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Selección de Turbinas de Gas para Sistemas de Trigeneración/ Gas Turbine Selection for Trigeneration Systems

Picón, M; Teopa, E; Gallegos, A
2005-01-01

Resumen en español En este trabajo se presenta una metodología para el análisis y selección de turbinas de gas en sistemas de trigeneración. Se desarrolla un modelo termodinámico para reproducir el desempeño de turbinas de gas comerciales en condiciones ISO y en las condiciones locales donde se opera. El modelo incluye el análisis de sistemas de refrigeración por compresión. Se desarrolla un caso de estudio donde se realiza la integración térmica del sistema de trigeneración uti (mas) lizando los conceptos básicos del análisis pinch. Una vez integrada la turbina se analiza la operación bajo diferentes escenarios de producción de calor y potencia. Se demuestra que el sistema integrado más eficiente es aquel que proporciona la potencia requerida por el proceso y que minimiza las pérdidas al ambiente Resumen en inglés This work presents a methodology for the analysis and selection of gas turbines in trigeneration systems. A mathematical model was developed for the prediction of the performance of gas turbines under ISO conditions and under the local conditions of turbine operation. The model included the analysis of refrigeration systems by compression. A case study was carried out where a gas turbine was thermally integrated using pinch analysis techniques. The performance of the inte (mas) grated turbine under different scenarios of heat production and power was analyzed. It was demonstrated that the most efficient integrated system was the one that both supplied the process power requirement and minimized the heat losses to the environment

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Fundaciones para turbinas eólicas costa afuera/ Foundations for offshore wind turbines

Villalobos Jara, Felipe Alberto
2009-01-01

Resumen en español Este artículo describe el comienzo y la evolución de la hoy en día creciente mundialmente industria de la energía eólica costa afuera. Como un caso particular, se describe la actual política de energías renovables en el Reino Unido. Se explican las características de las cargas ambientales existentes costa afuera, tipos de suelos del fondo marino y las fundaciones que se utilizan comúnmente. El tipo de estructura y régimen de carga establecen nuevas condiciones (mas) desde el punto de vista de la Ingeniería Civil. Se presentan las cámaras a succión como una fundación alternativa para turbinas de viento costa afuera. Las cámaras a succión son actualmente una alternativa aceptada en vez de usar pilotes en aplicaciones para la industria del petróleo y el gas. Sin embargo, este no es el caso todavía en aplicaciones para aerogeneradores costa afuera Resumen en inglés This paper describes the beginning and evolution of the now worldwide growing offshore wind energy industry. In particular, the current renewable energy policy in the UK is described. The characteristics of the environmental loads offshore, type of seabed soils and foundations commonly adopted are explained. The type of structure and loading regime establish new conditions from a Civil Engineering point of view. Suction caissons are introduced as an alternative foundation (mas) for offshore wind turbines. Suction caissons are currently an accepted alternative to pile foundations in applications for the oil and gas industry. However, this is not yet the case in applications for offshore wind turbines

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Hidrodinámica en tanques agitados con turbinas de disco con paletas planas/ Hydrodynamics in stirred vessels with flat-bladed disk-style turbine

García-Cortés, D.; Jáuregui-Haza, U.
2006-09-01

Resumen en español Las turbinas de disco con paletas planas son los impelentes de flujo radial más ampliamente utilizados en la industria por constituir el impelente que forma parte de la configuración geométrica estándar para obtener este patrón de flujo en los tanques agitados. El estudio detallado de la hidrodinámica en este sistema de agitación es fundamental para continuar obteniendo conocimientos básicos imprescindibles para la síntesis y la modelación matemática de diferen (mas) tes procesos complejos que se llevan a cabo en los tanques agitados, por ejemplo, la cristalización esférica. El propósito de este artículo es hacer una revisión de la información publicada sobre la hidrodinámica y la modelación matemática de la dinámica de fluidos en los tanques agitados con turbinas de disco con paletas planas y señalar los avances logrados en cada uno de los aspectos abordados y aquellos en los cuales es necesario seguir investigando. Resumen en inglés The flat-bladed disk-style turbines are the radial flow impellers more widely used in industry because they can be implemented to obtain this flow pattern in the in the standard geometric configuration of stirred tanks. The detailed study of the hydrodynamics in this agitation system is very important in order to obtain the basic knowledge required both for the operation and mathematical modelling of different complex processes carried out in the stirred tanks, such as th (mas) e spherical crystallization. The aim of this paper is to review the published information on hydrodynamics and mathematical modelling of the fluid dynamics in stirred tanks by flat-bladed disk-style turbines, pointing out the advances as well as the topics that need further research.

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Relaciones de Presiones Óptimas de los Ciclos Complejos de las Turbinas de Gas/ Optimum Pressure Ratio for Complex Gas Turbine Cycles

Lugo, Raúl; Zamora, Juan M; Salazar, Martín; Toledo, Miguel
2009-01-01

Resumen en español El objetivo de este trabajo es estudiar el comportamiento termodinámico de turbinas de gas complejas que incluyen varias etapas de compresión y enfriamiento, seguidas de dos o más secciones de combustión-expansión. Se obtienen los modelos matemáticos para determinar el trabajo, la eficiencia térmica y sus respectivas relaciones de presiones óptimas en función de las temperaturas de los gases a la entrada de la turbina y del aire a la entrada del compresor, de las (mas) eficiencias isentrópicas de compresión y de expansión y del número de etapas de compresión N C y expansión N T. Se presentan curvas paramétricas donde se muestran las relaciones de presiones óptimas para obtener el trabajo y la eficiencia térmica máxima, para cada uno de los casos analizados. Para las turbinas de gas complejas, las relaciones de presiones óptimas se encuentran en un rango aceptable, entre 8.1 y 23.1 para el trabajo máximo y de 17.4 a 32.2 para la eficiencia térmica máxima Resumen en inglés The objective of this work is the characterization of the performance of complex gas turbine cycles that include several compressions with intercooling stages, followed by two or more combustion-expansion sections. Explicit relationships are presented to compute the power output, the thermal efficiency and the optimum pressure ratio values as functions of the gas temperatures at the entrance of the turbine and of the air at the entrance of the compressor, of the isentropi (mas) c compression and expansion efficiencies, and the number of compression and expansion stages, N C and N T. Parametric curves showing the optimum pressure ratio to obtain maximum power and maximum thermal are presented for each of the cases studied in this work. For complex turbines, the optimum pressure ratios are in an acceptable range, between 8.1 and 23.1 for the maximum power and between 17.4 and 32.2 for the maximum thermal efficiency

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Confiabilidad Operativa de Sistemas para Compresión de Gas y Generación Eléctrica en Complejos Petroleros/ Operating Reliability of Gas Compression and Power Generation Systems in Offshore Oil Installations

Flores, Marco P; Torres, José G; Rodríguez, José H; Alcaraz, Agustín M
2010-01-01

Resumen en español Se presenta una comparación de tres alternativas tecnológicas para generación eléctrica y compresión de gas en complejos procesadores de aceite crudo, factibles de instalar en México. La comparación se realiza con base en los resultados de evaluaciones de confiabilidad operativa utilizando el método de diagramas de bloques. Se incluyen algunos conceptos relativos a la teoría de confiabilidad de sistemas y se define el tipo de modelo de confiabilidad utilizado, el (mas) cual corresponde a un arreglo en paralelo con redundancia en reserva pasiva y sin incluir mantenimiento en sus componentes. Asimismo, se describen las alternativas y los escenarios operativos analizados, se presentan los diagramas de bloques para cada alternativa, así como los resultados de confiabilidad, los cuales indican que el uso de motores eléctricos para compresión de gas y motores de combustión interna para generación eléctrica resulta más confiable que usar turbinas de gas Resumen en inglés This paper presents a study that compares operative results for three technological alternatives to produce electricity and compress gas in offshore crude oil processing facilities to be installed in Mexico. The comparison of alternatives is made based on system reliability estimations by using the “reliability block diagram” method. The fundamental concepts of the systems reliability theory are pointed out, and the reliability model is defined as a parallel arrangement (mas) with redundancy in passive reserve and without maintenance for any component. Likewise, the alternatives, and the analyzed operative scenarios are described, including the block diagrams and reliability results for each option. The results of the study show that using electrical motors to compress gas and internal combustion engines to produce electricity is more reliable than using gas turbines

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SIMULACIÓN BIDIMENSIONAL DE UN SISTEMA DE COMBUSTIÓN INESTABLE/ TWO-DIMENSIONAL SIMULATION OF AN UNSTABLE COMBUSTION SYSTEM

Achury Varila, Javier; Duque Daza, Carlos; Galeano Urueña, Carlos
2010-04-01

Resumen en español La inestabilidad en la combustión es una condición indeseada en algunos sistemas de combustión como en turbinas de gas por ejemplo. Se refiere a la presencia autogenerada de oscilaciones en la presión que pueden afectar a la cámara de combustión y de paso llegar a generar ruido. Una reciente tendencia generalizada en los procesos de combustión apunta al uso de mezclas pobres para la reducción de contaminantes, no obstante que este tipo de mezclas son más suscepti (mas) bles a la inestabilidad en la combustión. Las complicadas relaciones que gobiernan el fenómeno se pueden resumir como el acoplamiento entre la llama y la acústica del sistema. En el presente trabajo se presenta un planteamiento numérico que permite aproximarse al fenómeno a través de la solución de un modelo de combustión básico implementado computacionalmente. En este modelo se simula una autoexcitación del sistema a través de oscilaciones en la entrada de flujos de reactantes. Finalmente, se comparan los resultados de la simulación numérica con otras simulaciones y datos experimentales Resumen en inglés The Combustion instability is an undesirable condition reached in some combustion systems, as during the operation of gas turbines. It refers to self-excited oscillations of pressure that may affect the combustion chamber and generate noise. A recent generalized tendency in combustion processes aims to the use of lean combustion (low fuel/air ratios) for pollutants reduction, nevertheless this sort of mixtures are more susceptible to combustion instabilities. The complex (mas) relationship that generates the phenomenon can be summarized as the coupling between flame and acoustics. In this paper it is outlined a numerical approach to this phenomenon by solving a basic computational combustion model (by Direct Numerical Simulation). In this model a self-excited system is simulated through imposed oscillations in reactants flows. Finally, results for this numerical simulation are compared against other simulations and experimental available data

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Evaluación exergética de propuestas de disminución de consumo de vapor en usinas azucareras/ Exergetic evaluation of proposals for steam consumption reduction in sugar factories

Paz, Dora; Cárdenas, Gerónimo J.
2005-12-01

Resumen en español Se realizó un modelado exergético, basado en la 2° ley de la Termodinámica, para la evaluación de las operaciones térmicas de Calentamiento-Evaporación-Cristalización (CEC) en un ingenio de Tucumán. Una vez resueltos los balances de masa y energía de sistemas CEC, se determinaron los balances de exergía, evaluando las pérdidas de exergía y la eficiencia exergética. Se emplearon ecuaciones y gráficos existentes en la bibliografía para evaluar las propiedade (mas) s termodinámicas de los flujos intervinientes. Se simularon y compararon con el caso base (zafra 2000), dos propuestas tendientes a disminuir las pérdidas de exergía, considerando: aumento de efectos de evaporación, mayor aprovechamiento de vapores vegetales, aumento en la concentración de melado, empleo de vapor vegetal para la cristalización y reemplazo de turbinas de vapor ineficientes por motores oleohidráulicos y eléctricos. Los resultados mostraron que las menores eficiencias exergéticas se producen en condensadores barométricos de cristalización y evaporación, y en cristalización. La reducción de irreversibilidades en las propuestas analizadas permitiría eliminar el combustible adicional necesario para operar calderas bagaceras antiguas. Resumen en inglés Exergetic modelling, based on exergetic analysis (2nd law of Thermodynamics), was applied in assessing Heating-Evaporation-Crystallization (H-E-C) thermal operations in a cane sugar mill in Tucumán (Argentina). After solving mass and energy balances in H-E-C systems, exergy balance was determined. Exergy losses and exergetic efficiency were calculated. Equations and graphics found in bibliographic sources were used to calculate thermodynamic properties of intervening flo (mas) ws. Two alternatives for reducing exergy losses were simulated and compared with base case (2000 season). These alternatives aimed at the following goals: more evaporation effects, better use of juice vapours, increase in syrup concentration, and replacement of inefficient steam turbines with hydraulic and electric motors. Results showed that the lowest exergy efficiency levels are obtained in barometric condensers and in the crystallization process. The reduction of irreversibilities in the analyzed proposals would allow eliminating the extra fuel normally used to operate old local bagasse boilers.

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Proceso de gasificación de biomasa: una revisión de estudios teórico- experimentales/ Biomass gasification process: theoretical and experimental studies a review

Pérez, Juan; Borge, David; Agudelo, John
2010-03-01

Resumen en español La situación energética y medioambiental mundial hace que la generación de energía mediante sistemas basados en energías renovables tome cada vez una mayor relevancia. Estos sistemas tienen una doble ventaja ya que posibilitan la diversificación energética y reducen la dependencia del petróleo a la vez que se disminuyen las emisiones globales de CO2. La biomasa es uno de los recursos energéticos con mayor potencial tanto en países desarrollados como emergentes p (mas) ero sigue sin sufrir el desarrollo esperado. La gasificación de biomasa es uno de los sistemas con gran potencial ya que permite la generación tanto de energía térmica como eléctrica, mediante tecnologías de bajo costo como los gasificadores de lecho fijo (potencias medias- bajas), o reactores de lecho fluidizado con tecnología más exigente y con mayor capacidad de generación. La transformación de la biomasa en un combustible gaseoso, aprovechable en motores de combustión interna alternativos o en turbinas de gas como combustible, exige que la biomasa atraviese varios procesos termoquímicos, compuestos por reacciones endotérmicas (secado, devolatilización y reducción) y exotérmicas (oxidación de volátiles y carbón). La selección de un gasificador requiere conocer las propiedades de la biomasa, mientras que el diseño del mismo exige conocer el fenómeno termoquímico por completo. El objetivo de este trabajo es presentar una revisión actualizada de los diferentes planteamientos tanto teóricos como experimentales desarrollados para estudiar el proceso de gasificación de biomasa, tanto en lecho fijo como en lecho fluidizado, con miras a diseñar gasificadores de biomasa. Resumen en inglés Each day the energy systems relying on renewable resources are more relevant in the world energy politics due to the fossil energy and environmental crisis. These systems increase energy resources of countries, reduce the oil dependency, and diminish CO2 global emissions. Biomass is one of the renewable resources with higher potential in developing and developed countries. Biomass gasification has huge possibilities to be developed. Such as fixed bed gasifiers, or fluidiz (mas) ed bed reactors with more technology demanding and more power capacity. Biomass transformation in a gaseous fuel to be used in a reciprocating internal combustion engine or gas turbines requires that biomass passes through several thermochemical stages. Endothermic reactions (drying, pyrolysis and reduction) and exothermic process (volatiles and carbon oxidation). To select a specific gasifier it is necessary to know biomass properties (chemical and physical), whereas to design a reactor it is necessary to know and understand the complete phenomena. The aim of this work is to show an actualized review about different theoretical and experimental approaches to study biomass gaification process in fixed and fluidized bed reactors in order to design biomass gasifiers.

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The effect of the combustion model on the prediction of temperature and pressure fields in an anular combustor/ Efecto del modelo de combustión en la predicción del campo de temperatura y presión de una cámara anular

Materano, Gilberto; Araujo, Carlos; Márquez, Numa; Colman, Alejandro
2008-08-01

Resumen en español Esta investigación tiene como objetivo comparar los campos de temperatura y presión predichos por los modelos: equilibrio químico adiabático y tasa finita generalizada, en una cámara de combustión anular de una turbina a gas de eje partido. La solución de las ecuaciones de conservaciones implementadas se obtiene usando el método de volumen finito, y a fin de incluir efectos de turbulencia se utiliza el modelo Kapa-Epsilon. De los resultados obtenidos, se concluye (mas) que la elección entre los modelo de combustión mencionados, no afecta la predicción del campo de presiones, ni la forma del perfil de temperatura a la salida de la cámara de combustión. Lo mismo se observa con el cálculo de la temperatura ponderada en masa a la salida, la cual estuvo por debajo de la temperatura de flama adiabática, calculada para las mismas condiciones de prueba. Por otra parte, las mayores desviaciones cuantificadas en el campo de temperatura, vistos en el plano longitudinal y de salida, se presentan en las regiones donde esta variable escalar alcanza su máximo valor. Resumen en inglés A comparison of the temperature and pressure field obtained by the Adiabatic Chemical Equilibrium and the Generalized Finite Rate models, to simulate a twin-spool gas turbine’s annular combustion chamber, is presented in this paper. The solution of the conservation equations was undertaken by using control volume method. In order to include the effect of the turbulence was used standard Kappa Epsilon model. The results obtained in this study show that the use of both mod (mas) els does not affect the pressure field prediction and the shape of the temperature profile at the outlet of the chamber. The same behavior is observed when the mass weighted temperature is calculated. For both models, this temperature was lower than the adiabatic flame temperature at the same operation conditions. By other hand, the most significant differences observed between the temperature fields given by both model, viewed in the axial and the exhaust plane, are observed when the variable reaches it maximum value.

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Simulación de la Producción de Energía Eléctrica con Aerogeneradores de Pequeño Tamaño/ Simulation of the Production of Electricity with Small Size Aerogenerators

Araújo, Alex M; Melo, Gilberto M; de Medeiros, Armando L. R; dos Santos, Maurílio J
2009-01-01

Resumen en español Este trabajo se presenta la simulación de la producción de electricidad a partir de varios aerogeneradores de pequeño tamaño, en el régimen de vientos de Olinda-Pernambuco-Brasil, teniendo en cuenta una serie de registros de velocidades del viento y la temperatura en 1998. Los datos de velocidad de viento fueron discretizados a intervalos apropiados para permitir una mejor manipulación de la información contenida en las curvas de energía eléctrica, suministradas (mas) por los fabricantes. La herramienta permite realizar un análisis comparativo del rendimiento de aerogeneradores, tanto en el aspecto de la producción de energía generada de cada aerogenerador como de los rendimientos en función de la velocidad del viento. Los resultados muestran que el sistema de los vientos locales influyó en la producción de electricidad y que los datos facilitados por los fabricantes deben ser certificados Resumen en inglés This paper presents a simulation of electricity production from several small wind turbines in the wind regime of Olinda-PE-Brazil, taking into account a number of records wind speeds and temperature in 1998, with the aim of developing a performance analysis tool that allows its selection. The hourly wind speed data were discretized at appropriate intervals to allow better handling of the information contained in the curves of electricity, supplied by manufacturers. The t (mas) ool allows a comparative analysis of the performance of wind turbines, both in the aspect of the electrical energy production as its efficiency in function of wind speed. The results show that of the local wind regime influenced the production of electricity and that the data provided by manufacturers must be certified

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Resolidificación con láser de barreras térmicas de circona depositadas por proyección térmica plasma (APS)

Díez Moñux, Juan Carlos; Peña Torre, José Ignacio; Orera Clemente, Víctor Manuel; Sierra, M.
2004-11-01

Digital.CSIC (Spain)

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Preparación y densificación de monolitos ceramicos nanoestructurados de Y-TZP por Sol-gel

Tartaj, J.; Fernández Lozano, José Francisco; Moure Jiménez, Carlos; Durán Botia, Pedro; Lachowski, E.
1999-12-01

Digital.CSIC (Spain)

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La energía del viento en México: Simulación de un parque eólico y aplicación de análisis probabilístico de seguridad/ Wind Power in Mexico: Simulation of a Wind Farm and Application of Probabilistic Safety Analysis

del Campo-Márquez, C. Martín; Nelson-Edelstein, P.F.; García-Vázquez, M.Á.
2009-12-01

Resumen en español Se presentan los aspectos más importantes referentes a la energía eólica en México, su potencial de aprovechamiento y los proyectos planeados. Se comparan sus costos de generación eléctrica con los de otras fuentes de energía. Se presentan los resultados de la simulación con el programa WindPro, de un parque eólico de 100 MW localizado en el Istmo de Tehuantepec. Asimismo, se analizan algunos de los impactos ambientales relacionados con la instalación de parques (mas) eólicos en la zona mencionada. Finalmente, se discuten las ventajas que pueden aportar los análisis probabilísticos de seguridad para evaluar los riesgos asociados a eventos que pudieran ocurrir en los parques eólicos, siendo los resultados de este análisis de utilidad para el diseño y mantenimiento de los parques y de los propios aerogeneradores. Específicamente se desarrolló un árbol de eventos con el fin de analizar los posibles escenarios que podrían producirse cuando la velocidad del viento es demasiado alta. También, se desarrollaron árboles de fallas para cada uno de los sistemas de mitigación para determinar la importancia relativa en las secuencias de falla de cada uno de los componentes del aerogenerador, con el objetivo de comprobar la rentabilidad de las mejoras y la optimización del mantenimiento. Resumen en inglés The most important aspects of wind energy in Mexico, including the potential for generating electricity and the major projects planned are presented here. Inparticular, the generation costs are compared to those of other energy sources. The results from the simulation of a 100 MWwind farm in the Tehuantepec Isthmus are also presented. In addition, the environmental impacts related to the wind farm in the mentioned zone are analyzed. Finally, some benefits of using Probabi (mas) listic Safety Analysis are discussed with respect to evaluating the risks associated with events that can occur in wind parks, being especially useful for design and maintenance of the parks and the wind turbines themselves. In particular, an event tree was developed to analyze possible accident sequences that could occur when the wind speed is too great. Also, fault trees were developed for each mitigating system considered, in order to determine the relative importance of the wind generator components to the failure sequences, in order to evaluate the yield of suggested improvements and the optimization of maintenance programs.

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Identification of partially known models of the Susqueda hidroelectric power plant

Quiroga, Oscar Daniel; Riera Colomer, Jordi; Batlle Arnau, Carles
2003-01-01

Digital.CSIC (Spain)

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Identification of partially known models of the Susqueda hidroelectric power plant

Quiroga, Oscar Daniel; Riera Colomer, Jordi; Batlle Arnau, Carles
2003-12-01

Digital.CSIC (Spain)

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Enhancement of the erbium concentration in RbTiOPO4 by codoping with niobium

Carvajal, Joan Josep; Nikolov, V; Sole, Rosa; Gavalda, Jna; Massons, Jaume; Rico, Mauricio; Zaldo, Carlos; Aguilo, Magdalena; Diaz, Francisco
2000-09-23

Digital.CSIC (Spain)