Simulador de calderas

Tesis (Maestría en Ciencias en Ingeniería Eléctrica en Especialidad en Control) U.A.N.L.

Termoquímica de las calderas domésticas de condensación: un caso de aprendizaje contextualizado por indagación dirigida

Se proponen cuestiones para que los alumnos indaguen sobre aspectos relacionados con las calderas de conden· sación, que producen agua líquida en vez de vapor. Los objetivos son los siguientes: favorecer el aprendizaje de conceptos (termoquímica, combustión, gas natural, etc.); promover la motivación de alumnos y profesores; fomentar enfoques ciencia?tecnología?sociedad, y colaborar en la formación de competencias (indagación, reso· lución de problemas, análisis de datos, trabajo en equipo, etc.). Se promueve el pensamiento crítico y la forma· ción en «química del consumidor», tratando aspectos como los motivos de la ayuda pública para la instalación de estas calderas y el empleo de la factura del gas como fuente de información

Estudio comparativo de tecnologías comerciales de valorización de residuos solidos urbanos

Debido al incremento en la demand a de combustibles, y al consiguiente aumento en el precio del petróleo, se plantea el uso de la biomasa como sustituto de los combustibles fósiles. La biomasa está considerada como una fuente de energía renovable y c ada vez s e está apostando más por su uso ya que contribuye a la reducción de l CO 2 de la atmó sfera. Como la biomasa proviene de fuentes naturales, se supone que todo el CO 2 que ha absorbido durante su c iclo de vida para desarrollarse es igual a la cantidad de CO 2 que se emite al utilizar la bi omasa como combustible, por lo que el ciclo de carbono es neutro. Por otro lado, la biomasa contiene un bajo contenido , casi despreciable, de sulfuros, nitrógeno y cenizas, por lo que las emisiones producidas son menores. El termino biomasa involucra toda la materia orgánica existente en la naturaleza, por lo que utilizar ésta como combustible para la obtención de electricidad es una opción muy atractiva. Ahora bien, dado que el uso masivo de la biomasa para fines energéticos puede acarrear serios problemas medioambientales, hay que tener sumo cuidado a la hora de utilizarla , como por ejemplo en las calderas de pellets. Desde el punto de vista de la contaminación obtener calor a partir de esta fuente renovable es más ecológico, pero puede llegar a originar s erios problemas de deforestación. O tro ejemplo sería el uso de cultivos energéticos para la obtención de biocombustibles. El us o de éstos supondría su escasez debido al aumento de la demanda de éstos para fines energéticos, por lo que el precio de dichos cultivos aumentaría. Por lo tanto, la solución ideal consistiría en buscar un equilibrio o el tipo de biomasa que menos repercusión tenga sobre el medio ambiente. Entre esta última opción se encuentran los residuos sólidos urbanos (RSU) . Según la ley 22/2 011, de l 28 de Julio, de residuos y suelos contaminados, l os residuos sólidos urbanos son aquellos que son generados en los hogares como consecuencia de las actividades domésticas . Debido a que aproximadamente un 60% de su composición es materia orgánica , se pueden clasificar como biomasa, por lo que s e puede decir que los residuos sólidos urbanos son un “tipo de biomasa” a los que sería interesa nte dar uso . Debido a que l os residuos constituyen un gran problema ambiental, social y económico, se requiere mayor esfuerzo para su reducción y prevención. El aumento de la calidad de vida de la población ha hecho que cada vez se generen más residuos , por lo que es necesario un si stema eficaz para la gestión de éstos

Campanas de iglesia, pailas fundidas en bronce y manejo de moldes de fusión campanas en bronce.

9 hojas : ilustraciones, fotografía a color

Estudio y análisis de eficiencia de un quemador de fuel oil N. 6, con calentamiento del aire de pulverización para un caldero de 300 BPH

La presente tesis está enfocada al análisis estrictamente de la combustión de un quemador de aceite (fuel oil # 6) para un caldero degeneración de vapor de agua de 300 BHP de potencia, el cual para su atomización del combustible usa aire comprimido a 40 PSI de presión y una temperatura que va desde los 15 ºC hasta los 150 ºC según nuestra particular implementación del sistema de calentamiento. El desarrollo emprende desde un marco teórico de los quemadores, sus partes consistentes, el combustible, clasificación, propiedades y características. De manera muy particular nos centramos en el proceso de combustión por cuanto es la parte medular del presente documento, así como generalidades, fundamentos, los elementos y productos, los comportamientos de éstos en la combustión. Además enfocamos conceptos básicos de tipos de combustión. En una forma analítica se establece la ecuación general de la combustión, una evaluación de la energía liberada en el proceso, en base al volumen y composición de lso productos que intervienne en la misma, yademás de la forma de cómo calibrar el equipo o sistema para obtener combustion lo más eficiente posible, sea produciendo energía calorífica más alta posible con el mínimo requerido posible de combustión. Se enfoca en el presente documento un análisis de las relaciones termodinámicas en la combustión como: la entalpía de los elementos como de los productos, las entalpías de formación de los mismos, le energía interna de los gases productos, y de la entropía o irreversibilidades del proceso total de combustión. La determinación del calor generado más la temperatura de llama adiabática son temas fundamentales en el desarrollo del tema, es por lo tanto parte importante del documento. Ya en el análisis experimental se parte del hecho de tener instalado a modo de prueba un intercambiador de calor para calentar el aire de atomización en uncaldero específico, esto es en un caldero de 300 BHP de potencia, de generación de vapor de agua de 100 PSI de presión, en la empresa Tejidos Pintex, y el análisis va enfocado a determinar la efectividad o no de calentar el aire de atomización, y de ser así cuantificar los beneficios del sistema.

Impact of considering the effects of latent heat on caldera-hosted hydrothermal systems

To investigate the thennal effects of latent heat in hydrothennal settings, an extension was made to the existing finite-element numerical modelling software, Aquarius. The latent heat algorithm was validated using a series of column models, which analysed the effects of penneability (flow rate), thennal gradient, and position along the two-phase curve (pressure). Increasing the flow rate and pressure increases displacement of the liquid-steam boundary from an initial position detennined without accounting for latent heat while increasing the thennal gradient decreases that displacement. Application to a regional scale model of a caldera-hosted hydrothennal system based on a representative suite of calderas (e.g., Yellowstone, Creede, Valles Grande) led to oscillations in the model solution. Oscillations can be reduced or eliminated by mesh refinement, which requires greater computation effort. Results indicate that latent heat should be accounted for to accurately model phase change conditions in hydrothennal settings.

Megadeslizamientos en las Islas Canarias

[ES] Los deslizamientos gravitatorios implicando volúmenes relativamente reducidos (millones de m3) son muy frecuentes, no así los que afectan a decenas, centenares e incluso miles de km3. Estos deslizamientos gigantes o megadeslizamientos son especialmente importantes y frecuentes en las islas oceánicas, particularmente en sus primeras etapas de desarrollo en escudo. Fueron descubiertos en las Islas Hawaii, donde alcanzan volúmenes ?prodigiosos? de miles de km3, pero es en las Canarias donde, a pesar de su menor volumen, son particularmente espectaculares y donde han sido mejor estudiados, tanto en sus etapas pre- y post-colapso en tierra, como las características y extensión de sus depósitos de avalancha en los fondos marinos. Los megadeslizamientos no sólo son procesos muy importantes en el desarrollo de las islas oceánicas y en sus riesgos naturales, sino que influyen en su variabilidad petrológica y aportan importantes recursos paisajísticos en forma de espectaculares valles y calderas

Vulcanismo Holoceno: Bandama y su entorno

[ES] El vulcanismo holoceno en Gran Canaria comprende una serie de conos estrombolianos y calderas freatomagmáticas aparentemente alineados en dirección NO-SE, desde los que surgen coladas de lavas que son inmediatamente canalizadas a fondo de barranco, siendo esta característica geomorfológica el hecho diferencial que permite separar al vulcanismo holoceno de todo el vulcanismo precedente (>20 ka). El recorrido de las lavas oscila de 1 a 10 km, y solo en las erupciones de menor envergadura se originaron lavas de corto recorrido incapaces de inundar los cauces de los barrancos.

Differential GPS as a monitoring tool on Volcano Santa Ana (Illamatepec) and the Coatepeque Caldera, El Salvador

We used differential GPS measurements from a 13 station GPS network spanning the Santa Ana Volcano and Coatepeque Caldera to characterize the inter-eruptive activity and tectonic movements near these two active and potentially hazardous features. Caldera-forming events occurred from 70-40 ka and at Santa Ana/Izalco volcanoes eruptive activity occurred as recently as 2005. Twelve differential stations were surveyed for 1 to 2 hours on a monthly basis from February through September 2009 and tied to a centrally located continuous GPS station, which serves as the reference site for this volcanic network. Repeatabilities of the averages from 20-minute sessions taken over 20 hours or longer range from 2-11 mm in the horizontal (north and east) components of the inter-station baselines, suggesting a lower detection limit for the horizontal components of any short-term tectonic or volcanic deformation. Repeatabilities of the vertical baseline component range from 12-34 mm. Analysis of the precipitable water vapor in the troposphere suggests that tropospheric decorrelation as a function of baseline lengths and variable site elevations are the most likely sources of vertical error. Differential motions of the 12 sites relative to the continuous reference site reveal inflation from February through July at several sites surrounding the caldera with vertical displacements that range from 61 mm to 139 mm followed by a lower magnitude deflation event on 1.8-7.4 km-long baselines. Uplift rates for the inflationary period reach 300 mm/yr with 1σ uncertainties of +/- 26 – 119 mm. Only one other station outside the caldera exhibits a similar deformation trend, suggesting a localized source. The results suggest that the use of differential GPS measurements from short duration occupations over short baselines can be a useful monitoring tool at sub-tropical volcanoes and calderas.

Desarrollo de un modelo para la caracterización termoeconómica de ciclos combinados de turbinas de gas y de vapor en condiciones de carga variable

En la actualidad, el interés por las plantas de potencia de ciclo combinado de gas y vapor ha experimentado un notable aumento debido a su alto rendimiento, bajo coste de generación y rápida construcción. El objetivo fundamental de la tesis es profundizar en el conocimiento de esta tecnología, insuficientemente conocida hasta el momento debido al gran número de grados de libertad que existen en el diseño de este tipo de instalaciones. El estudio se realizó en varias fases. La primera consistió en analizar y estudiar las distintas tecnologías que se pueden emplear en este tipo de centrales, algunas muy recientes o en fase de investigación, como las turbinas de gas de geometría variable, las turbinas de gas refrigeradas con agua o vapor del ciclo de vapor o las calderas de paso único que trabajan con agua en condiciones supercríticas. Posteriormente se elaboraron los modelos matemáticos que permiten la simulación termodinámica de cada uno de los componentes que integran las plantas, tanto en el punto de diseño como a cargas parciales. Al mismo tiempo, se desarrolló una metodología novedosa que permite resolver el sistema de ecuaciones que resulta de la simulación de cualquier configuración posible de ciclo combinado. De esa forma se puede conocer el comportamiento de cualquier planta en cualquier punto de funcionamiento. Por último se desarrolló un modelo de atribución de costes para este tipo de centrales. Con dicho modelo, los estudios se pueden realizar no sólo desde un punto de vista termodinámico sino también termoeconómico, con lo que se pueden encontrar soluciones de compromiso entre rendimiento y coste, asignar costes de producción, determinar curvas de oferta, beneficios económicos de la planta y delimitar el rango de potencias donde la planta es rentable. El programa informático, desarrollado en paralelo con los modelos de simulación, se ha empleado para obtener resultados de forma intensiva. El estudio de los resultados permite profundizar ampliamente en el conocimiento de la tecnología y, así, desarrollar una metodología de diseño de este tipo de plantas bajo un criterio termoeconómico. ABSTRACT The growing energy demand and the need of shrinking costs have led to the design of high efficiency and quick installation power plants. The success of combined cycle gas turbine power plants lies on their high efficiency, low cost and short construction lead time. The main objective of the work is to study in detail this technology, which is not thoroughly known owing to the great number of degrees of freedom that exist in the design of this kind of power plants. The study is divided into three parts. Firstly, the different technologies and components that could be used in any configuration of a combined cycle gas turbine power plant are studied. Some of them could be of recent technology, such as the variable inlet guide vane compressors, the H-technology for gas turbine cooling or the once-through heat recovery steam generators, used with water at supercritical conditions. Secondly, a mathematical model has been developed to simulate at full and part load the components of the power plant. At the same time, a new methodology is proposed in order to solve the equation system resulting for any possible power plant configuration. Therefore, any combined cycle gas turbine could be simulated at any part load condition. Finally a themoeconomic model is proposed. This model allows studying the power plant not only from a thermodynamic point of view but also from a thermoeconomic one. Likewise, it allows determining the generating costs or the cash flow, thus achieving a trade off between efficiency and cost. Likewise, the model calculates the part load range where the power plant is profitable. Once the thermodynamic and thermoeconomic models are developed, they are intensively used in order to gain knowledge in the combined cycle gas turbine technology and, in this way, to propose a methodology aimed at the design of this kind of power plants from a thermoeconomic point of view.

Optimización de la metodología de contratación de carbones térmicos con destino a la generación eléctrica

En los últimos quince años se ha producido una liberalización de los mercados eléctricos en los distintos países de ámbito occidental que ha ido acompañado de un incremento por la preocupación por la incidencia de las distintas tecnologías de generación en el entorno medioambiental. Ello se ha traducido en la aparición de un marco regulatorio más restrictivo sobre las tecnologías de generación fósiles, con mayor incidencia en las derivadas de productos petrolíferos y carbón. A nivel mundial han ido apareciendo cambios normativos relativos a las emisiones de distintos elementos contaminantes (CO2, SO2, NOx…), que hacen que en particular las centrales térmicas de carbón vean muy afectadas su rentabilidad y funcionamiento. Esta situación ha supuesto que la tecnología de generación eléctrica con carbón haya avanzado considerablemente en los últimos años (calderas supercríticas, sistemas de desulfuración, gasificación del carbón…). No obstante, el desarrollo de la generación con energías renovables, la generación con gas mediante centrales de ciclo combinado y la opinión social relativa a la generación con carbón, principalmente en Europa, suponen un serio obstáculo a la generación con carbón. Por consiguiente, se hace necesario buscar vías para optimizar la competitividad de las centrales de carbón y el camino más razonable es mejorar el margen esperado de estas plantas y en particular el coste de adquisición del carbón. Ello se hace aún más importante por el hecho de existir numerosas centrales de carbón y un elevado número de nuevos proyectos constructivos de centrales de carbón en países asiáticos. Por consiguiente, el objeto de la presente tesis doctoral se centra en definir una metodología para optimizar la compra de carbón, desde el punto de vista económico y técnico, con destino a su consumo en una central térmica, con ello reducir el coste del carbón consumido y mejorar su competitividad. También se enfoca a determinar que herramientas pueden ser utilizadas para optimizar la gestión del carbón después de su compra y con ello abrir la posibilidad de obtener márgenes adicionales para dicho carbón. De acuerdo con este objetivo, el autor de la presente Tesis Doctoral realiza tres aportaciones novedosas en el ámbito de la contratación de carbón térmico y su optimización posterior: - Evaluación de carbones para su adquisición considerando el efecto de la calidad del carbón en el coste de generación asociado a cada carbón ofertado. - Creación, desarrollo, implantación y utilización de una potente herramienta de planificación de Combustibles. Esta herramienta, está diseñada con el objeto de determinar la solución económica óptima de aprovisionamientos, consumos y niveles de existencias para un parque de generación con centrales de carbón y fuelóleo. - La extensión de una metodología contractual habitual en el mercado spot de Gas Natural Licuado, a la contratación spot de Carbón de Importación. Esta se basa en el desarrollo de Acuerdos Marcos de Compra/Venta de carbón, que por su flexibilidad permitan obtener resultados económicos adicionales después de la compra de un carbón. Abstract In the last fifteen years, a liberalization of the electrical markets has occurred in the western countries. This process has been accompanied by an increasing concern of the impact of the different generation technologies towards the environment. This has motivated a regulated framework restricting the use of fossil fuels, impacting a great deal in coal and oil based products. Worldwide, new legal changes have been arising related to the emissions of the different pollutants (CO2, SO2, NOx…). These changes have had a deep impact in the feasibility, profit and running of coal fired power plants. This situation has motivated the coal electrical generation technologies to move forward in an important way in the last few years (supercritical furnaces, desulphuration plants, coal gasification…). Nevertheless, the development of the renewable generation, the gas combined cycle generation and the social opinion related to the coal electrical generation, mainly in Europe, have created a serious obstacle to the generation of electricity by coal. Therefore it is necessary to look for new paths in order to optimize the competitiveness of the coal fired power plants and the most reasonable way is to improve the expected margin of these plants and particularly the coal purchase cost. All of the above needs to be taken into context with the large number of existing coal fired power plants and an important number of new projects in Asian countries. Therefore, the goal of the current doctoral dissertation is focused to define a methodology to be considered in order to optimize the coal purchase, from an economical and a technical point of view. This coal, destined for power plant consumption, permits the reduction of consumption coal cost and improves the plant’s competitiveness. This document is also focused to define what tools we can use to optimize the coal management after deal closing and therefore open the possibility to get further margins. According to this goal, the author of this doctoral dissertation provides three important new ideas in the ambit of contracting steam coal and the posterior optimization: - Evaluation of coal purchases, considering the effect of coal quality on the cost of generation associated with each type of coal offered. - The creation, development, deployment and use of a strong planning tool of fuels. This tool is designed for the purpose of determining the optimal economic solution of fuel supply, consumption and stock levels for a power generation portfolio using coal and fuel oil fired power plants. - The application of a common contractual methodology in the spot market of Liquid Natural Gas, for the contracting spot imported coal. This is based on the development of Framework Agreements for the Purchasing / Sale of coal, which because of its flexibility allows for the gain of additional financial results after the purchase of coal.

Estudio técnico y económico para la sustitución del gasóleo por biomasa térmica en edificios urbanos

La finalidad del proyecto consiste en realizar la sustitución de calderas de gasóleo por calderas de biomasa para suministrar calefacción a edificios urbanos. En primer lugar, se ha hecho un estudio de la demanda calorífica de los edificios, y posteriormente se ha estudiado el ciclo completo de la biomasa, incluyendo el suministro y tipo de biomasa, dimensiones de los equipos y espacios necesarios para la instalación. Después de estudiar la viabilidad técnica y económica, podemos concluir que utilizar biomasa en edificios con calderas centralizadas nos aporta un gran ahorro en comparación con el gasóleo, además de evitar emisiones de CO2 y utilizar un combustible renovable y de producción nacional. ABSTRACT The purpose of the project consists of performing the substitution of diesel boilers by biomass boilers to provide the heating to urban buildings. In first place, it has been made a study of the calorific demand of the buildings. In addition, it has been studied the completed cycle of the biomass even including the supply and the type of biomass, the dimensions of the machines and the necessary spaces to carry out the installation. After studying the technical and economical viability, we can conclude that using biomass in buildings with central boilers provides us an important saving in comparison with diesel as well as to avoid CO2 emissions and using a renewable combustible of national production.

Mecánica aplicada: apuntes

Graduación de los cursos del agua.Naturaleza y poder calorífico de distintos combustibles.Examen de las diversas partes de las máquina de vapor.Hogares y calderas.Motores animados.Tambores de máquinas de extracción.Árboles, levas o topes y escéntricos. Operadores usados en minería.Elevación de agua sea por vasija o por bombas