miércoles, 11 de julio de 2012

Minicentral Termica de Ciclos Combinados

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA – ELÉCTRICA
INFORME DE INVESTIGACIÓN
“GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA MEDIANTE UNA MINI CENTRAL TÉRMICA DE CICLO COMBINADO EN EL CASERÍO FUNDO DIONISIO DEL DISTRITO DE MOCHUMÍ 2012"

Para la aprobación de la experiencia curricular de
 METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA
CICLO III
AUTORES:
Delgado Zamora Fernando
Muñoz Tafur Eder Paul
Piscoya Sánchez Javier
ASESORA:
Mg   Ana María   Guerrero Millones
Pimentel –Perú
2012

1.1.       FORMULACIÓN DEL PROBLEMA.
¿Cómo Generar Energía Eléctrica en el caserío Fundo Dionisio del Distrito de Mochumí  2012?

       JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA:
*              Técnica: Por la factibilidad que encontramos para dicha construcción que a su vez es más eficiente.
Aprovechando a su vez una fuente renovable, como la fuente hídrica del canal Taymi para ser utilizado en la torre de refrigeración y el calentamiento del agua para que se trasforme en vapor.  
*        Económica: Resulta más económico y rentable, ayudando ahorrar dinero en la compra de combustible, leña y el kerosene para el alumbrado generando altos costos, que perjudica la economía de los pobladores.
 *             Social: Ayudará a mejorar la calidad de vida de los pobladores del caserío Fundo Dionisio del Distrito de Mochumí, porque les dará la posibilidad de generar otras actividades económicas productivas y comerciales.
*         Ambiental: Permitirá reducir la contaminación ambiental que está atravesando el planeta tierra y para contribuir al mejoramiento de la salud de dicho caserío que contraen enfermedades respiratorias por el humo inhalado de los lamparines y mechones, que contaminan el medio ambiente que los rodea.
Contribuyendo así con la conservación del medio ambiente rebajando las emisiones de gases contaminantes, que es fundamental para nuestra calidad de vida actual y para nuestra generación en el futuro.

       OBJETIVOS:

*                OBJETIVO GENERAL:
Generar Energía Eléctrica mediante una mini central térmica utilizando el ciclo combinado en el caserío Fundo Dionisio Mochumí  2012.
*    OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
-                    TÉCNICOS
a)    Diseñar la instalación del generador de energía eléctrica.
b)    Realizar pruebas de validación de la central eléctrica.
c)    Generar energía dentro de las normas establecidas por ley.
-                  ECONÓMICO
a)    Mejorar la economía reduciendo en costo de comprar algún  un combustible.
 -                      SOCIAL
a)    Crear fuentes de trabajo, lo cual contribuye a disminuir el nivel de desempleo.
-            AMBIENTAL
a)    Reducir  la contaminación del medio ambiente por lo que su funcionamiento lo hace de forma natural sin causar alteraciones en la ecología.  

*  HIPÓTESIS.
La instalación de una central térmica empleando el sistema del ciclo combinado  para la generación de energía eléctrica en el caserío fundo Dionisio de Mochumí se mejoró la calidad de vida de los pobladores.

*  VARIABLES

-    Variable independiente:
Sistema de ciclo combinado
(http://www.olade.org.ec)
Este sistema, en general, está formado por una turbina de gas y una turbina de vapor; los gases calientes resultantes de la combustión de la turbina de gas, se emplean para producir vapor a alta presión mediante un caldero que alimenta a la turbina de vapor y produce energía eléctrica, utilizando el calor que de otra forma, sería perdido.

Generación de Energía eléctrica
(http://enciclopedia.us.es)
La generación de electricidad consiste en la transformación de alguna clase de energía «no eléctrica» (sea esta química, mecánica, térmica, luminosa, etc.) en energía eléctrica.
La generación industrial de energía eléctrica se realiza en instalaciones denominadas centrales eléctricas que ejecutan alguna de las transformaciones mencionadas y constituyen el primer escalón del sistema de suministro eléctrico.

4.  PROPUESTA DE LA INVESTIGACIÓN
B.   Descripción de procesos
    
Estudio
Se llevó a cabo nuestro proyecto de investigación  realizándose un estudio del lugar recogiendo información necesaria al igual del sistema que se utilizó para la generación de la energía eléctrica en la segunda semana del mes de abril del presente año.
Diseño
En este proyecto se planteó el diseño de una mini central térmica de ciclo combinado, cuyo propósito es satisfacer una de las necesidades de la población como es  el servicio eléctrico en sus hogares. La demanda de potencia eléctrica se establece en 10 MW. 

Instalación
La instalación de la mini central se ubicó cerca al rio llamado Taymi que sirvió para extraer el agua mediantes bombas la cuales alimentaran las calderas, así mismo para transportar energía debe tenerse en cuenta si la sección del conductor es la adecuada, el tipo de aislamiento con el que cuenta, tipo de transporte (aéreo, subterráneo, adosado, etc.), accesorios necesarios para su correcta manipulación y transporte

.Funcionamiento
Al culminar con la instalación se realizó pruebas  antes de poner en funcionamiento la mini central  realizándose en la  primera semana de julio del presente año.


C.   Ensamblaje.
El equipamiento de un ciclo combinado está prediseñado y empaquetado en fábrica para minimizar los costes y el tiempo de instalación. Todo el equipamiento principal (turbina de gas, caldera de recuperación), y turbina de vapor es llevado a la planta como componentes ensamblados y probados. Esto reduce enormemente los costes de instalación de la planta. El coste del equipamiento del ciclo combinado sin embargo es mayor que en plantas convencionales de vapor debido al ensamblaje previo de los equipos. No obstante, los costes de instalación en una planta de ciclo combinado son significativamente menores, como resultado del reducido ciclo de instalación.

D.   Funcionamiento.
Una Central Térmica de Ciclo Combinado se basa en una turbina de gas y en el posterior aprovechamiento del calor residual a través de un ciclo de vapor.

Una turbina de gas funciona mediante calentamiento por combustión del aire comprimido por un compresor, acoplado a la propia turbina (Ciclo Brayton). Al expandirse los gases en la turbina se produce un trabajo que es convertido en energía eléctrica por el alternador. El combustible principal es, en general, gas natural.
Los gases que salen de la turbina de gas se encuentran a temperaturas superiores a los 600°C. Su calor es aprovechado en una caldera de recuperación para producir vapor que, a su vez, al ser expandido en una turbina de vapor produce trabajo que igualmente es convertido en energía eléctrica (Ciclo Rankine).
Esta combinación de ambos ciclos mediante la turbina de gas y la turbina de vapor, permite un mejor aprovechamiento del calor de combustión, obteniéndose un rendimiento global, en general, superior al 55%, mientras que en las centrales térmicas convencionales se consigue un 35%.
E.   Mantenimiento.
Ø  Manteamiento predictivo
Consiste en determinar en todo instante la condición técnica (mecánica y eléctrica) real de la máquina, mientras esta se encuentre en pleno funcionamiento, para ello se hace uso de un programa sistemático de mediciones de los parámetros más importantes del equipo.
 Tiene como objetivo disminuir las paradas por mantenimientos preventivos, y de esta manera minimizar los costos por mantenimiento y por no producción. La implementación de este tipo de métodos requiere de inversión en equipos, en instrumentos, y en contratación de personal calificado. Técnica utilizada para la estimación del mantenimiento predictivo:
Ø  Mantenimiento preventivo:
Este mantenimiento también denominado “mantenimiento planificado”, tiene lugar antes de que ocurra una falla o avería, se efectúa bajo condiciones controladas sin la existencia de algún error en el sistema. Se va realizar a razón de la experiencia y pericia del personal a cargo, los cuales son los encargados de determinar el momento necesario para llevar a cabo dicho procedimiento; el fabricante también puede estipular el momento adecuado a través de los manuales técnicos.
Presenta las siguientes características:
- Se realiza en un momento en que no se está produciendo, por lo que se aprovecha las horas ociosas del sistema
- Se lleva a cabo mediante  un programa previamente elaborado donde se detalla el procedimiento a seguir, y las actividades a realizar, a fin de tener las herramientas y repuestos necesarios “a la mano”.
- Cuenta con una fecha programada, además de un tiempo de inicio y de terminación preestablecido y aprobado por la directiva de la empresa.
- Está destinado a un área en particular y a ciertos equipos específicamente. Aunque también se puede llevar a cabo un mantenimiento generalizado de todos los componentes del sistema.
- Permite a la empresa contar con un historial de todos los equipos, además brinda la posibilidad de actualizar la información técnica de los equipos.
Ø  Mantenimiento correctivo.
Este mantenimiento también es denominado “mantenimiento reactivo”, tiene lugar luego que ocurre una falla o avería, es decir, solo actuará cuando se presenta un error en el sistema. En este caso si no se produce ninguna falla, el mantenimiento será nulo, por lo que se tendrá que esperar hasta que se presente el desperfecto para recién tomar medidas de corrección.
Este mantenimiento trae consigo las siguientes consecuencias:
- Paradas no previstas en el proceso productivo, disminuyendo las horas operativas.
- Afecta las cadenas productivas, es decir, que los ciclos productivos posteriores se verán parados a la espera de la corrección de la etapa anterior.
- Presenta costos por reparación y repuestos no presupuestados, por lo que se dará el caso que por falta de recursos económicos no se podrán comprar los repuestos en el momento deseado
- La planificación del tiempo que estará el sistema fuera de operación no es predecible.

F.     Normas técnicas.
Hemos aplicado la norma ISO 16001 que forman una serie de normas internacionales de gestión de la energía que tiene el objetivo de ayudar a las empresas a establecer sistemas y procesos necesarios para aumentar la eficiencia energética. Una gestión sistemática de la energía debería originar una reducción de los costes energéticos y de las emisiones de gases de efecto invernadero.
G.    Normas de seguridad e higiene industrial
Las normas de seguridad que tuvimos en cuenta para el desarrollo del presente trabajo contribuyeron en todo momento para la mejora del mismo, pues trabajamos con orden y limpieza, también hemos contado con los materiales esenciales de seguridad personal para cada uno de los integrantes.
H.   Normas ambientales.
Hemos aplicado las normas ISO 14001 que forman una serie de normas internacionales de gestión ambiental aplicables en cualquier organización. El objetivo de la norma es mantener la protección ambiental y la prevención de la contaminación en equilibrio con las necesidades socio-económicas.

I.   Manual del usuario
Ø  su funcionamiento lo hace mediante energía cinética dando un movimiento rotatorio al  conjunto de hélices acopladas al buje que forma un sistema de transmisión.
Ø  su principio de funcionamiento lo hace a través de la fuerza del vapor y se basa en la energía cinética la cual lo convierte en energía mecánica.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Documentación física
Santiago Sabugal García “Centrales térmicas de ciclo combinado: teoría y proyecto”, febrero 6, 2006- 328 paginas, editorial Díaz de Santos.
Santiago García Garriodo “Operación y Mantenimiento de Centrales de Ciclo Combinado” 2007- 352 paginas, editorial Díaz de Santos.
Páginas relacionadas con los sistemas ciclos combinados
(http://www.cicloscombinados.com/)

2 comentarios: