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Subject code : 68013066
El objetivo de esta unidad es que el alumno sepa cómo son, y qué procesos energéticos tienen lugar en los ciclos termodinámicos básicos en los que se fundamentan la mayoría de las instalaciones de producción de energía eléctrica, que se utilizan en España y en el Mundo. Identificará el tipo de fuente de energía que se puede emplear en cada uno de los tipos de centrales termoeléctricas. Estudiará los ciclos termodinámicos específicos en los que se fundamentan dichas centrales. Finalmente estudiará en esta unidad los parámetros de funcionamiento del conjunto de las instalaciones de producción de energía eléctrica, y los datos técnicos de las centrales termoeléctricas basadas en los ciclos estudiados. Esta unidad está constituida por 5 capítulos.
Panorama energético mundial. Generación de energía eléctrica. Sector eléctrico en España.
Ciclo de Rankine: Ciclo de Rankine con sobrecalentamiento del vapor. Influencia de las condiciones terminales del vapor sobre el rendimiento térmico del ciclo: Presión en el condensador, Presión inicial del vapor vivo, Temperatura inicial del vapor vivo. Ciclo real de Rankine: irreversibilidades
Ciclo de Rankine con recalentamiento intermedio del vapor. Ciclo de Rankine con calentamiento regenerativo del agua de alimentación. Distribución del calentamiento regenerativo del agua de alimentación. Ciclos supercríticos.
Ciclo combinado y rendimiento térmico. Ciclo combinado con un solo nivel de presión. Parámetros principales e influencia sobre el funcionamiento del ciclo. Ciclo combinado con dos niveles de presión. Ciclo combinado con tres niveles de presión. Ciclo combinado con post-combustión.
Clasificación de las centrales de producción de energía eléctrica. Parámetros de funcionamiento del parque generador. Esquemas tecnológicos de las centrales de ciclo simple con turbina de vapor: Centrales termoeléctricas con combustible fósil. Características principales; Centrales termoeléctricas con combustible nuclear. Características principales; Centrales termosolares. Características principales. Esquemas tecnológicos de las centrales de ciclo combinado. Características principales. Balance térmico de una central termoeléctrica.
Esta unidad está dedicada al estudio de los componentes y sistemas que se requieren para ser capaz de extraer y transformar la energía de la fuente de energía primaria en energía térmica en las centrales que utilizan combustibles fósiles. El objetivo de esta unidad es que el alumno aprenda cuales son las características principales de los combustibles fósiles, estudie las nociones básicas del proceso de combustión y conozca con cierto nivel de detalle como son los componentes y sistemas asociados, en los que tiene lugar la transformación energética completa. Es decir que conozca como son los generadores de vapor y las calderas de recuperación de las centrales termoeléctricas basadas en los ciclos de vapor y en los ciclos combinados. Esta unidad incluye 3 capítulos.
Generalidades sobre los generadores de vapor de las centrales termoeléctricas. Sistema de combustión: Combustibles; Combustión; Tratamiento del combustible; Quemadores; Cámaras de combustión. Sistema aire-gases.
Sistema agua-vapor: Economizadores; Calderín; Haces tubulares vaporizadores; Sobrecalentadores y recalentadores. Otros componentes del generador. Sistema de extracción de cenizas y escorias. Rendimiento de un generador de vapor. Sistemas de control de un generador de vapor: Control de la temperatura del vapor sobrecalentado y recalentado; Control de combustión.
Clasificación de las calderas de recuperación. Descripción de las calderas de recuperación. Quemadores y chimeneas. Parámetros de diseño y rendimiento. Diferencias entre las calderas convencionales y las calderas de recuperación.
Esta unidad es de un alto contenido tecnológico. Esta centrada en la descripción de las máquinas vinculadas al resto de las transformaciones energéticas que se requieren para la producción de energía eléctrica. Con esta unidad se completa el estudio de los principales componentes de las centrales termoeléctricas que utilizan combustibles fósiles. El objetivo de esta unidad es que el alumno sepa como son y como funcionan las turbinas de vapor que se utilizan en las centrales de producción de energía eléctrica, que sepa como son los tres principales componentes de las turbinas de gas que se utilizan en los ciclos combinados, es decir, los compresores, las cámaras de combustión y las turbinas de gas, y finalmente que sepa como son y como funcionan los condensadores, en los que se consigue disponer de nuevo de agua en estado líquido, y los calentadores del agua de alimentación, en los que se eleva la temperatura del agua líquida antes de que entre el agua en el generador de vapor. Esta unidad consta de 3 capítulos.
Transformación de energía térmica en mecánica. Configuraciones de las turbinas de vapor en las instalaciones de producción de energía eléctrica de ciclo simple. Componentes estructurales. Entradas y salidas de vapor de la turbina. Equipos asociados a la turbina de vapor. Regulación de potencia en las turbinas de vapor.
Generalidades sobre las instalaciones de turbinas de gas. Compresores. Cámaras de combustión. Turbina de gas. Mantenimiento de las turbinas de gas. Características usuales de los componentes de las turbinas de gas de los ciclos combinados. Turbinas de vapor de los ciclos combinados. Regulación de potencia en las centrales de ciclo combinado.
Condensador. Eyectores. Calentadores superficiales regenerativos. Desgasificador. Bombas principales en una central termoeléctrica: Bomba de agua de alimentación; Bomba de agua condensada; Bomba de agua de circulación.
Esta unidad está constituida por 3 capítulos. En esta última unidad se aborda el estudio de otros tipos de centrales como son las Centrales Nucleares y las Centrales Termosolares. Aunque el nivel de desarrollo de unas y otras es muy distinto, el enfoque en el estudio que se les proporciona en esta asignatura en cierto modo es semejante. Estando ambos tipos de instalaciones basadas en un ciclo de Rankine, el estudio en estos capítulos se centra sobre todo en los equipos y sistemas que se requieren para conseguir transformar y aprovechar la energía de la fuente, y para producir el vapor que alimentará a la turbina principal de la instalación. No se va a profundizar tanto en estos componentes como se ha hecho con los estudiados en la Unidad Didáctica II. En el caso de las Centrales Nucleares, un estudio más profundo obligaría a saber física nuclear, lo que no es competencia de la asignatura. En el caso de las Centrales Termosolares, también exigiría un conocimiento más profundo de la radiación solar y de su conversión, así como de la óptica de los concentradores, lo que tampoco es competencia de esta asignatura. Sin embargo, sí se considera necesario tener unos conocimientos básicos sobre los componentes referenciados para saber como pueden condicionar la operación de la instalación. En el caso de las centrales nucleares, su estudio se justifica por el peso específico de la producción eléctrica de origen nuclear en España. En el caso de las centrales termosolares porque tienen un futuro muy prometedor, siendo España el país del Mundo en el que más instalaciones se han puesto en funcionamiento en los últimos 5 años y uno de los que más Proyectos en ejecución tiene actualmente. Respecto a los componentes del resto de la instalación, ya han sido estudiados en capítulos previos, siendo en dichos capítulos dónde se han destacado las características particulares de los mismos como componentes de estas instalaciones.
Finalmente, en esta unidad se ha incluido un capítulo donde se exponen las diferentes tecnologías que se están desarrollando para utilizar el carbón de una forma más limpia como fuente de energía primaria en las centrales termoeléctricas. Tampoco este tema se aborda en gran profundidad ya que, en primer lugar, algunas de las tecnologías que se comentan están en una etapa inicial de desarrollo, y en segundo lugar, porque un estudio más profundo significa introducirse en disciplinas que no son objeto de estudio para las titulaciones de ingeniería en las que se imparte. Sin embargo, dado que son tecnologías que en un futuro, más o menos cercano, se van a utilizar para producir energía eléctrica, es muy conveniente que el futuro graduado sepa de su existencia y conozca cómo actúan en la producción de electricidad.
Reactores de fisión nuclear. Descripción de una central nuclear. Central nuclear de Agua a Presión (PWR). Central nuclear de Agua en Ebullición (BWR). Elementos combustibles. Residuos en las centrales nucleares. Seguridad de las centrales nucleares.
Recurso solar. Concentración de la radiación solar. Tecnologías para el aprovechamiento de le energía solar térmica en la producción de electricidad. Centrales termosolares cilindro-parabólico: Colector; Campo solar; Pérdidas energéticas en el campo solar; Sistema de almacenamiento de energía; bloque de potencia. Centrales termosolares de torre: Helióstatos; Torre y receptor central; Pérdidas energéticas en el campo solar; Sistema de almacenamiento de energía; Bloque de potencia.
Elementos contaminantes producidos en las centrales termoeléctricas que consumen carbón. Técnicas para la reducción de las emisiones de productos contaminantes en las centrales termoeléctricas que consumen carbón. Nuevas tecnologías en el uso limpio del carbón en la generación de energía eléctrica: Combustión en lecho fluido; Gasificación del carbón integrada en un ciclo combinado; Captura y almacenamiento de CO2.