ES2334965B1 - Proceso de funcionamiento de una central de bombeo al vacío. - Google Patents

Proceso de funcionamiento de una central de bombeo al vacío. Download PDF

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Abstract

Proceso de funcionamiento de una central de bombeo al vacío.
Un procedimiento para la producción de energía eléctrica, utilizando como energía primaria, la energía de la red eléctrica.
La motobomba (1) bombea agua (dulce o salada) desde la parte Inferior del deposito (7) a la parte superior del mismo, donde se ha efectuado el vacío, con la motobomba (3). La descarga de la motobomba (1) se conecta con, el turbogenerador (2), con la tubería (5). El condensador (8), condensa el vapor producido por la recirculación, en depósito (7). Aplicando al diagrama nº 1 las formulas del cálculo de potencia, a la turbina y la bomba y estableciendo la relación obtenemos que
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Pt = (1 + Hv/Hd)RtRbPb
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(Pt = Potencia de la turbina en KW; Hv = altura de vacío en metros; Hd = altura de descarga de la bomba en metros; Rt = rendimiento del turbogenerador; Rb = rendimiento de la motobomba; Pb = potencia de la motobomba en KW). Si trabajamos con un vacío de 9 metros equivalentes a 664 mmHg y con un rendimiento del turbogenerador y motobomba del 70%, tenemos que
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Pt = (1+9/Hd) 0,49 Pb

de donde se deduce que si trabajamos con una presión de descarga de la bomba de 1 a 8 metros, el consumo de energía en la motobomba es menor que la energía producida en el turbogenerador.
Este procedimiento, se puede aplicar en todos los procesos industriales y en especial, en los que consumen mucha energía, como por ejemplo, la desalación de agua de mar y la producción de H2 por electrólisis. Reduce al mínimo la contaminación por CO2, generado en producción de energía eléctrica y en el transporte.

Description

Proceso de funcionamiento de una central de bombeo al vacío.
Sector de la técnica
El proceso se encuadra en el sector técnico de las centrales de producción de energía eléctrica, más concretamente en las centrales hidroeléctricas de bombeo.
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Estado de la técnica
Actualmente, según la clase de energía primaria utilizada, se tienen los siguientes tipos: Centrales hidroeléctricas, cuando las máquinas productoras de energía, son accionadas por turbinas hidráulicas. Se dividen en centrales de agua corriente, en la que no existe la posibilidad de acumulación de líquido, por lo cual toda el agua recibida se utiliza sin intervalos de tiempo, centrales de embalse, en las cuales, es posible la conservación en embalses construidos aguas arriba, por lo cual el aprovechamiento del agua puede efectuarse en el momento deseado y centrales de bombeo, en las cuales el agua es bombeada de un embalse inferior a otro superior, normalmente se bombea, cuando el consumo en la red eléctrica es menor y se turbina cuando el consumo es mayor. Centrales térmicas, cuando las máquinas motrices son de vapor (generalmente turbinas) o bien motores de combustión interna. Dependiendo de la materia prima utilizada para la producción de vapor, tenemos, centrales térmicas de carbón, centrales térmicas de fuel-oil y centrales térmicas de gas o ciclo combinado. Centrales nucleares o atómicas, son las que utilizan la energía producida por la transmutación del átomo para producir calor, que serviría a su vez, para accionar las máquinas eléctricas. Centrales geotermoeléctricas, son las que aprovechan, el vapor desprendido espontáneamente de la corteza terrestre. Energías renovables, son las que utilizan la energía producida por los fenómenos naturales, como el viento, el sol, las olas, las mareas o la biomasa.
Sería deseable que la producción de energía eléctrica no dependiera de una manera significativa del petróleo y sus derivados, para evitar la especulación que se produce en el sector y las emisiones de CO2 a la atmósfera.
La presente invención utiliza como energía primaria, la energía eléctrica de la red, para mover una motobomba, que recircula agua (dulce o salada) de la parte inferior de un depósito a la parte superior del mismo, donde se ha efectuado el vacío. La descarga de la motobomba, se conecta con un turbogenerador hidráulico, que evacua en la parte superior del depósito, al vacío.
Cuando se trabaja con un vacío de 9 m.c.a. o 684 mmHg y una presión de descarga de la motobomba de menos de 8 m.c.a., el proceso se comporta de una manera excepcional, el consumo eléctrico de la motobomba es menor que la energía eléctrica producida en el generador. Un proceso trabajando en las condiciones expuestas, autoalimentaria la red eléctrica y la regularía, evitando la dependencia del petróleo y las emisiones de CO2.
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Descripción detallada de la invención
La fórmula para el cálculo de la potencia de una turbina es:
Pt = 9,8QHRt
donde
Pt = Potencia de la turbina en KW
Q = Caudal en m^{3}/seg.
H = Altura neta del salto o diferencia de presión entre la entrada y la salida en metros
Rt = Rendimiento de la turbina
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La fórmula para el cálculo de la potencia de una bomba es:
Pb = 9,8QH/Rt
donde
Pb = Potencia de la bomba en KW
Q = Caudal en m^{3}/seg.
H = Altura neta de elevación o descarga o diferencia de presión entre la salida y la entrada en metros
Rt = Rendimiento de la bomba
\vskip1.000000\baselineskip
Aplicando las fórmulas al proceso de diagrama nº 1 tenemos para la turbina (2)
Pt = 9,8Q(Hd+Hv) Rt
donde
Pt = Potencia de la turbina en KW
Hd = Altura de elevación o descarga de la bomba (1), en metros
Hv = Altura correspondiente al nivel de vacío en metros
Rt = Rendimiento de la turbina
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Para la bomba (1)
Pb = 9,8QHd/Rb
donde
Pb = Potencia de la bomba en KW
Q = Caudal en m^{3}/seg.
Hd = Altura de elevación o descarga en metros de la bomba (1)
\vskip1.000000\baselineskip
Si dividimos la potencia de la turbina (Pt) por la potencia de la bomba (1) tenemos:
Pt/Pb = 9,8Q (Hd+Hv)Rt/9,8QHd/Rb = (Hd+Hv)RtRb/Hd = (1+Hv/Hd)RtRb
de donde
Pt = (1+Hv/Hd)RtRvPb
\vskip1.000000\baselineskip
Si trabajamos con un nivel de vacío de 9 m.c.a. equivalentes a 684 mmHg y el rendimiento de la motobomba (1) y el turbogenerador (2) es del 70%, tenemos que
Pt = (1+9/Hd) 0,49Pb
Para que el proceso se rentable el consumo eléctrico de la motobomba (1), tiene que menor que la energía eléctrica producida en el turbogenerador (2) o que
(1+9/Hd) 0,49 > 1
\newpage
Si tabulamos los resultados para distintos valores de Hd tenemos:
1
Se observa que para una altura de descarga de la motobomba (1) de 1 a 8 metros la función (1+9/Hd) 0.49 > 1 o que la potencia eléctrica de la turbina (Pt) es mayor que la potencia eléctrica de bomba (Pb).
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Para demostrar lo anteriormente expuesto, esta en fase de proyecto, la adquisición de una motobomba de hélice de
Pb = 1,4 KW
Q = 6000 litros/seg.
Hd = 1 metro
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Un turboalternador de
Pt = 7 KW
Q = 6000 litros/seg.
H = 10 metros
y el resto de los equipos y accesorios.
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Diagrama nº 1
La motobomba (1) aspira agua(dulce o salada) de la parte inferior del deposito (7), y descarga a la parte superior del mismo, donde se ha efectuado el vacío, con la motobomba (3). La descarga de la motobomba (1) se conecta con el turbogenerador (2), con la tubería (5). El deposito (7) esta conectado con el condensador (8), para condensar el vapor producido por la recirculación. La motobomba (1), el turbogenerador (2) y la motobomba de vacío (3) están conectadas a la red eléctrica (6).

Claims (1)

1. Proceso de funcionamiento de una Central de Bombeo al Vacío para la producción de energía eléctrica, utilizando como energía primaria, la energía de la red eléctrica. La motobomba (1) bombea agua (dulce o salada) desde la parte inferior del depósito (7) a la parte superior del mismo, donde seta efectuado el vacío, con la motobomba (3). La descarga de la motobomba (1) se conecta con la entrada del turbogenerador (2), con la tubería (5) y evacua al vacío. El condensador (8), condensa el vapor del depósito (7), producido por la recirculación del agua. La motobomba (1), el turbogenerador (2) y la motobomba de vacío (3) están conectadas a la red eléctrica (6). Un proceso, caracterizado porque la evacuación de la turbina hidráulica se hace al vacío. El vacío aumenta la altura del salto y como consecuencia la potencia de la turbina hidráulica (2).
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