Central de Biomasa (RSU)

Facultad

de Ingenierí

a Mecánica

Eléctrica

2013

CENTRALES ELE

CTRICAS

II

Docente:

ING. PUYEN MATEO DANIEL

CENTRAL ELECTRICA DE BIOMASA

Integrantes: VERONA CHUJUTALLI LUIS MIGUEL VASQUEZ UGAZ DENIS PANGO GARMA ANTONIO OLANO GUEVARA PAULO GARCIA ASCORBE ANTONIO MAURICIO FALLA DE LOS SANTOS IRVIN COTRINA LOZADA EDWIN CONCHA CAPUÑAY FREDDY ALDANA MORE JOSE ABRAHAM ACUÑA TORRES IVAN MIO QUIROZ BERTIN

CENTRALES ELECTRICAS IIBIOMASA

PLAN DE TRABAJO

I. CAPITULO I: GENERALIDADES

I.1. INTRODUCCION

I.2. CONCEPTUALIZACION

I.3. DEFINICION DE LA PROBLEMATICA

I.4. HIPOTESIS

I.5. OBJETIVOS

I.5.1.OBJETIVO GENERAL

I.5.2.OBJETIVOS ESPECIFICOS

I.6. DESCRIPCION DEL AREA DE ESTUDIO

II. CAPITULOII : CONTENIDO

II.1.ESTUDIO DE LOS RESIDUOS SOLIDOS URBANOS PARA LA GENERACION DE COMBUSTIBLE

II.1.1. SITUACIÓN ACTUAL DEL MANEJO DE RESIDUOS SÓLIDOS EN LA

PROVINCIA DE CHICLAYO

II.1.2. GENERACIÓN Y CARACTERÍSTICAS DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS

A. RESIDUOS SÓLIDOS DOMICILIARIOS

B. RESIDUOS MUNICIPALES NO DOMICILIARIOS

C. GENERACIÓN TOTAL DE RESIDUOS SÓLIDOS

D. COMPOSICIÓN FÍSICA DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS

E. DENSIDAD DE LOS RESIDUOS GENERADOS

F. DISPOSICIÓN FINAL

II.1.3. CONVERSIÓN DE RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS EN ENERGÍA

A. PROPIEDADES DE LOS RESIDUOS.

A.1. PROPIEDADES FISICO - QUÍMICAS DE LOS RESIDUOS

A.2. PODER CALORÍFICO DE LOS RESIDUOS

A.3. POTENCIAL DE GENERACIÓN

B. TECNOLOGÍAS DE RECUPERACIÓN DE LA ENERGÍA DE LOS

RESIDUOS

B.1. CONVERSIÓN BIOLÓGICA

B.2. CONVERSIÓN TÉRMICA

Autor: GRUPO FIME Página 2 de 79


II.2.DESCRIPCION GENERAL DE LA PLANTA

II.2.1. DIAGRAMA DE BLOQUES

II.2.2. DIAGRAMA DE PROCESOS

II.2.3. ÁREA DE CONTROL ADMISIÓN Y PESAJE

II.2.4. ÁREA DE RECEPCIÓN, ALMACENAMIENTO Y ALIMENTACIÓN DE

RESIDUOS

A. RECEPCIÓN Y DESCARGA DE RESIDUOS

B. FOSO DE RESIDUOS

C. PUENTES GRUA

D. TRITURADOR DE VOLUMINOSOS

E. SISTEMA DE ALIMENTACIÓN DE RSU

II.2.5. SISTEMA HORNO – CALDERA

A. PARRILLA DE INCINERACIÓN

B. SISTEMA DE EXTRACCION DE ESCORIAS

C. SISTEMA DE ALIMENTACION DE AIRE

C.1. AIRE PRIMARIO

C.2. AIRE SECUNDARIO

D. QUEMADOR DE ENCENDIDO Y APOYO

E. MULTICICLÓN

F. CALDERA

II.2.6. CICLO AGUA-VAPOR Y GENERACION DE ENERGÍA

A. COLECTOR PRINCIPAL

B. VY-PASS DE TURBINA

C. TURBINA

D. ALTERNADOR

E. BOMBAS DE ESTRACCION DE CONDENSADO

F. DASAIRADOR

G. CALENTADOR DE AGUA DE ALIMENTACION

H. BOMBA DE ALIMENATACIÓN DE CALDERA

I. RECEPTOR DE PURGA

J. AEROCONDENSADOR

II.2.7. SISTEMA ELÉCTRICO

A. SISTEMA DE ALTA Y MEDIA TENSIÓN

B. SISTEMA DE BAJA TENSIÓN

C. CABLES DE POTENCIA Y CONTROL

II.3.CALCULOS



“La estabilidad del medio interno es una primera condición para la

libertad y la independencia de determinados órganos de la vida en

relación con el medio ambiente que les rodea.”

Claude Bernard



PROBLEMATICA

Uno de los más graves problemas sanitarios que afectan a la ciudad de Chiclayo pero

sobre todo al distrito de Reque , lo constituye el manejo inadecuado y la mala

disposición final de los residuos sólidos, los cuales son arrojados en las pampas de

Reque, luego incinerados, conduciendo a la liberación de peligrosos contaminantes,

causante de efectos adversos al medio ambiente.

El Botadero de Reque es el atajo abierto, depositándose un promedio de 127 750

toneladas de basura por año, en el cual se queman desechos peligrosos que emiten

metales al aire, tales metales presentes en la basura no son destruidos en la

incineración, y a menudo son liberados al ambiente en formas más concentradas y

peligrosas que en el desecho original. La combustión a altas temperaturas libera

metales tóxicos como plomo, cadmio, arsénico, mercurio y cromo de distintos

materiales estables como plásticos, caucho, etc., y se liberan en forma de partículas

muy pequeñas o gases, aumentando el riesgo de inhalación.

Por otro lado existe un déficit de energía eléctrica en el centro Poblado Nuevo Reque

el cual debe ser cubierto en su totalidad ya que en la actualidad dependemos cada

vez más de este tipo de energía en nuestra vida cotidiana. Ya no es sólo nuestra

fuente de iluminación en horas nocturnas, todo nuestro confort, gracias a los

aparatos electrodomésticos, así como nuestras actividades comerciales, industriales,

está total y absolutamente ligadas al uso de la energía eléctrica.

De qué manera se podría lograr dar solución a ambas situaciones aprovechando lo

positivo de ellas y buscando respetar y cuidar nuestro medio ambiente.



OBJETIVOS

General

Diseñar una central Eléctrica de Biomasa como respuesta técnica a la necesidad de

abastecimiento energético mediante una solución basada en las energías renovables;

así como realizar un estudio de viabilidad de estas técnicas en el Centro Poblado de

Nuevo Reque en el departamento de Lambayeque.

Específicos

Realizar la ingeniería conceptual del proyecto dando soluciones concretas; aportando

estudios, criterios de diseño de sistemas, equipos y datos básicos de operación de la

central.

Profundizar en el estudio de las tecnologías usadas en el diseño de la central dando

una solución técnica real a las mismas, teniendo en cuenta las posibilidades

proporcionadas por los fabricantes actuales.

Proporcionar una alternativa al modelo de generación localizada aportando una

solución dirigida a la generación eléctrica distribuida y alimentada con combustible

local ayudando a disminuir la dependencia energética.

Realizar un estudio de viabilidad técnico-económica del uso de la tecnología de ciclo

con gasificación integrada de biomasa. Además, se estudiará la rentabilidad de la

inversión en este tipo de energías para demostrar su cabida en el mercado.

Evaluar la selección del mejor material orgánico a utilizar, identificando y conociendo

sus composiciones químicas y su abundancia en la zona.

Realizar un estudio de Impacto Ambiental para conocer los efectos y cambios

climáticos que generaría la Construcción de una Central Eléctrica en el centro poblado

de Nuevo Reque.

Reducir el costo de la demanda eléctrica en el centro Poblado de Nuevo Reque con

miras a una sociedad estable con un progreso ascendente.



PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

¿Se logrará a partir de la construcción y diseño de una central eléctrica de biomasa en las

pampas de Reque generar electricidad de origen renovable a partir del uso de los residuos

sólidos urbanos y a la vez combatir con toda la contaminación generada actualmente por el

botadero?

HIPÓTESIS

Se logrará la generación de electricidad, basándose en el estudio de los

Residuos Sólidos Urbanos, obteniendo información de estos a través de estudios ya

realizados referente al poder calorífico que puede llegar a entregar los diversos

componentes químicos existentes en ellos.

Se procederá a calcular la cantidad de toneladas diarias de RSU (residuo sólidos

urbanos) que se puede llegar a obtener de las Pampas de Reque, basándose en

estudios hechos por la MPCH (Municipalidad Provincial de Chiclayo) respecto al

manejo de los residuos sólidos.

Para aprovechar al maximo



CONTENIDO

III. CAPITULO II : CONTENIDO

III.1. ESTUDIO DE LOS RESIDUOS SOLIDOS URBANOS PARA LA GENERACION DE COMBUSTIBLE

III.1.1. SITUACIÓN ACTUAL DEL MANEJO DE RESIDUOS SÓLIDOS EN LA

PROVINCIA DE CHICLAYO

La gestión de los residuos sólidos urbanos constituye uno de los

principales problemas que enfrentan actualmente los gobiernos locales;

problemática que tiene su origen en diversos factores de índole

económico, social, cultural y tecnológico. Entre los factores que más

contribuyen y agravan esta problemática tenemos: la cantidad cada vez

mayor de residuos que genera la población, la crisis económica que ha

obligado en muchos casos a no realizar un cobro por los servicios

prestados, la falta de educación y participación sanitaria de la

comunidad, la formación de grandes botaderos de residuos, entre otros.

Se considera información de los distritos de Chiclayo, José Leonardo

Ortíz, La Victoria, Monsefú, Pátapo, Picsi, Pimentel, Reque y Tumán

para la caracterización del estudio de residuos sólidos.

III.1.2. GENERACIÓN Y CARACTERÍSTICAS DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS

A. RESIDUOS SÓLIDOS DOMICILIARIOS

La generación de residuos de una localidad es un parámetro que está

directamente ligado al número de habitantes de la misma, así como a sus

costumbres y hábitos de consumo que son los que determinan la

generación per-cápita (GPC) de residuos sólidos, esta GPC, nos permite

conocer la generación de residuos sólidos domiciliarios.

Cabe mencionar que la generación per cápita ponderada mostrada en el

cuadro N° 01 (0.511 kg/hab/día), resulta estar por debajo del promedio

nacional de GPC, que es 0.53 kg/hab/día, y también al promedio de la

región Costa que es de 0.539 kg/hab/día.

.

El valor de la generación per-cápita de residuos sólidos domiciliarios es

un dato técnico de gran importancia para cuantificar la problemática, así



como para diseñar y mejorar la operatividad del sistema de gestión de

residuos sólidos.

CUADRO N° 01: GENERACIÓN PER CÁPITA AL AÑO 2012

CUADRO Nº 02:GENERACIÓN DE RESIDUOS SÓLIDOS

DOMICILIARIOS (TON/DÍA).



El valor de la generación de residuos sólidos de origen domiciliario

asciende en la provincia a 388 toneladas al día, siendo los mayores

generadores los distritos de Chiclayo (126 ton), José Leonardo Ortíz (98

ton) y La Victoria (51 ton).

CUADRO Nº 03: GENERACIÓN DE RESIDUOS SÓLIDOS

DOMICILIARIOS (TON/AÑO).

Como se observa en el Cuadro 03, la población urbana provincial al

año 2012 (760,864 habitantes), le corresponde una generación de

141,799 Ton/año.

B. RESIDUOS MUNICIPALES NO DOMICILIARIOS

Cabe señalar que para los distritos de Cayalti, Chongoyape, Eten,

Lagunas, Nueva Arica, Oyotún, Picsi, Pomalca, Pucalá, Santa Rosa y

Zaña se calculado su generación no domiciliaria en base al 30% de su

generación domiciliaria.



CUADRO Nº 04: GENERACIÓN DE RESIDUOS DE ORIGEN NO

DOMICILIARIO (TON/DÍA)

La generación de residuos sólidos de origen no domiciliario oscila

entre 76 toneladas (Chiclayo) hasta 0.23 toneladas (Puerto Eten) en

un día.

CUADRO Nº 05: GENERACIÓN DE RESIDUOS DE ORIGEN NO

DOMICILIARIO (TON/AÑO)

La generación de residuos sólidos de origen no domiciliario anual

oscila entre 27,776 toneladas (Chiclayo) hasta 84 toneladas (Puerto

Eten) en el año 2012, alcanzándose valores en el año 2022 de 33,264

toneladas.



C. GENERACIÓN TOTAL DE RESIDUOS SÓLIDOS

CUADRO Nº 06: GENERACIÓN TOTAL DE RESIDUOS SÓLIDOS

MUNICIPALES (TON/DÍA)

La generación de residuos sólidos municipales en la provincia de

Chiclayo es de 539.72 toneladas diarias.

CUADRO Nº 07: GENERACIÓN TOTAL DE RESIDUOS SÓLIDOS

MUNICIPALES (TON/AÑO)

La generación estimada de los residuos sólidos municipales de la

provincia de Chiclayo en el año 2012 es de 196,997 Ton/año.



GRÁFICA Nº 01: GENERACIÓN DIARIA DE RESIDUOS

MUNICIPALES (TON/DÍA)

En la gráfica se puede apreciar que existen dos grupos bien

marcados; el primero integrado por los distritos de Chiclayo, José

Leonardo Ortíz y La victoria, que tienen una generación entre 202 a 64

toneladas al día. El segundo grupo lo conforman los otros 17 distritos,

donde destacan Pimentel con 20.25 toneladas, seguido de Tumán,

Monsefú, Pátapo y Pomalca con un promedio de 13 toneladas.

D. COMPOSICIÓN FÍSICA DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS

El parámetro composición física de los residuos sólidos domésticos es

importante, especialmente para implementar programas formales de

reciclaje y reducción de los volúmenes a gestionar.

Fórmula de Composición

Porcentaje (%) = P c x100

P T

P c = Peso de cada componente en los residuos sólidos (plástico vidrio metal etc.)

P T= Peso total de los residuos sólidos recolectados en el día.



CUADRO Nº 08: COMPOSICIÓN FÍSICA PROMEDIO DE LOS

RESIDUOS SÓLIDOS DOMICILIARIOS

Como se observa en la Cuadro anterior, el material predominante en

los residuos generados es el material orgánico con 50.65%, mientras

que el material reciclable (plásticos, papel, cartón, vidrio y metales) se

encuentra en 18.28%, también tenemos los residuos textiles y otros

residuos no peligrosos que totalizan un 20.84% de los residuos

generados y el 10.23% corresponde a la generación de residuos

peligrosos.

Plásticos Reciclables:

- Botellas retornables PET (nº 1) - Botellas no retornables PET (nº 1)

- PVC (nº 3) - PEBD (nº 4) y PEAD (nº 2).

- PP Polipropileno (n° 5). - PS :Poliestireno n° 6).

GRÁFICA Nº 02: COMPOSICIÓN FÍSICA PROMEDIO DE LOS

RESIDUOS



E. DENSIDAD DE LOS RESIDUOS GENERADOS

Una de las características importantes de los residuos sólidos es su

densidad, este valor es utilizado en la fase de recolección y

disposición final.

Fórmula de densidad.

Densidad = Peso de residuos sólidos (Kg.)

Volumen (m3)

En el Cuadro 09 se muestra la densidad de los residuos sólidos

domiciliarios.

CUADRO Nº 09: DENSIDAD DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS

La densidad o el peso volumétrico de los residuos sólidos es otro

parámetro importante para el diseño del sistema de disposición final

de residuos. Los valores de densidad en el caso de basura suelta

oscilan entre 200 y 300 kilogramos por metro cúbico.

F. DISPOSICIÓN FINAL

Una vez terminada la recolección de los residuos sólidos, los

vehículos se dirigen al “Botadero de Chiclayo” para la descarga de los

mismos, ubicado aproximadamente a la altura del km 763 de la

Panamericana Norte en la provincia de Zaña. El botadero de Chiclayo

es a cielo abierto y no cuenta con ningún tipo de control, por lo tanto

no cumple con las condiciones mínimas para el control o minimización

de los impactos ambientales originados por la descarga descontrolada

de los residuos sólidos. Por lo anteriormente mencionado se puede



afirmar que los residuos sólidos del distrito de Chiclayo no cuentan

con una disposición final ni sanitaria ni ambientalmente adecuada. Lo

mismo de los distritos de José Leonardo Ortiz, La victoria y Reque,

quienes vierten sus residuos en el botadero denominado “Botadero de

Reque”.

III.1.3. CONVERSIÓN DE RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS EN ENERGÍA

A. PROPIEDADES DE LOS RESIDUOS.

A.1. PROPIEDADES FISICO - QUÍMICAS DE LOS RESIDUOS

Datos químicos de los residuos solidos urbanos según los diversos

componentes obtenidos del cuadro de composicion fisica de los

residuos.

CUADRO Nº 10: COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS

A.2. PODER CALORÍFICO DE LOS RESIDUOS

componente%Peso

%Humedad

%peso seco %H en kg

%P seco en kg

Papel 4.71 6 4.4274 31.8217 29.9124cartón 3.14 5 2.983 21.2145 20.1537vidrio 3.03 2 2.9694 20.4713 20.0619metal ferroso 1.48 3 1.4356 9.9992 9.6992



aluminio (metal no ferroso) 0.36 2 0.3528 2.4322 2.3836plástico 7.72 2 7.5656 52.1579 51.1147materia orgánica 50.65 70 15.195 342.2015 102.6605tierra arena otros 9.91 60 3.964 66.9539 26.7816telas 2.28 10 2.052 15.4041 13.8637pañales 5.61 0 0papel higiénico 3.86 0 0toallas higiénicas 0.26 0 0productos farmacéutico 0.29 0 0pilas y baterías 0.08 0 0fluorescentes y focos 0.13 0 0

otros(cuero, ceniza) 6.5 8 5.98 7.52165.5302083

2total 100.01 42.167 537.2752 250.0168%de humedad 0.5784

COMPONENTEComp. Física (% peso, base

seca)

ANALISIS ÚLTIMO DEL COMPONENTE (%PESO, BASE SECA)

C (%) H (%) O (%) N (%) S (%)Cenizas

(%)Materia

Orgánica273.36818

131.216726 3.2416 19.0444 1.3169 0.2026 2.5325Plásticos 43.231572 4.806 0.57672 1.82628 0 0 0.801Cartón 16.947208 1.3816 0.18526 1.40044 0.00942 0.00628 0.157Papel 77.935568 6.2814 0.8664 6.3536 0.04332 0.02888 0.8664

Textiles 12.305616 1.254 0.15048 0.71136 0.10488 0.00456 0.057Vidrio 17.055152 0.0158 0.00316 0.01264 0 0 3.12524

Metales 10.362624 0.0864 0.01152 0.08256 0 0 1.7376Otros 88.51408 4.3132 0.492 0.328 0.082 0.0328 11.152

Fórmula de Dulong

PCS ( KcalKg )=80.8 • (%C )+344 • [ (%H )−(%O2

8 )]+22.2•(%S )

PCI ( KcalKg )=PCS−5.97 • [ (% H 2O )+9 •(%H )]

Donde

C = Carbono

H = Hidrogeno

S = Azufre

N = Nitrógeno

O = Oxigeno



PODER CALORIFICO ESTIMADO: 2131.12192 Kcal/Kg.

A.3. POTENCIAL DE GENERACIÓN

Si la Provincia de Chiclayo genera 539.72 Ton/día se obtendrá um

potencial de generación de :

539.72x 103 kgdia

x8.917 MJ

Kgx

1día86 400 seg .

=55.70 Mw

B. TECNOLOGÍAS DE RECUPERACIÓN DE LA ENERGÍA DE LOS

RESIDUOS

Se pueden separar los procesos de recuperación de la energía de los

residuos en dos grupos: Conversión Biológica y Conversión Térmica.

B.1. CONVERSIÓN BIOLÓGICA: Este proceso es efectuado por

bacterias mediante el proceso de digestión anaerobia, donde la

fracción orgánica de los residuos se descompone de manera natural

en ausencia de aire. Este proceso ocurre en rellenos sanitarios

(algunos controlados y otros no) donde se genera una mezcla de

gases, conocida como biogás, cuyos dos componentes principales

son el metano (CH4) y el dióxido de carbono (CO2).

B.2. CONVERSIÓN TÉRMICA: El proceso térmico consiste en la

conversión de los MSW en productos gaseosos, líquidos y sólidos

mediante reacciones químicas inorgánicas.

La conversión térmica de los residuos puede darse de tres formas

diferentes: combustión, gasificación y pirólisis. En la combustión y en

la gasificación la reacción química que se produce es exotérmica, lo

que significa que se libera energía directamente. Sin embargo en la

gasificación se obtiene un producto gaseoso con un poder calorífico

remanente que luego podrá ser aprovechado en una combustión

posterior. En la pirólisis, la reacción es endotérmica, pero se obtiene

un gas derivado cuyo poder calorífico también puede aprovecharse en

una combustión posterior.

En la siguiente figura puede observarse las diferentes opciones de

conversión de residuos a sus formas secundarias de energía.



Opciones de conversión de biomasa a formas secundarias de energía

III.2. DESCRIPCION GENERAL DE LA PLANTA

III.2.1. ANTECEDENTES

UBICACION Y LOCALIZACION DEL PROYECTO


BOTADERO

CENTRAL

TÉRMICA


III.2.2. DIAGRAMA DE BLOQUES



III.2.3. DIAGRAMA

DE

PROCESOS



III.2.4. ÁREA DE CONTROL ADMISIÓN Y PESAJE

A la entrada de la planta se colocará una caseta de control de entrada y

salida de vehículos, y de vigilancia de la misma.

La báscula para pesaje de camiones estará situada en la vía de acceso al

área de vaciado de residuos al foso, frente a la caseta de control.

Junto a la báscula de pesaje se colocará una estación de control con

lector magnético de forma que los siguientes datos del vehículo entrante

queden registrados:



Empresa propietaria del vehículo

Matrícula del vehículo

Peso bruto del camión

Tara del camión

Fecha y hora del pesaje

Para el correcto pesaje de los vehículos entrantes, se instalarán dos

básculas de tipo puente con capacidad para 50 toneladas y plataforma de

16x3 metros.

Se instalarán dos básculas con las siguientes características:

TIPO PUENTE

NÚMERO 2

CAPACIDAD 50 t.

DIMENSIONES PLATAFORMA 16X3 m.

III.2.5. ÁREA DE RECEPCIÓN, ALMACENAMIENTO Y ALIMENTACIÓN DE

RESIDUOS

A. PLATAFORMA DE DESCARGA

A continuación de la báscula de pesaje se dispondrá una rampa que

ascenderá hasta la cota donde se halla situada la plataforma de

descarga.

Los vehículos accederán por un vial hasta la plataforma de maniobra y

descarga, a través de una puerta, generalmente cerrada. Esta

plataforma está cubierta por una estructura ligera y dispone de

drenajes, sistemas de limpieza, cinco posiciones de descarga de

camiones, dotados del correspondiente semáforo de señalización y

autorización del vertido, accionado desde el puesto del gruiste.



La plataforma tiene una anchura de 23 m libres de obstáculos,

suficientes para permitir la correcta maniobra de los vehículos de

trasporte de residuos, procedentes de la recogida domiciliaria. Las

dimensiones típicas de estos vehículos de transporte de residuos se

recogen en la siguiente tabla:

VOLUMEN 60 m3

CARGA MÁXIMA 20 t

LONGITUD TOTAL 12.8 m

ANCHURA TOTAL 2.5 m

ALTURA TOTAL 4 m

PESO TOTALEN CARGA 31.5 t

La envergadura de los vehículos, así como el sistema de descarga de

los mismos por volquete, obliga a elevar la altura libre de la nave a 10-

11 m.

Los residuos se descargan por gravedad en un foso de hormigón con

capacidad suficiente para tres días de producción. Así mismo, en la

nave de descarga se encontrará la tolva de alimentación del triturador

de residuos voluminosos. No existe zona de almacenamiento, por lo

que los residuos de estas características deberán ser procesados en

el momento de su admisión. Posteriormente serán descargados

igualmente por gravedad en el foso, por debajo del nivel del piso a

través de una compuerta controlada electrónicamente desde el puesto

de control.

B. FOSO DE RESIDUOS

La descarga de residuos desde los vehículos se realiza por gravedad

sobre foso de hormigón con capacidad mínima de tres días de

producción.

La dimensión de almacenamiento del foso será de 7200 m3 para una

densidad de basura en su interior de 0.192 t/m3.

En el foso se almacenarán la totalidad de los residuos. Los que sean

más voluminosos se someterán previamente a un proceso de

trituración con el objetivo de que no dañen ni obturen las tolvas de

alimentación a las parrillas, y de que la combustión en ellas se haga

del modo más homogéneo posible.



La recepción de los residuos voluminosos se realizará en una fosa

destinada a la trituración a la que los vehículos tendrán acceso y que

se situará junto al foso principal. Después de pasar por la fase de

trituración, los residuos resultantes pasarán al foso principal a través

de una compuerta controlada desde la cabina de control.

Para la eliminación de los lixiviados generados por los residuos

durante su almacenamiento, se dispondrá de un sistema de drenaje

basado en bombas sumergidas.

C. PUENTES GRUA

El foso dispone de dos puentes grúa, cada una de las cuales puede

cubrir el área total de foso y las dos tolvas que alimentan los

incineradores. Ambas grúas van equipadas con dos pulpos de 10 m3

y son capaces cada uno de mantener la alimentación requerida por los

dos incineradores si fuera necesario.

Las grúas tienen las siguientes funciones principales:

Proporcionar una alimentación controlada a los dos

incineradores.

Distribuir la basura dentro del foso

Mezclar al basura para conseguir un comestible lo más

homogéneo posible

La capacidad del pulpo viene determinada por la velocidad de la grúa

y la distancia entre las tolvas de carga. En la planta que se trata en

este proyecto, se considerarán 12 operaciones de carga a la hora.

La densidad considerada en el pulpo, teniendo en cuenta una

pequeña compresión de los residuos dentro de él, será de 0.2 t/m3

Bajo estas consideraciones, el pulpo utilizado tendrá las siguientes

características:

tipo P6-4500-0,7B

peso propio de 3.600Kg

motor de 40CV

presión de diseño de 40 bar.



La capacidad teórica de las grúas, considerando el peso del pulpo y

densidades máximas de residuo de 0,7 ton/m3, será de 9.73 ton. Se

dimensiona una grúa de capacidad de elevación de 10.5 ton.

El peso neto de las basuras transportadas por los pulpos se

transmitirá a los controles una vez que se encuentren sobre las tolvas

de alimentación.

La tolva sobre la que el pulpo debe descargar se establece de manera

semiautomática, de modo que la elevación del pulpo, su traslación al

eje de a tolva, la apertura de la pinza y el regreso al eje del foso se

realizarán de modo automático. Las operaciones manuales

corresponden a la elección de la tolva de descarga, la bajada del

pulpo escogido hasta el foso, el cierre del mismo y su retorno al foso

tras la fase automática.

El momento adecuado de carga de las tolvas de alimentación del

horno, lo determinan los operadores de grúa a través de un circuito de

TV. Dicha alimentación condiciona los parámetros de la combustión.

D. TRITURADOR DE VOLUMINOSOS

Se trata de una fase previa al almacenamiento por la que deberán

pasar aquellos elementos cuyo tamaño conviene reducir.

Aquellos residuos compactos, así como los de la gran industria, tienen

una composición altamente heterogénea y es común que parte de

dichos residuos sean no triturables

La alimentación del material se realiza desde el vehículo hacia el

dispositivo de arrastre que ayuda al avance del material colocado

antes de los rodillos destrozadores. La alimentación de dichos rodillos

no debe superar los 10m3 para garantizar que todo el material

triturable pase por esta fase previa.

Los rodillos han de estar suficientemente dimensionados y equipados

con dispositivo de inversión de marcha. Tras sucesivas inversiones de

marcha, se produce un aviso de fallo. De este modo se localizan las

piezas no triturables que se enviarán a un contenedor con ayuda de

una grúa basculante.

El material triturado se envía directamente al foso de residuos.

Los rodillos funcionan por medio de bombas de alta presión que

transmiten el momento de giro necesario por medio de motores

hidráulicos apropiados.



Es posible regular la capacidad de corte de los elementos

destrozadores mediante un regulador de potencia. En el momento en

que elementos de alta densidad alcanzan los rodillos, la velocidad de

rotación se reduce, al mismo tiempo que el par transmitido aumenta

de manera proporcional, manteniendo de tal modo la potencia del

motor hidráulico empleado.

Una vez que se alcanzan las inversiones de marcha predeterminadas,

lo que supondría que el elemento voluminoso no ha sido totalmente

reducido, ocurriría la parada de la instalación, obligando a que

personal de la planta realizase una revisión. Se retirará el material no

triturable.

E. SISTEMA DE ALIMENTACIÓN DE RSU

La alimentación de combustible se realiza desde un conducto situado

bajo la tolva de alimentación.

La instalación consta de:

Tolva de carga y conducto superior, construidos con chapas de

acero de 6.5 mm de espesor. Los apoyos y refuerzos con

perfiles de acero. La tolva de carga está cubierta con placas de

desgaste.

Conducto refrigerado por agua circulante sin presión, incluidas

las nervaduras internas para desviación del agua de

refrigeración.

Conducto de carga con escalón desde la mesa de alimentación

hasta la parrilla, equipado con planchas de segmentos

fundidos.

Trampilla de bloqueo fabricada en chapa de acero de 8mm de

espesor con nervaduras de refuerzo, ejes y pernos.

Varillaje de accionamiento para las trampillas con conexiones

para los cilindros hidráulicos.

Dos dispositivos de supervisión de nivel de llenado para el

conducto de agua.

Dos empujadores construidos de perfiles, con revestimiento de

chapa de acero y placas de fundición gris.

Datos técnicos del sistema de alimentación del combustible

Dimensiones de la abertura: 6,5 x 6,5 metros



Inclinación de las paredes de la tolva en la ceniza de la

caldera: 50 / 40º

Transversalmente a la ceniza de la caldera: 40 / 40 º

Construcción de acero: IPN ángulos y pletinas

Accionamientos / Cilindros hidráulicos: 2 uds.

Empujadores: 2 uds.

Posición del montaje: Horizontal.

Estación hidráulica para empujador de alimentación y trampilla de

bloqueo

La instalación hidráulica se situará próxima a la estación de

alimentación de residuos y está preparada para las siguientes

funciones:

Accionamiento de la trampilla de bloqueo para el conducto de

carga de residuos

Activación del empujador de alimentación de residuos

El empujador de carga de residuos tiene dos cilindros para los

movimientos de avance y retroceso. Ambos cilindros se accionan de

modo regulable a través de una válvula reguladora de caudal. La

relación entre la extensión y la contracción de los cilindros también se

puede regular sin necesidad de escalas.

La velocidad de trabajo es de aproximadamente 40 carreras dobles

por hora (relación avance/retroceso: 1/5)

La limitación de la carrera se realiza por medio de interruptores

finales.

Datos técnicos de la instalación hidráulica de alimentación

Cilindro empujador de carga

2 uds.

Diámetro: 140/100

Carrera: 2400/700

Presión lado émbolo: 100 bar

Presión lado superficie anular: 170 bar

Cilindro en trampilla de bloqueo:

1 ud.

Diámetro: 100/70

Carrera: 700

Presión lado émbolo: 80 bar



Presión lado superficie anular: 100 bar

La instalación dispondrá de una bomba de reserva.

Cada una de las tolvas tendrá una capacidad e 50 3 m

III.2.6. SISTEMA HORNO – CALDERA

A. PARRILLA DE INCINERACIÓN

La tecnología a emplear para la incineración de los residuos será un

horno con parrilla de rodillos.

La parrilla de rodillos estará compuesta por 6 rodillos cilíndricos

conectados uno tras otro y dispuestos en escalones. Las superficies

de la parrilla estarán adecuadas a la capacidad prevista de

incineración. Los rodillos se colocarán con una inclinación de 20º con

respecto a la horizontal.

En los laterales, la parrilla de rodillos estará limitada por una carcasa

de chapa de acero en la que se integrarán los rodamientos exteriores

de los rodillos. Se dispondrán rácores de engrase para la alimentación

de grasa a los rodamientos de la parrilla, esta operación se efectuará

de forma manual.

La arquitectura del rodillo constará de un eje con rodamientos en

ambos extremos, y con jaula de soporte, en la que serán introducidas

las varillas de la parrilla. En sentido longitudinal, la separación entre

rodillos se realizará mediante soportes de brochado.

El proceso de combustión de los residuos dentro de la parrilla,

constará de las siguientes etapas:

En los rodillos 1 y 2 se llevará a cabo el secado del

combustible y una desgasificación parcial.

La combustión principal se efectuará en los rodillos 3 y 4.

En los rodillos 5 y 6 se producirá la combustión definitiva.

Desde el rodillo 6 se expulsan los residuos de la incineración al

extractor de escoria y se extraen enfriados.

El aporte del aire de combustión principal se realizará desde la parte

inferior de la parrilla a través de los rodillos que la componen.

El aporte de este desde el inicio de la parrilla hasta el rodillo 4 puede

controlarse de forma independiente para cada rodillo desde la caseta

de control, a través de trampillas accionadas por motores. El aporte de



aire en los rodillos restantes se ajusta de forma óptima por medio de

trampillas manuales accionadas durante el funcionamiento de prueba.

Cada rodillo será accionado por separado por medio de un motor

reductor de frecuencia regulada. Gracias a estos motores regulables

sin escala, con una relación de regulación 1:20, se garantiza la

adaptación del funcionamiento de la parrilla a las distintas calidades

de los residuos.

El movimiento de los rodillos permite llevar a cabo una combustión

especialmente intensa de los residuos a incinerar. El transporte de

rodillo a rodillo provoca una interacción entre el peso de los residuos y

el coeficiente de fricción de los rodillos, lo que permite una adecuada

homogeneización del combustible, así como un atizado reposado que

evita el arrastre de partículas que sobrecarguen los gases de

combustión.

Los límites de funcionamiento de la parrilla serán:

Carga térmica en un rango comprendido entre 27.6 MW y

15MW

Carga mecánica en un rango entre 7.2 y 13.2 t/h.

PCI del residuo comprendido entre 1438 y 2158 Kcal/Kg.

El dimensionado de la parrilla está previsto para las siguientes

condiciones de diseño:

Capacidad térmica: 25MW.

Capacidad mecánica: 12 t/h.

PCI residuo 1798 Kcal/Kg.

En general, el diseño del horno permitirá mantener de forma

consistente una elevada calidad de incineración, materializada en:

Contenido muy bajo de inquemados en gases y escorias.

Bajas concentraciones de monóxido de carbono en los gases

de combustión.

Temperaturas de los gases de combustión superiores a 850º

durante más de dos segundos.



Capacidad para incinerar residuos de bajo poder calorífico y

elevada humedad.

Adaptabilidad a las diferentes características del combustible.

Así mismo se contemplan la utilización de medidas para evitar la

adherencia de cenizas fundidas en las paredes del horno, distribuir de

forma adecuada los gases de combustión, y recoger sin provocar

obstrucciones los finos y los metales fundidos originados en el

proceso de combustión.

B. SISTEMA DE EXTRACCION DE ESCORIAS

El sistema de extracción de escorias consta de 6 tolvas situadas por

debajo de la parrilla de rodillos. Éstas recogen las escorias

procedentes del incinerador y las conducen al sistema de transporte,

formado por 2 transportadores de cadena en baño de agua para el

enfriamiento de las mismas.

Cada transportador consta de una bandeja de chapa reforzada en

forma de U. Como órgano de tracción se emplea una cadena de

eslabones altamente resistente al desgaste.

Como accionamiento de los anteriores sistemas se emplea un motor

reductor con transmisión primaria.

Para una extracción automática de las escorias entre el punto de

salida de la parrilla y el desescoriador de presión, se ha previsto un

recipiente para recepción de escorias con tolva de recogida.

C. SISTEMA DE ALIMENTACION DE AIRE

El suministro de aire para la combustión consta de dos sistemas

independientes, aire primario y aire secundario, resultando la suma del

aporte de ambos sistemas en la cantidad de aire necesaria para que

la combustión se realice con un exceso de 1.8, con el fin de asegurar

la oxidación completa de todas las especies.

El diseño del horno permite un flujo regular de residuos, y una

homogeneización de estos, así como un reparto del aire de

combustión homogéneo en toda su superficie, obteniendo un

porcentaje muy bajo de inquemados en las cenizas resultantes del

proceso de incineración. De igual forma el diseño de la salida del

horno hacia el primer paso de caldera produce una alta turbulencia

que asegura una mezcla intensiva de los gases de combustión.



C.1. AIRE PRIMARIO

El aire primario suministra la alimentación de oxígeno necesario para

el proceso de combustión, así mismo constituye una fuente de

refrigeración para las piezas que componen la parrilla.

El aire primario se succiona del foso de residuos con el fin de

mantener éste en estado de depresión reduciendo de esta forma la

posibilidad de emisiones de olores o partículas a la atmósfera.

Posteriormente es inyectado en el horno desde la parte inferior de los

rodillos de la parrilla, circulando a través de éstos y del lecho de

residuos. Este proceso permite refrigerar las barras de la parrilla y

aportar el oxígeno necesario al lecho y al hogar.

La cantidad de aire inyectado a través de los diferentes rodillos podrá

ser regulada de forma independiente desde el centro de control, a fin

de obtener una combustión óptima así como un adecuado gradiente

de temperaturas en el horno.



El aire primario es impulsado por medio de un ventilador de tipo radial,

que constará de una carcasa de construcción soldada con refuerzos,

los alabes estarán equilibrados dinámicamente en ambos planos y el

material de los mismos será acero. El eje estará asentado sobre

rodamientos y se realizará en material: St52-3. El accionamiento del



ventilador se realizará por medio de un motor acoplado elásticamente

a su eje.

C.2. AIRE SECUNDARIO

Parte de los gases de combustión una vez han pasado a través del

multiciclón para el filtrado de partículas, son recirculados e inyectados

en diferentes puntos del hogar como aire secundario, para asegurar

una turbulencia óptima en la zona de combustión.

Esto permite la mezcla y homogeneización de los gases de

combustión. Además el empleo de gases recirculados como aire

secundario permite que el contenido de oxígeno del mismo se

mantenga en torno al 6 – 7 %, lo que reduce la formación deóxido

nítrico. Por otro lado, el empleo de esta solución implica que la

totalidad del aire necesario para llevar a cabo el proceso de

incineración de los residuos es inyectado a través de los rodillos de la

parrilla, resultando en un mayor grado de refrigeración de sus

componentes.

El número de inyectores, así como su localización, disposición,

diámetro y ángulos de inyección han sido optimizados a fin de obtener

distribuciones homogéneas en cuanto a temperaturas y

concentraciones de CO y oxígeno, reduciendo de esta forma los

riesgos de corrosión.

Así mismo se dispondrá un “prisma” dentro del hogar, siendo este una

superficie que optimiza las condiciones térmicas y dinámicas del flujo

de gases de combustión.

.

D. QUEMADOR DE ENCENDIDO Y APOYO

El horno constará de 3 quemadores de encendido y apoyo. Dos se

instalarán en las paredes laterales del hogar, mientras que el restante

(de mayor potencia) se situará en la parte anterior del techo del hogar.

La puesta en marcha del horno se realizará utilizando los quemadores

auxiliares, hasta conseguir que la cámara de post-combustión alcance

la temperatura especificada por la normativa comunitaria de 850ºC.

Una vez alcanzada la temperatura especificada ya esta permitida la

alimentación de residuos al incinerador. Tan pronto como la

combustión de los residuos permita mantener la temperatura de los

gases, se puede reducir la carga de los quemadores hasta retirarlos

del servicio.



Los quemadores arrancarán de forma automática en los siguientes

casos:

a) Cuando, durante la combustión de los residuos, la temperatura

de los gases descienda por debajo de los 850ºC. El arranque

se realizará con una carga prefijada pero modificable para

compensar el bajo PCI de los residuos u otras circunstancias.

Se procederá posteriormente a la regulación de la carga

necesaria de forma manual.

Existirán dos lazos redundantes de control de temperatura de

los gases de combustión. Cada lazo estará compuesto de una

sonda de temperatura, un trasmisor de señal y un controlador

por software que regula el funcionamiento de los quemadores.

b) Los quemadores auxiliares se pondrán en marcha si la

concentración de CO sobrepasa los 80 mg/m3 (80% del valor

límite de CO admitido, medido como el valor medio de los

medidos a lo largo de una hora) durante un periodo de 5 min.

Esta medición se efectuará a la salida de la caldera.

Los quemadores permanecerán encendidos hasta que la

concentración de CO disminuya por debajo del umbral

indicado, efectuándose ésta medición en la chimenea de

emisión de gases.

Los criterios de diseño de este equipo serán:

El sistema de operación normal será automático, con la

excepción de su arranque inicial.

La puesta en marcha y paro así como la recepción de alarmas

se monitorizará desde la sala de control.

El control manual se efectuará desde un armario eléctrico local

con pulsadores y lámparas.

El combustible a consumir será GLP (gas propano).

La regulación de la relación aire/combustible la realizará el

propio quemador, sin intervención del operador.

E. MULTICICLÓN



Para la separación de polvo y partículas de los gases de escape

recirculados se emplearán multiciclones.

Los multiciclones previstos son separadores por centrifugación

robustos y de alto rendimiento. El gas en bruto con contenido de polvo

fluye de manera uniforme en los diferentes ciclones axiales. A la

entrada de cada uno se dispone de un elemento espiral por medio del

cual se imprime un fuerte movimiento de giro al gas en bruto.

La fuerza centrífuga así generada produce la separación deseada del

polvo.

A través del tubo de gas limpio que se encuentra en el eje del ciclón

axial fluye hacia fuera el gas libre de partículas. El polvo extraído se

elimina por el extremo cónico inferior del ciclón.

A una determinada distancia de la abertura de salida del polvo en el

ciclón se dispondrá una plancha de bloqueo para proteger el núcleo de

la turbulencia, impidiendo que las partículas ya separadas fluyan de

retorno al núcleo de la turbulencia, y así, al gas limpio. De esta forma

se asegura que la potencia de separación permanezca constante.

Para la separación previa del polvo de grano grueso se ha dispuesto

de una cámara de separación previa a la entrada del multiciclón.

Adjunto al sistema de multiciclones se instalará un dispositivo de

tornillo sin fin para el transporte de la ceniza volante separada hacia el

transportador colector por cadena en canalón del dispositivo de

extracción de ceniza del horno.

F. CALDERA

Se ha previsto la utilización de una caldera de circulación natural

integrada con el horno de parrilla con una primera parte de tiro vertical

y una segunda parte de tiro horizontal donde se sitúan los haces de

los diferentes equipos de la caldera, esto es, evaporadores,

sobrecalentadotes y economizadores.

En su diseño y dimensionamiento se han tenido en cuenta las

particularidades asociadas a la incineración de residuos sólidos

urbanos.



La configuración del hogar principal y de la cámara de combustión

permiten asegurar una permanencia de los gases de combustión a

una temperatura superior a 850ºC durante más de dos segundos, así

mismo, la configuración adoptada impide la combustión incompleta de

las partículas incandescentes, y con ello, la formación de CO.

En general las variables que se han tenido en cuenta para el diseño de

la caldera a fin de optimizar su funcionamiento y reducir la

problemática asociada a procesos deerosión, ensuciamiento o erosión

son:

Temperatura de los gases y vapor (corrosión).

Velocidad de los gases de combustión (erosión).

Disposición de las superficies calefactoras.

Geometría de las superficies calefactoras.

Naturaleza y composición de los gases de combustión.

Parámetros del caudal de vapor a generar.

Requisitos generales

La forma del hogar está configurada de modo que se garantice una

combustión óptima de los gases.

La caldera esta dimensionada para que la temperatura de salida de los

gases de combustión sea de 200ºC, contando con el ensuciamiento de

las superficies calefactoras provocado por el funcionamiento. La

temperatura máxima de éstos será de 240ºC. (Temperatura que se

alcanzará tras 6.000 horas de servicio sin limpieza manual).

El vapor se extraerá del sobrecalentador III en unas condiciones de

420ºC y 40 bar.

La velocidad de los gases de combustión estará limitada a los

siguientes valores:

En la zona de radiación: <6m/s.

En la zona de convección: <5m/s.

En la zona del economizador: <6m/s.



Se garantizará un tiempo de permanencia de los gases de combustión

de 2 s a una temperatura superior a 850ºC.

Se dispondrán mirillas y cámaras en la zona de las paredes del

evaporador con el fin de controlar el proceso de combustión de los

residuos.

La transición de la parrilla a las paredes laterales de la caldera se

establecerá por medio de mampostería, disponiéndose de

compensadores de dilatación.

La caldera estará realizada en construcción de acero y podrá dilatarse

en toda direcciones a partir de un punto fijo.

Se dispondrán plataformas y escaleras para facilitar el acceso a todos

los puntos de mando y control.

El techo de la caldera será transitable por chapas corrugadas, y en

caso necesario, se asegurará por medio de barandilla.

Los haces de las superficies calefactoras precisarán de limpieza

manual por medio de agua cada 6.000 horas de funcionamiento, por lo

que se dispondrán aberturas de desagüe en los tornillos de transporte

de cenizas.

Se colocarán amortiguadores de ruido en las válvulas de seguridad y

conductos de extracción por soplado.

Las instalaciones de calderas serán estancas al gas.

Toda la tubería irá soldada a excepción de las válvulas de regulación.

Descripción técnica de la caldera de vapor.

La caldera está formada por una cámara radiante integrada con la

parrilla de incineración (tiro vertical) y una sección horizontal

convectiva equipada con los bancos de tubos relativos a los

sobrecalentadotes, evaporizadores y economizadores.

En ella se llevarán a cabo los siguientes procesos:

Recuperación de calor en forma de vapor sobrecalentado con

unas condiciones nominales de 420ºC y 40 bar.

Enfriamiento de los gases de combustión a una temperatura

aproximada de 200ºC.

Retención de parte de las cenizas volantes.



La caldera será de circulación natural, la cual se produce debido a las

diferencias de densidad de la mezcla agua vapor en las distintas

partes de la misma, por lo que no es necesario mantener un consumo

energético adicional para producir la circulación, y además se evita el

peligro de que el sistema de circulación forzada falle con el

consiguiente peligro para la caldera.

La cámara radiante estará situada sobre el sistema de parrillas y

estará compuesta por tubos de agua, esto es, tiros de proyección y

evaporadores de contacto conectados en circulación natural. Un

sistema separado de tubos de caída alimentará con agua los tubos

hervidores a través de los distribuidores inferiores. La mezcla de agua

y vapor que se forma por la absorción de calor en la cámara radiante

se separa en el calderín.

El agua separada del vapor retorna a los distribuidores inferiores a

través de un sistema de tubos de caída “Down commers”.

La distribución de las superficies calefactoras convencionales en la

cámara convectiva de tiro horizontal es la siguiente:

Evaporador I.

Sobrecalentador III

Sobrecalentador II.

Sobrecalentador I.

Evaporador II.

Economizador II.

Economizador I.

Todos los haces tendrán disposición contracorriente a excepción del

sobrecalentador III, que tendrá disposición co-corriente.

Antes del sobrecalentador final, se dispondrá un haz protector de

evaporadores, gracias al cual, se controla la temperatura final del

vapor sobrecalentado. Este dispositivo limitará la temperatura de los

gases de combustión en este punto a menos de 650ºC. Con esta

medida se asegura la obtención de vapor en unas condiciones de

temperatura que limiten los riesgos de corrosión asociados a la



naturaleza agresiva de los gases de combustión, proporcionando una

larga vida útil a los haces tubulares más expuestos a este problema.

La cámara radiante de tiro vertical situada sobre la parrilla (5).

La cámara convectiva de tiro horizontal con los haces

correspondientes a los evaporadores, economizadores y

sobrecalentadores, con la disposición anteriormente expuesta

(8) y (9).

El calderín de vapor, situado en la parte superior de la cámara

radiante en disposición transversal.

Las tolvas de recogida de partículas volantes procedentes del

sistema de deshollinado de las superficies calefactoras por

golpeteo (12).

Recorrido de los gases de combustión

Desde la parte de radiación, los gases de combustión llegan al sistema

de convección horizontal. El primer grupo de superficies calefactoras



del sistema de convección es el evaporador I. A continuación se

encuentran los sobrecalentadores II, II y I.

Posteriormente se sitúa el evaporador II y los economizadores II y I.

Bajo los conjuntos de superficies calefactoras antes mencionadas, se

dispondrán tolvas de chapa para recoger las cenizas volantes que

caen de dichas superficies al golpear los tubos.

Por debajo de las tolvas anteriormente descritas se instalará un

sistema de tornillo sin fin para la extracción de las cenizas volante.

Recorrido del agua y vapor.

El agua de alimentación calentada a 130ºC se llevará a través de la

válvula reguladora de agua de alimentación al economizador en

función de la potencia de la caldera.

Tras pasar por la malla de tubos economizadores y tras su

calentamiento hasta aproximadamente 228ºC (20ºC por debajo de la

temperatura de saturación aprox.), el agua se envía al calderín de la

caldera.

Los evaporadores extraen agua del calderín y la devuelven en forma

de vapor saturado. Éste se extrae a través de tubos de salida

distribuidos a lo largo del calderín, y se envía a un colector de vapor

saturado. Dentro del calderín se dispondrá un “demister” colocado

ante los tubos de extracción para conseguir la pureza exigida del

vapor. Desde el colector de vapor saturado, éste se enviará a las

etapas de sobrecalentamiento I, II y III. Entre estas etapas, se colocará

un refrigerador de inyección de vapor caliente, que limitará la

temperatura de salida del vapor a 420ºC. (Ilustración 15).

El vapor sobrecalentado final se envía a la unidad de consumo

(turbina) a través del colector de salida y del conducto de vapor

sobrecalentado que sigue a continuación.

Equipamiento de la caldera de vapor.

En las distintas salidas del calderín y en los conductos de vapor

caliente, se dispondrán válvulas de seguridad, cuyas conducciones de

extracción por ventilación contarán con un silencioso propio. La válvula

de seguridad para el sobrecalentador asegura el flujo por las

superficies calefactoras al activarse la válvula.



Para la cesión de calor durante el proceso de arranque, la caldera esta

provista con un dispositivo de puesta en marcha (ver quemadores

auxiliares de la parrilla).

La caldera contará con un sistema de regulación del nivel de agua por

tres componentes. El nivel de la caldera será controlado

constantemente por medio de la señal emitida por el trasmisor de nivel

del calderín. Esta señal será enviada a un controlador que además

recibirá las señales trasmitidas por otros dos trasmisores de caudal

que miden los caudales de vapor a la salida de la caldera y del agua

de alimentación a la misma. La señal resultante será enviada a través

de una estación de mando a la válvula de regulación de la entrada de

agua de alimentación. De esta forma se asegurará que el nivel de

agua del calderín se mantiene constante.

En general, la caldera contará con doble válvula de seguridad,

indicadores de presión y temperatura, preostato, niveles ópticos, y

extracción de muestras, de acuerdo a la legislación vigente y según

los criterios de redundancias y seguridad establecidos para la

instrumentación del proyecto.

Así mismo, la caldera contará con un sistema de limpieza por golpeo

de las superficies calefactoras convectivas, así como las respectivas

tolvas de chapa para la recogida de partículas y sistema para la

extracción de las mismas.

Sistema de limpieza de las superficies calefactoras.

La limpieza de las superficies calefactoras se llevará a cabo por

contacto mediante el empleo de un dispositivo golpeador. Este

dispositivo irá montado sobre un carro móvil que limpiará el polvo

adherido a dichas superficies.

Para cada lado de la caldera se han previsto dos carros de golpeo.

Estos dispositivos estarán encapsulados y se encontrarán en cajas de

chapa estancas al polvo con aislamiento acústico.

Este dispositivo ha demostrado ser el más eficaz en la práctica

garantizando un largo tiempo de actividad.

El polvo eliminado por medio del dispositivo golpeador se depositará

en las tolvas metálicas destinadas a tal efecto situadas en la zona

inferior del tiro horizontal de la caldera. En la parte inferior de estas se

dispondrá un sistema de recogida y transporte por medio de cadena



en canalón. Estas cenizas, así como las separadas en el multiciclón

serán finalmente almacenadas en un silo.

III.2.7. CICLO AGUA-VAPOR Y GENERACION DE ENERGÍA

La planta contará con un sistema de recuperación de energía consistente

en un ciclo de Rankine. Las funciones principales de los componentes de

este ciclo serán:

Utilizar el vapor producido en el conjunto horno-caldera para la

generación de energía eléctrica.

Suministrar vapor (procedente de las dos extracciones de la

turbina) a los distintos consumidores (precalentador,

desgasificador).

Recuperar el agua de condensación y con ella alimentar de nuevo

la caldera, cerrando el ciclo.

El ciclo de vapor estará optimizado para alcanzar la máxima producción

de energíaeléctrica posible, compatible con los criterios de alta

disponibilidad de la instalación y coste económico aceptable para el

servicio al que se destina la planta. Por este motivo se escogerán los

siguientes parámetros y criterios de diseño:

Características del vapor sobrecalentado producido en la caldera:

40 bar y 420ºC.

Turbina con dos extracciones destinadas al precalentador de alta

presión y a la desgasificación.

Las condiciones de vapor están optimizadas para la máxima producción

de energía, sin que exista peligro de corrosión en las superficies del

sobrecalentador, como se muestra en la siguiente figura. (Temperatura

gases en sobrecalentador 593ºC).

A. COLECTOR PRINCIPAL



Es el lugar físico donde se acopla la producción de vapor de ambas

líneas.

El colector principal ejercerá, además de las funciones propias de un

colector, las de separación de condensados por medio de un purgador. El

vapor en el colector principal se encuentra a 40 bar y 420ºC.

El sistema de control de la turbina mantendrá constante la presión en el

colector. En caso de turbina parada, dicha presión se controlará a través

de la válvula del conducto de by-pass de la turbina.

Del colector principal saldrán cuatro tuberías, una hacia la turbina, la

segunda hacia la válvula del by-pass de la turbina, la tercera alimentará

de vapor los eyectores del grupo de vacío del aerocondensador, y la

última alimentará de vapor el colector secundario en caso de turbina

parada. Esta última contará con una estación reductora de presión –

temperatura.

B. BY-PASS DE TURBINA

La tubería de by-pass de la turbina irá desde el colector principal hasta el

aerocondensador y contará con una estación reductora de presión hast

0.8 bar y temperatura hasta 120ºC. Esta reducción de temperatura se

logrará mediante la inyección de agua tratada procedente de la línea de

agua de alimentación (130ºC).

La estación reductora de presión tendrá capacidad para recibir el 100%

del vapor generado en la caldera en el punto MCR (Maximun Continuous

Rate).

Durante el arranque o cuando las condiciones del vapor no sean las

adecuadas para su admisión en la turbina, o cuando ésta se encuentre

parada, el controlador de presión enviará una señal para abrir la válvula

de by-pass, reduciéndose de esta manera la presión del vapor hasta

valores admisibles por el aerogenerador.

C. TURBINA

La planta contará con una turbina para la generación de energía. Será de

tipo multietapa de condensación y contará con dos extracciones para

servicios de desgasificación y precalentamiento, mejorándose de esta

forma el rendimiento global de la instalación.



La turbina constará de:

Carcasa: estará fabricada de acero, aleada de fundición de

acuerdo con las características del vapor. Estará dividida

horizontalmente, y cada mitad irá reforzada a fin de asegurar la

estanqueidad del vapor. Dispondrá de aberturas en la mitad

superior con el fin de facilitar la realización de inspecciones

internas. La distribución del vapor será simétrica en el contorno de

la carcasa.

Rotor: Será de tipo sólido – flexible, ya que permite agilizar y

homogeneizar el calentamiento para reducir el tiempo de

arranque, y se reducen las fugas de vapor.

Alabes fijos: Irán ensamblados individualmente al diafragma de la

turbina y estarán fabricados en aleación de acero al cromo.

Dispositivos de seguridad: a turbina estará equipada con los

siguientes dispositivos de seguridad:

Protección de sobrevelocidad.

Protección de baja presión de aceite de lubricación con

arranque automático de la bomba auxiliar de aceite.

Indicadores locales y mecanismos de parada de

emergencia.

Mecanismo de disparo remoto.

Cojinete de empuje.

Diversas alarmas: baja presión del aceite de lubricación,

alta temperatura de los cojinetes, caída de presión

anormal o vacío, etc.

Engranaje reductor: La caja de engranajes reductores de

velocidad será de simple etapa y eje paralelo, con alto grado de

perfeccionamiento en lo referido a potencia, eficiencia y

operación. Las ruedas de los engranajes serán helicoidales.

Todos los cojinetes estarán lubricados, presentando por tanto el

engranaje un alto grado de calidad para asegurar una larga vida

útil.

La turbina estará dimensionada para que sea capaz de admitir la totalidad

del vapor generado en las calderas de ambas líneas en el punto MCR

(maximun continous rate). En estas condiciones, el caudal de vapor

admitido será de 53.7 t/h a 38 bar y 415ºC.



D. ALTERNADOR

La estructura base consta de cojinetes de soporte, con placas laterales

en forma de “Z”. El rotor gira sobre un conjunto de cojinetes que están

localizados principalmente sobre los soportes para dar la mayor rigidez

posible. Cada cojinete se encuentra ajustado en el soporte. El estator es

la unidad con placas terminales fijadas a su vez a placas laterales de la

estructura, dotando de la mayor rigidez posible al conjunto. Los esfuerzos

estáticos y dinámicos serán transferidos directamente a la bancada.

Estator

El estator del generador consiste en una carcasa de acero construida con

elementos soldados, en la cual se ubica el paquete laminado completo

con arrollamiento.

La base del generador consistirá en dos perfiles de sección rectangular

soldados a la estructura. El paquete laminado está formado por un

conjunto de láminas empaquetadas, las cuales están bloqueadas a

presión mediante una serie de tirantes a fin de obtener una buena rigidez

de todo el conjunto.

El material de las láminas es acero aleado de alta calidad Fe 430-B UNI

7070 y 0.5 mm de espesor.

El paquete laminado completado con arrollamientos está montado en la

carcasa después de haberse realizado la impregnación y el cocido. El

paquete estatórico arrollado está sujeto a la carcasa mediante

interferencias, y para mejorar el bloqueo cuenta con clavijas situadas en

dos generatrices.

Rotor.

El rotor consiste en un paquete laminado mantenido a presión por medio

de una serie de tirantes pasantes.

Las laminillas que componen el paquete están obtenidas mediante

cizallado, y poseen un perfil particular que agrupa en una sola pieza la

culata y los cuatro polos.

El material de las mismas será el mismo que el de las láminas que

conforman el estator. Las laminillas de cabeza están fabricadas en

aluminio y forman los anillos de cortocircuito del arrollamiento

amortiguador.

La caja amortiguadora, soldada a los anillos de corto está fabricada en

barras de aluminio.



El paquete laminado, completado con los arrollamientos, está montado

sobre un eje de acero forjado.

Arrollamiento estatórico.

El arrollamiento del estator está formado por un conjunto de bobinas

moldeadas y aisladas antes de la impregnación. Están realizadas en

conductor sutil de cobre, aislado mediante esmalte más electrovidrio.

Posteriormente al proceso de moldeado, las bobinas son aisladas de

masa mediante el sistema “Micasystem”, consistente en el empleo de una

cinta micada especial y una mezcla de resinas epoxídicas sin disolvente.

Arrollamientos rotóricos.

Los arrollamientos rotóricos están formados por bobinas de cobre

directamente arrolladas sobre los polos. Están fijados mediante el empleo

de una resina epoxídica termoendurecida aplicada entre las distintas

capas de conductores.

El eje es aislado mediante un tejido de vidrio pre-impregnado.

Cojinetes.

Son del tipo de deslizamiento con casquillos de metal antifricción y

lubricados a base de aceite. Cuentan con un sistema de lubricación

forzada.

Están construidos en dos mitades, de metal blanco, y cuentan con anillos

aceitadores a fin de asegurar la lubricación en el caso de fallo del sistema

forzado.

En la entrada de aceite de cada uno de los cojinetes existe un indicador

de caudal y presión, así como una válvula de regulación. Los caudales de

aceite serán de aproximadamente 8 l/min en el lado de acoplamiento y 6

l/min en el opuesto.

Sistema de refrigeración



La refrigeración del generador se realiza por medio de circulación de aire

en circuito abierto. La entrada de aire de refrigeración en la máquina se

efectuará a través de dos aberturas situadas axialmente. La ventilación

será de tipo bilateral simétrico, mientras que la impulsión la realizarán dos

ventiladores coaxiales.

E. BOMBAS DE EXTRACCION DE CONDENSADO

La planta contará con dos bombas extractoras de condensado siendo

cada una capaz de extraer el 100% del caudal requerido.

Éstas bombearán el condensado desde el condensador de vapor de

extracción de la turbina hasta la unidad desaireadora, a través de dos

calentadores de agua de alimentación.

F. DASAIREADOR

La unidad desaireadora está formada por un recipiente de

almacenamiento horizontal, y un desaireador/calentador de tipo

pulverizador, de contacto directo, de una pieza.

Las dos funciones principales del desaireador son proporcionar una etapa

de desaireación y calentamiento final para el agua de alimentación, y

mantener una reserva de agua en el tanque de almacenamiento para

satisfacer demandas transitorias de la instalación de calderas.

El recipiente de almacenamiento se alimenta con vapor de extracción de

la turbina.

El agua de alimentación entra en la cabeza del desaireador a través de

una válvula de control de nivel y un tubo pulverizador dotado de una

válvula de pulverización interna.

La unidad está diseñada para funcionar a la presión de descarga de 1.5

bar.

El diseño del desaireador será tal que presente una superficie de

contacto agua vapor óptima. El vapor procedente de la extracción de la

turbina se inyectará en el recipiente de almacenamiento y subirá en

contracorriente al agua, calentándola a la temperatura de saturación, y de

esta forma se liberarán los gases disueltos en la misma, que

posteriormente serán venteados de la parte superior del desaireador a



través de una placa de orificio que mantendrá la presión de operación del

equipo.

Durante este proceso la mayor parte del vapor se condensará para caer

con el agua de alimentación, en el recipiente de almacenamiento.

El diseño de la unidad conseguirá un alto grado de conversión antes de

que se vea afectado el contenido residual de oxígeno de salida. El límite

de funcionamiento se alcanzará cuando el flujo no mantenga una

pulverización adecuada.

G. CALENTADOR DE AGUA DE ALIMENTACION

El calentador de alimentación primario calentará el condensado de la

bomba de extracción con vapor extraído de la sección de baja presión de

la turbina. Este vapor posteriormente al proceso de cesión de calor se

condensa y es drenado en el tanque de almacenamiento del desaireador.

El calentador de agua de alimentación secundario está diseñado para

extraer calor del agua purgada procedente de la caldera, después de lo

cual será vertida al depósito de evacuación.

H. BOMBA DE ALIMENATACIÓN DE CALDERA

Cada caldera estará provista de dos bombas de alimentación capaces

cada una de suministrar el 100% de la carga requerida. Las bombas

serán accionadas mediante un motor eléctrico y tendrán diseño de etapas

múltiples, siendo éste el mas adecuado para el funcionamiento en

continuo a temperatura y presión de agua elevadas.

La bomba de alimentación operativa toma el agua del desaireador y la

bombea directamente a la caldera a través del precalentador.

El flujo de agua a la caldera está controlado para mantener el flujo

equivalente de masa al flujo de vapor de la caldera gracias a una válvula

moduladora en la línea de alimentación. En caso de fallo de la bomba de

alimentación, la bomba de reserva arrancará automáticamente, con el fin

de asegurar la correcta alimentación de la caldera.

Cada bomba contará con una válvula by-pass de flujo mínimo, para

proteger la bomba en el caso de reducción de la alimentación a la

caldera.

Durante su recorrido, y antes de su llegada a la caldera, el agua será

aditivada con secuestrantes de 2 O e inhibidores de incrustaciones

(hidracina, fosfatos o similares).



I. RECEPTOR DE PURGA

Cada caldera estará provista de dos bombas de alimentación capaces

cada una de suministrar el 100% de la carga requerida. Las bombas

serán accionadas mediante un motor eléctrico y tendrán diseño de etapas

múltiples, siendo éste el mas adecuado para el funcionamiento en

continuo a temperatura y presión de agua elevadas.

La bomba de alimentación operativa toma el agua del desaireador y la

bombea directamente a la caldera a través del precalentador.

El flujo de agua a la caldera está controlado para mantener el flujo

equivalente de masa al flujo de vapor de la caldera gracias a una válvula

moduladora en la línea de alimentación. En caso de fallo de la bomba de

alimentación, la bomba de reserva arrancará automáticamente, con el fin

de asegurar la correcta alimentación de la caldera.

Cada bomba contará con una válvula by-pass de flujo mínimo, para

proteger la bomba en el caso de reducción de la alimentación a la

caldera.

Durante su recorrido, y antes de su llegada a la caldera, el agua será

aditivada con secuestrantes de 2 O e inhibidores de incrustaciones

(hidracina, fosfatos o similares).

J. AEROCONDENSADOR

La planta constará de una instalación de condensación que comprenderá

los equipos y complementos necesarios para condensar el vapor de

escape de la turbina o el procedente de las calderas de vapor vía by-

pass, empleando únicamente aire como elemento refrigerante.

La instalación consistirá básicamente en intercambiadores de calor

vapor/aire dispuestos en forma de tejado a dos vertientes, con los

extremos cerrados por paredes de chapa, formando un recinto en cuya

parte inferior se alojan los grupos motoventiladores encargados de

impulsar aire al interior de dicho recinto, obligándole a circular a través de

los haces tubulares aleteados a contracorriente.

El aerocondensador será de ventilación forzada y se diseñará para

trabajar a una presión de 0.2 bar y una temperatura ambiente de 26ºC,

que corresponde a la temperatura media de las máximas de la zona de

ubicación de la planta.

Construcción básica



La unidad contará con dos bancos de tubos de refrigeración inclinados a

cada lado con un colector de vapor de descarga colocado en la parte alta

de cada banco. Los bancos de tubos irán montados en una estructura de

soporte tal que la base del banco se encuentra a unos 9.0 m. por encima

del nivel de suelo.

Los ventiladores para impulsión del aire de refrigeración se colocarán

horizontalmente a lo largo del nivel de la base de los tubos inclinados e

impulsarán el aire verticalmente de forma que éste circule a través de los

haces de tubos.

Cada banco de tubos constará de tubos en paralelo conexionando el

colector de vapor de descarga con el colector del fondo. Todos ellos

contarán con aletas para aumentar la eficiencia de la transferencia de

calor.

Funcionamiento general.

El vapor descargado de la turbina pasará a través de un largo conducto

taladrado, conectado a los colectores de vapor del condensador y se

distribuirá hacia abajo por los bancos de tubos, formándose el

condensado que se recogerá en la parte inferior de los mismos. El vacío

se mantendrá a través del lado de vapor y del condensado por medio de

eyectores de aire de vapor vivo, que extraerán el aire de las secciones de

reflujo de la unidad. El condensado se drenará desde los colectores de

fondo hasta un recipiente de condensado que se mantendrá al vacío del

condensador por medio de una tubería de balance de presión conectada

al conducto de la descarga del vapor.

Además de los eyectores de aire anteriormente descritos, el condensador

se equipará con un eyector de aire de alta capacidad para el proceso de

arranque. Durante esta operación, el vapor de descarga se ventea a la

atmósfera a través de un silenciador.

Extracción del condensado

El aerocondensador incluirá dos bombas de extracción del 100% de

capacidad que bombearán el agua desde el recipiente de condensado

hasta el desaireador de agua de alimentación de la caldera, a través de

dos calentadores de alimentación separados.



El vapor de descarga de los eyectores de aire en funcionamiento normal

pasa por un condensador en línea y el condensado producido vuelve al

recipiente de condensado.

El aire y otros gases no condensables se descargan desde el lado del

eyector de vapor del condensador en línea (segunda etapa) a través de

una válvula de venteo.

Aire de enfriamiento

El flujo de aire de enfriamiento a través de los bancos de tubos del

condensador principal se suministra por medio de ocho ventiladores de

flujo axial con motores eléctricos de dos velocidades.

Sistema de control del aerocondensador.

El control del aerocondensador es función de la contrapresión de

descarga de la turbina (vacío del condensador) y la temperatura del aire

ambiente (aire de enfriamiento). Bajo condiciones de altas temperaturas

ambientales, todos los ventiladores funcionarán a máxima velocidad, con

el fin de suministrar la refrigeración necesaria. Por otra parte, si la

refrigeración es excesiva, se originará un aumento del vacío del

condensador. Por lo tanto, la velocidad de los ventiladores se controlará

en función de estas dos variables.

Un sensor de presión en el conducto de descarga de la turbina, y uno de

temperatura de aire ambiente generarán una señal combinada de control

de los ventiladores, la cual determinará el número de los mismos que se

encontrará operativo, así como su régimen de funcionamiento.

A temperaturas ambientes muy bajas, también se controlará la

temperatura del condensado, parándose todos los ventiladores cuando la

temperatura del mismo descienda por debajo de un determinado nivel.

Control automático y enclavamientos.

Después del proceso de puesta en marcha, el aerocondensador

funcionará de forma totalmente automática, regulando el vacío del mismo

dentro de los límites de descarga del vapor de la turbina, aparte de

realizar los ajustes necesarios en el régimen de los ventiladores en

función de la temperatura ambiente.



El depósito de condensado incorporará un sistema de control de nivel, de

forma que cuando éste baje, se operará una válvula by-pass desde la

bomba de la descarga para mantener un nivel mínimo en el depósito.

Así mismo, el recipiente de condensado contará con indicadores locales

de presión y temperatura.

III.2.8. SISTEMA ELÉCTRICO

El diseño y especificaciones de los sistemas, equipos y materiales se

realizará según las normas y Reglamentos Electrotécnicos de Alta, Media

y Baja tensión, así como las condiciones ambientales del lugar de la

instalación. La energía eléctrica que precisa la planta se suministrará a

partir de la producida por ella misma, exportando el exceso de energía

producida a la red.

La totalidad de las cabinas de Alta y Media tensión y cuadros de Baja

tensión, así como el centro de fuerza, alumbrado y baterías, irán alojadas

en un edificio denominado de Servicios Eléctricos.

La composición y características técnicas generales más importantes de

la instalación son las descritas a continuación.

A. SISTEMA DE ALTA Y MEDIA TENSIÓN

Los componentes principales del sistema de alta y media tensión son el

transformador elevador, los transformadores auxiliares, y las cabinas de

10KV. Las características técnicas de los mismos son:

Transformador elevador



Transformador auxiliar

Cabinas de 10 KV



La instalación contará con un conjunto de cabinas formando una única

unidad de montaje cuyas dimensiones aproximadas serán de 1000 x

1250 x 2200 mm. (Frente x fondo x alto). La totalidad de las cabinas

serán de tipo desenchufable e irán equipadas con interruptores de 6 SF ,

siendo sus características técnicas más importantes las mostradas a

continuación:

B. SISTEMA DE BAJA TENSIÓN

Los principales equipos del sistema de baja tensión serán los

electromotores (de media y baja tensión) de los que dispone la planta

para los distintos procesos tales como accionamiento de bombas y

ventiladores, y el centro de control de los mismos.

Electromotores

Los motores se diseñarán, fabricarán y recepcionarán de acuerdo a las

normas VDE- 0530 e IEC-34, siendo sus características comunes más

importantes las que se detallan a continuación:



Centro de control de motores.

La planta contará con centros de control de motores del tipo celdilla, con

equipos extraíbles, distribución a 380 V y 3 fases. Así mismo, dispondrán

de resistencias de calefacción a 220 V, 1 fase, para evitar

condensaciones. Cada cubículo irá equipado con los elementos

necesarios y auxiliares de mando, señalización y enclavamiento, a tal fin,

se dotará a cada cubículo de alimentación de motores con un relé auxiliar

2NA 2NC.

Se montarán aproximadamente un 10 % de cubículos sin equipar como

reserva ante futuras ampliaciones.

El arrancador estará formado básicamente por fusible de protección de

motores, contactor con mando a 110 V 1 fase 50 Hz, y relé de protección

de motores (térmicodiferencial).

Los datos técnicos más importantes de estos centros de control de

motores son:



El mando de la totalidad de motores de proceso de la planta irá dotado de

un selector de tres posiciones. Mediante este selector, se podrá

seleccionar el mando, bien desde el centro de control de proceso, desde

el centro de control de motores, o desde campo, donde existirá además

un interruptor con enclavamiento mecánico que garantizará la seguridad

del personal en los trabajos de mantenimiento y de explotación comercial.

Se dispondrán contactos libres de potencial cableados a regletas de

bornas del armario de control, para señalizar en sala remota, el estado de

funcionamiento de la planta.

Estaciones de mando local.

La totalidad de los accionamientos eléctricos de la planta llevarán, en sus

proximidades, una botonera, en aluminio o similar, con protección IP-54,

equipada con los correspondientes pulsadores de marcha/paro y parada

de emergencia.

Alumbrado. Centro de alumbrado. Red de toma de corriente

La red de fuerza (enchufes) estará prevista para 380 V, 3 fases, 50 Hz,

disponiéndose enchufes de 63 A convenientemente distribuidos por la

planta.

Batería y equipo cargador

La planta contará con una batería dotada de equipo cargador, además de

un armario de distribución a 125 V en C.C.

C. CABLES DE POTENCIA Y CONTROL

El cálculo de los cables de potencia se ha realizado teniendo en cuenta

los siguientes criterios:

• Densidad máxima de corriente permisible. (Teniendo en cuenta los

coeficientes de reducción aplicables a cada caso).



• Caída de tensión máxima permisible (3% para alimentaciones y 5%

para motores)

• Corriente máxima de cortocircuito.

Según los anteriores criterios, los cables de potencia de Alta y Media

tensión, serán del tipo VHFV a campo radial y tensión nominal 8.7/15 KV.

La sección mínima utilizable para estos cables es de 2.5 mm2 .

Los cables de potencia de Baja tensión serán del tipo VV de 0.6/1 KV.

Los cables de mando serán del tipo telemando, con las venas numeradas

y secciones utilizables 4x1.5/ 7x2.5 / 12x2.5 / 19x1.5, siendo la sección

mínima 1.5 mm2 .

En cualquier caso los cables serán de cobre.

Los cables que vayan tendidos sobre bandeja serán conducidos, en

general, por canaleta de hormigón visitable, preferentemente en interior

de edificios y áreas de proceso. Para cruce de carreteras y zonas que

hayan de soportar cargas elevadas se utilizarán macizos de tubos

prefabricados. No se mezclarán en una misma canalización cables de

potencia, control y especiales.

Las bandejas previstas serán de acero laminado y galvanizado en

caliente, bien del tipo ranurado, preferentemente en tramos horizontales,

o bien del tipo escalera, en tramos verticales. El espesor mínimo de la

chapa será de 2 mm, con un espesor mínimo galvanizado de 0.2 mm.

Los conductos para protección de cables serán de acero estirado sin

soldadura S/DIN 2440 electrogalvanizado 0.02 mm.

Para las bandejas de cables de potencia se ha previsto una sola capa de

cables y para el control se han previsto dos capas. En ambos casos las

bandejas se dimensionarán para disponer de una reserva de al menos un

10% de su capacidad total.



CALCULOS

III.3. CALCULOSIII.3.1. CALCULOS INICIALES

A. DATOS GENERALES DE LA PLANTA.

Em la siguiente tabla se presenta la cantidad de re residuos producina

hasta el año 2022 segun estudios del Plan Integral de Gestión



Ambiental de Residuos Sólidos de la Provincia de Chiclayo,

departamento de lambayeque.

Para conocer la capacidad de la planta consideremos que funcionará

seis días a la semana, 313 días em total de los 365 días del año, de

este modo se estara considerando um margen de 52 días de paradas

por averías, reparaciones, etc.

De este modo obtendremos uma disponibilidad de la planta del

85.75%, de los días del año.

La cantidad de horas que la planta estará emn funcionamiento

ascenderá a un total de (24h/dia)*(313días/año) = 7512 h/año.

Com estos datos se calcula la capacidad mínima necesaría de la

planta:

Capacidad mínima de la central

= 246603 Tonaño

x 1año

313días x

1día24horas

= 32.83 Tonhora

La instalación estará equipada con 2 líneas independientes de

funcionamiento para tener mayor versatilidad asegurando el

funcionamiento de la planta aun con un aumento de la producción de

residuos por persona y día.

La instalación estará equipada con 2 líneas independientes de

funcionamiento para tener mayor versatilidad asegurando el

funcionamiento de la planta aun con un aumento de la producción de

residuos por persona y día.



Por tanto, en la instalación, se dispondrá de 2 líneas de 15 toneladas /

hora, para tener un coeficiente de seguridad.

2 líneas de 16.5 toneladas / hora

Capacidad total = (16.5T/h)x(2lineas)x(24h/dia)x(313 días/año) =

247896

Capacidad total de incineracion = 247896 ton/año

B. FOSA DE RECEPCIÓN DE RESIDUOS

Se diseña para que pueda recoger residuos y almacenarlos durante 3

días.

Se tendrá en cuenta una recogida de 6 días semanales sin considerar

puntas de producción. Se considera una densidad de basuras de

191.58 kg/m3. Capacidad de la fosa:

(3 días) x (33000kgh

) x (24 horas) x 1

191.58kg/m3 = 12402.13 m3

Capacidad de foso de recepción = 12402 m3

C. PUENTES – GRÚA Y PULPOS

El foso dispone de 2 puentes grúa que cubren, cada una de ellas, todo

el

área del foso así como las dos tolvas de alimentación de los

incineradores.

La capacidad del pulpo viene determinada considerando las

velocidades de la grúa y distancias entre tolvas de carga. En nuestro

caso consideramos 12 operaciones de carga a la hora. Asimismo se

considera una compresión de los residuos en el pulo de hasta 0,35 t /

m3. Capacidad del pulpo:

16.5 x 2lineas

0.37 ton /m3 x12cargas x 0.8=9.2905m3

Se há considerado para el pulpo um factor de llenado de 80%

Siendo asi que elegimos pulpos de 10m3 de capacidad.



Ahora, considerando un peso del pulpo de 4,73 toneladas y posibles

puntas de densidad de 0,5 ton/m3, la capacidad de elevación de las

grúas debe ser: 4.73 + 10*0.5 = 9.73ton.

Para diseño escogemos unas grúas con capacidad de elevación de

10.5 toneladas, para poner un coeficiente de seguridad.

D. TOLVA DE ALIMENTACION DE RESIDUOS A PARRILA

Se supone una densidad de residuos en tolva de aproximadamente

0,34 Ton/m3. Se colocarán dos tolvas para alimentar la caldera.

La capacidad de cada tolva será:

16500kgh

340kg

m3

=48.529m3

h

Elegiremos tolvas con capacidad de 50 m3/h

Se tendrá cuidado en que una vez abierto el pulpo en su totalidad, los

residuos caigan dentro de la tolva, asegurándose que no se depositan

en el exterior de la misma.

III.3.2. CALCULOS DE COMBUSTIÓN

Los datos siguientes muestran la predicción establecida para el año

2021,que se tomará en cuenta para el desarrollo de los cálculos.

A partir del % en peso de los residuos y conocido el % de humedad de

cada componente, se muestra la relación de los mismos en base seca a



partir de la cual podremos obtener los compuestos químicos que lo

forman.

componente %Peso %Humedad %peso seco %H en kg%P seco en kg

Papel 4.71 6 4.4274 31.8217 29.9124cartón 3.14 5 2.983 21.2145 20.1537vidrio 3.03 2 2.9694 20.4713 20.0619metal ferroso 1.48 3 1.4356 9.9992 9.6992aluminio (metal no ferroso) 0.36 2 0.3528 2.4322 2.3836plástico 7.72 2 7.5656 52.1579 51.1147materia orgánica 50.65 70 15.195 342.2015 102.6605tierra arena otros 9.91 60 3.964 66.9539 26.7816telas 2.28 10 2.052 15.4041 13.8637pañales 5.61 0 0papel higiénico 3.86 0 0toallas higiénicas 0.26 0 0productos farmacéutico 0.29 0 0pilas y baterías 0.08 0 0fluorescentes y focos 0.13 0 0otros(cuero, ceniza) 6.5 8 5.98 7.5216 5.53020832total 100.01 42.167 537.2752 250.0168%de humedad 0.5784

% de HUMEDAD = 58 %

Calculo de análisis de la composición química elemental de los

componentes combustibles en los residuos sólidos domésticos por distrito

del cono norte.

Se procedió a construir una tabla de cálculo para determinar la

distribución porcentual de los mayores elementos que componen los

residuos, presentándose dichos cálculos para cada uno de los distritos en

estudio

Componente C H O N S CenizasPapel 43.5 6 44 0.3 0.2 6cartón 44 5.9 44.6 0.3 0.2 5plástico 60 7.2 22.8 0 0 10materia orgánica 48 6.4 37.6 2.6 0.4 5



tierra arena otros 47.8 6 38 3.4 0.3 4.5telas 55 6.6 31.2 4.6 0.15 2.5otros 26.3 3 2 0.5 0.2 68

Componente P en seco C H O N S Cenizas

Papel10918.101

2 4749.3740 655.0861 4803.9645 32.7543 21.8362 655.0861cartón 7356.1675 3236.7137 434.0139 3280.8507 22.0685 14.7123 367.8084

plástico18656.996

611194.197

91343.303

8 4253.7952 0.0000 0.00001865.699

7

materia orgánica37471.325

917986.236

42398.164

914089.218

5 974.2545149.885

31873.566

3tierra arena otros 9775.3429 4672.6139 586.5206 3714.6303 332.3617 29.3260 439.8904telas 5060.2936 2783.1615 333.9794 1578.8116 232.7735 7.5904 126.5073otros 5.5302 1.4544 0.1659 0.1106 0.0277 0.0111 3.7605

total89243.757

844623.751

95751.234

431721.381

51594.240

1223.361

45332.318

7promedio 0.5000 0.0644 0.3554 0.0179 0.0025 0.0598

Tras realizar un análisis de los residuos procedentes de la zona donde se

va a instalar la planta incineradora se determinó que la composición de

los mismos es la siguiente:

C H O N S Cenizas H2O21.08 2.72 14.99 0.75 0.11 2.52 58

A continuación haremos el cálculo del aire de combustión.

Las reacciones químicas son las siguientes, con las cuales sacamos el

oxígeno necesario.

Reacción Oxidación Productos %PESO

Peso Mol (Kg/Kmol)

Cant. (Kmol/100

Kg RUS)Coef. O2

Kmol O2/100Kg

RSU

C + O2 CO2 21.08 12.011 1.7552 1 1.7552H2 +1/2 O2 H2O 2.72 2.0158 1.3479 0.5 0.6740



O2 O2 14.99 31.9988 0.4683 -1 -0.4683N2 N2 0.75 28.0134 0.0269 0 0.0000S + O2 SO2 0.11 32.0598 0.0033 1 0.0033H2O H2O 58 18.0152 3.2105 0 0.0000Cenizas Cenizas 2.15

TOTAL 99.63 1.9642

Para obtener el PCI de los residuos se pueden emplear diversos

procedimientos:

Fórmula de Dulong

PCS ( KcalKg )=80.8 • (%C )+344 • [ (%H )−(%O2

8 )]+22.2•(%S )

PCI ( KcalKg )=PCS−5.97 • [ (% H 2O )+9 •(%H )]

Aplicando Fórmula:

PCS( KcalKg )=80.8 • (21.08 )+344 • [(2.72 )−( 14.99

8 )]+22.2•(0.11)

PCS=1996.816 Kcal /Kg

PCI ( KcalKg )=1996.816−5.97 • [ (58 )+9•(2.72)]

PCI=1846.62 Kcal /Kg

V ( N m3

Kg )=1.01PCI1000

+0. 5

V = 2.3650 ( N m3

Kg )



Volumen total de los gaases emtidos

V=2.3650(N m3

Kg )•16500Kgh

2 Líneas=78045N m3

h

COMPOSICIÓN DE LOS GASES DE COMBUSTIÓN

Para determinar los porcentajes en peso y en volumen de los gases

procedentes de la combustión es necesario conocer el balance másico

entre reactivos y productos que se muestra en la siguiente tabla:

Las cantidades másicas de los gases de combustión serán:

mC O2=44

12(%C )= 44

12• (0.2108 )=0.7729

KgC o2

KgRSU

mH2 O=182

(%H )+maguaRSU +maguaAire

¿ 182

• (0.0272 )+0.42+0.0595

mH2 O=0.6835Kg H 2O

KgRSU

mSO 2=64

32(%S )=64

32• (0.011 )=0.0229

KgS o2

KgRSU

mN 2=28

28( % N2 )=3.946

Kg N2

KgRSU

Total masa= 5.4253 Kg

KgRSU



Flujo másico de aire necesario= 5.4253 Kg

KgRSU • 16500

Kgh

• 2líneas =

179034.9Kgh

III.3.3. DIAGRAMA DE COMBUSTION

El diagrama de combustión nos define gráficamente, en función del PCI

del residuo, los puntos de funcionamiento de cada parrilla y la capacidad

de incineración.

La capacidad de diseño viene determinada por las condiciones de diseño:

PCI = 3851 Kcal /Kg

Capacidad de cada linea de incineración: 16.5 ton / h

Capacidad de diseño (potencia calorifica del horno):

3851 KcalKg

x 16500 Kgh

x 4.1868 KJ

kcal x

h3600 seg

= 73898.8 KW

Las parrillas se diseñan para que durante cierto tiempo puedan funcionar

al 110% de carga de diseño, pero por otra parte no podrán actuar con

menos del 60% de la carga de combustión. Con esto definimos los límites

térmicos.

De acuerdo con las dimensiones y funcionamiento puede existir un

máximo y un mínimo de toneladas a tratar que, junto con los datos

anteriores y los PCI mínimo y máximo de los residuos, nos definen los

puntos de funcionamiento posibles.

POTENCIA (Puntos de funcionamiento):

Minimo: 60% x 73898.8 KW = 44339.28 KW

Máximo: 110% x 73898.8 KW = 81288.68 KW

PCI (delimitación dek área de funcionamiento em el diagrama de

combustión):

Mínimo: 73898.8 – 20% = 59119.04 Kcal/ kg



Máximo: 73898.8 + 20% = 88678.56 Kcal/ kg

(Consideramos uma variación de 20% respecto a valores de diseño)

Peso (110% y 60% de capacidad de diseño)

Mínimo: 16.5 x 0.6 = 9.9 ton/h

Máximo: 16.5 x 1.1 = 18.15 ton/h

III.3.4. CICLO DE AGUA – VAPOR

A. ESQUEMA DEL CICLO AGUA - VAPOR



B. DIAGRAMA T – S DEL CICLO



C. CALCULOS DEL CILCLO AGUA – VAPOR

En la tabla siguiente se muestran los resultados de los cálculos

realizados para determinar las propiedades de cada punto en el ciclo.

Posteriormente se comentan las características e hipótesis de cada punto

para llegar a dichos resultados.



Las hipotesis consideradas seran las siguientes:

Punto 1: tenemos vapor sobrecalentado. Se usa diagrama de

Mollier.

Punto 1´: desde la salida de la caldera hasta la entrada a la

turbina se producen unas pérdidas estimadas de un 5% de



presión y una pérdida de temperatura de 5 ºC. Tenemos vapor

sobrecalentado y usamos las tablas de Mollier.

Punto 2s: proceso isentrópico entre 1’ y 2s, por lo que sus

entropías son iguales. La temperatura de este punto será la de

alimentación a la caldera más el incremento por el intercambiador

(5 ºC). Se utiliza la tabla de agua saturada según temperatura.

Punto 2: Rendimiento de la primera extracción en la turbina del

90%, vapor sobrecalentado.

Punto 3s: proceso isentrópico desde el punto 2 (misma entropía)

Se hace uso del diagrama de Mollier con temperatura de

saturación de 111.7 ºC.

Punto 3: Rendimiento de la nueva extracción, estimado un 2,5%

peor que en la primera.

Punto 4: salida real de la turbina, vapor saturado.

Punto 5: Hemos transformado en el aerocondensador vapor de

agua en líquido, lo que supone un cambio de estado y por tanto

no existe variación de temperatura. Mismas condiciones de

presión y temperatura que en la entrada del condensador pero

con líquido saturado.

Punto 6: Rendimiento interno de la bomba del 70%. El incremento

de entalpía tras pasar por la bomba se calcula multiplicando la

diferencia de presiones por el volumen específico a la entrada.

Punto 7: La presión en el desgasificador es de 1.2 bar (se extrae

agua saturada) Las condiciones de entrada a la bomba de

extracción de condensado son las mismas.

Punto 8: Rendimiento interno de la bomba del 70%. El incremento

de entalpía tras pasar por la bomba se calcula, como antes,

multiplicando la diferencia de presiones por el volumen específico

a la entrada.

Punto 9: Entra a la caldera con un aumento de temperatura pero

con una misma presión de 42bar.

Punto 10: Se utiliza el vapor obtenido de la primera extracción de

la turbina para calentar el agua que va a los economizadores de la

caldera. Tiene lugar un cambio de estado por lo que la

temperatura no varía.



En el precalentador se considera una diferencia de temperatura de 5 ºC

entre la temperatura de saturación del vapor y la temperatura de salida

del agua de alimentación.

D. CAUDAL DEL VAPOR

Calcularemos la cantidad de vapor que se produce en cada una de las

calderas.

Podeos hallarlo a partir de la expresión del rendimiento de la caldera:

❑HORNO−CALDERA=Ẇ SALIDACALDERA

Ẇ ENTRADACALDERA

=ṁv •(h1'−h9)

ṁc • PCI

Donde el rendimiento del horno – caldera está calculado más adelante,

(em el balance energetico), habiendo obtenido um valor del 82.87%,

mc=¿16.5 ton / h y um PCI = 1846.62 Kcal/kg

Con estos datos, el caudal se vapor obtenido es de:

mv=¿ 39987.924 Kg/h línea

mv total=¿ 79975.84 Kg/h

E. CAUDAL DE LAS EXTRACCIONES

Tendremos que aplicar un balance de energía (mediante el primer

principio) y un balance de masas (ecuación de continuidad) en el

precalentador y desgasificador. Obtendremos un sistema de ecuaciones

cuyas incógnitas deben ser los flujos de las extracciones.



Precalentador:

Suponemos proceso adiabático (pérdidas de calor y variaciones

de energía cinética y potencial despreciables).

En el precalentador tendrá que cumplirse:

m2 h2 + m8 h8 = m9 h9 + m10 h10 , (con m2 = m10 y m8 = m9)

Desgasificador:

Es un intercambiador abierto, y cumple:

m3 h3 + m6 h6 + m10 h10 = m7 h7

m3 + m6 + m10 = m7

De este modo, obtenemos:

m2 = 4877.734 Kg / h

m3 = 5976.4848 Kg / h

m6 = 72362.8252 Kg / h

III.3.5. CÁLCULOS ADICIONALES

A. POTENCIA DE LA TURBINA

Hallaremos la potencia de la turbina a partir del rendimiento mecánico de

la misma y realizando el balance energético a partir del ciclo de vapor:



Potencia de Turbina = m1• (h1−h2¿ + (m1−m2)• (h2−h3 ¿ + (m1−m2−m3)•(

h3−h4 ¿

Aplicandi numéricamente, obtenemos:

Pot. Turbina = 18.748 MW

III.3.6. BALANCE ENERGÉTICO

A. CÁLCULO DEL BALANCE DE POTENCIA

Potencia suministrada

Combustible:

2líneas x (1846.62 Kcal/Kg) x (16500 Kg/h) x (1h/3600s) x 4.1668

KJ/Kcal

Combustible = 70871.4KW

Aire para combustion:78045N m3

h

Potencias aire = 78045 x (1/0.845) x (1/3600) x 34 = 872.29KW

Total de potencia suministrada = 71743.69KW

Potencia disipada

- Inquemados ( 1% de la energía sumistrada) = 717.44KW

- Escorias y cenizas (1.2%) = 860.924KW

- Radiación (0.7%) = 502.20KW

- Potencia disipada del horno =12289.69

P. suministrada – P.disipada = 59453.99 KW

Así obtenemos um rendimiento em e l horno – caldera del 82.87%

Potencia disipada em los sistemas de aprovechamiento, (se

estiman como un porcentaje de la energia suministrada)

-Purgas (0.25%) = 179.36 KW

- Perdidas auxiliares de vapor (2%) = 1434.87 KW

- Mecanicas Turbina – alternador (1%) = 717.4369KW

- Condensador (54%) = 38741.59 KW



Total de pérdida por sistemas de aprovechamiento= 41073.25 KW

Total depotencia Disipada = 55443.504 KW

Con todo esto, la potencia producida será la diferencia ente la

suministrada y la disipada:

Total de potencia producica = 16300.186 KW

Rendimiento del proceso será:

❑proceso=Potencia producida

Potencia Suministrada=22.72%

De esta potencia, el 15% será destinada al consumo de la propia

planta (2445 KW) y el resto se exportará a la red principal (13.855

MW).

Potencia ala red = 13.855 MW


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