Tema: alternativas al consumo de agua

Hola a todos. Ante la avalancha de solicitudes para CST, puede que la viabilidad a medio plazo sea limitar el consumo de agua, así que necesito saber ¿Si se refrigera el condensado de la turbina de vapor con aerorrefrigeradores de condensación: 1º PREGUNTA: ¿Hasta que Tª del aire ambiente es razonable usar este equipo, en España, para que no se pierda rendimiento en la Turbina? Me refiero si es posible cubrir todas las horas de funcionamiento del año (40 ºC Tª aire en verano). 2ª PREGUNTA: ¿Potencia eléctrica necesaria de ese aero-condensador?.

Bueno, se que noe s fácil, pero creo que puede interesar a muchos de nosotros.
Gracias

Los sistemas de condensación por aire ,normalmente silo se emplean para capacidades que no excedan de las 250.000frigorias/hora.
Las diferencias de temperatura estan entre los 8,3º -19,4º.que corresponden a temperaturas de condensación de 43,2º y 57º.
La potencia del ventilador puede llagar ( para este caso) a los 20 KW/h
La perdida de potencia en turbina al condensar a estas temperaturas puede llegar al 10%.
En esta caso particular estariamos trabajando con una turbina de 100KW/h ,que se quedarian en 70 Kw/h.
El cálculo de la potencia del ventilador esta basado en una diferencia de temperaturas de 20º, 50.000 Kgs/h de aire y una perdida de presión de 200m.m.c.a.

Gracias por contestar tan rápido, pero la instaalción de la que hablo requiere de un potencia instalada de disipación de calor de unos 90 MWt, luego necesita de torres de refrigeración o aerocondensadores de vapor grandes, del tipo utilizados en Ciclos Combinados de potencia media.

El asunto está en que si pongo aerocondensador de vapor frente a torre de refrigeración, reduzco drñasticamente el consumo de agua de la CST, pero pierdo rendimiento en la turbina ¿Cuánto es lo que quiero estiamr? y consumo más energía eléctrica ¿Cunato es lo que quiero estiamar?.

Animo, que no es fácil.
Gracias.

Energético: Lo que estas pidiendo es para llenar varios fólios. Si piensas montar una turbina de esa potencia ,serán los ingenieros encargados de realizar el proyecto los que elegirán el sistema mas adecuado. Si hay agua suficiente ,seguro que elegirán la torre de refrigeración en la modalidad que mejor se adapte al medio.
Se puede estudiar el trabajar con un fluido de trabajo en turbina en estado supercrítico ,evitando la isoterma de evaporación y tambien la de condensación. Pero esto ya es otra cosa.

Energético.....no se debe abandonar un hilo tan a la ligera. Pides que la gente se involucre en tus escritos o sugerencias y cuando te parece.. vas y te largas sin decir ni hasta luego.
LLevo mucho tiempo trabajando sobre la posibilidad de "recircular" la energía térmica que no se convierte en trabajo ,en los ciclos termodinámicos. Si esto se consigue;la energía térmica solar de alta temperatura puede ser convertida en trabajo con rendimientos próximos al 90%. No es ciencia-ficción. Resumiendo "muchisimo", se trata de trabajar con fluidos en estado "supercrítico". Me gustaria discutir sobre este tema lo mas cientificamente posible. Lo de cientifico me queda algo grande ,pero presumir un poco de vez en cuando ,levanta el ánimo.

Ergio...por favor no te molestes, pero estoy trabajando la mayor parte de mi tiempo de vigilia, con plazos muy cortos (más ahora que mis clientes se van de vacacioens).
He planteado un tema, pero no consigo respuestas con aplicación en plantas termoeléctricas de este tamaño (50 MW), o agrupación de varias. Es necesario disminuir el consumo de agua para producir energía en esas plantas, si es a cambio de usar ventiladores, ese es el camino actual, pero me gustaría poder cuantificar las pérdidas de rendimiento en la turbina de vapor.

El almacenamiento que tu planteas con estado "supercrítico", ¿Implica utilizar esa energía del FSC o "cuasi Super crítico"para luego ser turbinada?.

saludos.

Bueno no pasa nada; energético: Es bueno trabajar. En este pais vamos a tener que trabajar duro para salir del lugar en el que estamos entrando.Las renovables necesitan un fuerte impulso dado desde la eficiencia energética. Hay que abandonar lo antes posible las subvenciones. Asi no hay futuro.
En cuanto al tema de la condensación del vapor turbinado ,hay que tener en cuenta que una turbina se diseña para trabajar en unas condiciones determinadas de presión en descarga. El valor de esta presión viene condicionado por la temperatura del agua de refrigeración en el condensador. Si pretendes condensar con aire en verano ,con temperaturas máximas de 42º C y salto térmico de 20º C ,condensas a 60º C. En estas condiciones pierdes un 10% de potencia en relación a una condensación a 32º C.
Si el vapor entra directamente, en su expansión, en la zona de vapor húmedo y finaliza su expansión con un titulo de vapor (x=0,75); el 25% del vapor solo ha hecho un trabajo del 50% en relación al trabajo total, debido a que se ha ido condensando en los álaves de la turbina a medida que se expansiona. Esto es mucho mas largo ,pero creo que se puede sacar la conclusíón de que hay que afinar muchisimo en la elección de la turbina y parametros de funcionamiento. En cuanto a trabajar con gases en zonas supercriticas,mejor dejarlo para otro momento.

Gracias Ergio.
Lo de los fluidos SC vale lo dejamos para más adelante.
Lo de reducir el consumo de agua en estas plantas Termosolares, sea cual sea la tecnología y mientras el disco Stirling no esté desarrollado de verdad y disponible comercialmente...el consumo del agua hay que tratar de reducirlo, entre otros asuntos pendientes de estas plantas (acumulación y cómo hacerlo, hibridación realista, reducir el consumo d gas natural para generar electricidad, precio EUr/kwh al que podrán llegar estas Plantas, costes reales de operación y mantenimiento, gestionabilidad o no, etc, etc). Pero grandes empresas están apostando por ellas así que el mercado se mueve y nos movemos con él....

Hola energético: Creo que se pueden eliminar los actuales sistemas de enfriamiento. Se debe intentar "recircular" toda la energía térmica correspondiente a la condensación del fluido de trabajo. Incluso aumentar el rendimiento relacionado con la energía aportada.
No me estoy refiriendo al rendimiento de un solo ciclo ,sinó, al rendimiento total del sistema.
Es necesario utilizar la criogenia. Esto ultimo puede atemorizar o crear exceptismo en cuanto al resultado de la idea ,pero creo que merece la pena estudiarlo.
Puede ser posible que toda la energía aportada al sistema se convierta en trabajo de eje.

Iniciado por Ergio

Hola energético: Creo que se pueden eliminar los actuales sistemas de enfriamiento. Se debe intentar "recircular" toda la energía térmica correspondiente a la condensación del fluido de trabajo. Incluso aumentar el rendimiento relacionado con la energía aportada.
No me estoy refiriendo al rendimiento de un solo ciclo ,sinó, al rendimiento total del sistema.
Es necesario utilizar la criogenia. Esto ultimo puede atemorizar o crear exceptismo en cuanto al resultado de la idea ,pero creo que merece la pena estudiarlo.
Puede ser posible que toda la energía aportada al sistema se convierta en trabajo de eje.

Me he olvidado de comentarte; que si tienes mucho interes en saber algo mas del tema, haber si podemos quedar en vernos en algun sitio concreto para hablar del asunto ,si puede ser, deberiamos contar tambien con algun ingeniero.
Lo siento por el foro, pero es muy larga la historia para exponerla aqui. De todos modos procuraremos mantener informados, caso de que tuviera lugar esta reunión, a todos los miembros del foro

Criogenia? ´Cómo disipas la energía de condensación del vapor? explícame suscintamente qué estás proponiendo.
Gracias y Saludos.

Haber, energético. Lo primero esto no es un examen, y lo segundo que yo solo trato de aportar ideas y ademas gratis total.
Vamos a poner ejemplo de un ciclo de vapor de agua recalentado a la presión de 11 bars (450ºK) y recalentado hasta los 573ºK.
Un ciclo cerrado trabajando con Nitrógeno realiza el siguiente ciclo: Compresión isotérmica en los 450º K. (50bars-200bars) esta compresión disminuye la entropía del gas en:0,4Kj/Kg
El aumento de entropía del vapor de agua al pasar a vapor saturado seco es de:6,14 Kj.
Por lo tanto se necesitan: 6,14/0,4 Kj=15,35 Kg /N.
Ahora el flujo de Nitrógeno a 200 bars, intercambia energía térmica a presión constante con otra corriente "ascendente" (presión 450 bars). El aumento de presión se a realizado por medio de bomba en los 80º K.
El gas ascendente (se trabaja permanentemente en estado supercritico) ,se expansiona aumentando su entropía en ;0,8 Kj/Kg= 0,8x15,35= 12,28Kj . La carga térmica de la expansión en los 320ºk es de: 12,28 x320= 3926 Kj (la condensación del vapor aporta :2257Kj). Este margen (3926-2257=1669Kj ,nos permite extraer de los 80º K una pequeña cantidad de calor ,que permita realizar el salto en los intercambiadores. El valor de la entropia es de: 0,2 Kj , que multiplicados por 15,35 Kg= 3 Kj X320= -982Kj. Aun hay margen. Aunque el margen fuera absorvido totalmente ,queda el recalentamiento como energía a suministrar y siendo convertida esta en trabajo en su totalidad ,se puede decir que el rendimiento es del 100% en realación a la energía aportada por los colectores.
Haber si es verdad.

Ergio... "haber" (como dices tú). ¿sabes cuál es el 2º principio de la termodinámica?.. ¿y el rendimiento de la máquina de Carnot?. Debes empezar por ahí, y no vender humo.

Como habras observado me hago la pregunta de si funcionará el sistema.El primer ciclo es respetuoso con la 2º ley de la termodinámica ,ya que cierra su ciclo condensando la energía que no se ha convertido en trabajo.Toda la energía e excepción del recalentamiento es recirculada.

Solo el 2º ciclo es el que plantea todas las dudas. Sin embargo no hay ninguna ley que impida realizar intercambios de calor a contracorriente. Quizas un estudio mas exhaustivo dariá el motivo por el que no funcionaría el sistema. Tal vez tenga algo que ver con el trabajo perdido en el intercambio. Solo trataba de ver si merecia la pena estudiarlo.

Hola,

Estaba leyendo vuestra conversación y me parece interesantísima. Aún así comentar que me he perdido un poco con la explicación de los ciclos y quería saber si no tendrás una representación del mismo en un diagrama T-S o algo, ya que creo sería más fácil de seguir.

Gracias.

Hola Stokes: Te enviado un mensaje con el asunto este de los diagramas termodinámicos. El sistema no me permite introducirlos aqui ,por ser muy extensos.
Espero colaboración. Quizas pueda salir algo interesante de este estudio.
Saludos

Me parece interesantisimo el tema,en mi empresa actualmente estamos trabajando con generadores de agua destilada por condensación del vapor de aire, reduciendo asi el consumo de agua el 100%, además este agua se suministra a 12ºC, lo que hace bajar la temperatura a la salida de la turbina entre 0,5 y 2ºC, y por lo tanto la presión. Sabemos que esto hace que la turbina tenga menos resistencia, pero no sé como calcular cuanto aumentaria el rendimiento de la turbina.

Hola Aquaer:Los datos que ofreces me parecen algo confusos...por otra parte bajar la temperatura 0,5 ó 2 apenas hace variar la presión de descarga...Si dispones de agua a 12ºC de temperatura para condensar el vapor de escape ,este aumenta considerablemente de volumen y la turbina sería muy voluminosa en los rodetes de descarga...quizás las perdidas serián mayores que las ganancias...Bueno esta es mi modesta opinión....Tampoco entiendo muy bien lo de condensar el vapor contenido en el aire...¿Pretendes recuperar el agua evaporada en la torre de enfriamiento..Y bajar su temperatura a 12ºC ?.....No creo que sea esto último lo que pretendes..deberías de exponer el tema más ampliamente.
Saludos

de que tipo de torres de enfriamiento se usan? secas o humedas? saludos!!!

Las torres de enfriamiento enfrian el agua mediante una corriente de aire, con tiro natural ó forzado que se pone en contacto con el agua que desciende por goteo ó en laminas de agua que se deslizan por placas metalicas ó de cualquier otro material apropiado.El enfriamiento conseguido depende, principalmente de la temperatura de bulbo húmedo del aire sobre todo en verano...y en invierno interviene tambien la temperatura del aire...El elfriamiento se debe a la saturación del aire con la correspondiente evaporación parcial del agua.
Saludos