COGENERADORES

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Nombres: Leonardo Prudencio Kaune, Mauricio Rodríguez Carranza

Códigos: 45450, 47820

Fecha de presentación: 13/09/2019

Materia: Termodinámica

Docente: Ing. Juan Pablo Gonzales Arce

Título: Cogeneradores

COGENERADORES

Contenido

1.        Introducción        3

2.        Generalidades        3

1. Introducción

En todos los ciclos analizados previamente en el desarrollo de la materia, el único propósito de estos mismos era el de convertir el calor transferido hacia el fluido, en trabajo. La parte restante del calor – es decir el calor de salida – se la liberaba hacia los lagos, ríos, océanos, es decir, la atmósfera. Este calor de salida era simplemente un desecho debido a que la calidad con la que salía del ciclo era muy baja como para poder darle un uso práctico.  

Sin embargo, las grandes industrias como la de producción y refinación de petróleo, fabricación del acero o la química desperdician una gran cantidad de calor para producir trabajo y esto no es costo efectivo por lo que los dispositivos que utilizan estas grandes empresas requieren la entrada de energía en forma de calor, también denominado calor de proceso.

Las grandes industrias, como las mencionadas anteriormente utilizan una gran cantidad de calor para sus procesos y en consecuencia consumen una gran cantidad de energía eléctrica. Esto, al ser muy costoso requiere una solución eficiente y económica la cual es la siguiente: utilizar el calor que se desperdicia y el potencial de trabajo ya existente para nuevamente producir energía en vez de permitir que se desperdicie. El resultado es una central que produce electricidad mientras cubre los requerimientos de calor para sus procesos industriales, llamada planta de cogeneración.

1. Generalidades

Los cogeneradores son sistemas de alta eficiencia energética, en el cual se obtiene de manera simultánea la energía eléctrica y energía térmica – en forma de calor – a partir de una energía primaria, la cual generalmente se obtiene mediante la combustión de combustibles fósiles como el gas o el petróleo. Por otra parte, las plantas de cogeneración también pueden obtener energía mecánica y térmica fría. También, la energía primaria puede provenir del agua o vapor de la misma.

Existen diferentes ciclos que pueden ser utilizados como ciclos de potencia en una planta de cogeneración, como ser el ciclo de Rankine (turbina de vapor), el ciclo de Brayton (turbina de gas) o algún ciclo combinado.

Podemos mostrar el funcionamiento de una planta ideal de cogeneración con una turbina de vapor a continuación: [pic 2]

Como se observa en la gráfica, la planta suministra calor de proceso a 500 kPa y una tasa o potencia de 100 kW. Para cumplir con esta demanda el vapor se expande en la turbina hasta una presión de 500 kPa, produciendo una potencia de 20 kW. El flujo de este vapor puede ajustarse de manera que este salga de la sección de cogeneración o calentamiento de proceso como un líquido saturado a una presión de 500 kPa. A continuación, el vapor se bombea hasta la presión de la caldera y se calienta en la misma hasta el estado 3. El trabajo de la bomba es muy pequeño y se lo ignora. Si descartamos toda perdida de calor, la tasa de entrada de calor en la caldera se determina a partir de un balance de energía de 120 kW. En esta planta de cogeneración no existe un condensador y es por esto que no se libera alguna cantidad de calor como desecho.

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