Sinopsis

Este libro dirigido a profesionales en activo y a empresas, dividido en 2 volúmenes, detalla tanto la ingeniería de este tipo de plantas como los equipos principales con los que cuentan estas instalaciones, trasmitiéndoles la inestimable experiencia de su autor, Santiago Garcia Garrido.

Las plantas de cogeneración son una forma eficiente de aprovechamiento de recursos energéticos, y principalmente, de aprovechamiento de energías fósiles como el gas natural, el gasóleo o el fuelóleo. La obra 'LA BIBLIA DE LA COGENERACIÓN' editada por RENOVETEC está dividida en dos volúmenes, el primero de ellos dedicado a la ingeniería y el segundo a los equipos principales con los que cuentan estas plantas.

A lo largo de los dos libros se ha recopilado toda la información referente a plantas de cogeneración que necesita el técnico que se dedica o que quiere dedicar una parte de su carrera profesional a este tipo de plantas. Se detallan y analizan todos los aspectos relativos a plantas de cogeneración desde cualquier punto de vista: financiero, ingenieril, operativo, etc.

Se trata de una obra única, ya que no hay en el mercado otra obra que analice la cogeneración desde la perspectiva del ingeniero que tiene que diseñar y construir plantas de este tipo, aportándole además la información detallada que requiere para tomar sus decisiones. Es por tanto una obra que aspira a convertirse en el manual más importante sobre cogeneración escrito en español

En el primer volumen se abordan los siguientes aspectos:

- Las tipologías de plantas de cogeneración existentes, que son muy variadas
- El dimensionamiento de una planta de cogeneración y la ingeniería conceptual
- El estudio de viabilidad
- El impacto ambiental de las plantas de cogeneración

El segundo volumen aborda en detalle el estudio de los siguientes equipos principales:

- Las turbinas de gas
- Las turbinas de vapor
- Los motores de gas, gasóleo y fuelóleo
- Los equipos de recuperación térmica
- Los equipos auxiliares

En definitiva, una obra bien documentada escrita por uno de los profesionales más destacados del sector, autor de más de 30 obras dedicadas al mundo energético y a la generación de energía eléctrica, Santiago García Garrido.

Índice

VOLUMEN 1

1. LAS PLANTAS DE COGENERACIÓN

OBJETIVOS DE ESTE LIBRO

QUÉ ES UNA PLANTA DE COGENERACIÓN

LOS ELEMENTOS DE UNA PLANTA DE COGENERACIÓN

BREVE RESEÑA HISTÓRICA

JUSTIFICACIÓN DE LA TÉCNICA DE COGENERACIÓN

SECTORES ATRACTIVOS PARA LA COGENERACIÓN

El sector industrial

El sector servicios

LA FINANCIACIÓN DE LOS PROYECTOS COMO ELEMENTO CLAVE

LA EXTERNALIZACIÓN DEL RIESGO EN PROYECTOS ENERGÉTICOS

2. TIPOS DE PLANTAS y PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS

SEGÚN LA POSICIÓN DE LA GENERACIÓN TÉRMICA

Ciclo cabecera o topping

Ciclo cola o bottoming

Ciclo combinado

SEGÚN EL NÚMERO DE ENERGÍAS GENERADAS

Cogeneración propiamente dicha

Trigeneración

Tretageneración

SEGÚN EL RÉGIMEN DE CONSUMO ELÉCTRICO

Autoconsumo

Exportación a la red

Plantas mixtas

SEGÚN LA MÁQUINA TÉRMICA PRINCIPAL

Plantas de cogeneración con turbina de gas

Plantas de cogeneración con motor alternativo

Plantas de cogeneración con turbina de vapor

Plantas de cogeneración mixtas

SEGÚN EL TAMAÑO

Nano-cogeneración

Micro-cogeneración

Cogeneración a pequeña escala o minicogeneración

Cogeneración a mediana escala

Cogeneración a gran escala

SEGÚN EL FLUIDO CALOPORTADOR UTILIZADO

Plantas que utilizan aire como fluido caloportador

Plantas que utilizan agua caliente

Plantas que utilizan agua sobrecalentada

Plantas que utilizan aceite térmico

Plantas que utilizan vapor saturado

Plantas que utilizan vapor sobrecalentado

Plantas que utilizan fluidos orgánicos a baja temperatura

PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS DE PLANTAS DE COGENERACIÓN

Tipo de cogeneración

Potencia y energía eléctrica generada anualmente

Tensión de conexión

Potencia térmica

Relación calor/electricidad

Tipo de combustible principal y auxiliar

Tipo de caldera y producción

Eficiencia o rendimiento

Rendimiento eléctrico equivalente

Tabla de características

3. COMBUSTIBLES HABITUALES

ORIGEN DE LOS COMBUSTIBLES FÓSILES

CLASIFICACIÓN DE LOS COMBUSTIBLES FÓSILES

Combustibles sólidos

Combustibles líquidos

Combustibles gaseosos

PROPIEDADES DE LOS COMBUSTIBLES FÓSILES

Composición química

Poder calorífico

Densidad relativa

Viscosidad

Índice de Wobbe

Número de cetano

Número de metano

Número de octano

Temperatura de ignición

Temperatura de combustión

Punto de gasificación

Punto de congelación

Contenido de Azufre

Contenido de agua y sedimentos

EL PETRÓLEO

Composición química

Derivados del petróleo

CRAQUEO

GRADOS API

EL GAS NATURAL

Composición química

Distribución, transporte y almacenamiento

Aplicaciones

Propiedades

Ventajas e inconvenientes

GNL

GLP

Composición química

Almacenamiento

Propiedades

Aplicaciones

Ventajas e inconvenientes

GASÓLEO (DIESEL)

Composición química

Clasificación

Propiedades

Aplicaciones

Ventajas e inconvenientes

FUELÓLEO

Clasificación

Propiedades

Aplicaciones

GAS DE VERTEDERO

BIOGAS

BIOETANOL

BIODIESEL

GASES SIDERÚRGICOS

Gas de batería de coque (BFG)

Gas de horno alto

Gas de convertidor

4. IMPACTO MEDIOAMBIENTAL

EMISIONES ATMOSFÉRICAS

CO2

CO

SOx y NOx

Partículas sólidas

Vapor de agua

EL CONTROL DE LAS EMISIONES ATMOSFÉRICAS

LIMITACIONES ESTABLECIDAS PARA LAS EMISIONES ATMOSFÉRICAS

RUIDO

EL ACEITE

VERTIDOS LÍQUIDOS PROCEDENTES DE TORRE DE REFRIGERACIÓN

5. FASES EN EL DESARROLLO DE UN PROYECTO

JUSTIFICACIÓN DE LA NECESIDAD

CONTACTOS PREVIOS CON LA ADMINISTRACIÓN

CONTACTOS PREVIOS CON POSIBLES SOCIOS

EL ESTUDIO DE VIABILIDAD

LA INGENIERÍA CONCEPTUAL

ADQUISICIÓN DE EQUIPOS DE PLAZO DE ENTREGA LARGO

TRAMITACIÓN DE PERMISOS

LA INGENIERÍA BÁSICA

LA INGENIERÍA DE DETALLE

Ingeniería de detalle de la obra civil

Ingeniería de detalle mecánica

Ingeniería de detalle eléctrica

Ingeniería de detalle de la instrumentación

SUPERVISIÓN DE LA ING CONCEPTUAL, BÁSICA Y DE DETALLE

GESTIÓN DE COMPRAS DEL RESTO DE LOS EQUIPOS

POSIBILIDADES PARA ABORDAR EL PROYECTO

6. INGENIERÍA DE LA COGENERACIÓN: DISEÑO CONCEPTUAL

FACTORES CONDICIONANTES O LIMITANTES

Normativa legal

Limitación en el punto de conexión

Potencia térmica

La inversión a realizar

Espacio disponible

Fuente de energía primaria

Factores condicionantes o limitantes

ANÁLISIS SIMPLIFICADO VS ANÁLISIS DETALLADO

FUENTES DE INFORMACIÓN

EL INVENTARIO DE NECESIDADES TÉRMICAS

Estimaciones y mediciones

Análisis de históricos

Mediciones en campo

Análisis estadístico

Tipos de perfiles de demanda

Variación de las necesidades térmicas futuras

EL INVENTARIO DE NECESIDADES ELÉCTRICAS

Análisis de datos existentes

Mediciones en campo

Análisis y tratamiento de datos

CURVA DE CARGA ANUAL

CURVAS INVERSAS DE FRECUENCIAS ACUMULADAS

DISEÑO PRELIMINAR

Tecnologías básicas: motores alternativos, turbinas de gas y vapor

Aspectos a tener en cuenta en un diseño preliminar

La relación potencia térmica-potencia eléctrica

CASOS TÍPICOS

Caso 1: motores de gas y caldera pirotubular de recuperación

Caso típico 2: grandes necesidades térmicas

Caso típico 3: grandes potencias y consumos térmicos muy variables

Caso típico 4: disponibilidad de licor negro

Otros casos

VISIÓN COMPLETA DEL PROCESO DE DISEÑO

7. EL ESTUDIO DE VIABILIDAD

ESCENARIOS POSIBLES

Bajo precio de electricidad y calor + precio medio de combustibles

Alto precio de la electricidad + alto precio de combustibles

Alto precio del calor + precio medio alto de electricidad

Ausencia de red o red eléctrica poco fiable

CÁLCULO DE LOS COSTES DE INVERSIÓN

Partidas a considerar

Importes orientativos de cada partida

Importes totales en la modalidad EPC

Coste por MW instalado

CÁLCULO DE LOS COSTES DE EXPLOTACIÓN (O&M)

El presupuesto del equipo de dirección de planta

Presupuesto de operación

Coste de suministros

Costes de mantenimiento

PARÁMETROS FINANCIEROS A CALCULAR

VAN

TIR

Pay-back

Flujo de caja

Capital al servicio de la deuda

TIPOS DE AYUDAS PÚBLICAS A LA COGENERACIÓN

8. INGENIERÍA BÁSICA Y DE DETALLE

LA INTERCONEXIÓN CON INSTALACIONES PREEXISTENTES

LA INTERCONEXIÓN CON LA INSTALACIÓN ELÉCTRICA

Finalidad de la energía eléctrica generada

Instalación eléctrica preexistente

Análisis de las modificaciones necesarias en la parte eléctrica

LA INTERCONEXIÓN CON LA INSTALACIÓN TÉRMICA

Análisis de las instalaciones térmicas preexistentes

Tipos de conexión con la instalación térmica preexistente

Análisis de las modificaciones necesarias en la parte térmica

CONSIDERACIONES RELATIVAS AL DISEÑO MECÁNICO

CONSIDERACIONES RELATIVAS AL DISEÑO ELÉCTRICO

CONSIDERACIONES RELATIVAS A LA INSTRUMENTACIÓN

CONSIDERACIONES RELATIVAS A COMPONENTES ELECTRÓNICOS

CONSIDERACIONES RELATIVAS AL CONTROL

CONSIDERACIONES GENERALES RELATIVAS A LA SEGURIDAD

CONSIDERACIONES GENERALES RELATIVAS A LA OPERATIVIDAD

CONSIDERACIONES GENERALES RELATIVAS A LA MANTENIBILIDAD

CONSIDERACIONES RELATIVAS A LA DOCUMENTACIÓN



VOLUMEN 2



9. LOS MOTORES ALTERNATIVOS

EL MOTOR ALTERNATIVO

CLASIFICACIÓN DE LOS MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA

Según el ciclo de funcionamiento

Según el sistema de admisión

Según el combustible usado

Según el sistema de refrigeración

Según la presión de admisión

Según el número de carreras por ciclo

Según la relación estequiométrica de la mezcla

MOTORES EN LOS QUE PUEDE USARSE GAS NATURAL

DIFERENCIAS DE COMPORTAMIENTO ENTRE MOTORES DIESEL Y GAS

OTROS COMBUSTIBLES UTILIZABLES EN MOTORES DE GAS

APLICACIONES DE LOS MOTORES DE GAS NATURAL

Producción de electricidad con aprovechamiento de calor

Producción exclusiva de energía eléctrica

Vehículos impulsados por GNC

Aprovechamiento de biogás

Otras aplicaciones

PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS

Características dimensionales

Características constructivas

Prestaciones

EL CICLO OTTO

El funcionamiento de motor de cuatro tiempos ciclo Otto

PRINCIPALES ELEMENTOS Y SISTEMAS

ELEMENTOS ESTRUCTURALES

Cimentación y bancada

Características de una bancada para motores alternativos

La unión del motor a la bancada

Bloque motor

Culatas

Cárter

EL TREN ALTERNATIVO

Cilindros

Pistones

Anillos o segmentos

Bielas

EL TREN ROTATIVO

El cigüeñal

El volante de inercia

El dámper

Cojinetes de biela y bancada

SISTEMA DE ALIMENTACIÓN DE COMBUSTIBLE

Filtros de aire

Entrada de combustible

La mezcla con el comburente: carburación e inyección

El turbocompresor

El enfriador

El colector de admisión

SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN

Elementos que forman en sistema de distribución

Tipos de sistemas de distribución

Ajustes, desgaste y lubricación

SISTEMA DE ENCENDIDO

El principio de funcionamiento del sistema de encendido

Elementos habituales del sistema de encendido

La bujía

La caja de encendido

La bobina

Detector de posición del cigüeñal

La cámara de combustión

EL SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN DE ALTA TEMPERATURA

Componentes del sistema

Motores con aerorrefrigerador para el circuito de alta temperatura

EL SISTEMA DE REFRIGERACIÓN DE BAJA TEMPERATURA

Elementos del circuito de refrigeración de baja temperatura

Características del agua de refrigeración de baja temperatura

EL SISTEMA DE LUBRICACIÓN

Conceptos generales sobre lubricación

Funciones del sistema de lubricación

Características de los aceites para motores de gas más habituales

Elementos que forman el sistema de lubricación

Partes del motor que deben lubricarse

EL SISTEMA DE CONTROL

La función del sistema de control

Principales elementos del sistema de control

El sistema de alimentación ininterrumpida

Principales lazos de control del sistema y enclavamientos

10. LA TURBINAS DE GAS

TURBINAS DE GAS

TIPOS DE TURBINAS DE GAS

Por el origen de su diseño

Por el tipo de cámara de combustión

Por el número de ejes

PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS DE TURBINAS DE GAS

Datos identificativos

Tipo de turbina

Características constructivas

Parámetros técnicos

Prestaciones

PRINCIPALES COMPONENTES DE LA TURBINA

Compresor de aire

Cámara de combustión

Turbina de expansión

Rotor

Carcasa

Cojinetes o rodamientos

ELEMENTOS AUXILIARES

Sistema de filtración de aire de combustión

Sistema antihielo

Silenciador

Cerramiento (contenedor acústico)

Sistema de limpieza del compresor

Sistema de arranque

Sistema de lubricación

Refrigeración / Ventilación

Sistema antiincendios y de detección de gas

COMBUSTIBLES UTILIZABLES EN TURBINAS DE GAS

11. LA TURBINAS DE VAPOR

LA TURBINA DE VAPOR, UNA MÁQUINA EXPERIMENTADA

CLASIFICACIÓN DE LAS TURBINAS DE VAPOR

Según la transformación de energía potencial en rotación

Según la presión a la entrada de la turbina

Según la presión del vapor de salida

Según la dirección del flujo en el rotor

Según la presencia de tomas intermedias de vapor

Según su conexión mecánica con otras turbinas

PARTES PRINCIPALES DE UNA TURBINA DE VAPOR

Sistema de admisión

El rotor

La carcasa

Cojinetes de apoyo, de bancada o radiales

Cojinete de empuje o axial

Sistema de lubricación

Sistema de extracción de vahos

Sistema de refrigeración de aceite

Sistema de aceite de control

El filtrado del aceite de lubricación

El aceite de elevación de eje

Sistema de sellado de vapor

Virador

EL SISTEMA DE CONTROL

Funciones del sistema de control

Principales elementos del sistema de control

ELEMENTOS AUXILIARES DE LA TURBINA

Bancada

Nave de turbina

Puente grúa

Reductor

12. LA GENERACIÓN DE ENERGÍA TÉRMICA

CLASIFICACIÓN DE CALDERAS

De acuerdo con la fuente de energía utilizada

De acuerdo con el fluido caloportador

De acuerdo con la disposición de los haces tubulares

De acuerdo con el tipo de circulación del agua

De acuerdo con la conducción de los fluidos

PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS

Presión efectiva

Capacidad

Superficie de calefacción

Producción específica de vapor

Índice de vaporización

CALDERAS PIROTUBULARES

El hogar

Caja de fuego

Envolvente

CALDERAS ACUOTUBULARES DE COMBUSTIÓN

Calderas acuotubulares compactas

Calderas acuotubulares no compactas

Partes de una caldera acuotubular de combustión

Cogeneraciones con calderas acuotubulares de combustión

CALDERAS ACUOTUBULARES DE RECUPERACIÓN

Parámetros de diseño

Condiciones de diseño

Posibilidades de reconversión

Complementos

SEGURIDADES EN CALDERAS

Prescripciones de seguridad y alarmas

Válvulas de Seguridad

Válvulas del circuito de agua de alimentación

Válvulas de circuito de vapor

Indicadores de nivel

Sistema de alimentación de agua

Seguridad contra descargas eléctricas

Mirillas

Seguridad contra fallo de corriente eléctrica

Seguridad del aporte calorífico máximo

Órganos de regulación, seguridad y control

Seguridad de presión máxima de vapor

Seguridad de presencia de llama

Seguridad para quemadores con encendido automático

Seguridades por bajo nivel de líquido

CALDERAS DE RECUPERACIÓN DE ACEITE TÉRMICO

EL CICLO AGUA VAPOR

El esquema de ciclo agua-vapor

Condensador

Las bombas de condensado

Precalentadores de baja presión

Tanque de agua de alimentación

Bombas de agua de alimentación

Precalentadores de alta presión

Válvula de by-pass de alta presión

13. LA GENERACIÓN DE AGUA FRÍA

MÁQUINAS DE ABSORCIÓN DE BROMURO DE LITIO

Generador

Condensador

Enfriador o evaporador

Absorbedor

MÁQUINAS DE ABSORCIÓN DE AMONIACO

14. GENERADOR Y SISTEMAS ELÉCTRICOS

EL GENERADOR ELÉCTRICO

LOS SISTEMAS DE ALTA Y MEDIA TENSIÓN

Transformador principal

Transformador de servicios auxiliares

Interruptor de máquina

Interruptor automático

Seccionadores de barras y línea

Barra de media tensión

Línea de evacuación

Protección contra rayos

Red de tierras

Transformadores tensión (TT)

Transformadores de intensidad

Protecciones

EL SISTEMA DE BAJA TENSIÓN

ESQUEMA UNIFILAR

15. LOS SISTEMAS AUXILIARES

SISTEMA DE REFRIGERACIÓN PRINCIPAL

Circuito abierto

Circuito semiabierto con torre de refrigeración

Circuito cerrado, con aerocondensador

SISTEMA DE REFRIGERACIÓN DE EQUIPOS

PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA (PTA)

PLANTA DE TRATAMIENTO DE EFLUENTES

SISTEMA DE AIRE COMPRIMIDO

SISTEMA CONTRAINCENDIOS