Silenciadores para Central Costanera

La central térmica Enel Generación Costanera es la mayor planta termoeléctrica de Argen­tina con una potencia de 2300 MW. Se inauguró en 1963 y se encuentra en Avenida España 3301, CABA, en la Zona Sur del área portuaria, en terrenos ganados al Río de La Palta, en la desembocadura del Riachuelo. Es de las llamadas de ciclo combinado que emplea gas natural y combustible líquido. ​

Los generadores eléctricos son fuentes de ruido, desde los equipos domiciliarios hasta los grandes equipos de centrales eléctricas como las del caso que aquí se trata. Merecen, por lo tanto, aten­ción en este aspecto, tanto para proteger al personal que allí trabaja como al vecindario que la puede estar rodeando.

Cada uno de sus seis grupos generadores tiene asociada una cal­dera con dos conductos de 10 cm de diámetro para escape de vapor en el proceso de des­com­presión (presión de tra­bajo: 1,2 x 107 N/m2; tempe­ratura: 565 °C). La relación entre esta presión y la ambiente a la salida del conducto es mayor que la crítica (1,89)[I].

Los nive­les sono­ros medidos a 100 m del extremo de cada conduc­to (ubi­cado a 50 m de altura) fueron de 105 dBA, afec­tando a per­sonal propio y al de otras grandes empresas próxi­mas, incluso la Re­serva Ecológica. En este caso entonces, más preocupante que el ruido de los generadores, es el de descompresión que se produce varias veces en un mes.

Figura 1. Vista de la Central con la Ciudad al fondo y la Reserva Ecológica entre ambas

Para el sitio de medición, el ángulo entre el conducto y el sitio de medi­ción es de 120°, por lo que el índice de directividad es de -11 dBA. Para un sitio más alejado a nivel de piso, la disminución del nivel sonoro (6 dB por dupli­cación de distancia) es mayor que la variación en contrario del índice de direc­tividad, por lo que es un sitio representativo de medición de la situación original y de resultado.

Basado en los desarrollos de Lighthill y posterio­res[II] sobre el com­­portamiento de los flu­jos de al­tas velocida­des, se desa­rrolló un silenciador hí­bri­do para cada ducto de diáme­tro cre­ciente (forma de embudo), desde 10 cm hasta 10 veces ese diámetro, a­bier­to superior­men­te con inte­rior de lana mi­neral de 150 kg/m3 con pro­tec­ción mecánica y un solo salto expan­sivo inferior en acero inoxi­da­ble multiperfo­rado. Las dimensiones en un corte se muestran en la Figura 2.

 

Figura 2. Corte esquemático de cada uno de los 6 silenciadores

Se ejecutaron dos modelos: uno de 2 m de alto to­tal (el del esquema) para los ductos más ale­jados y protegidos a modo de pantalla por el pro­­pio edificio de calderas y otro de 3 m de alto para los más próximos. Las atenuaciones logradas fue­ron de 20 y 25 dBA respectivamente como dife­rencia entre los valores me­didos antes y después de la instalación.

La condición de silenciador híbrido se debe a que está formado por uno de expansión (la com­ponente cónica) y una pantalla de geometría cilíndrica superior. Dado que la frecuencia del nivel pico fp se produce a cierta distancia de la boca del ducto, el cilindro se comporta como pantalla de atenuación so­nora, más que como silenciador.

De acuerdo con los datos suministrados, se calculó la frecuencia fp del pico de presión sonora que está dada por

 en la que S es el número de Strouhal (adimensional), v la velocidad del flujo y D el diámetro de la salida.

Dado entonces el sitio de máxima radiación en relación con el diámetro D, se generó el diseño que adoptó criterios complementarios basados en una ingeniería de diseño propio:

  1. Una base de envolvente multiperforada ubicada inmediatamente en la boca de salida del ducto, dentro del espacio cónico del si­lenciador, que genera múltiples vórtices que disminuye en chorro de gas original. La forma cónica inferior adapta el paso del diámetro del ducto al de la parte cilíndrica del silenciador, la que actúa como pantalla del foco principal de emi­sión so­nora, ubicado a menos de 1 m de la boca del ducto;
  2. Una pantalla circular aislante y absorbente sonora dada por el cilindro del silenciador que atenúa la radiación lateral con un índice de reducción acústica com­pen­sado (Norma ISO 717- parte 1) RW > 35 dB.
  3. La salida del silenciador tiene en cuenta que la potencia sonora depende de la octava potencia de la velocidad de salida del vapor, por lo que la relación con la del conducto igual a 6 es sumamente adecuada.

 

Figura 3. Fotografía de uno de los silenciadores ejecutados e instalados

En función de los criterios anteriores se da la forma y dimensiones del silenciador propuesto como solución para la atenuación de los niveles sonoros presentes al momento.

La implementación de esta solución permitió adecuar a la Central a las disposiciones muni­cipales y a la Resolu­ción 149/90 de la Subsecretaría de Energía de la Na­ción para con­ser­vación del me­­dio ambiente en este tipo de centrales.

 

Lic. Juan C. Giménez de Paz

Expresidente

Decibel Sudamericana S.A.

 

[I] L.L. Beranek y I.L.Vér, Noise and vibration control principles and applications. J. Wiley & Sons, Inc. (N.York, 1992). Capítulo 14, M.S. Howe y H.D. Baumann, “Noise of Gas Flows”.

[II] M.J. Lighthill, "On Sound Generated Aerodinami­cally". I: Proc.Roy.Soc­.A.221 (1952) 564/87; II: 222 (1954) 1/32 y P.O.A.L. Davies, "Radiation of Sound by a Hot Exhaust". J. Sound Vib.76 (1981) 591/594.


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