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Nai: 5-2-5. Línea de acción: energía. Semana: 17. Tema eje: Primera ley de la termodinámica. Actividad: “día de la lucha contra el uso indebido e ilegal de la droga.” Región: Lambayeque Categoría: ingeniería (mecánica y eléctrica.) Eje de desarrollo: polo amazónico. Acuerdo nacional: 20ª política de estado desarrollo de la ciencia y la tecnología. Legislación: funciones en materia de energía. ___________________________________________________________________________
Construcción de una central termoeléctrica convencional o clásica en el distrito de Túcume (Lambayeque) para el abastecimiento de electricidad.
Objetivo: ¨ Construir una central termoeléctrica clásica en el distrito de Túcume. ¨ Abastecer de electricidad ha esta población
Variables: Q Variable independiente: construcción de una central termoeléctrica clásica. Q Variable dependiente: generación y abastecimiento de electricidad.
Resumen: Esta semana el tema es Primera ley de la termodinámica por tanto lo he relacionado con la central termoeléctrica ya que es una instalación empleada para la generación de energía eléctrica a partir de la energía liberada en forma de calor, normalmente mediante la combustión de algún combustible fósil como petróleo, gas natural o carbón. Este calor es empleado por un ciclo termodinámico convencional para mover un alternador y producir energía eléctrica. Túcume es un distrito pequeño de la provincia de Lambayeque. Es un distrito de los más pobres de la provincia. La población de Túcume es una población básicamente dedicada a la agricultura, a la ganadería y a la avicultura, generalmente para consumo doméstico. Túcume tiene una población cercana a los catorce mil habitantes, de los cuales cuatro mil viven en el área urbana del pueblo de Túcume y por tanto no poseen electricidad que importante para el desarrollo.
Una
Central
Termoeléctrica es una instalación en donde la energía mecánica que se necesita
para mover el rotor del generador y, por tanto, obtener la energía eléctrica,
se obtiene a partir del vapor formado al hervir el agua en una caldera. El
vapor generado tiene una gran presión, y se hace llegar a las turbinas para
que en su expansión sea capaz de mover los álabes de las mismas. (255 palabras) Hipótesis: La construcción de una central termoeléctrica clásica podrá generar y abastecer de electricidad a la población de Túcume. Procedimiento experimental: En términos de producción de energía eléctrica, la única diferencia entre las centrales nucleares y las térmicas convencionales es la manera de generar el vapor para activar las turbinas. En las centrales nucleares el calor se produce por la fisión nuclear en un reactor, mientras que en las centrales convencionales el vapor se genera por la combustión del carbón o de derivados del petróleo. El esquema básico de funcionamiento de todas las centrales térmicas convencionales es prácticamente el mismo, independientemente de que utilicen carbón, fuelóleo o gas. Las únicas diferencias sustanciales consisten en el distinto tratamiento previo que sufre el combustible antes de ser inyectado en la caldera y el diseño de los quemadores de la misma, que varía según el tipo de combustible empleado. En el caso de una central térmica de carbón, el combustible se reduce primero a un polvo fino y se bombea después dentro del horno por medio de unos chorros de aire precalentados. En definitiva, la energía liberada durante la combustión en la cámara de la caldera, independientemente del tipo de combustible, hace evaporarse el agua en los tubos de la caldera y produce vapor. El vapor de agua se bombea a alta presión a través de la caldera, a fin de obtener el mayor rendimiento posible. Gracias a esta presión en los tubos de la caldera, el vapor de agua puede llegar a alcanzar temperaturas de hasta 600 ºC (vapor recalentado). Este vapor entra a gran presión en la turbina a través de un sistema de tuberías. La turbina consta de tres cuerpos; de alta, media y baja presión respectivamente. El objetivo de esta triple disposición es aprovechar al máximo la fuerza del vapor, ya que este va perdiendo presión progresivamente. Así pues, el vapor de agua a presión hace girar la turbina, generando energía mecánica. Hemos conseguido transformar la energía térmica en energía mecánica de rotación. El vapor, con el calor residual no aprovechable, pasa de la turbina al condensador. Aquí, a muy baja presión (vacío) y temperatura (40ºC), el vapor se convierte de nuevo en agua, la cual es conducida otra vez a la caldera a fin de reiniciar el ciclo productivo. El calor latente de condensación del vapor de agua es absorbido por el agua de refrigeración, que lo entrega al aire del exterior en las torres de enfriamiento. La energía mecánica de rotación que lleva el eje de la turbina es transformada a su vez en energía eléctrica por medio de un generador síncrono acoplado a la turbina. Una central térmica o termoeléctrica produce energía eléctrica a través la combustión del carbón. También se puede utilizar gas o gasóleo figura (17-1). 1. El carbón debe ser reducido a polvo fino. 2. El polvo de carbón es bombeado dentro del horno por medio de un chorro de aire caliente. 3. el calor producido es empleado para hervir el agua que fluye por las tuberías de la caldera. (el problema con este tipo de centrales es que los gases producidos por la combustión son muy contaminantes) 4. el que alcanza temperaturas de hasta 600°C es enviado hacia la turbina para hacerla girar a gran velocidad. 5. al salir de la turbina, el vapor pasa por un condensador donde se transforma otra vez en agua para ser bombeada nuevamente hacia la caldera. 6. el vapor producido por el condensador es enviando a la torre de refrigeración donde se transforma en agua y es bombeada nuevamente al condensador. 7. el eje de la turbina está conectado a un generador que produce la electricidad. Mediante transformadores se aumenta su voltaje para enviarla a la red de alta tensión.
Datos / resultados: Lo que se observo fue el problema de la contaminación es máximo en el caso de las central termoeléctricas convencionales que utilizan como combustible carbón. En las de gas, los niveles de polución son mucho menores, prácticamente inapreciables plantas de gas. Sin embargo, la combustión del carbón tiene como consecuencia la emisión de partículas y ácidos de azufre. Uno de los sistemas ideados para red volumen de estas emanaciones es la construcción de chimeneas de gran altura sirven para dispersar las mencionadas partículas en las capas altas de la atmósfera consiguiendo así que su nociva influencia sea mínima. Por otra parte, el empleo de filtros electrostáticos y precipitadores permite la retención de estas partículas les dentro de la propia central. El proceso de combustión que se verifica en las centrales termoeléctricas constituye una forma de contaminación (contaminación térmica) que puede ser contrarrestada gracias a la instalación de torres de refrigeración. Como se ha indicado el agua que, tras ser convertida en vapor, se emplea para hacer girar la turbina enfriada en los condensadores para volver nuevamente a los conductos de la caldera. La refrigeración se lleva a cabo utilizando el agua del mar o la de a cercano a la instalación; este agua recibe el calor incorporado por el agua de la central que atraviesa los condensadores. Cuando los caudales de los ríos son pequeños, las centrales emplean sistemas de refrigeración en circuito cerrado, a través de torres refrigerantes, para evitar así la contaminación térmica. El agua caliente procedente de los condensadores penetra en la torre a determinada altura. De manera natural, el aire frío asciende de forma continua en la torre. El agua, al penetrar en ella desciende por su propio peso y, en su caída, tropieza con un sistema de rejillas colocadas de tal manera que la pulverizan hasta convertirla en una fina lluvia. Cuando las gotas de agua que caen contactan con la corriente de aire frío ascendente, pierden su calor. El agua enfriada de esta manera retorna a los condensadores por medio de un circuito cerrado; el proceso de producción continúa eliminando los daños medioambientales. Fotos:
Conclusión:
Después de
los resultados obtenidos se concluye que
el uso
de combustibles fósiles genera emisiones de gases de efecto invernadero y de
lluvia ácida a la atmósfera, junto a partículas volantes (en el caso del
carbón) que pueden contener metales pesados. Al ser los combustibles fósiles
una fuente de energía finita, su uso está limitado a la duración de las
reservas y/o su rentabilidad económica.
Alfabetización funcional: § Análisis FODA de una central termoeléctrica. Fortalezas: ♫ Son las centrales más baratas de construir (teniendo en cuenta el precio por megavatio instalado, especialmente las de carbón, debido a la simplicidad (comparativamente hablando) de construcción y la energía generada de forma masiva. ♫ En la Región de Lambayeque existen minas de carbón que sirven para el abastecimiento de carbón a la central termoeléctrica. Oportunidades: ♫ Esta central termoeléctrica abastecerá de energía eléctrica al distrito de Túcume beneficiando al desarrollo de éste. Debilidades: ♫ El uso de combustibles fósiles genera emisiones de gases de efecto invernadero y de lluvia ácida a la atmósfera, junto a partículas volantes (en el caso del carbón) que pueden contener metales pesados. ♫ Al ser los combustibles fósiles una fuente de energía finita, su uso está limitado a la duración de las reservas y/o su rentabilidad económica. ♫ Sus emisiones térmicas y de vapor pueden alterar el microclima local. ♫ Afectan negativamente a los ecosistemas fluviales debido a los vertidos de agua caliente en estos. Amenazas: ♫ Su rendimiento (en muchos casos) es bajo (comparado con el rendimiento ideal), a pesar de haberse realizado grandes mejoras en la eficiencia (un 30-40% de la energía liberada en la combustión se convierte en electricidad, de media).
Plan de competitividad nacional: ♫ Para el 2008 Debe aumentar en 25% la participación de fondos externos en el presupuesto de Investigación Universitaria. Palabras claves:
♫ Central termoeléctrica ♫ Electricidad ♫ Vapor ♫ Carbón ♫ Agua.
Bibliografía: ♫ “Máximo y Alvarenga 4ta edición”♫ “Atlas del Perú y el mundo” Paginas web consultadas: ________________________________________________ APELLIDOS Y NOMBRES: Diego A. Alminagorta NODO: Energy AÑO DE ESTUDIO: 5to de secundaria
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