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• Javier Ignacio Ponce Villegas

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Informe Centrales Termoeléctricas

Integrantes: Felipe Cordova Roberto Castro Daniel Gatica Sección:

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Introducción La primera central termoeléctrica nace en Nueva York en 1882 construida con la primera estación generadora. El principio de funcionamiento de una central térmica se basa en el intercambio de energía calórica en energía mecánica y luego en energía eléctrica. Las primeras centrales que se construyeron eran máquinas de vapor a pistón, similares en su funcionamiento a una locomotora y que movían al generador

Termoeléctricas Los combustibles fósiles se han utilizado desde hace décadas en la producción de energía. Hay varios tipos de centrales termoeléctricas de las que utilizan combustibles fósiles, reciben el apelativo de convencionales o clásicas. Centrales Termoeléctricas: Convencionales: -Fuel Oil - Carbón - Gas Natural No convencionales:

- Nucleares

- Solares - Geotérmicas

Funcionamiento

Su funcionamiento se basa principalmente en este principio: Pasar de Energía térmica a energía mecánica y luego a energía eléctrica.

Las Termoeléctricas Convencionales Es una instalación empleada en la generación de energía eléctrica a partir de la energía liberada en forma de calor, normalmente mediante la combustión de combustibles fósiles como petróleo, gas natural o carbón. Este calor es empleado por un ciclo termodinámico convencional para mover un alternador y producir energía eléctrica. Características del Carbón: - El carbón es un combustible fósil, de color negro, muy rico en carbono - Suele localizarse bajo una capa de pizarra y sobre una capa de arena y tiza - Se cree que la mayor parte del carbón fue formada durante la era carbonífera Se forma: - Se origina por descomposición de vegetales terrestres, hojas, maderas, cortezas, esporas, que

se acumulan en zonas pantanosas, lagunares o marinas, de poca profundidad - Los depósitos de carbón tienen frecuente asociación de mercurio

- En las cuencas carboníferas las capas de carbón están intercaladas con otras capas de rocas sedimentarias - En las cuencas hulleras se conservan, tanto en el carbón como en las rocas intercaladas, restos y marcas de vegetales terrestres que pertenecen a especies actualmente desaparecidas

Tipos de Carbón El rango de un carbón mineral se determina en función de criterios tales como su contenido en materia volátil, contenido en carbono fijo, humedad, poder calorífico, etc. Así, a mayor rango, mayor es el contenido en carbono fijo y mayor el poder calorífico, mientras que disminuyen su humedad natural y la cantidad de materia volátil

- Antracita - Bituminoso bajo en volátiles - Bituminoso medio en volátiles - Bituminoso alto en volátiles - Sub-bituminoso - Lignito - Turba La hulla es un carbón mineral de tipo bituminoso medio y alto en volátiles

Algunas aplicaciones - Generación de energía eléctrica - Coque - Siderurgia - Industrias varias - Uso domestico - Carboquimica 1- Amoniaco 2- Metanol - Petróleo Sintético

Estas dos últimas aplicaciones antiguas son muy contaminantes y requieren mucha energía, desperdiciando así un tercio del balance energético global. Debido a la crisis del petróleo se han vuelto a utilizar ¿Dónde se encuentra? El carbón se encuentra en casi todas las regiones del mundo, pero en la actualidad los únicos depósitos de importancia comercial están en Europa, Asia, Australia, Sudáfrica y América del Norte. El carbón se puede obtener de dos formas: Minas de cielo abierto o de tajo y en minas Subterráneas

Gas Natural El gas natural es una mezcla de gases que se encuentra frecuentemente en yacimientos fósiles, noasociado disuelto o asociado con petróleo o en depósitos de carbón Aplicaciones del gas natural El gas natural tiene diversas aplicaciones en la industria, el comercio, la generación eléctrica, el sector residencial y el transporte de pasajeros Desventajas del petróleo y gas natural -Influencia sobre el suelo

-Influencia sobre el agua -Influencia sobre la atmosfera Para solucionar estas desventajas: 1- Incorporar un catalizador en los tubos de escape de los automóviles de gasolina 2- Utilizar filtros de catalizador en las instalaciones de combustión 3- Tratar adecuadamente el agua de refrigeración en las centrales térmicas 4- Establecer medidas de seguridad 5- Promover la sustitución de estos combustibles por fuentes de energía más limpias y renovables

Las Termoelectricas No Convencionales Estas pueden ser más eficientes y menos contaminantes que las convencionales:

Un ciclo combinado aprovecha aún más la energía disponible en un combustible Mediante dos máquinas generadoras de electricidad: - Una turbina de gas y una turbina de vapor. - Operan en ciclos termodinámicos distintos conocidos como ( Brayton y Rankyne).

Central Nuclear

Central Geotérmica:

Principales Ventajas: -

Es una energía renovable.

-

La energía geotérmica es muy abundante.

-

Es constante (24 horas al día).

-

Relativamente limpia y barata .

-

No depende de componentes fósiles.

Desventajas: - La energía geotérmica no se puede transportar.

-

las centrales geotérmicas son muy grandes y costosas. tiene un gran impacto visual.

Diagrama de MOLLIER El diagrama de mollier es una representación de las propiedades del agua y del vapor de agua. Se usa un sistema principal de coordenadas H-S (Entalpía-Entropía)

En el diagrama la línea de saturación (borde de la campana de cambio de fase), es una línea de importancia. Separa la línea del líquido saturado de la zona de vapor sobrecalentado. Dentro de la campana de cambio de fases las isóbaras se confunden con las isotermas. Es decir si la condensación es presión constante, también será a temperatura constante. Una propiedad importante de estas líneas de condensación es que son rectas. El punto de origen del diagrama de mollier (coordenadas 0) es 1 atm. De presión y 0°C de temperatura. Allí se fija la entropía y entalpía con valor 0

Los diagramas de Mollier usuales solo representan una porción del espacio completo H-S. Esta representación se limita a las temperaturas y presiones más usuales y en general se excluye la zona de líquido saturado o subsaturado.

ENTALPÍA La entalpía (simbolizada generalmente como "H", también llamada contenido de calor, y medida en la unidad "Btu/lb"), es una función de estado, (que sólo depende de los estados inicial y final) que se define como la suma de la energía interna de un sistema termodinámico y el producto de su volumen multiplicado por la presión. La entalpía total de un sistema no puede ser medida directamente, al igual que la energía interna, en cambio, la variación de entalpía de un sistema sí puede ser medida experimentalmente. La entalpía se puede aplicar únicamente a cuerpos a presión constante. La entalpía se define mediante la siguiente ecuación: Dónde: •

U es la energía interna.

•

P es la presión del sistema.

•

V es el volumen del sistema.

• La entalpía total de un sistema no puede ser medida directamente; la variación de entalpía de un sistema sí que puede ser medida en cambio. La

variación de entalpía se define mediante la siguiente ecuación:

•

ΔH es la variación de entalpía.

• Hfinal es la entalpía final del sistema. En una reacción química, Hfinal es la entalpía de los productos. • Hinicial es la entalpía inicial del sistema. En una reacción química, Hinicial es la entalpía de los reactivos. La mayor utilidad de la entalpía se obtiene para analizar reacciones que incrementan el volumen del sistema cuando la presión se mantiene constante por contacto con el entorno, provocando que se realice un trabajo mecánico sobre el entorno y una pérdida de energía. E inversamente en reacciones que causan una reducción en el volumen debido a que el entorno realiza un trabajo sobre el sistema y se produce un incremento en la energía interna del sistema. En este caso, la variación de entalpía se puede expresar del siguiente modo: DH = DU + P DV

Donde D puede indicar una variación infinitesimal (a menudo denotada como "d") o una diferencia finita (a menudo denotada como "Δ"). Sin importar si la presión externa es constante, la variación infinitesimal de la entalpía obedece a: dH = T dS + V dP

Siempre y cuando el único trabajo realizado sea a través de un cambio de volumen. La entalpía es la cantidad de calor, a presión constante, que transfiere una sustancia. Puesto que la expresión T dS siempre representa una transferencia de calor, tiene sentido tratar la entalpía como una medida del calor total del sistema, siempre y cuando la presión se mantenga constante; esto explica el término contenido de calor. Para una reacción exotérmica a presión constante, la variación de entalpía del sistema es igual a la energía liberada en la reacción, incluyendo la energía conservada por el sistema y la que se pierde a través de la expansión contra el entorno. Análogamente, para una reacción endotérmica, la variación de entalpía del sistema es igual a la energía absorbida durante la reacción, incluyendo la energía perdida por el sistema y la ganada a través de la expansión contra el entorno.

Entalpía estándar o normal La variación de la entalpía estándar de la reacción (denotada como H0 ó HO) es la variación de entalpía que ocurre en un sistema cuando una unidad equivalente de materia se transforma mediante una reacción química bajo condiciones normales Una variación de la entalpía estándar común es la variación de la entalpía estándar de formación, que ha sido determinada para una gran cantidad de sustancias. La variación de entalpía de cualquier reacción bajo cualesquiera condiciones se puede computar, obteniéndose la variación de entalpía de formación de todos los reactivos y productos. Otras reacciones con variaciones de entalpía estándar son la combustión (variación de la entalpía estándar de

combustión) y la neutralización (variación de la entalpía estándar de neutralización). ENTROPÍA • Concepto de entropía • Características • Transferencia de entropía • Irreversibilidad y entropía • Principio de aumento de entropía • Calculo de variaciones de entropía •

Concepto de entropía.

Desigualdad de Clausius: La desigualdad de Clausiu es una relación entre las temperaturas de un número arbitrario de fuentes térmicas y las cantidades de calor entregadas o absorbidas por ellas, cuando a una sustancia se le hace recorrer un proceso cíclico arbitrario durante el cual intercambie calor con las fuentes. Esta desigualdad viene dada por: dQ / T