SISTEMAHTF. en centrales termosolares. Santiago García Garrido. Santiago García Garrido

Transcripción

1 SISTEMAHTF en centrales termosolares Santiago García Garrido I Santiago García Garrido

2 Sistema HTF en Centrales Termosolares Fluido HTF, principios de funcionamiento y equipos principales Santiago García Garrido Todos los derechos reservados. Prohibida la reproducción de textos o gráficos de este documento por cualquier medio sin el consentimiento expreso del titular del copyright 2 Santiago García Garrido

3 SOBRE EL AUTOR... Santiago García Garrido es licenciado en Ciencias Químicas, Máster en Administración de Empresas (MBA) y Técnico Superior en Electrónica. Ha sido Responsable de Ingeniería de Mantenimiento de MASA, Director Técnico de la revista de electrónica práctica RESISTOR, Director de Planta de la Central de Ciclo Combinado de San Roque (Cádiz), y Director Gerente de OPEMASA y POWER SUPPORT, empresas dedicadas a la operación y mantenimiento de plantas de energía. Actualmente ocupa el cargo de Director Técnico de RENOVETEC. Es autor de una veintena de libros, entre los que figuran Organización y Gestión Integral de Mantenimiento, Operación y Mantenimiento de Centrales de Ciclo Combinado, Cogeneración: Diseño, Operación y Mantenimiento de Plantas, La contratación del mantenimiento, Motores de gas en plantas de cogeneración Centrales termoeléctricas de Biomasa, Ingeniería Termosolar y la colección Centrales Termosolares CCP.

4 Índice 1. LAS CENTRALES TERMOSOLARES CCP LAS CENTRALES TERMOSOLARES CCP EL FLUIDO CALOPORTADOR EL CAMPO SOLAR EL TREN DE GENERACIÓN DE VAPOR LA TURBINA DE VAPOR LA CONDENSACIÓN DEL VAPOR EL GENERADOR EL SISTEMA DE ALTA TENSIÓN EL COSTE DE UNA CENTRAL TERMOSOLAR CCP VISIÓN GENERAL DEL SISTEMA HTF EL FLUIDO DE TRANSFERENCIA TÉRMICA (HTF) Justificación de la utilización de HTF en vez de agua Principales propiedades del HTF ESQUEMA GENERAL DEL SISTEMA HTF SISTEMA DE BOMBEO TUBERÍA COLECTORA FRÍA Y CALIENTE TANQUES DE EXPANSIÓN SISTEMA DE NITRÓGENO DE INERTIZACIÓN 21 II Santiago García Garrido

5 EL SISTEMA HTF EN CENTRALES TERMOSOLARES CCP 2.7 CALDERA AUXILIAR SISTEMA DE ELIMINACIÓN DE PRODUCTOS DE DEGRADACIÓN ESQUEMA GENERAL DEL BLOQUE DE POTENCIA EL FLUIDO ORGÁNICO SINTÉTICO CALOPORTADOR (HTF) FLUIDOS CALOPORTADORES EN LA INDUSTRIA El agua Mezclas de sales inorgánicas fundidas Mercurio Alquilbencenos Sodio líquido Productos de síntesis PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DEL HTF Mezcla eutéctica y punto de congelación Temperatura máxima de utilización Viscosidad Densidad Calor específico Temperatura de ignición Temperatura de autoinflamación Presión de vapor y temperatura de ebullición Características de seguridad Otras características Tabla de características La degradación del HTF EL CAMPO SOLAR Y EL SISTEMA HTF DESCRIPCIÓN DEL CAMPO SOLAR EN UNA CENTRAL CCP 45 Santiago García Garrido III

6 INDICE 4.2 TUBERÍA COLECTORA DE HTF EN EL CAMPO SOLAR EL CALORIFUGADO DE TUBERÍA EN EL CAMPO SOLAR CONFIGURACIÓN DE TUBERÍA EN EL CAMPO SOLAR VÁLVULAS EN EL CAMPO SOLAR EL EQUILIBRADO HIDRÁULICO DEL CAMPO SOLAR EL TUBO ABSORBEDOR El tubo metálico central Cubierta de vidrio Soldadura vidrio metal Dilatador Soldadura entre tubos EL SISTEMA DE BOMBEO LA FUNCIÓN DEL SISTEMA DE BOMBEO BOMBAS PERTENECIENTES AL SISTEMA DE BOMBEO GENERALIDADES SOBRE BOMBAS CENTRÍFUGAS Las bombas centrífugas Partes de una bomba centrífuga TIPOS DE BOMBAS Según la dirección del fluido Según su normalización Según el tipo de accionamiento Según el número de rodetes Basado en la succión del rotor o rodete Basado en la orientación de la división de la carcasa Basado en el soporte de los rodamientos Según la orientación del eje 85 IV Santiago García Garrido

7 EL SISTEMA HTF EN CENTRALES TERMOSOLARES CCP 5.5 TIPOS DE BOMBAS SEGÚN LA NORMA API Bombas OH Bombas BB Bombas VS PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS DE BOMBAS CENTRÍFUGAS Caudal nominal Presiones NPSH requerido Normalización Tipo de bomba Nº de etapas Tipo de motor Tensión de alimentación Tipo de regulación Tipo de cierre Potencia eléctrica o potencia térmica Potencia hidráulica Altura manométrica en la descarga, o presión en la descarga Rendimiento o eficiencia Curva característica EL SISTEMA DE ESTANQUEIDAD: SELLOS Los dispositivos de sellado Sellos mecánicos Componentes de un sello mecánico Los sellos de cartucho TIPOS DE SELLOS MECÁNICOS DE CARTUCHO SEGÍN API Según su adecuación a la norma API Según el número de sellos que incluye (arreglo) Según la disposición de los sellos que incluye 103 Santiago García Garrido V

8 INDICE 5.9 EL SISTEMA DE REFRIGERACIÓN DEL SELLO Fluido enfriador y lubricador (Flush) Fluido limpiador (Quench) Venteo Intercambiador Depósitos Separador ciclónico PLANES DE LUBRICACIÓN Y ENFRIAMIENTO API API Plan API Plan API Plan API Plan API Plan API Plan API Plan API Plan API Plan 53A API Plan 53B API Plan LA SELECCIÓN DEL SELLO MECÁNICO Características de la bomba Condiciones de utilización Características del fluido La selección de materiales del sello BOMBAS PRINCIPALES DE IMPULSIÓN DEL HTF La función de las bombas principales Selección del tipo de bomba Selección del tipo de sello Selección del plan del refrigeración del sello 127 VI Santiago García Garrido

9 EL SISTEMA HTF EN CENTRALES TERMOSOLARES CCP Configuraciones habituales El motor El control del caudal BOMBAS DE RECIRCULACIÓN BOMBAS DE CALDERA BOMBAS DE TANQUES DE EXPANSIÓN BOMBAS DE DESCARGA BOMBAS DEL SISTEMA DE DEPURACIÓN TANQUES DE EXPANSIÓN LA NECESIDAD DE LOS TANQUES DE EXPANSIÓN CÁLCULO DEL VOLUMEN DE LOS TANQUES DE EXPANSIÓN CONFIGURACIONES HABITUALES MURO DE CONTENCIÓN TRACEADO DE TANQUES SISTEMA DE INERTIZACIÓN Y PRESURIZACIÓN DE TANQUES LOS INTERCAMBIADORES DEL TREN DE GEN. DE VAPOR EL CICLO RANKINE EQUIPOS QUE FORMAN PARTE DEL TREN DE GENERACIÓN DE VAPOR CONFIGURACIÓN DEL TREN DE GENERACIÓN DE VAPOR REPARTO DE FLUIDO GENERALIDADES SOBRE INTERCAMBIADORES CARCASA-TUBOS 153 Santiago García Garrido VII

10 INDICE La carcasa Los tubos Las placas tubulares Placas deflectoras LA CLASIFICACIÓN TEMA EL ECONOMIZADOR EVAPORADOR EL SOBRECALENTADOR RECALENTADOR VISIÓN GENERAL DEL TREN DE GENERACIÓN DE VAPOR EL SISTEMA DE DEPURACIÓN DEL HTF LA DEGRADACIÓN DEL HTF LA FUNCIÓN DEL SISTEMA DE DEPURACIÓN FILTRADO Filtro simples Filtros dobles Filtros autolimpiantes Filtros riñón LA DEPURACIÓN POR DESTILACIÓN Primera fase: evaporación flash Segunda fase: condensación controlada Equipos que componen el sistema de depuración EL SISTEMA DE DEPURACIÓN MÁS EFICAZ 189 VIII Santiago García Garrido

11 EL SISTEMA HTF EN CENTRALES TERMOSOLARES CCP 9. CALDERA AUXILIAR DE GAS NATURAL JUSTIFICACIÓN DE LA NECESIDAD DISPOSICIÓN DE LA CALDERA AUXILIAR ENERGÍA GENERABLE CON LA CALDERA AUXILIAR POTENCIA ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS EN CENTRALES CCP QUÉ ES UNA ATMÓSFERA EXPLOSIVA NORMATIVAS QUE REGULAN LAS ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS TIPOS DE ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS OBLIGACIONES DERIVADAS DE LA PRESENCIA DE ZONAS ATEX COMBUSTIBLES EN CENTRALES TERMOSOLARES ZONAS ATEX EN CENTRALES TERMOSOLARES Juntas rotativas en el campo solar Tanques de expansión Zona de bombeo Zona de depuración (Ullage) Zona de intercambiadores de tren de generación de vapor Caldera auxiliar ERM o planta satélite de GNL Zona de baterías INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL DEL SISTEMA HTF LA MEDICIÓN DEL CAUDAL 215 Santiago García Garrido IX

12 INDICE Medición de caudal en fluidos La función de los caudalímetros Principio de funcionamiento general de caudalímetros Factores que influyen en la medición de caudal Tipos de caudalímetros Caudalímetros empleados en centrales termosolares La dificultad en la medida del caudal de HTF MEDICIÓN DE TEMPERATURA Indicadores visuales Los termopares Las termorresistencias (RTD) Puntos de medida de la temperatura en el circuito MEDICIÓN DE PRESIÓN Instrumentos locales: el tubo bourdon Transmisores de presión electromecánicos Medida de la presión en el sistema HTF MEDICIÓN DE NIVEL Medidores de flotador Transmisores de nivel de presión diferencial Equipos con transmisores de nivel EL CONTROL DEL SISTEMA HTF El control del HTF en el campo solar El control de nivel en tanques de expansión El control del caudal de HTF en caldera auxiliar El control del sist. de eliminación de prod. de degradación El control de caudal de HTF en el tren de generación de vapor 252 X Santiago García Garrido