Sistemas termicos

INTRODUCCIÓN

Los sistemas térmicos cuentan con procesos que de alguna forma intercambian energía calorífica con su medio ambiente. Pueden ser procesos químicos, hornos, casas o calentadores de agua, entre otros. Las señales de entrada y salida para este tipo de sistemas son la temperatura, la energía calorífica y la potencia calorífica. La ley natural básica para los sistemas térmicos es elbalance de energía. Ésta nos dice que el cambio en la energía calorífica por unidad de tiempo es igual a la potencia inferida menos la extraída.
El consenso general de la comunidad que se dedica al estudio de los sistemas térmicos ha sido enfocado al campo de la energía, debido al gran número de actividades y procesos desarrollados por el hombre que involucran de una u otra forma el uso de laenergía, en relación con el aprovechamiento y explotación óptima de los recursos energéticos. La dinámica de evolución de los sistemas térmicos permite analizar y resolver problemas complejos relacionados con los nuevos diseños enfocados al ahorro de la energía, tema de especial interés en la industria de cualquier país.
La siguiente investigación se enfoca al estudio de los sistemas térmicosrelacionados con la generación de energía eléctrica a partir de la quema de combustibles fósiles, tal es el caso especifico de las centrales termoeléctricas, las cuales se encuentran conformadas principalmente por calderas y turbinas de vapor, además de otra serie de equipos que permiten la generación de energía eléctrica.
Para dar desarrollo a la investigación, el trabajo esta conformado por unaintroducción, el marco teórico donde se define lo que es un sistema térmico, se describen algunos equipos que lo conforman, además se explica en que consisten los sistemas térmicos solares, los cuales están siendo desarrollados en muchos países con la finalidad de minimizar el gasto de energía y la contaminación ambiental generada por la quema de los combustibles fósiles.

SISTEMAS TÉRMICOSLos sistemas térmicos se caracterizan por sufrir importantes interacciones de trabajo y calor con el entorno, además pueden intercambiar con él masa en forma de corrientes calientes o frisa, incluyendo mezclas altamente reactivas. Los sistemas térmicos están presentes en la mayoría de las industrias y pueden encontrarse numerosos ejemplos de ellos en la vida cotidiana.
Un ejemplo prácticode un sistema térmico lo constituyen las centrales eléctricas (fig.1) en las cuales mediante la quema de un combustible y a la interacción de elementos generadores vapor y generadores potencia, se produce la energía eléctrica. En la siguiente investigación se explica su funcionamiento y se detallan los principales sistemas térmicos la conforman (calderas, turbinas), así como también se hacereferencia a los sistemas térmicos solares.
Dentro del mismo contexto, el funcionamiento de todas las centrales térmicas, o termoeléctricas, es semejante. El combustible se almacena en parques o depósitos adyacentes, desde donde se suministra a la central, pasando a la caldera. Una vez en la caldera, los quemadores provocan la combustión del carbón, fuel-oil o gas, generando energía calorífica. Estaconvierte a su vez, en vapor a alta temperatura el agua que circula por una extensa red formada por miles de tubos que tapizan las paredes de la caldera.

Este vapor entra a gran presión en la turbina de la central, la cual consta de tres cuerpos -de alta, media y baja presión, respectivamente- unidos por un mismo eje. En el primer cuerpo (alta presión) hay centenares de álabes o paletas depequeño tamaño. El cuerpo a media presión posee asimismo centenares de álabes pero de mayor tamaño que los anteriores. El de baja presión, por último, tiene álabes aún más grandes que los precedentes.

El objetivo de esta triple disposición es aprovechar al máximo la fuerza del vapor, ya que este va perdiendo presión progresivamente, por lo cual los álabes de la turbina se hacen de mayor tamaño...