorífico es la potencia que consume en su funcionamiento. La potencia útil es la que entrega dicho aparato. 31º Diferencia entre combustión completa y estequiométrica. Una combustión es completa cuando se quema todo el combustible. En los casos de combustión incompleta, algunos gases combustibles se escapan en los humos sin arder. La combustión estequiométrica es una combustión completa en la que se utiliza la masa de aire mínima para que esta se produzca. A la cantidad mínima de aire necesaria para quemar completamente 1 Kg de combustible es a lo que se llama Relación estequiométrica. 32º Qué compuesto aparece si una combustión no es completa? Y si =1, Cuál será el exceso de aire? Represente un triángulo de combustión incompleta, y situé estas condiciones en él. Si la combustión no es completa aparecerá mezclados con los humos, hidrógeno, metano y otros hidrocarburos, así como partículas sólidas de carbono no quemadas. José Luis Caballano Alcántara Ingeniero Organización Industrial 7

8 Con =1, tenemos una relación estequiométrica, es decir, el aire mínimo necesario para que la combustión sea completa. No encontraremos ausencia de oxigeno en los humos. 33º En una combustión =2 y x=0,9. Habrá exceso o defecto de aire? Aparece CO? Justifique las respuestas. Como la relación entre el aire mínimo y el aplicado es de 2, tenemos exceso de aire. A ser x=0,9 tenemos un 10% de carbono no quemado, por lo cual se forma CO. 34º Finalidad del economizador, vaporizador y recalentador en una caldera de vapor. Las calderas de vapor son utilizadas par la producción de vapor de agua, a parte del hogar que es donde se produce la combustión, consta de diversos componente: Economizador: Aprovechamos el calor de los gases calientes de la chimenea, de forma que el salto térmico en la caldera es menor y ahorramos energía. Vaporizador: Recalentador: Consiste en un tubo a forma de serpentín que se introduce nuevamente en el área caliente del hogar para absorber calor a presión constante. 34º Tipos de tiro en una chimenea. Las chimeneas son el elemento por el que se evacuan los gases hacia es exterior. El tiro es el paso de estos gases hacia la chimenea. La función principal del tiro es el del movimiento de fluidos, para que el volumen de aire previsto en la combustión se encuentre en el sitio previsto y arrastrar los gases quemados hacia la chimenea. 1) TIRO NATURAL: Tiro natural no consume energía mecánica. Depende de las diferencias de temperatura entre el aire exterior y los humos, así como la altura de la chimenea, a más altura mejor tiro. 2) TIRO MECÁNICO: Se crea mediante inyectores o ventiladores que aplican energía mecánica al aire y los gases. Tiro forzado: Se obtiene soplando aire en el interior del hogar. Tiro inducido: Se consigue con un ventilador entre la caldera y la chimenea. José Luis Caballano Alcántara Ingeniero Organización Industrial 8

9 35º Indique una ventaja y un inconveniente del uso de carbón pulverizado para combustión. Como ventajas se obtiene una alta temperatura, y la posibilidad de mezclar distintos tipos de carbones. Como inconveniente tenemos el alto coste de inversión y grandes espacios para el parque de preparación del carbón. 36º Clasificación de los secaderos según el tipo de aporte calorífico empleado y un esquema de cada uno. Los secaderos son dispositivos empleados para la desecación, es decir para la eliminación en mayor o menos grados de líquidos que contienen las sustancias húmedas. Según la forma del aporte calorífico, se pueden clasificar: 1) Secaderos con calor por conducción: El calor pasa a través de las paredes del secadero al interior donde esta colocado el material. 2) Secaderos con calor por convención: En estos secaderos el calor es transportado por una corriente de aire caliente que se pone en contacto con el cuerpo que se desea secar. 3) Secaderos de calor por radicación: Se utiliza para la desecación industrial. Para ello se utiliza rayos infrarrojos. 37º Indicar las tres fases del proceso de secado. El secado puede ser por arrastre (no se quiere alcanzar la temperatura de ebullición), o por ebullición (si se alcanza la temperatura de ebullición para el agua retenida). En cuanto a las fases estas son: 1) Adaptación de la temperatura del producto a desecar. 2) Periodo de secado constante, en la que se extrae el agua de forma constante. 3) Fase de secado decreciente, disminuye la velocidad de extracción del agua. 38º Tipos de hornos según combustible empleado, forma de administrar el calor, modo de funcionamiento y fases de fabricación del producto. Los hornos son equipos en los que se calientan piezas a temperatura superior a la ambiente. Se pueden clasificar: 1) SEGÚN COMBUSTIBLE EMPLEADO: Combustión Eléctricos 2) POR LA FORMA DE TRANSMISIÓN DEL CALOR A LA PIEZA: Radiación. Convención Baño líquido José Luis Caballano Alcántara Ingeniero Organización Industrial 9

10 3) SEGÚN FUNCIONAMIENTO: Continuo Intermitente 4) POR LA FASE DE FABRICACIÓN DEL PRODUCTO: Fusión Recalentamiento Tratamiento térmico 39º Fluidos caloportantes más empleados. 1) Gases de combustión o aire caliente. Tienen poca capacidad calorífica y de difícil regulación su temperatura. 2) Agua caliente o sobrecalentada. Se trata del agua liquida como fluido, que en función de la presión, sea superior o no a la atmosférica podrá alcanzar determinadas temperaturas. 3) Vapor de agua saturado. De igual modo la temperatura esta ligada a la presión. 4) Aceites térmicos. Son líquidos con los que se pueden realizar instalaciones que trabajen a temperaturas cercanas a los 300 ºC a presión atmosférica. 40º El agua liquida a 130º C puede considerarse un fluido caloportador? Puede darse este caso? Por qué? Si se considera un fluido portador de calor. Nos lo encontramos en las calderas de agua sobrecalentada. El agua se encuentra en estado liquido por que la presión es superior a la presión atmosférica. 41º Diferencia entre humedad relativa y absoluta. Para ello procederemos a definir humedad absoluta, humedad máxima, y humedad relativa: HUMEDAD ABSOLUTA: Se denomina humedad absoluta a la masa de vapor de agua contenida en un m 3 de aire húmedo. HUMEDAD MÁXIMA: El valor máximo que puede alcanzar la humedad. Su limite se encuentra cuando el aire esta saturado de vapor de agua. HUMEDAD RELATIVA: Es la relación entre la humedad absoluta y la humedad máxima. 42º Represente la variación de temperatura en agua y humos a lo largo de una caldera de recuperación, señalando qué es la temperatura de aproximación y el punto de pinzamiento. Punto de pinzamiento: Es la diferencia entre la temperatura de los gases del evaporador y la temperatura de saturación correspondiente a la presión del vapor generado en esa sección. Cuanto más bajo sea el punto de pinzamiento del José Luis Caballano Alcántara Ingeniero Organización Industrial 10

11 evaporador mayor será la proporción de energía calorífica recuperada en su sección, aunque supone mayor superficie de intercambio, y por lo tanto, mayor coste. Temperatura de aproximación: Es la diferencia entre la temperatura de saturación del vapor a la salida del evaporador y la de entrada del vapor o agua en la citada sección. 43º Esquema y funcionamiento de una máquina de refrigeración por absorción. Estos sistemas de refrigeración están basados en las propiedades que tienen algunas sustancias de absorber grandes cantidades de vapores de otras sustancias. Estos sistemas son parecidos a los de compresión, con la diferencia de que poseen evaporador, condensador y válvula de expansión, pero no poseen compresor. El compresor se ha sustituido por un absorbedor, regenerador y generador. En el evaporador, el agua se transforma en vapor a una temperatura y presión muy bajas, absorbiendo el calor del sistema, lo que proporciona la refrigeración que buscamos. El vapor de agua entra en el absorbedor, donde es pulverizada por BrLi. El vapor de agua es absorbido en parte por esta sal, lo que provoca una reacción exotérmica, de manera que se libera calor en el proceso. La solución de BrLi-H 2 O pasa al generador donde se le suministra una cantidad suficiente de calor, separando las solución, esto aumenta la presión como haría el compresor. El vapor de agua pasa al condensador. 44º En una máquina de absorción, cuántos compresores hay? Se necesita condensador? En una máquina de absorción, precisamente el sistema de absorción (absorvedor, intercambiador, y generador) sustituye al compresor. No existe compresor. Si se necesita el condensador, al igual que una máquina frigorífica por compresión. Es necesario para transformar el vapor en líquido y de esta forma comenzar el proceso en el evaporador, absorbiendo el calor del sistema, pasando de liquido a vapor. 45º Diferencia entre máquina hidráulica y térmica. En una máquina hidráulica el fluido que cede o recibe energía no varia su densidad a su paso por la máquina, sólo aprovecha su energía mecánica. En una máquina térmica su funcionamiento consiste en la evolución en su interior de un fluido compresible, aprovechando su energía térmica y mecánica. 46º Qué necesita una máquina térmica o conjunto de ellas para convertirse en motor térmico? José Luis Caballano Alcántara Ingeniero Organización Industrial 11

12 Una máquina térmica para convertirse en motor térmico sólo necesita un equipo generador de calor. 47º Definición de consumo especifico de combustible en un motor termico. Se define como la relación entre e gasto másico de combustible y la potencia obtenida. 48º En un motor alternativo, la potencia y el par máximo se dan para la misma velocidad? La potencia y el par no tienen el máximo a la misma velocidad. La potencia es directamente proporcional a la velocidad y al par motor, de forma que la potencia máxima se encuentra cercano a la velocidad máxima y el par motor no. 49º Definición de turbina de acción. Se llaman así cuando la transformación de la energía potencial en energía cinética se produce en los órganos fijos anteriores al rodete (inyectores o toberas). En consecuencia el rodete solo recibe energía cinética. La presión a la entrada y salida de las cucharas (o alabes) es la misma e igual a la atmosférica. 50º Definición de turbina de reacción. Se llama así (en el caso de pura) cuando se transforma la energía potencial en cinética íntegramente en el rodete. Este recibe solo energía potencial. La presión de entrada es muy superior a la presión del fluido a la salida. Esto ocurre en un aspersor. En la realidad no se ha desarrollado este tipo de turbina industrialmente. Se llaman así aun que habría que considerarlas como un tipo mixto. 51º Diferencia entre turbina axial y radial. Se trata de la dirección del flujo respecto al eje de la turbina y por tanto al rodete. Axiales: El desplazamiento del flujo en el rodete es paralelo al eje. Es axial y tangencial (giro). Radiales: El desplazamiento en el rodete es perpendicular al eje. No tiene componente axial. Mixtas: Tiene componente Axial, radial y tangencial. 52º Esquema y características principales de las turbinas Peltón y Francis. En el gráfico podemos comprobar como la potencia en una turbina Pelton se consigue más por la altura que por el caudal. La altura de los saltos característicos para estas turbinas varían entre los 100 y 2000 metros.. Su velocidad especifica n s resulta baja entre 10 y 30 con un solo inyector. José Luis Caballano Alcántara Ingeniero Organización Industrial 12

13 Las turbinas Francis, siguen en utilización a las Pelton. Han evolucionado desde un paso del flujo a través del rodete casi radial a un paso casi axial, adaptándose bien a alturas de entre 30 y 550 metros a una gran variedad de caudales. Sus velocidades especificas están entre n s 75 y 400. Las turbinas hélice son una prolongación de las Francis en las que el flujo a su paso por el rodete es totalmente axial. En las turbinas hélice los alabes del rodete son fijos, en cambio en la Kaplan estos cambian automáticamente de posición, buscando que el agua entre tangente a los mismos sea cual fuere la demanda de carga de la central. La turbina Kaplan se adapta de pequeñas alturas y grandes caudales. Las alturas varían entre los 4 y 90 metros y su velocidad especifica n s esta comprendida entre los 300 y 900. Finalmente, la demanda creciente de energía obliga al diseño de toda clase de aprovechamiento (menores alturas y mayores caudales, aparece entonces la turbina bulbo, capaz de aprovechar saltos de entre 1 u 15 metros de altura. Con ella el campo de aplicación de las turbinas aumenta hasta n s º Supóngase que una central de acumulación por bombeo turbina durante las mismas horas al fía que bombea. Cómo consigue ganar dinero? La razón de que gane dinero es que estas centrales producen energía eléctrica en las horas de mayor demanda, cuyo precio es mayor, y la consumen para bombear el agua en las horas de menor consumo, donde el precio es menor. 54º Componentes de un turborreactor. Difusor: colocado delante del compresor. Desacelera el aire atmosférico, lo que provoca un aumento de presión. El generador de gas: Recibe el aire procedente del difusor. Se produce la energía necesaria para accionar el compresor y elementos auxiliares. Tobera: Situada a la saluda de la turbina del generador, recoge los gases (a mayor temperatura y presión que la atmosférica) y los expansiona, aumentando considerablemente su velocidad de descarga en el medio exterior. 55º Por qué el estatorreactor no posee turbina ni compresor? Cuando la velocidad de la nave ha alcanzados valores elevados (superior a 750 m/s), en el difusor se producen incrementos de presiones tales que P 1 /P 0 son mayores a 10. Se puede prescindir del compresor y por tanto de la turbina, sólo necesita una cámara de combustión para calentar el aire antes de expandirlo en la tobera y producir el empuje. Es evidente que antes de que se de esta situación hay que alcanzar la altas velocidades. 56º Qué es y como actúa un intercambiador de tubos de calor. José Luis Caballano Alcántara Ingeniero Organización Industrial 13

14 Los intercambiadores de calor son equipos para el intercambio térmico entre dos fluidos, ya sea para aplicaciones de calefacción, refrigeración, o recuperación de energía. Pueden ser abiertos o cerrados. En el primero se produce una mezcla de los fluidos, por lo que basta con realizar un balance de masa y energía para calcular el calor intercambiado. En el segundo no hay mezcla de fluidos y por tanto hay que tener en cuenta la transferencia de calor, ya sea por conducción, convención, o radiación. Concretamente el intercambiador de tubo de calor se trata de un tubo metálico, sellado en sus extremos, que contiene un líquido determinado que lo llena y que está equilibrado con el vapor. La pared del tubo es porosa, por lo que puede ascender el líquido por capilaridad. Si se suministra calor por un lado del tubo, y para poder mantener el equilibrio líquido-vapor, en el otro extremo se condensa vapor, por lo que cede calor al lado frio. 57º Por qué en verano las centrales de vapor suelen producir menos potencia eléctrica que en invierno. Por los propios principios de la termodinámica. Para obtener un trabajo necesitamos una diferencia entre el foco caliente y el foco frío. A mayor diferencia mayor trabajo. 58º Diferencia entre los sistemas de cabeza y de cola para cogeneración. El objetivo de la cogeneración es obtener energía aprovechando la mayor parte de la energía del combustible, para lo que aprovecha los calores residuales. De esta forma obtenemos un ahorro de energía primaria. Los sistemas de cogeneración se pueden dividir: 1) Ciclos superiores o sistemas de cabeza: Es el sistema más frecuente de cogeneración, en él la energía mecánica se genera en le primer eslabón, a partir de la combustión de un combustible, y la energía térmica residual se emplea en el proceso industrial. 2) Ciclos inferiores o sistemas de cola: La energía térmica residual es la que se utiliza para la planta de potencia, utilizándose el primer ciclo en el proceso industrial. En otras palabras, el los de sistemas de cabeza la energía primaria se utiliza para la producción de energía eléctrica, y se aprovecha la residual para energía térmica del proceso. En cambio, en los sistemas de cola, la energía primaria se utiliza para la producción de energía térmica del proceso y la residual se aprovecha para obtener energía eléctrica. 59º Que motor produce mayores pérdidas mecánicas: una turbina de gas o un motor alternativo de combustión interna. Tiene mayores pérdidas la turbina de combustión interna, ya que existe muchos rozamientos. En la turbina de gas tan sólo tenemos un eje. José Luis Caballano Alcántara Ingeniero Organización Industrial 14

15 60º Cite dos ejemplos de turbinas de gas para aviación. Las turbinas de gas para aviación es una de las principales aplicaciones de la turbinas de gas por que tienen un relación potencia-peso muy favorable. Tenemos: 1) Turbohélice: Se emplea para velocidades menores a 600 Km/h. 2) Turbo ventilador (turbofán): Para velocidades de hasta 1000 Km/h. 3) Turborreactor 61º Represente y denomine dos tipos de rotores para aerogeneradores de eje vertical y otros dos de eje horizontal. Dentro de las aeroturbinas se pueden clasificar en las de eje vertical y las de eje horizontal: Eje vertical: Savonius, Savonius multipala, turbina, paletas, cazoleta, Darrenius, y D-Darrenius. Eje horizontal: Monopala, bipala, tripala, sotavento, barlovento, y múltipala americano. 62º Qué finalidad tiene los sistemas de caudal variable en instalaciones de climatización. Se utiliza con una maquina centralizada y consolas individuales de frío-calor reversible. Utiliza el calor recuperado en las zonas refrigeradas para introducirlo donde es necesario la calefacción. Todo ello se realiza mediante un equipo controlador controlador. De esta forma se produce un ahorro de energía, especialmente cuando la demanda de frío y calor esta equilibrada. 63º Definición de tubo de calor Es un tubo metálico, sellado por sus extremos, que contiene en su interior un líquido determinado que lo llena y que está en equilibrio con el vapor. La pared interior del tubo es porosa, de tal forma que el líquido puede fluir por capilaridad a través de él. Por un extremo del tubo se suministra calor, lo que hace que el líquido en esa zona se evapore. Para mantener el equilibrio líquido-vapor, es recogido en el otro extremo en forma de calor cedido en la condensación, y por tanto recogido por el fluido frío. Es un intercambiador. 64º Indique dos ventajas y dos inconvenientes de la cogeneración. Como ventajas tenemos: Ahorro de energía primaria Ahorro económico Diversificación energética Reducción de la contaminación Como desventajas: La infraestructura ha de ser adecuada. Altos costes de inversión. José Luis Caballano Alcántara Ingeniero Organización Industrial 15

16 Tecnología Energética Limitación de temperaturas. No se recogen grandes temperaturas. Problemas de regulación de la red. 65º Esquema de componentes principales en un colector solar térmico de placa plana. Un colector de placa plana esta formado por una cubierta transparente, la placa absorbedora, la tubería que circula a través de éste y el aislamiento exterior. La cubierta transparente tiene una doble función, la de protección y la de retener las radiaciones, ya que se produce el efecto invernadero. La absorbedora retiene la energía térmica captada y la trasfiere a la tubería por la que circula el agua o líquido portador del calor. El aislamiento impide que se intercambie calor hacia el exterior del colector, 66º Dos colectores solares poseen el mismo rendimiento energético, pero la temperatura del fluido que calienta es mayor en uno que en otro, Cuál de los dos posee mejor rendimiento exergénico? El mejor rendimiento energético el que caliente más, ya que tenemos una mayor temperatura. En el otro, podemos intuir que el flujo es mayor, razón por la cual, para un mismo calor (idéntico rendimiento) tenemos una menor temperatura. José Luis Caballano Alcántara Ingeniero Organización Industrial 16

17 Tecnología Energética José Luis Caballano Alcántara Ingeniero Organización Industrial 17