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martes, 27 de marzo de 2012

La Refrigeración

La distinción entre los sistemas de cogeneración y trigeneración es básicamente que estos últimos se complementan de un sistema de refrigeración. Hoy en día, las maquinas de refrigeración abundan por todas partes. El frío puede producirse por procesos distintos pero el más utilizado es el de refrigeración por evaporación.
La refrigeración por evaporación se basa en que un liquido al evaporar  absorve el calor latente de evaporación y de esta manera extrae calor de su alrededor, bajando así su temperatura. El metodo más utilizado entre la refrigeración por evaporación sería el de refrigeración por compresión-licuefacción.
A continuación se muestra un esquema del ciclo de la refrigeración por compresión-licuefacción:



La presión del fluido gaseoso, el cual actuará como refrigerador, se eleva mediante un compresor.  Una vez comprimido, el fluido pasará por un condensador donde se enfría y condensará como líquido. A continuación, el refrigerante circulará en estado líquido por el tubo capilar hasta llegar al evaporador, un conducto con muy baja presión en su interior. Debido a esto, el líquido refrigerante evaporará y enfriará, enfriando paralelamente el evaporador. Este ciclo se repetirá hasta conseguir temperaturas muy bajas en el evaporador.  Fluidos refrigerantes frecuentes:
·         Amoniaco
·         Freones 12 y 14 (compuestos de flúor y cloro)
·         Mezclas de hidrocarburos


Otros métodos también conocidos por refrigeración por evaporación podrían ser la
refrigeración por absorción, refrigeración por temopares o refrigeración por disolución.


Fuente:



jueves, 8 de marzo de 2012

Turbinas de gas. Ciclo Brayton


¡Buenas noches a todos!

En esta nueva entrada expondré varios vídeos explicativos obtenidos de Internet sobre las turbinas de gas, ya explicadas en la entrada anterior. Se tratan de vídeos muy gráficos que explican ideas básicas que nos ayudarán a  aclarar ideas.








Ciclo Brayton

Por otro lado, dedicaré unas breves líneas a explicar el ciclo Brayton ya que se trata de la base del motor de turbina de gas. Conocido también como ciclo Joule o ciclo Froude, está formado por cuatro etapas:

  • Compresión isentrópica en un compresor.
  • Adición de calor al fluido de trabajo a presión constante en un intercambiador de calor o una cámara de combustión.
  • Expansión isentrópica en una turbina.
  • Remoción de calor del fluido de trabajo a presión constante en un intercambiador de calor o en la atmósfera.
 
Esquema del ciclo básico de las turbinas de gas

Aunque se generaliza como ciclo termodinámico, en realidad el fluido de trabajo no cumple un ciclo completo en las turbinas de gas ya que este finaliza en un estado diferente al que tenía cuando inició los procesos, se podría decir que es un ciclo abierto. Las turbinas de gas de ciclo abierto simple utilizan una cámara de combustión interna para suministrar calor al fluido de trabajo y las turbinas de gas de ciclo cerrado simple utilizan un proceso de transferencia para agregar o remover calor del fluido de trabajo, tal y como se puede observar en la imagen anterior.


Diagrama del ciclo Brayton teórico (en negro) y real (en azul), en función de la entropía S y la temperatura T

Fuente:
http://www.cicloscombinados.com/ciclobrayton.html

martes, 28 de febrero de 2012

Instalación con turbinas de gas

Tal y como dijimos en la entrada anterior, se distinguen dos tipos de sistemas típicos de cogeneración de los cuales nos centramos en instalaciones que emplean motores alternativos. Hoy, nos centraremos en instalaciones que emplean turbinas de gas, tanto en ciclo simple como combinado.
En estos sistemas, la energía mecánica se produce por la expansión del vapor de alta presión procedente de una caldera convencional. Las turbinas de gas funcionan con un exceso de aire para que las elevadas temperaturas que se alcanzan después de la combunstión no afecten las características mecánicas de los rodetes de las turbinas. Los combustibles empleados pueden ser tanto gaseosos como líquidos.
La gran ventaja de las turbinas de gas sería que tiene una facil recuperación del vapor, el cual se encuentra principalmente en los gases de escape. Estos gases se encuentran a una temeratura de 500 ºC, por tanto son perfectos para producir vapor en un generador de recuperación.

Un esquema de insatalación con turbina de gas sería la siguiente:



Podemos definir dos ciclos. Si el vapor producido se encuentra a la presión definida por el usuario estamos hablando de un ciclo simple y si se encuentra a una presión y temperatura elevadas para su expansión en la turbina de vapor hablamos de ciclo combinado.
Las turbinas de vapor podríamos dividirlas en dos grupos:
  • A contrapresión: el vapor que sale de la turbina se envía directamente al proceso sin usar condensadores o equipos como torres de enfriamiento.
  • A extracción/condensación: una parte del vapor es extraido por puntos de la turbina antes de la salida al condensador pra obtener vapor a varias presiones.
Las turbinas de vapor tienen una eficiencia eléctrica de 33% y una eficiencia térmica de 52%.



lunes, 20 de febrero de 2012

Instalación con motores alternativos

Como ya comentamos en anteriores entradas, la trigeneración es útil en aquellas aplicaciones en las que además de calefacción y agua caliente se requiere también una importante cantidad de frío, por ejemplo para climatización o refrigeración.
Las máquinas de absorción se incorporan en el sistema de cogeneración cuando existe una demanda de frío, bien sea para algún proceso de fabricación, climatización, congelación o conservación, y existe una energía residual. Este calor residual puede ser aportado por diferentes fluidos térmicos, como vapor, agua caliente, agua sobrecalentada o gases calientes.
Se distinguen dos tipos de sistemas típicos de cogeneración donde se integran máquinas de absorción para producción de frío, en función de qué tipo de máquina empleen para producir la electricidad y el calor:
  • Instalaciones que emplean motores alternativos.
  • Instalaciones que emplean turbinas de gas, tanto en ciclo simple como combinado.
Hoy nos centramos en las plantas con motores alternativos y más adelante estudiaremos las que emplean turbinas de gas.

Motores alternativos
La figura siguiente muestra un esquema de una instalación de este tipo. En ella se observan los componentes principales: el motor (a la izquierda), la caldera para producir agua caliente (en el centro) y la máquina de absorción (a la derecha).

Los motores alternativos usados son motores de combustión interna, que generan energía mecánica a partir de la energía desprendida en la reacción de combustión de un combustible. Normalmente se emplean los de ciclo Diesel, aunque también se emplean a veces otros ciclos más complejos.
El rango de potencias más usual de estos motores en sistemas de cogeneración en el sector industrial es de 100 kW a 1.000 kW. El rendimiento de estos motores suele estar en torno al 30 %-35 %. Presentan una gran flexibilidad en su funcionamiento.
El motor mueve el generador directamente, produciendo electricidad, generando así el primer producto de la trigeneración.
Por otra parte el motor, durante su funcionamiento produce calor residual, en tres zonas distintas.
En primer lugar están los gases de escape, que están muy calientes, y son la principal fuente de calor residual. Estos gases de escape calientes se hacen pasar por un intercambiador aire – agua, que funciona como una caldera, produciendo agua caliente. De esta forma se produce el segundo producto de la trigenereación.
También se produce calor residual en el motor en otras dos zonas:
  • La refrigeración del bloque y la culata del motor, donde están las cámaras de combustión.
  • La refrigeración del aceite de lubricación, en el cárter del motor.
Mediante circuitos de agua adecuados situados en el motor, se extrae el calor de estos dos focos, y se lleva a un cambiador de calor, donde el calor extraído del motor se emplea para calentar agua. El agua caliente así producida se añade a la producida mediante los gases de escape.
La energía térmica generada por el motor alternativo es del orden del 60 %-70 %, mientras que la energía eléctrica supone aproximadamente un 30 %.


Fuentes de información:

http://www.empresaeficiente.com/

miércoles, 1 de febrero de 2012

¿Quién emplea este sistema de Trigeneración?


LEVENGER, expertos en implementación de energías renovables.



Hoy en día el concepto de energías renovables es algo que escuchamos mucho ya que gracias a ellas podríamos conseguir un futuro más limpio y saludable. Levenger, es una empresa de Navarra conocida en el diseño e instalación de dichas energías la cual en 2010 recibió el premio Europeo GreenBuilding. Tiene gran experiencia en sistemas de cogeneración, trigeneración, biogás… Por ello, hemos decidido explicar brevemente en qué se basa la empresa para poder acercarnos a aplicaciones más directas de la trigeneración.

Levenger realiza proyectos los cuales incluyen un estudio previo de la situación para luego centrarse en la instalación y mantenimiento de equipos de cogeneración. Busca la mayor eficiencia energética. La garantía del éxito se basa en la adaptación de la cogeneración.

Esta empresa, es una de las empresas pioneras en España en este asunto de la trigeneración. Se ocupa de implantar sistemas de aprovechamiento energético en espacios en los cuales debido a su actividad o diversas causas se necesita una climatización constante como en actividades en las cuales el frío forma parte de ellas entre otras.

Acerquémonos a una de las instalaciones en las que ha tomado parte esta empresa, Polideportivo Municipal de Valdelasfuentes, Madrid.
Este polideportivo, como muchos otros, contiene numerosos servicios los cuales requieren una constante climatización y aporte térmico y eléctrico. Debido a esto, se decidió instalar una planta de cogeneración de 800 kW eléctricos. El sistema de trigeneración fue completado mediante una máquina de absorción y paralelamente un sistema de control hace que podamos aprovechar la planta de cogeneración como servicio de emergencia al producirse algún tipo de corte de suministro eléctrico.


Fuente de información:
http://www.levenger.es/

martes, 31 de enero de 2012

Un primer acercamiento

¿Qué es lo que vamos a ver hoy?
En esta entrada explicaremos de forma simple las ideas básicas de la trigeneración y sus principales aplicaciones hoy en día.

Tal y como hemos dicho, una planta de trigeneración es similar a una de cogeneración (producción de energía eléctrica y calor), pero con la adición de un sistema de absorción para la producción de frio, empleando el exceso de calor.
Normalmente el vapor de escape de una turbina de vapor, después de producir energía eléctrica, dispone todavía de suficiente energía que puede ser usada para procesos térmicos. En la trigeneración, esta energía residual se emplea para la producción de frío, permitiendo alcanzar un mayor rendimiento térmico que en las plantas de energía tradicionales.

Esquema del proceso de trigeneración

  • En la industria alimentaria, donde se necesitan a la vez la refrigeración (para conservación de los alimentos) y el calor (para la producción de alimentos, cocción, etc.).
  • En instalaciones como hospitales u hoteles, donde se necesitan a la vez agua caliente sanitaria y de calefacción y frío (para aire acondicionado). Además, la estacionalidad de dichas necesidades (calor en invierno y frío en verano) hace que la trigeneración permita un mejor uso de la energía que la cogeneración clásica.
  • Procesos de secado, como en las industria cerámica, o en la industria textil.
  •  Industrias relacionadas con el medio ambiente, como procesos biológicos, concentración de residuos o de secado de fangos.

 A continuación, os dejo un video explicativo acerca de la Trigeneración Solar, que permite aprovechar la radiación solar para generar electricidad, calor y frío en la vivienda. Este sistema es de gran importancia en edificios tales como viviendas, hospitales, hoteles etc.



Fuentes de información:

 

miércoles, 25 de enero de 2012

Hola a todos!

Bienvenido a nuestro blog, que es un proyecto en la asignatura de Termodinámica de la Escuela Superior de Ingenieros de San Sebastián (Tecnun). Primero de todo, nos presentamos, somos Coro Celigüeta, María Larrañaga y Martin Daubenmerkl, estudiantes de Tecnun.

En los próximos meses vamos a dedicar nuestro blog al método de la trigeneración para la producción de energía. La trigeneración, también llamada CCHP (Combined Cooling, Heat and Power en inglés) es un método para la generación simultánea de electricidad, calor y refrigeración a partir de una misma fuente de energía, como el petróleo, gas o energía solar.

Nuestro objetivo es explicar técnicamente cómo funciona la trigeneración y permitir a cualquier persona interesada familiarizarse con esta tecnología y su importancia actual. Debemos pedir disculpas por cualquier error o inexactitud que podamos cometer, ya que este es un blog hecho por estudiantes.

María, Coro y Martin
Grupo 35


                                                                                                                                                


Welcome to our blog, which is a Project in the subject of Thermodynamics of the School of Engineering of San Sebastian (tecnun). First of all, let us present ourselves, we are Coro Celigüeta, María Larrañaga and Martin Daubenmerkl students at tecnun.

In the coming months we will cover in our blog the trigeneration method for production of energy. Trigeneration, also called CCHP (Combined Cooling, Heat and Power), is a method for the simultaneous generation of electricity, heating and cooling from the same original heat source such as fuel, gas or solar energy.

Our objective is to technically explain how tri generation works, and make any interested person familiar to this technology and its importance today. We have to apologize for any mistake or error we can make, because this is a blog made by undergraduate students.

María, Coro and Martin
Group 35