FACULTAD DE INGENIERÍA
DIVISIÓN DE INGENIERÍA MECÁNICA E INDUSTRIAL
DEPARTAMENTO DE TERMOENERGÍA Y MEJORAMIENTO AMBIENTAL
Programa de la Asignatura: PLANTAS TERMOELÉCTRICAS
Clave: 0628 Núm. de créditos: 8
Carrera: ING. MECANICO
Duración del curso:
Semanas: 16
Horas: 64
Semestre:
Horas a la semana:
Teoría: 4 Obligatoria:
Prácticas: 0 Optativa: SI
OBJETIVO DEL CURSO
El alumno se familiarizará con los aspectos más importantes
de la ingeniería básica de una planta termoeléctrica.
TEMAS
Núm: Nombre: Horas
I TERMODINAMICA DE LAS CENTRALES TERMOELECTRICAS 12
II EQUIPOS Y SISTEMAS PRINCIPALES DE UNA CENTRAL
TERMOELECTRICA 8
III PLANTAS TERMOELECTRICAS DE COGENERACION O GENERACION
SIMULTANEA 16
IV GENERADORES DE VAPOR 8
V SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO 6
VI PLANTAS GEOTERMOELECTRICAS 4
VII CENTRALES DE CICLO COMBINADO 6
VIII CAPACIDAD DE UNA PLANTA GENERADORA Y FUNDAMENTOS
SOBRE LOS ESTUDIOS ECONOMICOS 4
64
ASIGNATURAS ANTECEDENTES :
TERMIDINÁMICA APLICADA
TURBOMAQUINARIA
MÁQUINAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO
INGENIERÍA DE PROCESOS INDUSTRIALES
ANTECEDENTES, OBJETIVOS Y CONTENIDOS DE LOS TEMAS
I TERMODINAMICA DE LAS CENTRALES TERMOELECTRICAS
ANTECEDENTES:
Termodinámica Aplicada
Turbomaquinaria
OBJETIVO:
El estudiante aprenderá a plantear y calcular balances
térmicos de plantas termoeléctricas convencionales.
CONTENIDO:
I.1 Pérdidas de energía en las turbinas de
vapor
I.1.1 Eficiencia de una turbina
I.1.2 Eficiencia del generador eléctrico
I.1.3 Estudio de eficiencias de la planta
I.1.4 Consumo Térmico Unitario (CTU)
I.2 Balance térmico
I.2.1 Balance térmico de una planta
termoeléctrica
I.2.2 Balance térmico de una planta
convencional con ciclo regenerativo
II EQUIPOS Y SISTEMAS PRINCIPALES DE UNA CENTRAL TERMOELECTRICA
ANTECEDENTES:
Termodinámica Aplicada
Turbomaquinaria
Máquinas de Desplazamiento Positivo
Ingeniería de Procesos Industriales
OBJETIVO:
El estudiante se familiarizará con los equipos y sistemas
principales de una planta termoeléctrica.
CONTENIDO:
II.1 Equipo principal de una planta
termoeléctrica
II.1.1 Generadores de vapor
II.1.2 Turbinas de vapor
II.1.3 Condensadores
II.1.4 Calentadores de agua y desaereador
II.1.4.1 Otros intercambiadores de
calor
II.1.5 Evaporadores
II.1.6 Bombas
II.1.6.1 Bombas de circulación
II.1.6.2 Bombas de condensado
II.1.6.3 Bombas de agua de alimen-
tación a la caldera
II.1.6.4 Bombas en serie (booster)
de agua de alimentación a
la caldera
II.1.6.5 Bombas de drenaje de
calentadores
II.1.6.6 Bombas de aceite combusti-
ble pesado
II.1.6.6.1 Bombas de traspaso y
transporte de combustible
II.1.6.6.2 Bombas de combustible a
quemadores
II.1.6.7 Otras bombas
II.1.7 Ventiladores
II.1.8 Precalentadores de aire
II.1.9 Compresores de aire
II.1.10 Tuberías y válvulas
II.1.11 Generadores eléctricos
II.1.12 Transformadores
II.2 Sistemas principales de una planta termo-
eléctrica
II.2.1 Sistemas primarios
II.2.1.1 Sistema turbina y vapor
principal
II.2.1.2 Sistema vapor de extra-
cción y venteos
II.2.1.3 Sistema de condensado y
drenes de baja presión
II.2.1.4 Sistema de agua de alimen-
tación y drenes de alta
presión
II.2.1.5 Sistema de agua de circu-
lación
II.2.1.6 Sistema caldera-circuito
de aire
II.2.1.7 Sistema caldera-circuito
de agua
II.2.1.8 Sistema de aceite combus-
tible y gas
II.2.1.9 Sistema de sello de H2 y
aceite de lubricación
II.2.1.10 Sistema de aire comprimido
II.2.1.11 Sistema de descarga y alma-
cenamiento de aceite
combustible
II.2.2 Sistemas secundarios
II.2.2.1 Sistema de agua de
enfriamiento
II.2.2.2 Sistema de agua de
servicio
II.2.2.3 Sistema de caldera
auxiliar y vapor auxiliar
II.3 Sistema eléctrico
II.4 Control e instrumentación
III PLANTAS TERMOELECTRICAS DE COGENERACION O GENERACION SIMULTANEA
ANTECEDENTES:
Termodinámica Aplicada
Turbomaquinaria
OBJETIVO:
El estudiante se familiarizará con la problemática de
las plantas de cogeneración y a resolver los correspon-
dientes balances térmicos.
CONTENIDO:
III.1 Principios básicos de la cogeneración
o generación simultánea
III.2 Ciclos básicos
III.2.1 Ciclo "Energía eléctrica-vapor de
proceso"
III.2.2 Ciclos con recuperación
III.3 Eficiencia de un ciclo de cogeneración
"Electricidad-vapor de proceso"
III.4 Las turbinas de vapor en ciclos de
cogeneración
III.4.1 Turbinas de escape directo
III.4.2 Turbinas de contra-presión
III.4.3 Turbinas con extracción automática
IV GENERADORES DE VAPOR
ANTECEDENTES:
Termodinámica Aplicada
Elementos de Mecánica de Fluidos
OBJETIVO:
El estudiante aprenderá los aspectos fundamentales y
el comportamiento de los generadores de vapor.
CONTENIDO:
IV.1 Generalidades
IV.1.1 Antecedentes
IV.1.2 Definición
IV.1.3 Clasificación
IV.2 Sistema de aire y de gases de la
combustión
IV.3 Sistema de agua y vapor
(circulación de agua)
IV.4 Componentes principales de un
generador de vapor
IV.4.1 Hornos (Hogar)
IV.4.2 Sistemas de combustibles
IV.4.3 Ventiladores
IV.4.4 Precalentadores
IV.4.5 Ductos de chimenea
IV.4.6 Sobrecalentadores
IV.4.7 Recalentadores
IV.4.8 Economizadores
IV.4.9 Separadores de vapor
IV.4.10 Cavidades
IV.4.11 Otros componentes
IV.5 Capacidad de una caldera
IV.6 Balance térmico de un generador de vapor
V SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO
ANTECEDENTES:
Termodinámica Aplicada
OBJETIVO:
El alumno seleccionará los parámetros del sistema
de enfriamiento de una central termoeléctrica.
CONTENIDO:
V.1 Antecedentes
V.2 Sistemas típicos de enfriamiento
V.2.1 Generalidades
V.2.2 Circuitos abiertos de enfriamiento
V.2.3 Circuitos cerrados de enfriamiento
V.3 Circuitos cerrados de enfriamiento húmedo
V.3.1 Sistemas con estanques de
enfriamiento
V.3.2 Sistemas con piletas de enfriamiento
V.3.3 Sistemas con torres de enfriamiento
húmedas
V.3.3.1 Torres de enfriamiento de
tiro mecánico
V.3.3.2 Torres de enfriamiento de
tiro natural
V.3.4 Balance térmico de una torre de
enfriamiento húmedo
V.3.4.1 Aproximación de la torre
V.3.4.2 Rango de la torre
V.3.4.3 Eficiencia de la torre
V.3.4.4 Consumo de agua de una
torre de enfriamiento húmeda
V.4 Sistemas de enfriamiento seco
V.4.1 Generalidades
V.4.I.1 Sistemas de enfriamiento
seco de circuito cerrado
V.4.I.2 Sistema de enfriamiento
seco de condensación directa
V.4.I.3 Sistema de enfriamiento seco
amoniaco
V.5 Sistema de enfriamiento seco-húmedo
V.5.1 Generalidades
V.5.1.1 Sistema de enfriamiento
seco-húmedo
V.5.1.2 Sistema de enfriamiento
seco-húmedo en paralelo
VI PLANTAS GEOTERMOELECTRICAS
ANTECEDENTES:
Termodinámica Aplicada
Turbomaquinaria
OBJETIVO:
El estudiante conocerá las centrales geotermoeléctricas
CONTENIDO:
VI.1 Descripción
VI.2 Campos geotérmicos
VI.2.1 Fuente de calor
VI.2.2 Abastecimiento de agua
(porosidad, permeabilidad y sello)
VI.3 Evaluación de un campo geotérmico
VI.3.1 Localización
VI.3.2 Perforación y terminación de pozos
(equipo, materiales y técnica
aplicada)
VI.3.3 Producción
VI.3.4 Conducción del fluido geotérmico
VI.4 Ciclos térmicos
VI.4.1 Ciclos básicos con vapor y
con mezcla agua-vapor
VI.4.2 Ciclos con vapor múltiple
VI.4.3 Ciclo binario
VI.5 Otros usos de la geotermia
VII CENTRALES DE CICLOS COMBINADOS
ANTECEDENTES:
Termodinámica Aplicada
Turbomaquinaria
OBJETIVOS:
El estudiante conocerá las centrales de ciclo combinado
CONTENIDO:
VII.1 Descripción
VII.2 La turbina de gas
VII.3 Análisis del ciclo térmico
VII.4 Diferentes tipos de ciclos
VIII CAPACIDAD DE UNA PLANTA GENERADORA Y FUNDAMENTOS SOBRE LOS
ESTUDIOS ECONOMICOS
ANTECEDENTES:
Costos y Evaluación Económica
OBJETIVO:
El alumno aprenderá el cálculo de la capacidad de
una planta termoeléctrica para la industria.
CONTENIDO:
VIII.1 Problemática (consideraciones generales)
VIII.2 Curvas de carga y duración de carga
VIII.3 Factores de operación
VIII.4 Estudios económicos
TECNICAS DE ENSEÑANZA: ELEMENTOS DE EVALUACION:
Exposición oral (X) Exámenes parciales (X)
Exposición audiovisual (X) Exámenes finales (X)
Ejercicios dentro de clase (X) Trabajos y tareas fuera del aula(X)
Ejercicios fuera del aula (X) Participación en clase ( )
Seminarios (X) Asistencia a prácticas (X)
Lecturas obligatorias (X) Otros:
Trabajo de investigación (X)
Prácticas de taller o laboratorio ( )
Prácticas de campo (X)
Otras:
BIBLIOGRAFÍA
Texto Temas de la materia para los que se recomienda:
TEXTOS BASICOS
MORSE, F.T.
"Power Plants Engineeering"
Continental
Nueva York, 1953
HAYWOOD R.W.
"Análisis termodinámico de plantas eléctricas"
Limusa
México, 1986
BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTARIA
BROOKS, CLEAVER
"Manual Selmec de Calderas"
Sociedad Electromecánica, S.A. de C.V.
México, 1976
CHARLES D. SWIFT
"Plantas de vapor, arranque, pruebas y operaciones"
CECSA
México 1973
MARTINIANO AGUILAR RODRIGUEZ
"Criterios de Diseño de Plantas Termoeléctricas"
Limusa
México 1982
FRANK D. GRAHAM
"Power Plant's Engineers Guide"
McGraw Hill Book Co.
New York, 1976
M.M. EL-WAKIL
"Power Plant Technology"
McGraw Hill Book Co.
New York, 1984
ENRIQUEZ HARPER
"Elememtos de Centrales Eléctricas"
Limusa
México 1980
BAUMEISTER Y AVELLONE
"Manual del Ingeniero Mecánico Marks"
McGraw Hill Book Co.
New Jersey, 1983
KENNETH WARK
"Termodinámica"
McGraw Hill Book Co.
México, 1990
R.W. HAYWOOD
"Análisis Termodinámico de Plantas Eléctricas"
Limusa
México, 1973