Sinopsis

Las plantas de cogeneración son la solución energética más inteligente para aprovechar la energía química contenida en un combustible fósil. Pero los fabricantes de los equipos principales hacen soluciones estándar, que no se adaptan bien a los climas del trópico.

Las plantas de cogeneración valen para el trópico, pero hay que customizar la solución, hay que TROPICALIZAR la solución, adaptarla a las condiciones ambientales de esta zona geográfica.

Este libro repasa cada uno de los conceptos relativos al diseño y operación de plantas de cogeneración que operan en el trópico, de la mano de dos expertos en esta tecnología.

Índice

PRÓLOGO
1. LA COGENERACIÓN EN LAS ISLAS DEL CARIBE
1.1. LOS CUATRO CONDICIONANTES DE LAS ISLAS CARIBEÑAS
1.1.1. Las condiciones ambientales
1.1.2. La tropicalización de los grupos generadores
1.1.3. Fenómenos naturales extremos
1.1.4. El combustible
1.2. LAS RENOVABLES Y LA COGENERACIÓN
2. LA COGENERACIÓN
2.1 QUÉ ES UNA PLANTA DE COGENERACIÓN
2.2 ELEMENTOS DE UNA PLANTA DE COGENERACIÓN
2.3 JUSTIFICACIÓN TÉCNICA DE LA COGENERACIÓN
2.4 SECTORES ATRACTIVOS PARA LA COGENERACIÓN
2.4.1 El sector industrial
2.4.2 El sector servicios
3. TIPOS DE PLANTAS Y PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS
3.1 SEGÚN LA POSICIÓN DE LA GENERACIÓN TÉRMICA
3.1.1 Ciclo cabecera o topping
3.1.2 Ciclo cola o bottoming
3.1.3 Ciclo combinado
3.2 SEGÚN EL NÚMERO DE ENERGÍAS GENERADAS
3.2.1 Cogeneración propiamente dicha
3.2.2 Trigeneración
3.2.3 Tetrageneración
3.3 SEGÚN EL RÉGIMEN DE CONSUMO ELÉCTRICO
3.3.1 Autoconsumo
3.3.2 Exportación a la red
3.3.3 Plantas mixtas
3.4 SEGÚN LA MÁQUINA TÉRMICA PRINCIPAL
3.4.1 Plantas de cogeneración con turbina de gas
3.4.2 Plantas de cogeneración con motor alternativo
3.4.3 Plantas de cogeneración con turbina de vapor
3.4.4 Plantas de cogeneración mixtas
3.5 SEGÚN EL TAMAÑO
3.5.1 Nano-cogeneración
3.5.2 Micro-cogeneración
3.5.3 Cogeneración a pequeña escala
3.5.4 Cogeneración a mediana escala
3.5.5 Cogeneración a gran escala
3.6 SEGÚN EL FLUIDO CALOPORTADOR UTILIZADO
3.6.1 Plantas que utilizan aire como fluido caloportador
3.6.2 Plantas que utilizan agua caliente
3.6.3 Plantas que utilizan agua sobrecalentada
3.6.4 Plantas que utilizan aceite térmico
3.6.5 Plantas que utilizan vapor saturado
3.6.6 Plantas que utilizan vapor sobrecalentado
3.6.7 Plantas que utilizan fluidos orgánicos a baja temperatura
3.7 PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS DE LAS PLANTAS DE COGENERACIÓN
3.7.1 Tipo de cogeneración
3.7.2 Potencia y energía eléctrica generada anualmente
3.7.3 Tensión de conexión
3.7.4 Potencia térmica
3.7.5 Relación calor/electricidad
3.7.6 Tipo de combustible principal y auxiliar
3.7.7 Tipo de caldera y producción
3.7.8 Eficiencia o rendimiento
3.7.9 Rendimiento eléctrico equivalente
3.7.10 Tabla de características
4. INGENIERÍA CONCEPTUAL DE UNA PLANTA DE COGENERACIÓN
4.1 FACTORES CONDICIONANTES O LIMITANTES
4.1.1 Normativa legal
4.1.2 Limitación en el punto de conexión
4.1.3 Potencia térmica
4.1.4 Inversión a realizar
4.1.5 Espacio disponible
4.1.6 Fuente de energía primaria
4.1.7 Factores condicionantes o limitantes
4.2 ANÁLISIS SIMPLIFICADO VS ANÁLISIS DETALLADO
4.3 FUENTES DE INFORMACIÓN
4.4 INVENTARIO DE NECESIDADES TÉRMICAS
4.4.1 Estimaciones y mediciones
4.4.2 Análisis de históricos
4.4.3 Mediciones en campo
4.4.4 Análisis estadístico
4.4.5 Tipos de perfiles de demanda
4.4.6 Variación de las necesidades térmicas futuras
4.5 INVENTARIO DE NECESIDADES ELÉCTRICAS
4.5.1 Análisis de datos existentes
4.5.2 Mediciones en campo
4.5.3 Análisis y tratamiento de datos
4.6 CURVA DE CARGA ANUAL
4.7 CURVAS INVERSAS DE FRECUENCIAS ACUMULADAS
4.8 DISEÑO PRELIMINAR
4.8.1 Las 3 tecnologías básicas: motores, turbinas de gas de vapor
4.8.2 Aspectos a tener en cuenta en un diseño preliminar
4.8.3 Relación potencia térmica-potencia eléctrica
4.9 CASOS TÍPICOS
4.9.1 Caso típico 1: motores de gas y caldera pirotubular de recuperación
4.9.2 Caso típico 2: grandes necesidades térmicas
4.9.3 Caso típico 3: grandes potencias y consumos térmicos muy variables
4.9.4 Caso típico 4: disponibilidad de licor negro
4.9.5 Otros casos
4.10 VISIÓN COMPLETA DEL PROCESO DE DISEÑO
5. INGENIERÍA BÁSICA Y DE DETALLE
5.1 INTERCONEXIÓN CON INSTALACIONES PREEXISTENTES
5.2 INTERCONEXIÓN CON LA INSTALACIÓN ELÉCTRICA
5.2.1 Finalidad de la energía eléctrica generada
5.2.2 Instalación eléctrica preexistente
5.2.3 Análisis de las modificaciones necesarias en la parte eléctrica
5.3 INTERCONEXIÓN CON LA INSTALACIÓN TÉRMICA
5.3.1 Análisis de las instalaciones térmicas preexistentes
5.3.2 Tipos de conexión con la instalación térmica preexistente
5.3.3 Análisis de las modificaciones necesarias en la parte térmica
5.4 CONSIDERACIONES RELATIVAS AL DISEÑO MECÁNICO
5.5 CONSIDERACIONES RELATIVAS AL DISEÑO ELÉCTRICO
5.6 CONSIDERACIONES RELATIVAS A LA INSTRUMENTACIÓN
5.7 CONSIDERACIONES RELATIVAS A COMPONENTES ELECTRÓNICOS
5.8 CONSIDERACIONES RELATIVAS AL CONTROL
5.9 CONSIDERACIONES GENERALES RELATIVAS A LA OPERATIVIDAD
5.10 CONSIDERACIONES GENERALES RELATIVAS A LA MANTENIBILIDAD
5.11 CONSIDERACIONES RELATIVAS A LA DOCUMENTACIÓN
6. LOS MOTORES ALTERNATIVOS
6.1 EL MOTOR ALTERNATIVO
6.2 CLASIFICACIÓN DE LOS MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA
6.2.1 Según el ciclo de funcionamiento
6.2.2 Según el sistema de admisión
6.2.3 Según el combustible usado
6.2.4 Según el sistema de refrigeración
6.2.5 Según la presión de admisión
6.2.6 Según el número de carreras por ciclo
6.2.7 Según la relación estequiométrica de la mezcla
6.3 DIFERENCIAS DE COMPORTAMIENTO ENTRE MOTORES DIESEL Y DE GAS
6.4 PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS
6.4.1 Características dimensionales
6.4.2 Características constructivas
6.4.3 Prestaciones
6.5 EL CICLO OTTO
6.5.1 El funcionamiento de motor de cuatro tiempos ciclo Otto
6.6 PRINCIPALES EQUIPOS Y SISTEMAS
6.7 ELEMENTOS ESTRUCTURALES
6.7.1 Cimentación y bancada
6.7.2 Características de una bancada para motores alternativos
6.7.3 Unión del motor a la bancada
6.7.4 Bloque motor
6.7.5 Culatas o tapas de cilindro
6.7.6 Cárter
6.8 EL TREN ALTERNATIVO
6.8.1 Cilindros
6.8.2 Pistones
6.8.3 Anillos o segmentos
6.8.4 Bielas
6.9 EL TREN ROTATIVO
6.9.1 Cigüeñal
6.9.2 Volante de inercia
6.9.3 Dámper
6.9.4 Cojinetes de biela y bancada
6.10 SISTEMA DE ALIMENTACIÓN DE COMBUSTIBLE
6.10.1 Filtros de aire
6.10.2 Entrada de combustible
6.10.3 La mezcla con el comburente: carburación e inyección
6.10.4 Turbocompresor
6.10.5 Enfriador
6.10.6 Colector de admisión
6.11 SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN
6.11.1 Elementos que forman en sistema de distribución
6.11.2 Tipos de sistemas de distribución
6.11.3 Ajustes, desgaste y lubricación
6.12 SISTEMA DE ENCENDIDO
6.12.1 Principio de funcionamiento del sistema de encendido
6.12.2 Elementos habituales del sistema de encendido
6.12.3 Bujía
6.12.4 Caja de encendido
6.12.5 Bobina
6.12.6. Detector de posición del cigüeñal
6.12.7 Cámara de combustión
6.13 SISTEMA DE REFRIGERACIÓN DE ALTA TEMPERATURA
6.13.1 Componentes del sistema
6.13.2 Motores con aerorrefrigerador para el circuito de alta temperatura
6.14 SISTEMA DE REFRIGERACIÓN DE BAJA TEMPERATURA
6.14.1 Elementos del circuito de refrigeración de baja temperatura
6.14.2 Características del agua de refrigeración de baja temperatura
6.15 SISTEMA DE LUBRICACIÓN
6.15.1 Conceptos generales sobre lubricación
6.15.3 Características de los aceites para motores de gas más habituales
6.15.4 Elementos que forman el sistema de lubricación
6.15.5 Partes del motor que deben lubricarse
6.16 SISTEMA DE CONTROL
6.16.1 Función del sistema de control
6.16.2 Principales elementos del sistema de control
6.16.3 Sistema de alimentación ininterrumpida
6.16.4 Principales lazos de control del sistema y enclavamientos
7. GENERACIÓN DE ENERGÍA TÉRMICA
7.1 CLASIFICACIÓN DE CALDERAS
7.1.1 De acuerdo con la fuente de energía utilizada
7.1.2 De acuerdo con el fluido caloportador
7.1.3 De acuerdo con la disposición de los haces tubulares
7.1.4 De acuerdo con el tipo de circulación del agua
7.1.5 De acuerdo con la conducción de los fluidos
7.2 PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS
7.2.1 Presión efectiva
7.2.2 Capacidad
7.2.3 Superficie de calefacción
7.2.4 Producción específica de vapor
7.2.5 Índice de vaporización
7.3 CALDERAS PIROTUBULARES
7.3.1 Hogar
7.3.2 Caja de fuego
7.3.3 Envolvente
7.4 CALDERAS ACUOTUBULARES DE COMBUSTIÓN
7.4.1 Calderas acuotubulares compactas
7.4.2 Calderas acuotubulares no compactas
7.4.3 Partes de una caldera acuotubular de combustión
7.4.4 Cogeneraciones con calderas acuotubulares de combustión
7.5 CALDERAS ACUOTUBULARES DE RECUPERACIÓN
7.5.1 Parámetros de diseño
7.5.2 Condiciones de diseño
7.5.3 Posibilidades de reconversión
7.5.4 Complementos
7.6 SEGURIDADES EN CALDERAS
7.6.1 Prescripciones de seguridad y alarmas
7.6.2 Válvulas de seguridad
7.6.3 Válvulas del circuito de agua de alimentación
7.6.4 Válvulas de circuito de vapor
7.6.5 Indicadores de nivel
7.6.6 Sistema de alimentación de agua
7.6.7 Seguridad contra descargas eléctricas
7.6.8 Mirillas
7.6.9 Seguridad contra fallo de corriente eléctrica
7.6.10 Seguridad del aporte calorífico máximo
7.6.11 Regulación, seguridad y control para generadores automáticos
7.6.12 Seguridad de presión máxima de vapor
7.6.13 Seguridad de presencia de llama
7.6.14 Seguridad para quemadores con encendido automático
7.6.15 Seguridades por bajo nivel de líquido
7.7 CALDERAS DE RECUPERACIÓN DE ACEITE TÉRMICO
7.8 EL CICLO AGUA VAPOR
7.8.1 Esquema de ciclo agua-vapor
7.8.2 Condensador
7.8.3 Bombas de condensado
7.8.4 Precalentadores de baja presión
7.8.5 Tanque de agua de alimentación
7.8.6 Bombas de agua de alimentación
7.8.7 Precalentadores de alta presión
7.8.8 Válvula de by-pass de alta presión
8 GENERACIÓN DE AGUA FRÍA
8.1 MÁQUINAS DE ABSORCIÓN DE BROMURO DE LITIO
8.1.1 Generador
8.1.2 Condensador
8.1.3 Enfriador o evaporador
8.1.4 Absorbedor
8.2 MÁQUINAS DE ABSORCIÓN DE AMONIACO
9. GENERADOR Y SISTEMAS ELÉCTRICOS
9.1 GENERADOR ELÉCTRICO
9.2 SISTEMAS DE ALTA Y MEDIA TENSIÓN
9.2.1 Transformador principal
9.2.2 Transformador de servicios auxiliares
9.2.3 Interruptor de máquina
9.2.4 Interruptor automático
9.2.5 Seccionadores de barras y línea
9.2.6 Barra de media tensión
9.2.7 Línea de evacuación
9.2.8 Protección contra rayos
9.2.9 Red de tierras
9.2.10 Transformadores tensión (TT)
9.2.11 Transformadores de intensidad
9.2.12 Protecciones
9.3 SISTEMA DE BAJA TENSIÓN
9.4 ESQUEMA UNIFILAR
10. OPTIMIZACIÓN DE PLANTAS EN CLIMAS TROPICALES
10.1 DETERMINACIÓN DE LA POTENCIA
10.2 ANALIZAR LOS CIRCUITOS DE REFRIGERACIÓN DE AT Y BT
10.3 CAMBIAR EL CONCEPTO DE PLAN DE MANTENIMIENTO
10.4 VIGILANCIA DE PARÁMETROS
10.5 ACEITES DE LUBRICACIÓN DE GRAN CALIDAD
10.6 REFRIGERACION DE AIRE DE ADMISIÓN
10.7 ¿LO HACEN USTEDES O LO HACEMOS NOSOTROS?