Teoría sobre Cogeneracion Electrica en 300 páginas de Amena Lectura

Llevaba tiempo sin crear entradas en la sección de bibliografía, y en este post hablaré sobre un libro sobre cogeneracion electrica que me ha permitido mantener un contacto activo y actualizado con esta temática en mi actividad profesional en este siglo XXI.

En la parte final disponéis de un tutorial sobre unidades de electrostática y magnetismo.

Se trata del libro

Cogeneración, de Mario Villares Martín

publicado por la editorial FC.

Mario Villares Martín

Ingeniero Industrial por la Universidad de Cataluña, diplomado en Ingeniería Medioambiental y Master en Dirección y Administración de Empresas. Además ha cursado estudios de Cogeneración Termoeléctrica en la UPC y de Sistemas de Protección de Instalaciones Eléctricas.

libro de cogeneracion electrica

Ya se habló sobre la

Cogeneracion Electrica

en la entrada sobre ciclo combinado dentro de la sección sector energetico, en la que se explicaba que este proceso permite obtener energía electrica mediante la combinación de ciclos térmicos de gas y vapor.

Definición

El concepto de cogeneracion deriva de la producción combinada de energía electrica y calorífica por cuanto parte de la energia calorífica generada en la turbina de vapor es reaprovechable para otro tipo de procesos. Este tipo de centrales se pueden encontrar en la mayor parte de las industrias de sectores como el papelero donde existe una amplia demanda de energía calorífica o el alimentario.

En estos casos de simple cogeneracion el rendimiento de la instalación se maximiza cuando se combinan los ciclos de  Rankine en contrapresión) y de Brayton (gas).

ciclos en cogeneracion electrica

Proceso

La cogeneracion electrica, por tanto, no es sino una aplicación adicional de todo lo anterior al lograr combinar las energías térmicas de gas y vapor para realizar un doble proceso generación electrica. De hecho se podría considerar un fenómeno inverso al comentado puesto que es la energia calorífica del proceso (obtenida del gas usada para la generación directa) la que se usa para crear vapor de alta presion y el ciclo térmico correspondiente, y la energía para mover el segundo alternador.

Libro sobre Cogeneracion

Del libro destacaría su fácil y amena lectura para gente que cuente con formación técnica en física y termodinámica. En mi caso personal supuso la oportunidad de especializar mi formación hacia un campo que como se ve en la actualidad es la forma de energía no renovable con mayor ratio de crecimiento.

Como en anteriores entradas de la sección se mostrará el título de los principales capítulos del libro y los pasajes más destacados a juicio del autor del blog.

C1. Conceptos Termodinámicos

Energía Utilizable o Exergía

Es el trabajo máximo que puede realizar un sistema, en unas condiciones termodinámicas determinadas, que tiende, mediante una transformación reversible a su estado de agotamiento.

fórmulas de cogeneracion electrica

El estado de agotamiento de un sistema termodinámico que sólo intercambia calor con el medio circundante se consigue cuando las condiciones termodinámicas del sistema se igualan a las condiciones termodinámicas del medio exterior, por lo que no puede haber más intercambio térmico y se el sistema definido se confunde con el medio circundante….”

C2. Ciclos Termodinámicos para la Cogeneración

Ciclo Rankine

Existe otro ciclo termodinámico llamado de Rankine que es el ciclo básico de las turbinas de vapor donde el combustible, o el aporte energético primario, no actúa sobre la máquina en sí sino a través de un fluido cuya entalpía ha sido elevada por la oxidación violenta de un combustible con su respectivo comburente…..”

C3. Turbinas a Gas

“Se trata de un sistema termodinámico abierto. La turbina de gas es una turbomáquina térmica cíclica motor y está constituida por un compresor para el aire comburente, una o varias cámaras de combustión y una turbina accionada por los gases calientes procedentes de la o las cámaras de combustión.

Recordando su ciclo termodinámico vemos que el trabajo ideal es una expansión isoentrópica y que el aporte energético se realiza a presión constante.

Es condición, pues, que en todas las turbinas de gas el combustible entre en la cámara de combustión a la misma presión que el aire comburente…..”

C4. Turbina de Vapor.

“GENERALIDADES

Las turbinas son los elementos motores más antiguos que existen después de la tracción animal. Podemos hacer memoria recordando los molinos de viento y los molinos de agua. Actualmente la energía eólica está proliferando vertiginosamente.

Es por tanto una tecnología ampliamente probada y experimientada y, aunque las turbinas de gas son mucho más delicadas, pues giran a un  gran número de revoluciones por minuto, entre 3500 y 25000 ropm, se puede comprender la complejidad técnica que eso supone, pues cualquier desequilibrio en la masa de giro da como resultado que el vector momento cinético se desvíe del eje de giro provocando enormes tensiones sobre los cojinentes de rodamiento…..”

vapor en cogeneracion electrica

C5. Calderas de Recuperación

“Dejando a un lado las elucubraciones, pasemos a definir las calderas de recuperación. Existen dos tipos:

Pirotubulares. piro viene del griego y significa fueto, lo que significa que el fuefo, o mejor dicho, los homos calientes pasan por tubos que están sumergidos en agua y por radiación calientan ésta hasta la vaporización recalentando luego ese vapor hasta las condiciones de presión y temperatura de diseño de la caldera……”

C6 Motores

“Parámetros característicos de un motor alternativo o de combustión interna.

A partir del diagrama real de indicador de la máquina puede establecerse el trabajo indicado como suma algebraica de las áreas delimitadas por dicho diagrama …..”

C7 Ciclos de la Cogeneracion

Ciclo Combinado

La planta de ciclo combinado es una optimización de la de ciclo simple con la instalación de una turbina de vapor de contrapresión, ya que los gases de la turbina se encuentran a una temperatura suficientemente elevada para producir vapor sobrecalentado a alta presión.

Esa mejora, en general, producen un incremento en la energía electrica generada que puede compensar la extrainversión derivada de la instalación de una caldera de alta presión, la turbina de vapor y la necesidad de un tratamiento de agua más riguroso que en la planta de ciclo simple ……

C8. Control y regulación de los Sistemas de Cogeneracion

Sistemas de control tradicionales

Los sistemas de control tradicionales, basados en la electrotecnia discreta e integrada y con un componente básico principal, el amplificador operacional, permiten realizar funciones de control generalmente puntuales, de control con unos o pocos parámetros simultáneamente. El principio básico y más difundido es el de controll PID o Proporcional, Integral, Derivativo en el que, por medio de la medida del parámetro a controlar, y su comparación con una referencia, se genera una señal de error que actúa sobre el regulador constituido por amplificadores operaciones y …..”

C9. Dónde se puede instalar un sistema de cogeneracion

“Empezando por los sectores más primarios en la cadena industrial como son:

Minería y extracción: en esta actividad el consumo de energía térmica se destina principalmente al secado de los minerales extraídos utilizando la técnica de atomización principalmente.

La curva de demanda energética diaria es bastante regular y es una actividad de más de 75000 horas / año de utilización energética. …..”

C10. Proyecto de Cogeneracion

Estructura del Proyecto

Debe constar de una memoria técnica donde se describa el punto de enfoque elegido. No debemos olvidar que se trata de un proyecto, son sus particularidades que lo diferencian de otros.

Así nuestro proyecto constará de

  1. Memoria técnica
  2. Pliego de condiciones
  3. Cálculos justificativos
  4. Planos y esquemas
  5. Estado de mediciones
  6. Presupuesto

C11. Cálculo simplificado de la rentabilidad d una instalación de cogeneracion

“La entrada en el diagrama se realiza por el gráfico de rendimiento en el que se debe determinar, en primer lugar, la relación calor / electricidad de la instalación cogeneración, para lo cual se necesita un pequeño esquema de la instalación de cogeneracion en el que se está pensando y donde se refleje en unidades coherentes:

El consumo total de combustible (suma de los distintos consumos de combustible en todos los equipos de la instalación de cogeneracion: motor, caldera de recuperación, ….)

Anexos

  • Anexo I. Marco legislativo de la Cogeneración
  • Anexo II. Breve historia de la Termodinámica
  • Anexo III. Casos Prácticos
  • ANexo IV. Protecciones Eléctricas en Plantas de Cogeneración
  • Anexo V. Tablas

Tras el resumen comentaros que este libro de cogeneracion electrica no llega a las 300 páginas por lo que añadiría ese factor (su accesible tamaño) como una ventaja más para su lectura.

manual sobre cogeneracion electrica

Finalmente y como es habitual en todas las entradas de boletín se os entrega este tutorial sobre

Electrostática y Magnetismo,

concretamente sobre las unidades usadas para la medida de sus  magnitudes, empezando por su descripción en el sistema cegesimal (CGS), ya prácticamente en desuso, y finalizando tras esa contextualización con el detalle de las mismas en el sistema internacional de medida (SI).

Despedirme deseándoos un feliz final de mes de Mayo y buena entrada de Junio.boletin sobre cogeneracion electrica

 

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