1. MEMORIA 1.1. MEMORIA DESCRIPTIVA PÁGINA 1
INSTALACIÓN DE TRIGENERACIÓN PARA UN HOSPITAL CON PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD, CALOR Y
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1.1 MEMORIA DESCRIPTIVA
INDICE GENERAL
1. INTRODUCCIÓN.......................................................................................................................3
1.1 OBJETIVO DEL PROYECTO...............................................................................................3
1.2 CONCEPTOS GENERALES .................................................................................................4
1.2.1 La cogeneración..............................................................................................................4
1.2.1.1 Ventajas de la cogeneración....................................................................................6
1.2.1.2 Perfiles habituales de los usuarios de la cogeneración ............................................7
1.2.1.3 Tecnologías principales de las cogeneraciones .......................................................7
1.2.1.3.1 La turbina de gas .............................................................................................7
1.2.1.3.2 La turbina de vapor..........................................................................................8
1.2.1.3.3 El motor de combustión interna alternativo.....................................................9
1.2.1.3.3.1 Ciclo Diesel ...........................................................................................10
1.2.1.3.3.2 Ciclo Otto ..............................................................................................10
1.2.1.4 Determinación de la fuente de energía mecánica ..................................................11
1.2.1.5 Aspectos legales y normativas aplicables a las cogeneraciones ............................11
1.2.1.5.1 Clasificación..................................................................................................11
1.2.1.5.2 Determinación de características de la instalación ........................................13
1.2.1.5.3 Derechos y obligaciones de las instalaciones ................................................14
1.2.1.5.4 Régimen económico ......................................................................................14
1.2.2 Refrigeración por absorción.........................................................................................15
1.2.2.1 Principio básico.....................................................................................................16
1.2.2.2 Proceso ..................................................................................................................16
1.2.2.2.1 Máquinas de doble efecto ..............................................................................18
1.2.2.3 Ventajas de los equipos de refrigeración por absorción ........................................20
1.2.2.4 El agua como refrigerante .....................................................................................20
1.2.2.5 Consideraciones de operación y mantenimiento ...................................................21
1.2.2.6 Problemas de la absorción. La cristalización.........................................................21
1.2.2.6.1 Dispositivos anti-cristalización......................................................................23
2. DATOS DEL HOSPITAL.........................................................................................................24
2.1 INFORMACIÓN GENERAL DEL HOSPITAL...................................................................24
2.1.1 Datos de partida ...........................................................................................................25
2.1.1.1 Datos de demanda eléctrica...................................................................................26
2.1.1.2 Datos de demanda térmica ....................................................................................29
2.1.1.3 Tablas de demanda horaria....................................................................................30
3. DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓN ...............................................................................43
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3.1 DETERMINACIÓN DE LA FUENTE DE ENERGÍA PRIMARIA.....................................43
3.1.1 Comparación turbinas- motores de gas........................................................................43
3.1.2 Características generales de los motores de gas ..........................................................44
3.1.3 Sistemas de recuperación de calor ...............................................................................45
3.2 ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO ................................................................................45
3.2.1 Ciclo de la planta de trigeneración con motor de gas natural .....................................45
3.2.1.1 Esquema de funcionamiento de la planta ..............................................................47
3.2.1.2 Caldera de recuperación de los gases de escape....................................................47
3.2.2 Sistemas de control de la planta de trigeneración........................................................48
3.2.2.1 Variables de control ..............................................................................................48
3.2.2.1.1 Velocidad de los motores ..............................................................................49
3.2.2.1.2 Temperatura del agua ....................................................................................49
3.2.2.2 Modo de funcionamiento eléctrico........................................................................50
3.2.3 Prevención y seguridad.................................................................................................51
3.2.3.1 Mantenimiento ......................................................................................................51
3.2.3.1.1 Circuito de agua.............................................................................................52
3.2.3.1.2 Máquinas de absorción ..................................................................................52
3.3 ELEMENTOS DE LA INSTALACIÓN ...............................................................................52
3.3.1 Módulos de cogeneración .............................................................................................52
3.3.1.1 Sistema de refrigeración del motor........................................................................53
3.3.1.2 Generador síncrono ...............................................................................................53
3.3.2 Caldera de recuperación de los gases de escape..........................................................53
3.3.3 Máquinas de absorción.................................................................................................54
3.3.4 Intercambiadores de calor ............................................................................................55
3.3.5 Acumuladores de A.C.S.................................................................................................56
3.3.6 Bombas hidráulicas ......................................................................................................56
3.3.7 Aeroenfriadores ............................................................................................................57
3.3.8 Centro de cogeneración................................................................................................58
3.3.8.1 Dispositivos y protecciones de la instalación........................................................59
3.3.8.1.1 Distribución ...................................................................................................60
3.4 OBRA CIVIL........................................................................................................................61
3.4. Descripción de los espacios........................................................................................61
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1. INTRODUCCIÓN
En el escenario energético actual la mayor preocupación que existe es la
mejora de la eficiencia de las tecnologías energéticas existentes. La creciente
demanda energética mundial junto con la concienciación paulatina de que el
consumo de combustibles fósiles debe moderarse ha llevado a una constante
búsqueda de soluciones para disminuir el consumo de los mismos así como a
potenciar las tecnologías basadas en energías renovables. Además de esto la
creciente preocupación por el medio ambiente ha impulsado más todavía las
investigaciones energéticas para intentar reducir las emisiones de CO2. Por todo
esto el enfoque antiguo de utilizar cualquier cantidad de recursos para llevar a
cabo una actividad ya no es viable y las industrias hace tiempo que se centran en
encontrar nuevas formas de mejorar el aprovechamiento energético. En definitiva
se trata de encontrar una forma de desarrollo sostenible para el hombre.
1.1 OBJETIVO DEL PROYECTO
El objetivo de este proyecto es el diseño de una planta de trigeneración
para un hospital en Guadalajara.
Las demandas energéticas del hospital se han obtenido de años anteriores y
en ellas se basarán los diseños de la instalación. Partiendo de los datos mensuales
de los consumos de electricidad, calor y frío, se elaboran tablas de demandas de
potencia dividido en franjas horarias para cada día. Se toma un día representativo
de cada mes y con ello se diseña la instalación.
Con las demandas establecidas y estudiadas se ha diseñado una
trigeneración con 3 motores de gas, cada uno con un generador eléctrico síncrono
y cada uno con dos sistemas de recuperación de calor. El primer sistema de
recuperación de calor es el circuito de refrigeración de las camisas de los motores
y el segundo circuito de recuperación de calor es una caldera de recuperación de
calor de los gases de escape.
El modo de funcionamiento de la instalación será la de seguir la demanda
de potencia térmica. Se ha optado por este modo porque las demandas térmicas
son elevadas y podemos vender todos los excedentes de energía eléctrica a la red.
En invierno las únicas demandas térmicas que existen son las de calefacción y
agua caliente sanitaria (ACS) mientras que en verano las demandas térmicas se
corresponden con las necesidades de agua caliente para las máquinas de absorción
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y calor para el ACS. Cuando nos falte potencia para la instalación se podrá hacer
uso de calderas auxiliares de gasoil para completar las necesidades térmicas.
1.2 CONCEPTOS GENERALES
1.2.1 La cogeneración
Actualmente la cogeneración y su variante inmediata, la trigeneración, son
la mejor manera de mejorar la eficiencia de instalaciones. La cogeneración es la
producción conjunta de electricidad y calor. En cualquier instalación de motor
térmico accionando un generador eléctrico se produce electricidad junto con calor
(el calor residual del motor) y por ello al principio parecería que la cogeneración
no es nada especial. Por eso se debe remarcar el matiz de que en las
cogeneraciones y trigeneraciones el calor se aprovecha de forma expresa para
procesos o subprocesos adicionales. La variante de la cogeneración, la
trigeneración, consiste en producir potencia frigorífica además de calor. La
potencia frigorífica se consigue con la inclusión de una máquina de absorción en
la instalación cuyo funcionamiento explicaremos más adelante. La máquina de
absorción produce agua fría para las necesidades de agua fría en los sistemas de
aire acondicionado en verano. Las trigeneraciones, al incluir la demanda de
potencia frigorífica consiguen rendimientos algo mayores debido a las demandas
globales más uniformes a lo largo del año.
Una instalación de cogeneración funciona de media con un rendimiento
del 85%. Es decir que de media sólo se desaprovecha un 15% del combustible. En
comparación un ciclo combinado de turbina de gas con ciclo de vapor solamente
obtiene rendimientos del 55% desaprovechando de media el 45% del combustible
empleado. Para un aprovechamiento adecuado de una instalación de cogeneración
o de trigeneración es imperativo una elevada demanda de calor y una demanda
más o menos constante de electricidad.
La cogeneración y la trigeneración se pueden aplicar en multitud de
ámbitos desde edificios de oficinas, hospitales, zonas industriales, zonas
residenciales, piscinas, invernaderos, etc. La cogeneración nació de la mano de la
industria en su búsqueda de la mejora del consumo de energía primaria para la
reducción de costes. Se utilizó al principio sobre todo en industrias papeleras e
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industrias químicas donde las demandas de energía térmica eran elevadas y
constantes a lo largo del año.
El diseño adecuado y explotación eficiente de una instalación de
cogeneración o trigeneración siempre será más eficiente que la producción por
separado de electricidad, calor y frío permitiendo importantes ahorros energéticos
y reducciones de costes. En las cogeneraciones la producción de electricidad,
calor y frío se hace consumiendo un único combustible, normalmente el gas
natural canalizado, por lo que los ahorros de costes se basan mayoritariamente en
la diferencia del precio de compra de electricidad a red y el precio del combustible
empleado. Sin embargo el éxito de una instalación de cogeneración no está
asegurado sin el aprovechamiento de una parte significante de la potencia térmica
residual.
Uno de los aspectos más determinantes en el éxito de una cogeneración o
trigeneración es la adaptación de la producción a la demanda local a lo largo del
año. Básicamente existen dos formas de modular el funcionamiento de la
instalación, una es adaptar la producción a la demanda térmica y la segunda es
adaptar la producción a la demanda eléctrica. El primer modo de funcionamiento
normalmente resulta en la producción de un exceso de electricidad que se vende a
red. En cambio cuando se sigue la demanda eléctrica normalmente hay un defecto
de potencia térmica que se debe suplir con calderas auxiliares y por lo tanto con
un gasto monetario adicional en combustible. En los siguientes gráficos se
muestran los dos modos de funcionamiento.
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1.2.1.1 Ventajas de la cogeneración
Entre las principales ventajas de la cogeneración tenemos:
• Rendimientos energéticos elevados de entre 70% y 90 %
• Reducción de pérdidas por transporte y distribución de energía
eléctrica al producir y consumir la energía en el mismo sitio.
• La electricidad vendida a red puede incrementar la oferta local y
aumentar la seguridad de suministro eléctrico local.
• La seguridad de abastecimiento eléctrico de la planta donde esté
instalada la cogeneración no depende tanto de las redes de
distribución.
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
Electricidad vendida a red
Producción Térmica ≈ Demanda Térmica
Demanda Eléctrica
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
Producción Eléctrica≈ Demanda Eléctrica
Producción Térmica
Potencia de caldera
Demanda Térmica
Figura 1. Cogeneración funcionando para seguir la demanda de calor
Figura 2. Cogeneración funcionando para seguir la demanda de electricidad
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• Reducción de emisiones contaminantes a la atmósfera como el CO2 y
el NOx.
• Reducción de costes energéticos a medio-largo plazo.
1.2.1.2 Perfiles habituales de los usuarios de la cogeneración
La cogeneración y trigeneración se suele emplear en aquellas industrias y
puntos de consumo que presenten demandas eléctricas más o menos constantes
acompañadas de demandas elevadas de calor. Los sectores más habituales en los
que se emplea la cogeneración son en el sector industrial y en el sector servicios.
El sector industrial emplea la potencia térmica para procesos como el secado de
ladrillos, procesos químicos que requieren vapor, la preparación de alimentos, etc.
En el sector servicios las demandas térmicas suelen ser para abastecer los sistemas
de climatización y ACS y en hospitales u hoteles se emplea mucho también para
lavandería. La climatización de los edificios se cubre con agua caliente para los
intercambiadores de los equipos de calefacción en invierno mientras que en
verano el agua caliente se emplea para producir agua fría en máquinas de
absorción que posteriormente se envía a los equipos de aire acondicionado para
climatización.
Las necesidades de electricidad en las industrias se componen de equipos
de moto- bombas eléctricas, máquinas especiales, alumbrado, etc. En el sector
servicios las demandas de electricidad las conforman el alumbrado, escaleras
mecánicas, ascensores, etc.
1.2.1.3 Tecnologías principales de las cogeneraciones
Para la producción de energía eléctrica en las instalaciones de
cogeneración y trigeneración se emplean dos tipos de máquinas
fundamentalmente para mover los generadores: las turbinas de gas o de vapor y
los motores de combustión interna funcionando con gas natural.
1.2.1.3.1 La turbina de gas
Actualmente la turbina de gas es la máquina que más se utiliza en
cogeneraciones de gran escala con potencias eléctricas típicamente instaladas de
entre 5 y 100 MWe. Las turbinas de gas pueden utilizar dos tipos de combustibles
principalmente:
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• Gaseosos: Gas natural y propano.
• Líquidos: gasóleo, gasolinas y en algunos casos fuelóleos de bajo
contenido en azufre.
Los combustibles deben reunir una serie de requisitos entre los que están:
• No contener ningún tipo de impureza para evitar la abrasión de los
álabes de la turbina.
• Bajo contenido de azufre para mejorar la recuperación de calor de los
gases de escape.
El combustible se quema en una cámara de combustión presurizado por un
compresor movido por la turbina. La combustión se realiza con un alto exceso de
aire, normalmente entre 2,75 y 5 veces el combustible, para así evitar que los
gases de la combustión alcancen temperaturas demasiado elevadas que podrían
dañar los álabes. Las temperaturas elevadas además provocan unos esfuerzos de
fatiga elevados en los álabes y con el exceso de aire lo evitamos. Los gases
calientes (1200º C) a alta presión se envían a la turbina donde se expanden
variando su momento cinético y provocan el giro de los álabes de la turbina. El eje
de los álabes gira y mueve el eje de un generador eléctrico que produce
electricidad. Los gases de escape salen a unos 500º C de temperatura y se pueden
utilizar bien directamente para calentar agua y crear vapor para procesos
industriales, se pueden emplear para calentar agua para calefacciones y ACS o se
pueden enviar a una caldera de recuperación donde se genera vapor para un ciclo
de Rankine adicional. El vapor generado en la cámara de recuperación de gases de
escape se puede turbinar en una turbina de vapor y generar electricidad en un
segundo generador. Esta configuración se llama de ciclo combinado. El
rendimiento de la instalación aumenta considerablemente cuando se emplea esta
configuración.
Uno de las mayores desventajas de las turbinas de gas es que son poco
flexibles. Si se les saca de sus puntos de funcionamiento nominal sus
rendimientos bajan drásticamente.
1.2.1.3.2 La turbina de vapor
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Las turbinas de vapor se emplean en los mismos casos que las turbinas de
gas. La energía mecánica para mover el alternador e consigue por la expansión de
vapor a alta presión en la turbina. Normalmente se emplean turbinas axiales y
nunca radiales. El rendimiento global de la instalación es algo más elevado que
con una turbina de gas pero se consigue menos energía eléctrica por unidad de
combustible. Existen dos tipos de turbinas de vapor:
• Turbina de vapor de una etapa: Se emplean para potencias de hasta 1,5
MWe. Son robustas con bajo mantenimiento, bajo rendimiento
isentrópico y no son aptas para grandes saltos de presión.
• Turbina de vapor de dos etapas: Se emplean para potencias a partir de
1 MWe. Se pueden realizar extracciones de vapor intermedias,
presentan mayor rendimiento y pueden funcionar con saltos de presión
más elevados.
Atendiendo a la clasificación según la presión de salida de la turbina se
pueden clasificar en turbinas de contrapresión y turbinas de condensación. Las
turbinas de contrapresión presentan presiones de salida mayores que la presión
ambiente y el vapor a la salida suele presentar recalentamiento. Las turbinas a
contrapresión son las más habituales en cogeneración. Las turbinas de
condensación presentan presiones de salida menores que la ambiente.
Las condiciones del vapor a la entrada de la turbina las determina la
caldera. La temperatura de entrada suele rondar los 400-500º C con presiones
habituales de entrada de 40-140 bar. La temperatura y presión a la salida de la
turbina lo determina el consumo.
1.2.1.3.3 El motor de combustión interna alternativo
Los motores de combustión interna alternativos son la otra gran alternativa
para el accionamiento del generador síncrono de una planta de cogeneración.
Normalmente el motor térmico se alimentará de gas natural, reduciendo costes de
combustible al ser éste más barato, o de biogas. El uso del biogas como fuente de
energía está aumentando en los últimos años gracias a la popularidad de las
energías renovables. Para poder usar biogas en un motor térmico solamente hacen
falta unas pequeñas modificaciones técnicas en el motor.
La gran ventaja de los motores de combustión interna alternativos es que
son muy flexibles y permiten respuestas rápidas a cambios de la demanda. Pueden
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variar fácilmente la potencia que entregan sin grandes variaciones de sus
rendimientos mecánicos o eléctricos. Una desventaja que presenta esta tecnología
es que la producción de calor en los motores es de baja temperatura comparada
con la de las turbinas. La recuperación de calor de los gases de escape y en los
circuitos de camisas sólo permite producir agua caliente de hasta unos 100-110º
C. Esto es suficiente para cubrir necesidades de calefacción y ACS pero puede ser
insuficiente en otras industrias donde la calidad de la potencia calorífica sea un
factor importante.
Los dos tipos de motores de combustión interna alternativos, Otto y
Diesel, se pueden emplear para la cogeneración.
1.2.1.3.3.1 Ciclo Diesel
Actualmente existen instalaciones de hasta 20 MW funcionando con esta
tecnología. Los rendimientos mecánicos que suelen alcanzar suelen ser del 40%.
Entre las ventajas de los motores diesel se tienen:
• Posibilidad de emplear distintos combustibles.
• Posibilidad de aumentar la potencia instalada con un sistema de
sobrealimentación turbo.
• Buena relación de producción térmica frente a producción eléctrica.
T/E comprendido entre 1.1 y 1.5.
Entre las principales desventajas que tienen este tipo de motores se tienen:
• Alto peso y volumen específico. Las instalaciones suelen ocupar más
sitio que las turbinas de gas y de vapor.
• Emisiones acústicas elevadas y de difícil reducción.
• Es necesario un equipo de refrigeración de la mezcla exterior, un
intercooler, que aumenta el coste de la instalación.
1.2.1.3.3.2 Ciclo Otto
En las cogeneraciones normalmente se hacen funcionar con gas natural
dado su coste reducido. Las potencias típicas de estas instalaciones suelen ser de
entre 3 kWe y 5 MWe. Las ventajas de este tipo de motor son prácticamente las
mismas que las de un motor diesel salvo que suelen funcionar con relaciones de
potencia térmica- potencia eléctrica de hasta 1.7.
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1.2.1.4 Determinación de la fuente de energía mecánica
Para la determinación de la fuente de energía mecánica, motor térmico o
turbina de gas o vapor, mediante la cual se obtiene energía mecánica a partir de
energía química de un combustible se tienen e cuenta varios factores entre los que
tenemos:
• Demandas de potencia y electricidad.
• Necesidades de calor a alta o baja temperatura.
• Uniformidad de las demandas térmicas y eléctricas en el tiempo,
durante el año y durante el día.
• Posibilidad de suministro de gas mediante canalización y costes
relacionados.
Las turbinas son menos flexibles que los motores de combustión interna y
por ello un m.c.i.a. es la mejor solución para aquellas instalaciones en las que la
demanda de potencia es más irregular con paradas y arranques diarios o
semanales. Las turbinas se emplean para potencias más elevadas y más constantes
con menos paradas programadas. Se instala una turbina grande y se mantiene
funcionando constantemente mientras que con los m.c.i.a. se instalan
normalmente varios y se van encendiendo de forma escalonada para ir
adaptándose a la potencia térmica necesaria. Por otro lado la calidad del vapor
generado por el calor residual de una turbina es mucho mayor que la calidad del
vapor generado por un m.c.i.a. Una turbina genera vapor que se puede emplear
para procesos industriales a alta temperatura mientras que un motor genera agua
caliente a temperaturas habituales de 90º C que solamente son aptas para
demandas de calefacción, ACS o similares.
1.2.1.5 Aspectos legales y normativas aplicables a las cogeneraciones
Las instalaciones de cogeneración que exportan su energía eléctrica a la
red pertenecen a los productores de régimen especial. Estos productores se rigen
por el Real Decreto 661/2007 del 25 de Mayo.
1.2.1.5.1 Clasificación
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En el artículo 2 del Real Decreto se clasifican las instalaciones por
categorías:
“Artículo 2. Ámbito de aplicación.
1. Podrán acogerse al régimen especial establecido en este real decreto
las instalaciones de producción de energía eléctrica contempladas en el artículo
27.1 de la Ley 54/1997, de 27 de noviembre.
Dichas instalaciones se clasifican en las siguientes categorías, grupos y
subgrupos, en función de las energías primarias utilizadas, de las tecnologías de
producción empleadas y de los rendimientos energéticos obtenidos:
a) Categoría a): productores que utilicen la cogeneración u otras formas
de producción de electricidad a partir de energías residuales.
Tienen la consideración de productores cogeneradores aquellas personas
físicas o jurídicas que desarrollen las actividades destinadas a la generación de
energía térmica útil y energía eléctrica y/o mecánica mediante cogeneración,
tanto para su propio uso como para la venta total o parcial de las mismas.
Entendiéndose como energía eléctrica la producción en barras de central o
generación neta, de acuerdo con los artículos 16.7 y 30.2 de la Ley 54/1997, de
27 de noviembre.
Se entiende por energía térmica útil la producida en un proceso de
cogeneración para satisfacer, sin superarla, una demanda económicamente
justificable de calor y/o refrigeración y, por tanto, que sería satisfecha en
condiciones de mercado mediante otros procesos, de no recurrirse a la
cogeneración.
Esta categoría a) se clasifica a su vez en dos grupos: 1.º Grupo a.1.
Instalaciones que incluyan una central de cogeneración siempre que supongan un
alto rendimiento energético y satisfagan los requisitos que se determinan en el
anexo I. Dicho grupo se divide en cuatro subgrupos:
Subgrupo a.1.1. Cogeneraciones que utilicen como combustible el gas
natural, siempre que éste suponga al menos el 95 por ciento de la energía
primaria utilizada, o al menos el 65 por ciento de la energía primaria utilizada
cuando el resto provenga de biomasa y/o biogás en los términos previstos en el
anexo II; siendo los porcentajes de la energía primaria utilizada citados medidos
por el poder calorífico inferior.
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Subgrupo a.1.2. Cogeneraciones que utilicen como combustible gasóleo,
fuel-oil o bien Gases Licuados del Petróleo (GLP), siempre que estos supongan al
menos el 95 por ciento de la energía primaria utilizada, medida por el poder
calorífico inferior.
Subgrupo a.1.3. Cogeneraciones que utilicen como combustible principal
biomasa y/o biogás, en los términos que figuran en el anexo II, y siempre que ésta
suponga al menos el 90 por ciento de la energía primaria utilizada, medida por el
poder calorífico inferior.
Subgrupo a.1.4. Resto de cogeneraciones que incluyen como posibles
combustibles a emplear, gases residuales de refinería, coquería, combustibles de
proceso, carbón y otros no contemplados en los subgrupos anteriores…”
Por lo tanto viendo lo expuesto en el artículo 2 del Real Decreto nuestra
instalación se clasificará como a.1.1 al funcionar con gas natural.
1.2.1.5.2 Determinación de características de la instalación
Para la determinación de la potencia a considerar a efectos de cálculos para
retribuciones y demás el Real Decreto dice:
“…Artículo 3. Potencia de las instalaciones.
1. La potencia nominal será la especificada en la placa de características
del grupo motor o alternador, según aplique, corregida por las condiciones de
medida siguientes, en caso que sea procedente:
a) Carga: 100 por ciento en las condiciones nominales del diseño.
b) Altitud: la del emplazamiento del equipo.
c) Temperatura ambiente: 15 ºC.
d) Pérdidas de carga: admisión 150 mm c.d.a.; escape 250 mm c.d.a.
e) Pérdidas por ensuciamiento y degradación: tres por ciento.
2. A los efectos del límite de potencia establecido para acogerse al
régimen especial o para la determinación del régimen económico establecido en
el capítulo IV, se considerará que pertenecen a una única instalación cuya
potencia será la suma de las potencias de las instalaciones unitarias para cada
uno de los grupos definidos en el artículo 2:
a) Categorías a): instalaciones que tengan en común al menos un
consumidor de energía térmica útil o que la energía residual provenga del mismo
proceso industrial…”
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1.2.1.5.3 Derechos y obligaciones de las instalaciones
Las instalaciones que se puedan acoger al régimen especial definido en el
Real Decreto tendrán una serie de derechos y obligaciones que se establecen en el
artículo 17 y 18 del capítulo 3 del mismo:
“…a) Conectar en paralelo su grupo o grupos generadores a la red de la
compañía eléctrica distribuidora o de transporte.
b) Transferir al sistema a través de la compañía eléctrica distribuidora o
de transporte su producción neta de energía eléctrica o energía vendida, siempre
que técnicamente sea posible su absorción por la red.
c) Percibir por la venta, total o parcial, de su energía eléctrica generada
neta en cualquiera de las opciones que aparecen en el artículo 24.1, la
retribución prevista en el régimen económico de este real decreto. El derecho a la
percepción de la tarifa regulada, o en su caso, prima, estará supeditada a la
inscripción definitiva de la instalación en el Registro de instalaciones de
producción en régimen especial dependiente de la Dirección General de Política
Energética y Minas, con anterioridad a la fecha límite establecida en el artículo
22.
d) Vender toda o parte de su producción neta a través de líneas directas.
e) Prioridad en el acceso y conexión a la red eléctrica en los términos
establecidos en el anexo XI de este real decreto o en las normas que lo
sustituyan…”
“…los titulares de instalaciones de producción en régimen especial
tendrán las siguientes obligaciones:
a) Entregar y recibir la energía en condiciones técnicas adecuadas, de
forma que no se causen trastornos en el normal funcionamiento del sistema…”
Es decir que nuestra instalación podrá entregar toda la potencia eléctrica
que genere a la red siempre que sea técnicamente posible y tiene derecho a
percibir por ello una tarifa establecida en el Real Decreto.
1.2.1.5.4 Régimen económico
Existen dos modos de funcionamiento en el régimen especial. El productor
elige a cuál acogerse durante un periodo de al menos un año. El primer modo es la
tarifa fija regulada y el segundo modo es la venta en el mercado eléctrico o Pool
1. MEMORIA 1.1. MEMORIA DESCRIPTIVA PÁGINA 15
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eléctrico complementado con una prima de referencia. En el primer modo el
productor percibe una cantidad fija sea cual sea la hora del día diferenciando
únicamente entre hora punta y hora valle para aplicar unos pequeños factores de
compensación retributiva. En el segundo modo el productor en régimen especial
percibirá lo que dicte el mercado complementando su precio con una prima de
referencia fija. Una de las novedades del nuevo Real Decreto de 2007 es que se
establece una prima que es función directa del ahorro de energía primaria que
exceda del que corresponde al cumplimiento de los requisitos mínimos para
acogerse al régimen especial. Ahora cuanto más eficiente seas, más percibes por
la venta de energía eléctrica. La última parte de la tarifa a aplicar sea cual sea el
modo de venta a red, es un complemento por energía reactiva, calidad de la
energía entregada a red, que varía según el factor de potencia con el que se
entregue la electricidad.
Otra novedad del RD 661 es que especifica un modo de retribución
distinto para las instalaciones que empleen el calor residual específicamente para
la climatización de edificios, que es nuestro caso. Este apartado del RD se detalla
en el apartado de análisis de viabilidad.
1.2.2 Refrigeración por absorción
La refrigeración por absorción se conoce desde antes que el ciclo de
Carnot por compresión (s. XIX) pero el desarrollo tecnológico del ciclo de Carnot
fue mucho más rápido y se extendió mucho más que el ciclo de absorción o de
Carré.
El ciclo de absorción es como el de Carnot pero sustituye el compresor
mecánico por un compresor térmico. Para la máquina de absorción se utilizan dos
líquidos, un refrigerante y un absorbente. Los dos tipos de máquinas más
extendidas son las de agua y bromuro de litio y las máquinas que emplean
amoniaco y agua ( En cada caso el primer agente es el refrigerante y el segundo el
absorbente respectivamente). Las partes básicas de una máuina por ciclo de
absorción son:
• Generador de vapor
• Evaporador
• Condensador
1. MEMORIA 1.1. MEMORIA DESCRIPTIVA PÁGINA 16
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FRÍO
• Absorbedor
1.2.2.1 Principio básico
El ciclo de absorción se basa físicamente en la capacidad que tienen
algunas sustancias, tales como el agua y algunas sales como el bromuro de litio,
para absorber, en fase líquida, vapores de otras sustancias tales como el amoniaco
y el agua respectivamente. A partir de este principio se construye la máquina de
absorción en la que se produce la evaporación y consiguiente absorción de calor
de un agua que se quiere enfriar en un evaporador. A continuación se recupera el
vapor disolviéndolo en una solución salina o incorporándola a una mas a líquida.
1.2.2.2 Proceso
El refrigerante, agua o amoniaco, se evapora en el evaporador tomando el
calor de cambio de estado del fluido que circula por el interior del haz tubular de
este intercambiador (producto útil de la máquina). Los vapores producidos se
absorben por el absorbente, bromuro de litio o agua destilada, en un proceso de
disolución endotérmico que requiere de refrigeración externa para que la solución
se mantenga en condiciones de temperatura correctas y no aumente la presión en
la cámara en la que se produce la absorción y que se denomina absorbedor. En
este circuito de refrigeración externa se utilizan normalmente torres de
refrigeración de agua de tipo abierto o cerrado. El agua enfriada en la torre se hace
circular a través del interior del haz tubular de otro intercambiador que se
encuentra situado en el interior de la cámara del absorbedor y sobre el que se rocía
el absorbente para facilitar el proceso de la absorción. El evaporador y el
absorbedor tienen un área de comunicación muy amplia, lo que permite que el
vapor de agua refrigerante sea absorbido fácilmente por las partículas de solución
concentrada de bromuro de litio o agua destilada. La masa de absorbente que ha
captado el refrigerante conteniendo forma una solución diluida que se transporta,
mediante bomba, hasta otro intercambiador de calor superior y a alta presión cuya
función es separar el refrigerante del absorbente por destilación del refrigerante y
que se llama generador o concentrador. La separación de ambos se consigue
mediante la circulación de un fluido caliente, el de aporte a la máquina
proveniente del calor recuperado de los gases de escape por ejemplo de un motor
térmico, que evapora el agua de la mezcla destilando la solución. Como
1. MEMORIA 1.1. MEMORIA DESCRIPTIVA PÁGINA 17
INSTALACIÓN DE TRIGENERACIÓN PARA UN HOSPITAL CON PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD, CALOR Y
FRÍO
consecuencia de la ebullición y evaporación del refrigerante en el generador (a
alta presión) se queda una solución concentrada de absorbente (LiBr o agua
destilada) que se podrá emplear de nuevo para el ciclo de absorción en el
absorbedor. El flujo de absorbente vuelve al absorbedor mediante bombeo y el
refrigerante vaporizado destilado en el generador se desplaza por presión
diferencial a la zona del condensador por el que circula un haz de tubos con agua
de la torre de refrigeración externa y el refrigerante se condensa volviendo al
estado líquido (presión típica del condensador 6,2 kPa). El refrigerante
condensado se canaliza por el fondo del condensador y se envía por diferencia de
presiones a la cámara del evaporador que está a baja presión, unos 0,7 kPa. En el
evaporador tiene lugar la vaporización del líquido refrigerante y la captación del
calor latente de vaporización, por enfriamiento del fluido que circula por el
interior de un haz de tubos (Este producto es el útil que se puede emplear en los
sistemas de aire acondicionado; temperatura típica de salida ≈ 7º C). El líquido
refrigerante no vaporizado cae al fondo del evaporador, desde donde una bomba
de funcionamiento continuo lo impulsa a un sistema de distribución en la parte
alta del mismo, a una presión suficiente para generar una aspersión del líquido
sobre el haz de tubos a enfriar así favoreciendo la vaporización del mismo con lo
que se cierra el ciclo.
Aquí se muestra un esquema de funcionamiento de una máquina de efecto
simple:
1. MEMORIA 1.1. MEMORIA DESCRIPTIVA PÁGINA 18
INSTALACIÓN DE TRIGENERACIÓN PARA UN HOSPITAL CON PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD, CALOR Y
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1.2.2.2.1 Máquinas de doble efecto
Las máquinas de absorción se pueden hacer también de dos etapas. Estas
máquinas se distinguen porque incluyen una segunda etapa de generación de
vapor. El agua o vapor caliente que alimenta al generador de la máquina produce
vapor en un primer generador de alta temperatura y posteriormente pasa el vapor
generado a un segundo generador de menor potencia, donde se vuelve a producr
más vapor. El vapor generado de las dos etapas se envía ya al condensador y el
ciclo sigue de la misma forma que uno de efecto simple. A continuación se
muestran unos esquemas de funcionamiento de la máquina de doble efecto.
1. MEMORIA 1.1. MEMORIA DESCRIPTIVA PÁGINA 19
INSTALACIÓN DE TRIGENERACIÓN PARA UN HOSPITAL CON PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD, CALOR Y
FRÍO
La ventaja principal de la máquina de doble efecto es el hecho de que se
obtienen COP’s de hasta 1,5 mientras que en las de efecto simple sólo se
alcanzaban rendimientos de hasta 0,7. Las máquinas de doble efecto son
especialmente interesantes ahora para la cogeneración porque el nuevo RD 661
establece el modo de retribución empleando el calor útil final que se emplea en la
climatización. Antes, con el antiguo real decreto, el valor de potencia térmica que
se usaba para el cálculo del REE era la potencia térmica empleada en la entrada a
las máquinas y no afectaba el hecho de que se empleara una de doble o simple
efecto. Por lo tanto con máquinas de doble efecto, con un kilovatio de potencia
térmica consigues 1,1-1,3 kilovatios de potencia frigorífica de media que es
potencia “regalada” para el cálculo de nuestro REE. En el diseño de la instalación
que se ha hecho en este proyecto se han empleado máquinas de doble efecto con
COP’s estimados de 1,1.
1. MEMORIA 1.1. MEMORIA DESCRIPTIVA PÁGINA 20
INSTALACIÓN DE TRIGENERACIÓN PARA UN HOSPITAL CON PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD, CALOR Y
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1.2.2.3 Ventajas de los equipos de refrigeración por absorción
• Posibilidad de ahorro de energía primaria: el COP es lo que mide la
eficiencia del ciclo de absorción. COP de una máquina de simple
efecto está entre 0.6-0.7 y el COP de una máquina de doble efecto
suele ser ≈ 1 mientras que las de triple efecto consiguen COP’s de
hasta 1.6.
• Protección del medio ambiente: Las máquinas de absorción no
emplean CFC ni HCFC. Además, al consumir menos energía primaria
para la producción de frío ya se está contaminando menos la
atmósfera.
• Eficiencia casi constante a cargas parciales: A diferencia de los
equipos de compresión eléctrica, los equipos de absorción pierden muy
poco rendimiento a cargas parciales y permite una instalación modular
• Fiabilidad del funcionamiento
• Complementan instalaciones de cogeneración. En aquellas
instalaciones en las que no se aprovecha lo suficiente el calor residual
de los equipos en verano la refrigeración aumenta el grado de
utilización de la planta. (Trigeneración)
• Silenciosos y sin vibraciones al no incorporar ni motor ni compresor.
• Menor mantenimiento que los compresores eléctricos. No incorporan
partes móviles ni circuitos de aceite pero si requieren inspecciones
periódicas.
1.2.2.4 El agua como refrigerante
El agua se evapora a una temperatura de 100º C a una presión de 1
kg/cm2. Sin embargo al bajar la presión del agua se consigue disminuir
muchísimo la temperatura a la que se evapora el agua y es precisamente este
fenómeno el que se aprovecha en el evaporador de la máquina de absorción. Para
poder absorber el calor del agua de climatización en el evaporador de la máquina
se disminuye la presión hasta 6- 7 mm Hg consiguiendo que el refrigerante agua
1. MEMORIA 1.1. MEMORIA DESCRIPTIVA PÁGINA 21
INSTALACIÓN DE TRIGENERACIÓN PARA UN HOSPITAL CON PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD, CALOR Y
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se evapore a 3º C.
Variación del punto de ebullición del agua
0
100
200
300
400
500
600
700
800
1 11 21 31 41 51 61 71 81 91 101
Temperatura de ebullición (º C)
Pre
sión
abs
olut
a (m
m H
g)
1.2.2.5 Consideraciones de operación y mantenimiento
Uno de los rasgos característicos de las máquinas de absorción es su
hermeticidad. Es importante para poder confinar sustancias como el amoniaco o el
LiBr y para conseguir presiones relativas bajas en su interior para el evaporador.
Esto hace que el diseño de las máquinas sea robusto y hermético.
Desde el punto de vista de su operación y mantenimiento, las máquinas de
absorción requieren intervenciones específicas que no son de aplicación en otro
tipo de circuitos frigoríficos. Por ejemplo, es preciso efectuar mediciones
periódicas del estado de pureza del agua y de las soluciones salinas, mediante la
extracción de muestras y análisis de las mismas. Es importante también el
conocimiento de los niveles de concentración en las soluciones para determinar si
el rendimiento instantáneo de un determinado equipo es o no correcto. Es de
relevancia también la medición del nivel de vacío interior en una máquina para
comprender si la producción frigorífica se está llevando a cabo en condiciones
correctas o no.
1.2.2.6 Problemas de la absorción. La cristalización
El principal problema que se presenta en las máquinas de absorción es el
de la cristalización. Este fenómeno consiste en la concentración demasiado
elevada de bromuro de litio en la solución rica de la máquina. Si la solución se
concentra demasiado se puede llegar a cristalizar como su nombre indica y pueden
llegar a obstruirse los conductos por los que pasa la solución. La cristalización se
1. MEMORIA 1.1. MEMORIA DESCRIPTIVA PÁGINA 22
INSTALACIÓN DE TRIGENERACIÓN PARA UN HOSPITAL CON PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD, CALOR Y
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produce por diversas causas, entre ellas están la presencia de incondensables en el
condensador, una temperatura demasiado baja del agua de refrigeración y fallos
del suministro eléctrico.
En el caso de que existan incondensables en el condensador pueden ser de
dos tipos:
• Puede ser aire procedente de la atmósfera que se haya infiltrado por
una fisura o grieta en la carcasa de la máquina de absorción. El aire
que se infiltre en la máquina se acumulará en la zona de menor presión
de la misma que es la del absorbedor. Al acumular aire procedente de
la atmósfera en el absorbedor la presión de trabajo de esta zona
aumentará y dificultará la absorción del agua por parte del absorbente
LiBr. Esto hará que la temperatura de entrada del agua del generador
tenga que ser mayor para seguir manteniendo una concentración
elevada de la solución rica y poder seguir absorbiendo el vapor del
refrigerante en el absorbedor. Una mayor temperatura en el generador
aumentará la posibilidad de que se evapore demasiado refrigerante en
el generador y se cree una solución demasiado rica que obstruya los
conductos de la máquina.
• Los incondensables pueden aparecer también por la oxidación interna
de la máquina. La reacción de oxidación de una máquina es la
siguiente 2322 332 HOFeOHFe +→+ . El hidrógeno en los productos
se acumulará en forma de gas en la zona del absorbedor también y
aumentará la presión relativa dentro del mismo dificultando la
absorción del LiBr. Esto disminuye el COP de la máquina al no poder
absorber bien la solución concentrada. La obstrucción de los conductos
se puede llegar a dar por el mismo mecanismo descrito en el anterior
punto.
• Para comprobar si la presencia de incondensables en la máquina es por
oxidación o por la presencia de aire en la máquina se inspecciona el
punto de purga del absorbedor. Se enciende un mechero en la salida de
la purga y se abre la válvula para que salgan los gases. Si la llama arde
con más intensidad es debido a la presencia de hidrógeno en el
absorbedor y por lo tanto es un oxidación en la máquina la culpable. Si
1. MEMORIA 1.1. MEMORIA DESCRIPTIVA PÁGINA 23
INSTALACIÓN DE TRIGENERACIÓN PARA UN HOSPITAL CON PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD, CALOR Y
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la llama no arde con más fuerza la causa es la intrusión de aire de la
atmósfera. Para eliminar completamente los incondensables se purga
por completo la máquina aplicando la bomba de vacío al absorbedor.
Otra causa de la cristalización puede ser una temperatura demasiado baja
en el agua de la torre de refrigeración. Si la temperatura del agua de la torre en la
entrada al condensador es menor que unos ≈ 12º C la presión de condensación
disminuye y esto puede provocar que se evapore el agua del generador arrastrando
cantidades de solución de LiBr hasta el condensador. Esto provoca la disminución
de la concentración de la solución rica que se envía al absorbedor. Si la solución
rica que llega al absorbedor ya no es tan rica se disminuye su capacidad de
absorción del agua evaporada y con ello el COP de la máquina. Una posible
solución es aumentar la temperatura del agua de alimentación a la entrada del
generador con los consiguientes riesgos relacionados con la formación de cristales
de solución de LiBr ya descritos. .
Otro factor a tener en cuenta es si la máquina se queda sin suministro de
electricidad de repente. En este caso la solución concentrada de LiBr en la bandeja
recolectora del generador se quedaría ahí hasta que se enfriase el generador. Si
esto ocurriese se podría cristalizar aquí la solución.
1.2.2.6.1 Dispositivos anti-cristalización
El primer dispositivo de seguridad contra la cristalización es un flotador
que se coloca en el generador. Si está ocurriendo cristalización se empezarán a
obstruir los conductos que llevan la solución concentrada hasta el absorbedor. Si
se obstruye, el nivel de solución concentrada en el generador aumentará y el
flotador subirá de nivel. Al subir el flotador se dispara un relé que activa la
apertura de una válvula que bombea agua (refrigerante) desde la zona del
evaporador hasta la zona del concentrador para que la solución deje de cristalizar.
(Al disminuir la concentración drásticamente se evita la cristalización).
Si se queda sin electricidad la máquina y no se puede bombear líquido se
dispara un relé que abre una válvula que vacía el generador de solución
concentrada y la manda toda a la zona de baja concentración en el absorbedor.
Esto es un sistema de seguridad pasiva que evita que se concentre demasiado la
solución en el generador. Este sistema también actúa cuando el nivel de solución
es demasiado elevado en el generador.
1. MEMORIA 1.1. MEMORIA DESCRIPTIVA PÁGINA 24
INSTALACIÓN DE TRIGENERACIÓN PARA UN HOSPITAL CON PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD, CALOR Y
FRÍO
En las siguientes gráficas se muestra el comportamiento típico de
máquinas de absorción. Al disminuir la temperatura del agua de la torre de
refrigeración auxiliar (para el condensador y el absorbedor) con la misma energía
de entrada al generador (eje y) de la máquina se consigue producir más agua fría
(eje x).
2. DATOS DEL HOSPITAL
2.1 INFORMACIÓN GENERAL DEL HOSPITAL
Este proyecto tiene como objetivo el diseño y estudio de un instalación d
trigeneración para un hospital situado en Guadalajara. Para llevar a cabo el
proyecto hemos obtenido datos generales de los consumos energéticos del hospital
y a partir de ellos hemos diseñado una solución apropiada. El hospital en cuestión
tiene 750 camas y una superficie de 75000 m2 aproximadamente. El hospital se
encuentra en una zona muy calurosa en verano con altas demandas de aire
acondicionado y en invierno las temperaturas son muy bajas requiriendo mucha
potencia de las calderas para la calefacción.
El hospital actualmente obtiene su electricidad para iluminación y fuerza
(equipos del hospital, ascensores, bombas etc.) comprándola a la red eléctrica a
través de un comercializador con un contrato de larga utilización. El hospital
cuenta con un centro de transformación de 20 kV/380 V compuesto por 4
transformadores de 1400 kVA cada uno (5600 kVA). Para cubrir sus necesidades
de calor para calefacción y ACS en invierno, el hospital tiene instaladas 3 calderas
1. MEMORIA 1.1. MEMORIA DESCRIPTIVA PÁGINA 25
INSTALACIÓN DE TRIGENERACIÓN PARA UN HOSPITAL CON PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD, CALOR Y
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de gas natural de 1500 kW cada una. En verano el hospital emplea 3 equipos de
refrigeración con compresor eléctrico para producir el agua fría para los equipos
de aire acondicionado. El consumo eléctrico de los compresores en verano hace
aumentar bastante la demanda de electricidad comprada a red.
En nuestro diseño de la instalación se debe tener en cuenta la importancia
de que el hospital no se quede sin electricidad ni potencia calorífica o frigorífica
en ningún momento. Por ello el sistema que diseñemos debe ser fiable y tiene que
contar con un sistema secundario que asegure el abastecimiento de potencia.
El hospital tiene demandas que varían a lo largo del día con disminuciones
por la noche y picos durante el día. Esto requiere un sistema flexible que sea
capaz de adaptarse a las fluctuaciones, por ello se ha optado por una instalación
con 3 motores de gas natural que aportan flexibilidad y buena fiabilidad a la
instalación. Los motores funcionarán casi todo el año con paradas para
mantenimiento programadas y alternándose entre sí cuando no haga falta toda la
potencia instalada. Esto se detalla más en el apartado de cálculos.
2.1.1 Datos de partida
Los datos de consumos del hospital de gas y electricidad se han obtenido
de las facturas del año 2007. Los recibos vienen desglosados por meses y para
nuestros cálculos hemos realizado unas tablas horarias para un día representativo
de cada mes en las que se muestra el consumo en cada franja horaria.
1. MEMORIA 1.1. MEMORIA DESCRIPTIVA PÁGINA 26
INSTALACIÓN DE TRIGENERACIÓN PARA UN HOSPITAL CON PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD, CALOR Y
FRÍO
2.1.1.1 Datos de demanda eléctrica
Consumo Eléctrico Inicial
Mes Consumo Total (kWh)
Reactiva (kWh)
Factor de Potencia
Potencia Máxímetro (kW)
Potencia Facturada (kW)
Enero 1.312.302,3 239.512,9 0,98 3.504,4 3.766,0
Febrero 1.164.489,0 215.645,0 0,98 2.983,5 3.370,3
Marzo 1.199.819,2 224.324,8 0,98 2.668,0 2.668,0
Abril 1.169.714,4 214.426,3 0,98 2.862,5 2.862,5
Mayo 1.296.247,5 337.392,2 0,97 2.983,5 2.983,5
Junio 1.429.021,3 530.251,9 0,93 3.270,8 3.531,3
Julio 1.642.558,2 715.416,5 0,9 4.010,1 4.330,3
Agosto 1.832.946,8 887.258,3 0,88 4.010,1 4.330,3
Septiembre 1.465.760,4 587.268,2 0,92 4.010,1 4.330,3
Octubre 1.202.568,5 313.759,3 0,97 2.918,1 2.918,1
Noviembre 1.134.761,1 240.360,5 0,98 2.834,8 2.834,8
Diciembre 1.242.144,3 210.071,3 0,99 3.129,8 3.129,8
Se observa un claro incremento de la demanda de electricidad en los meses
de verano, Mayo- Octubre, debido a la potencia demandada para los equipos de
refrigeración por compresión. En la instalación a diseñar la demanda de potencia
frigorífica se cubrirá con máquinas de absorción que no emplean electricidad sino
potencia térmica. Por ello para calcular la potencia eléctrica necesaria a instalar se
tendrán que separar las necesidades de electricidad para alumbrado y fuerza y la
necesaria para los equipos de compresión. En el siguiente gráfico mostramos las
demandas de electricidad para alumbrado y frío separadas y por meses:
1. MEMORIA 1.1. MEMORIA DESCRIPTIVA PÁGINA 27
INSTALACIÓN DE TRIGENERACIÓN PARA UN HOSPITAL CON PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD, CALOR Y
FRÍO
Consumo Eléctrico del Hospital
101
332
663
497
284
131
400,0
600,0
800,0
1.000,0
1.200,0
1.400,0
1.600,0
1.800,0
Enero
Febre
ro
Marzo
Abril
Mayo
Junio Ju
lio
Agosto
Septie
mbr
e
Octubr
e
Noviem
bre
Diciem
bre
MW
h
Consumo Eléctrico (kwh) Frío (kwh)
Se observa que si se quitan las demandas de potencia para frío en cada mes
de verano la potencia eléctrica permanece bastante constante. Esto es una ventaja
para la instalación de trigeneración cuando tenga que funcionar en isla ya que
permite elegir la potencia a instalar repartiéndola en un número de motores tal que
el punto de funcionamiento de los mismos sea próximo al de sus puntos óptimos
de rendimiento durante la mayoría del tiempo.
Para el diseño de la instalación se necesitan unas previsiones de demanda
de frío para poder determinar la potencia frigorífica a instalar. Las demandas de
potencia frigorífica en las que basamos nuestro diseño se obtienen de las
demandas de electricidad de los compresores del año 2007. Los compresores
eléctricos que actualmente abastecen al hospital funcionan con unos COP≈2,65
(Coefficient of performance). Esto quiere decir que las demandas efectivas de
potencia frigorífica que se necesitan son 2,65 veces mayor que las potencias
demandadas eléctricamente. Por otro lado la demanda de frío de la nueva
instalación se puede cubrir con unas máquinas de absorción que funcionan de
media con unos rendimientos bajos, entorno al 0,7, si se trata de máquinas de
simple efecto o con máquinas de buenos rendimientos COP de 1,1-1,2 en el caso
de las máquinas de doble etapa. Por lo tanto para elaborar las tablas de datos
estimados para llevar a cabo el diseño se multiplican las demandas de potencia
1. MEMORIA 1.1. MEMORIA DESCRIPTIVA PÁGINA 28
INSTALACIÓN DE TRIGENERACIÓN PARA UN HOSPITAL CON PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD, CALOR Y
FRÍO
eléctrica por 2,65 y se dividen por 0,7 o 1,1 para obtener la potencia térmica
necesaria a entregar a las máquinas de absorción de simple y doble efecto
respectivamente. Sin embargo, el nuevo RD 661 establece un sistema de
retribución especial para las instalaciones que emplean la potencia para
climatización de edificios. La novedad fundamental, que influye en la elección del
tipo de máquina a instalar, es el hecho de que en el cálculo del REE el término
“V” incluye la potencia efectiva de frío demandada. Por lo tanto si se instala una
máquina de simple efecto con rendimiento ≈0,7 el denominador de la ecuación del
REE aumenta mucho disminuyendo el REE final mientras que si se instala una de
doble efecto se disminuye mucho el denominador de la ecuación y se consigue un
REE mucho mejor. Para más aclaraciones consultar el apartado de cálculos o el
RD 661 adjunto en los anexos. Por lo expuesto, se ha optado por el uso de
máquinas de doble efecto para lograr acogernos al REE con mayor facilidad.
Demanda de Electricidad y Frío
Mes Demanda Eléctrica (kWh)
Demanda de electricidad para
compresores (kWh)
Potencia necesaria para máquinas de absorción
(kWh)
Enero 1.312.335 - -
Febrero 1.164.558 - -
Marzo 1.239.851 - -
Abril 1.169.771 - -
Mayo 1.164.854 131.358 395.567
Junio 1.145.008 283.967 855.128
Julio 1.145.036 497.425 1.497.926
Agosto 1.169.702 663.232 1.997.234
Septiembre 1.134.082 331.616 998.617
Octubre 1.122.058 101.417 305.403
Noviembre 1.134.827 - -
Diciembre 1.242.217 - -
Total 14.144.298 2.009.016 6.049.876
En la demanda de potencia térmica estimada para las máquinas de
absorción (cuarta columna) hemos afectado a las potencias de unos factores de
1. MEMORIA 1.1. MEMORIA DESCRIPTIVA PÁGINA 29
INSTALACIÓN DE TRIGENERACIÓN PARA UN HOSPITAL CON PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD, CALOR Y
FRÍO
seguridad por si acaso las demandas térmicas de frío aumentan en verano. Estos
factores varían según el mes de verano entre 1,05 y 1,25.
Con las estimaciones de la demanda térmica necesaria para las máquinas
de absorción podremos elegir mejor la potencia térmica necesaria a recuperar de
los motores y por lo tanto el tamaño de los motores.
2.1.1.2 Datos de demanda térmica
La potencia calorífica necesaria para los circuitos de calefacción y para el
agua caliente sanitaria se obtendrá de la potencia calorífica residual recuperada en
2 circuitos de recuperación de calor. El primer sistema es el sistema de
recuperación de calor de los gases de escape que consiste en una caldera de
recuperación de gases que aprovecha el calor residual de los mismos para calentar
agua en un circuito cerrado. El agua del circuito se hace pasar por un
intercambiador de calor que entrega la potencia a un circuito principal de agua
caliente que alimenta a los circuitos de calefacción. En segundo lugar contamos
con un sistema de refrigeración de las camisas de los motores que recupera calor
de la fricción y combustión en los pistones y lo entrega en un segundo
intercambiador, a más baja temperatura, que lo entrega al circuito principal. Las
demandas térmicas de ACS y calefacción se obtienen en la actualidad mediante la
quema de combustible, gas natural, en calderas y por ello la potencia necesaria
será la misma ya que se obtiene por el calentamiento de agua, igual que el sistema
a instalar con la trigeneración, con intercambiadores.
En el estado actual del hospital el consumo de combustible que se tiene es
íntegramente para alimentar las calderas de gas natural. A continuación
mostramos en tabla los datos de consumo de gas del hospital y los datos
mensuales de demandas de calefacción y acs.
1. MEMORIA 1.1. MEMORIA DESCRIPTIVA PÁGINA 30
INSTALACIÓN DE TRIGENERACIÓN PARA UN HOSPITAL CON PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD, CALOR Y
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ESTADO ACTUAL SIN TRIGENERACIÓN Consumo de Gas Natural
Mes Consumo de gas (Te*) Consumo de gas (kWh)
Enero 2.760.192 3.209.337
Febrero 2.264.807 2.633.341
Marzo 2.057.839 2.392.696
Abril 1.854.044 2.155.738
Mayo 1.238.815 1.440.398
Junio 1.003.389 1.166.662
Julio 976.271 1.135.132
Agosto 979.656 1.139.068
Septiembre 1.050.881 1.221.882
Octubre 1.241.332 1.443.324
Noviembre 1.642.410 1.909.667
Diciembre 2.265.056 2.633.630
Total 19.334.690,02 22.480.873,74 *Termias
ESTADO ACTUAL SIN TRIGENERACIÓN Demandas de potencia calorífica
Mes Calefacción (kWh) ACS (kWh)
Enero 1.935.821 193.713 Febrero 1.522.866 174.968 Marzo 1.197.614 204.475 Abril 1.023.165 197.881 Mayo 0 258.285 Junio 0 204.798 Julio 0 159.815
Agosto 0 163.161 Septiembre 0 251.739
Octubre 320.168 221.694 Noviembre 728.796 218.710 Diciembre 1.446.440 193.713
Total 8.174.871 2.442.951
2.1.1.3 Tablas de demanda horaria
En las siguientes tablas de demanda horaria reflejamos las necesidades de
potencia térmica para cada día representativa de cada mes. En los meses de verano
la demanda térmica recoge las necesidades de potencia para acs y para las
máquinas de absorción mientras que en invierno la potencia térmica recoge las
necesidades de potencia para calefacción y acs solamente.
1. MEMORIA 1.1. MEMORIA DESCRIPTIVA PÁGINA 31
INSTALACIÓN DE TRIGENERACIÓN PARA UN HOSPITAL CON PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD, CALOR Y
FRÍO
MES DE ENERO
Horas Demanda Eléctrica (kW) Demanda Térmica (kW)
1 1.366 2.231
2 1.288 2.103
3 1.206 1.968
4 1.157 1.889
5 1.131 1.845
6 1.101 1.797
7 1.096 1.790
8 1.114 1.784
9 1.405 2.297
10 1.909 3.119
11 2.271 3.710
12 2.413 3.941
13 2.533 4.137
14 2.614 4.269
15 2.608 4.260
16 2.563 4.185
17 2.372 3.875
18 2.254 3.683
19 1.690 2.760
20 1.655 2.703
21 1.674 2.734
22 1.687 2.756
23 1.692 2.765
24 1.537 2.510
1. MEMORIA 1.1. MEMORIA DESCRIPTIVA PÁGINA 32
INSTALACIÓN DE TRIGENERACIÓN PARA UN HOSPITAL CON PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD, CALOR Y
FRÍO
MES DE FEBRERO
Horas Demanda Eléctrica (kW) Demanda Térmica (kW)
1 1.343 1.958
2 1.267 1.848
3 1.184 1.726
4 1.137 1.658
5 1.109 1.616
6 1.083 1.579
7 1.077 1.571
8 1.096 1.597
9 1.382 2.015
10 1.877 2.736
11 2.230 3.252
12 2.371 3.457
13 2.491 3.631
14 2.569 3.746
15 2.564 3.737
16 2.519 3.674
17 2.332 3.400
18 2.218 3.233
19 1.663 2.425
20 1.601 2.333
21 1.645 2.399
22 1.658 2.417
23 1.666 2.428
24 1.511 2.204
1. MEMORIA 1.1. MEMORIA DESCRIPTIVA PÁGINA 33
INSTALACIÓN DE TRIGENERACIÓN PARA UN HOSPITAL CON PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD, CALOR Y
FRÍO
MES DE MARZO
Horas Demanda Eléctrica (kW) Demanda Térmica (kW)
1 1.290 1.508
2 1.217 1.422
3 1.138 1.330
4 1.094 1.277
5 1.068 1.248
6 1.040 1.215
7 1.034 1.209
8 1.052 1.230
9 1.328 1.552
10 1.804 2.108
11 2.146 1.581
12 2.279 2.664
13 2.394 2.796
14 2.469 2.886
15 2.465 2.880
16 2.422 2.829
17 2.242 2.620
18 2.130 2.489
19 1.596 1.865
20 1.563 1.826
21 1.581 1.848
22 1.594 1.863
23 1.598 1.868
24 1.452 1.697
1. MEMORIA 1.1. MEMORIA DESCRIPTIVA PÁGINA 34
INSTALACIÓN DE TRIGENERACIÓN PARA UN HOSPITAL CON PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD, CALOR Y
FRÍO
MES DE ABRIL
Horas Demanda Eléctrica (kW) Demanda Térmica (kW)
1 1.381 1.442
2 1.306 1.362
3 1.224 1.277
4 1.174 1.226
5 1.145 1.195
6 1.116 1.165
7 1.111 1.160
8 1.129 1.179
9 1.281 1.337
10 1.833 1.913
11 2.161 2.256
12 2.216 2.314
13 2.314 2.415
14 2.303 2.404
15 2.072 2.163
16 1.899 1.982
17 1.613 1.683
18 1.584 1.653
19 1.652 1.723
20 1.707 1.782
21 1.736 1.812
22 1.760 1.837
23 1.718 1.792
24 1.560 1.628
1. MEMORIA 1.1. MEMORIA DESCRIPTIVA PÁGINA 35
INSTALACIÓN DE TRIGENERACIÓN PARA UN HOSPITAL CON PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD, CALOR Y
FRÍO
MES DE MAYO
Horas Demanda Eléctrica (kW) Demanda Térmica (kW)
1 1.544 847
2 1.454 801
3 1.363 752
4 1.306 723
5 1.275 706
6 1.283 710
7 1.238 687
8 1.259 828
9 1.113 752
10 1.730 1.077
11 2.094 1.269
12 2.037 1.206
13 2.145 1.263
14 2.131 1.223
15 1.874 1.088
16 1.633 961
17 1.312 791
18 1.380 828
19 1.456 899
20 1.516 930
21 1.546 948
22 1.720 1.007
23 1.673 948
24 1.498 856
1. MEMORIA 1.1. MEMORIA DESCRIPTIVA PÁGINA 36
INSTALACIÓN DE TRIGENERACIÓN PARA UN HOSPITAL CON PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD, CALOR Y
FRÍO
MES DE JUNIO
Horas Demanda Eléctrica (kW) Demanda Térmica (kW)
1 1.860 1.804
2 1.753 1.702
3 1.646 1.598
4 1.577 1.530
5 1.538 1.494
6 1.502 1.459
7 1.494 1.452
8 1.518 1.540
9 1.359 1.386
10 1.686 1.700
11 2.126 2.124
12 1.904 1.895
13 2.033 2.018
14 2.018 1.988
15 1.708 1.690
16 1.356 1.351
17 968 978
18 1.173 1.174
19 1.263 1.278
20 1.339 1.350
21 1.374 1.386
22 1.766 1.745
23 1.711 1.677
24 1.497 1.472
1. MEMORIA 1.1. MEMORIA DESCRIPTIVA PÁGINA 37
INSTALACIÓN DE TRIGENERACIÓN PARA UN HOSPITAL CON PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD, CALOR Y
FRÍO
MES DE JULIO
Horas Demanda Eléctrica (kW) Demanda Térmica (kW)
1 1.595 2.357
2 1.448 2.142
3 1.294 1.915
4 1.450 2.144
5 1.397 2.065
6 1.342 1.986
7 1.333 1.971
8 1.372 2.073
9 1.496 2.257
10 1.815 2.726
11 2.430 3.630
12 1.913 2.858
13 2.092 3.122
14 2.071 3.079
15 1.642 2.447
16 1.124 1.687
17 875 1.319
18 976 1.470
19 1.105 1.671
20 1.205 1.818
21 1.259 1.897
22 2.052 3.054
23 1.974 2.925
24 1.677 2.489
1. MEMORIA 1.1. MEMORIA DESCRIPTIVA PÁGINA 38
INSTALACIÓN DE TRIGENERACIÓN PARA UN HOSPITAL CON PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD, CALOR Y
FRÍO
MES DE AGOSTO
Horas Demanda Eléctrica (kW) Demanda Térmica (kW)
1 1.684 3.004
2 1.538 2.744
3 1.381 2.464
4 1.398 2.495
5 1.342 2.396
6 1.288 2.300
7 1.280 2.285
8 1.318 2.415
9 1.081 1.995
10 1.680 3.057
11 2.303 3.052
12 2.188 3.944
13 2.370 4.267
14 2.350 4.215
15 1.914 3.442
16 1.583 2.856
17 1.034 1.882
18 985 1.792
19 1.115 2.040
20 1.216 2.220
21 1.270 2.316
22 1.960 3.523
23 1.878 3.364
24 1.578 2.829
1. MEMORIA 1.1. MEMORIA DESCRIPTIVA PÁGINA 39
INSTALACIÓN DE TRIGENERACIÓN PARA UN HOSPITAL CON PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD, CALOR Y
FRÍO
MES DE SEPTIEMBRE
Horas Demanda Eléctrica (kW) Demanda Térmica (kW)
1 1.524 1.483
2 1.406 1.370
3 1.282 1.253
4 1.347 1.314
5 1.306 1.275
6 1.262 1.233
7 1.253 1.225
8 1.286 1.388
9 1.017 1.133
10 1.854 1.928
11 2.348 2.400
12 2.080 2.112
13 2.225 2.250
14 2.209 2.201
15 1.862 1.870
16 1.457 1.484
17 1.027 1.077
18 1.263 1.302
19 1.366 1.432
20 1.448 1.511
21 1.490 1.550
22 1.954 1.958
23 1.889 1.864
24 1.650 1.636
1. MEMORIA 1.1. MEMORIA DESCRIPTIVA PÁGINA 40
INSTALACIÓN DE TRIGENERACIÓN PARA UN HOSPITAL CON PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD, CALOR Y
FRÍO
MES DE OCTUBRE
Horas Demanda Eléctrica (kW) Demanda Térmica (kW)
1 1.326 903
2 1.253 855
3 1.173 802
4 1.124 768
5 1.098 751
6 1.068 732
7 1.063 728
8 1.082 812
9 1.104 852
10 1.594 1.180
11 1.944 1.413
12 1.981 1.431
13 2.100 1.510
14 2.177 1.544
15 2.172 1.541
16 2.087 1.487
17 1.902 1.364
18 1.868 1.335
19 1.320 987
20 1.285 963
21 1.303 974
22 1.436 1.033
23 1.444 1.021
24 1.294 920
1. MEMORIA 1.1. MEMORIA DESCRIPTIVA PÁGINA 41
INSTALACIÓN DE TRIGENERACIÓN PARA UN HOSPITAL CON PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD, CALOR Y
FRÍO
MES DE NOVIEMBRE
Horas Demanda Eléctrica (kW) Demanda Térmica (kW)
1 1.221 877
2 1.153 827
3 1.077 773
4 1.032 741
5 1.010 725
6 983 706
7 978 703
8 996 716
9 1.256 902
10 1.707 1.225
11 2.029 1.457
12 2.156 1.548
13 2.263 1.625
14 2.335 1.677
15 2.330 1.673
16 2.288 1.643
17 2.119 1.523
18 2.016 1.447
19 1.510 1.085
20 1.480 1.062
21 1.496 1.074
22 1.505 1.082
23 1.514 1.088
24 1.374 986
1. MEMORIA 1.1. MEMORIA DESCRIPTIVA PÁGINA 42
INSTALACIÓN DE TRIGENERACIÓN PARA UN HOSPITAL CON PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD, CALOR Y
FRÍO
MES DE DICIEMBRE
Horas Demanda Eléctrica (kW) Demanda Térmica (kW)
1 1.294 1.708
2 1.220 1.610
3 1.140 1.506
4 1.094 1.445
5 1.073 1.415
6 1.042 1.376
7 1.037 1.369
8 1.056 1.394
9 1.331 1.758
10 1.809 2.389
11 2.150 2.839
12 2.284 3.015
13 2.399 3.166
14 2.474 3.267
15 2.466 3.257
16 2.425 3.203
17 2.245 2.965
18 2.134 2.817
19 1.598 2.111
20 1.566 2.068
21 1.583 2.090
22 1.596 2.108
23 1.601 2.115
24 1.454 1.920
1. MEMORIA 1.1. MEMORIA DESCRIPTIVA PÁGINA 43
INSTALACIÓN DE TRIGENERACIÓN PARA UN HOSPITAL CON PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD, CALOR Y
FRÍO
3. DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓN
En esta sección se describirán los elementos principales de la instalación
así como su modo de funcionamiento.
3.1 DETERMINACIÓN DE LA FUENTE DE ENERGÍA PRIMARIA
Lo primero que necesitamos saber son las necesidades energéticas del
hospital , las cuales ya las hemos detallado en la anterior sección. El parámetro
más relevante para la determinación de la tecnología a instalar es la relación
calor/electricidad o calor/energía mecánica que ha de ser suministrada para su
consumo en los equipos del hospital. En nuestro caso el ratio calor/electricidad
resulta de 1,17 que no es muy elevado. Además debemos saber cuál es el estado
entálpico al que debemos suministrar la energía térmica. Una fábrica o planta con
procesos productivos que requieren vapor de alta presión requerirán unas fuentes
de energía térmica de alta entalpía que se corresponde con el uso de una turbina.
En nuestro caso sin embargo las necesidades de calor son de baja entalpía y por
ello con un motor de combustión interna de gas natural nos sirve. Por lo general
un alto ratio de calor/electricidad requerirá una turbina mientras que bajos ratios
podrán usar motores.
3.1.1 Comparación turbinas- motores de gas
Las ventajas de ambos sistemas se recogen en el siguiente cuadro:
Aspecto Turbina Motor
Rendimiento mecánico 35% 40%
Oxígeno en los gases de escape 14% 1-2%
Nivel entálpico de la energía
térmica remanente
Alto y todo en gases
de escape
Medio-bajo y dividido en 2:gases de
escape y refrigeración
Coste económico específico Alto Medio
Costes específicos de
mantenimiento Alto Medio
Flexibilidad de entrega de
potencia Malo Bueno
Ruidos y vibraciones Alto Medio
1. MEMORIA 1.1. MEMORIA DESCRIPTIVA PÁGINA 44
INSTALACIÓN DE TRIGENERACIÓN PARA UN HOSPITAL CON PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD, CALOR Y
FRÍO
Contaminación atmosférica Similares
3.1.2 Características generales de los motores de gas
Para nuestra instalación hemos optado por instalar 3 motores de gas
natural ya que las acometidas de suministro de gas natural ya están hechas en el
hospital y por lo tanto con unas pequeñas obras y añadidos podemos aprovechar el
suministro.
Los motores de gas natural funcionan según un ciclo Otto quemando gas
como combustible. Para el encendido de la mezcla los motores de gas pueden
empleados método principalmente:
• Compresión de la mezcla aire-combustible e ignición por chispa.
• Compresión de la mezcla aire-gas e inyección de una pequeña cantidad
de gasóleo que al quemar provoca el inicio de la combustión aire-gas.
Los motores de gas presentan las siguientes ventajas frente a los motores
de gasolina:
• Dado el alto índice de octanaje del gas natural comparado con el de la
gasolina se pueden emplear relaciones de compresión mucho más altas
que en los gasolina con el consiguiente aumento del rendimiento.
Relaciones de compresión habituales de los motores a gas rondan los
12-13 mientras que un gasolina puede trabajar entorno a un 9. Por ello
el rendimiento de los motores a gas se sitúa en 30-38% mientras que
los gasolina se sitúan en el 33%
• Al ser un combustible libre de impurezas, el gas natural disminuye
muchísimo los riesgos de autoencendido por la presencia de impurezas
en la cámara de combustión.
• El gas natural carece de impurezas por lo que se reducen mucho los
costes de operación y mantenimiento.
En el mantenimiento de los motores de gas natural las operaciones más
corrientes son el cambio de bujías a las 3.000 horas aproximadamente, el reglaje
de los taqués entre las 10.000 y las 20.000 horas, la revisión general se realiza a
las 30.000-40.000 horas aproximadamente y el cambio del motor o
reacondicionamiento entero se realiza a las 60.000 horas.
1. MEMORIA 1.1. MEMORIA DESCRIPTIVA PÁGINA 45
INSTALACIÓN DE TRIGENERACIÓN PARA UN HOSPITAL CON PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD, CALOR Y
FRÍO
En el mercado de motores de gas para la cogeneración se venden módulos
de cogeneración que incorporan el generador eléctrico y la caldera de
recuperación de gases de escape todo acoplado al motor y ensayado en fábrica. La
solución que se adoptado en este proyecto ha sido la de instalar un módulo de
cogeneración con un generador eléctrico de 1019 kWe.
3.1.3 Sistemas de recuperación de calor
En los motores existen tres sistemas de recuperación de calor.
• El primer sistema y el principal es el de calor de los gases de escape.
Los gases de escape de un motor pueden estar entre los 400 y los 500º
C. En la salida de los gases y mediante el uso de una caldera de
recuperación se pueden enfriar los mismos hasta una temperatura de
150-170º C en el caso de los gasolina mientras que los motores a gas
pueden reducir las temperaturas de recuperación hasta los 90-130º C.
El limitante principal a esta temperatura es la de la temperatura de
rocío de los gases. Potencias típicas recuperadas son del orden de 0,45
kWh por cada kWh eléctrico
• En el agua de refrigeración del motor se pueden recuperar potencias
del orden 0,5-0,8 kWh por cada kWh eléctrico. Sin embargo las
temperaturas rondan los 70-90º C.
• Calor recuperado por el sistema de lubricación del motor y calores
recuperados por refrigeración de la mezcla. Se pueden recuperar
pequeñas potencias a temperaturas del orden de 80-90º C.
En conjunto con los tres sistemas se pueden recuperar del orden de 1- 1,6
kWh por cada kWh eléctrico producido. Esto es lo que se llama la relación de
calor-electricidad o RCE. En nuestro motor la relación de calor electricidad es
1156/1019=1,134.
3.2 ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO
3.2.1 Ciclo de la planta de trigeneración con motor de gas natural
La planta que hemos diseñado incorpora tres módulos de trigeneración con
generadores eléctricos síncronos de 1019 kWe cada uno con potencias térmicas
1. MEMORIA 1.1. MEMORIA DESCRIPTIVA PÁGINA 46
INSTALACIÓN DE TRIGENERACIÓN PARA UN HOSPITAL CON PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD, CALOR Y
FRÍO
recuperables de 1156 kW cada uno (RCE=1,134 cada uno). Las demandas de
calor son de baja entalpía con temperaturas del orden de 90- 110º C. Ya que el
rendimiento de los motores no disminuye con su tamaño (a diferencia de las
turbinas) hemos optado por instalar 3 motores para conseguir un funcionamiento
modular escalonando la potencia así. En nuestro diseño los motores producen
potencia térmica con su funcionamiento que recuperamos en 2 sistemas de
recuperación, uno en los gases de escape y otro en la refrigeración de las camisas.
El calor de alta temperatura de los gases de escape lo aprovechamos en un circuito
cerrado que lo entrega o bien a una máquina de absorción o bien cede el calor en
un intercambiador para el circuito principal de agua caliente para acs o
calefacción. En el segundo sistema, el de refrigeración del motor, el calor lo
entregamos a un segundo intercambiador que lo cede al circuito principal de agua
caliente para acs y calefacción. Cuando la potencia térmica del agua de
refrigeración no sea toda requerida se disipará la potencia sobrante en un
aeroenfriador (también se pueden emplear torres de refrigeración). En aquéllos
momentos en que no se necesite tanta potencia de los gases de escape se podrá
actuar sobre una válvula en la salida de los gases de escape y enviar los gases
sobrantes a la atmósfera.
1. MEMORIA 1.1. MEMORIA DESCRIPTIVA PÁGINA 47
INSTALACIÓN DE TRIGENERACIÓN PARA UN HOSPITAL CON PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD, CALOR Y
FRÍO
3.2.1.1 Esquema de funcionamiento de la planta
Intercambiador de calor de los gases de escape (alta temperatura)
Intercambiador de calor del circuito de refrigeración del motor (baja temeperatura)
Caldera de recuperación de los gases de escape
Máquina de absorción
Generador eléctrico
Motor de gas natural
Agua para climatización y acs a 90º C
Aeroenfriador
3.2.1.2 Caldera de recuperación de los gases de escape
Existen dos tipos de calderas de recuperación principalmente:
• Pirotubulares: Los humos 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.
• Acuotubulares: En este tipo de caldera es el agua la que pasa por tubos
y los gases calientes de escape los que envuelven esos los tubos hasta
evaporarla, recalentándose el vapor hasta las condiciones de diseño de
la caldera.
Para elegir la caldera de recuperación en nuestro caso partimos del caudal
de humos de los motores en condiciones nominales (5.500 kg/hora), su
temperatura de escape (515º C), el caudal de aire en la combustión (5.313
kg/hora) y la composición química de los gases de escape. Con esto determinamos
en el apartado de cálculos la potencia calorífica de la que disponemos para
calentar el agua.
1. MEMORIA 1.1. MEMORIA DESCRIPTIVA PÁGINA 48
INSTALACIÓN DE TRIGENERACIÓN PARA UN HOSPITAL CON PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD, CALOR Y
FRÍO
Dos aspectos muy importantes de la caldera de recuperación son la
regulación adecuada de su “pinch point” y la contrapresión que se genera en el
escape del motor. El pinch point es el margen de temperaturas entre los humos y
el agua caliente generada. El pinch point lo ajustaremos en verano para generar
agua caliente a mayor temperatura para la máquina de absorción (110º C)
mientras que en verano el pinch point lo ajustaremos para generar agua caliente a
menor temperatura (90º C). Tenemos que optimizar el punto de funcionamiento
de la caldera para los dos modos y para ello tenemos 2 variables a controlar. En
primer lugar podremos ajustar el caudal de humos que entran en la caldera con la
válvula de entrada a la caldera, desviando parte de los gases a la atmósfera
directamente. La otra cosa que podemos hacer es enviar más o menos caudal de
agua a la caldera. Cuanto más lenta vaya el agua por los tubos de la caldera, más
temperatura se generará y menos cantidad de agua caliente.
3.2.2 Sistemas de control de la planta de trigeneración
En nuestra planta la estrategia a seguir por la unidad de control será la de
prioridad a la producción de energía calorífica. Durante el día y a lo largo del año
la potencia calorífica demandada va variando notablemente y por lo tanto también
tendrá que variar la producción de agua caliente. Al seguir la demanda calorífica
la producción eléctrica no se adaptará a la demanda de electricidad del sistema y
los equipos generadores podrán entregar solamente la potencia eléctrica
demandada por el sistema y exportar o importar energía de la red dependiendo de
si sobra o falta energía. La red eléctrica se comporta como un dispositivo de
almacenamiento eléctrico para nuestra instalación. Cuando falta energía la
entregamos a red y cuando sobra se la entregamos a la misma. En nuestra
instalación nos sobra potencia eléctrica durante la mayor parte del tiempo y por
ello nuestro balance de venta a red es muy positivo. Este modo de funcionamiento
nos permite una alta flexibilidad ya que podemos variar la potencia entregada por
los motores sin preocuparnos de los ingresos o costes derivados de la compra-
venta de energía eléctrica.
3.2.2.1 Variables de control
1. MEMORIA 1.1. MEMORIA DESCRIPTIVA PÁGINA 49
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Se deben controlar las siguientes variables principales para nuestra
estrategia de control:
• Presión del agua o vapor en la caldera de recuperación.
• Temperatura del agua o aire para calefacción que se demanda en cada
momento.
• Caudales de agua caliente demandados en cada momento.
• Presión de entrada o suministro del gas al motor.
Midiendo estas variables el control actuará sobre la válvula de entrada de
gas al motor variando con ello la potencia entregada. Se controlará en cada
momento la potencia demandada (temperatura y caudal) y se escalonará la puesta
en marcha de los motores de forma que cuando se llegue a la potencia máxima
entregable por el primer motor conectado (potencia nominal), se conectará el
segundo motor y así sucesivamente. Para evitar el sobre uso de un motor frente a
los demás se rotará el orden en el que los motores entran en servicio. Además de
la potencia demandada otras variables importantes a controlar serán la presión de
suministro del agua y la temperatura del circuito principal de agua caliente así
como las velocidades de variación de los mismos.
Otras variables a controlar serán:
3.2.2.1.1 Velocidad de los motores
Deben girar a 1500 r.p.m. y la frecuencia de la red es de 50 Hz. Se
controlará la frecuencia para actuar en caso necesario sobre la entrada de gas.
3.2.2.1.2 Temperatura del agua
Se controlará la temperatura en distintos puntos de la instalación para
asegurar el correcto funcionamiento de la misma y facilitar la detección de
averías. Se realizará con termopares y los puntos serán los siguientes:
• Entrada y salida del agua de refrigeración de los motores: Se
controlarán para pilotar la válvula de tres vías que permite el paso de
caudal a los aeroenfriadores de cada motor.
• Entrada y salida de la caldera de recuperación de los gases de escape.
Nos permitirá actuar sobre la válvula de entrada de los gases de escape
a la caldera y sobre el caudal de la bomba del circuito. Estos puntos
coinciden con los de entrada y salida de las máquinas de absorción.
1. MEMORIA 1.1. MEMORIA DESCRIPTIVA PÁGINA 50
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• Controlaremos la temperatura de entrada y salida de los 6
intercambiadores de calor que entregan su potencia al circuito
principal. En los intercambiadores de alta temperatura la entrada al
primario debe ser 94º C y la salida 80º C. El secundario del mismo
debe entrar a 70º C y salir a 90º C. El intercambiador de baja
temperatura en el circuito de refrigeración de los motores debe tener la
entrada del primario a 92º C y la salida a 82º C. Estos valores nos
permitirán actuar sobre las bombas principales de los circuitos.
• Controlaremos la temperatura del agua de salida de las torres de
refrigeración de los grupos de cogeneración y de las máquinas de
absorción. Esto nos permitirá actuar sobre las válvulas de tres vías o
sobre el caudal de las bombas de los circuitos para conseguir la
temperatura deseada en cada caso.
• Temperatura de entrada y salida de las calderas auxiliares. Se
controlará para poder pilotar las válvulas de entrada a las mismas y
quemar más o menos gas para cada caso.
• Temperaturas de entrada y salida de los circuitos de agua fría de las
máquinas de absorción. Regulará el caudal de las bombas.
• Temperatura de entrada y salida de los equipos de refrigeración
auxiliares.
• Temperatura de entrada y salida del intercambiador de calor para ACS.
Se controlará la temperatura de entrada y salida del primario que deben
ser de 90º C y 70º C respectivamente. También se controlará la
temperatura de salida del secundario que deben ser de 50º C.
Todas las variables mencionadas se controlarán desde el puesto de control
de la instalación mediante PC equipado con módem.
3.2.2.2 Modo de funcionamiento eléctrico
La instalación se ha concebido para funcionar siempre en paraleleo con la
red vertiendo toda su energía a la misma y percibiendo las retribuciones
pertinentes. Sin embargo la instalación podrá funcionar en isla o en paralelo con la
red. La tensión nominal de los generadores es 380 V. Los alternadores
alimentarán el grupo de transformadores 380 V/20 kV que conectará con la red.
1. MEMORIA 1.1. MEMORIA DESCRIPTIVA PÁGINA 51
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Para ello tendremos las protecciones y sistemas de control adecuados para
funcionar en ambos modos.
3.2.3 Prevención y seguridad
La instalación deberá cumplir con los requerimientos de la Ley de
Prevención de Riesgos Laborales y con la normativa de Instalaciones Eléctricas y
de Cogeneración existente. Entre los elementos de seguridad previstos se
encuentran los siguientes:
• Detectores de humos y de temperatura, tanto en la sala de motores
como en la de calderas e intercambiadores
• Instalación de un sistema de extinción automática por CO2, compuesto
por 26 botellas de 45 kg. De CO2 y su correspondiente colector de
tubería.
• Red de extintores portátiles de 6 kg de polvo polivalente y de 5 kg de
CO2 distribuidos según la normativa de protección contra incendios.
• Red de bocas de incendio equipadas.
3.2.3.1 Mantenimiento
El mantenimiento de los motores deberá ser fundamentalmente de tipo
predictivo, a través de un control y análisis del aceite de lubricación para
identificar los posibles modos de fallo. Se realizará de forma periódica y durante
el funcionamiento normal de los motores.
Para las operaciones de mantenimiento rutinario se aprovecharán los
periodos de parada de cada motor, consiguiéndose así una disponibilidad total de
la planta mucho mayor.
Para realizar el plan de mantenimiento oficial, y dentro de las diferentes
revisiones, se suministrarán los siguientes materiales:
• Bujías de encendido y arandelas
• Filtros de aceite
• Filtros de aire
• Juntas de balancines y de culatas
1. MEMORIA 1.1. MEMORIA DESCRIPTIVA PÁGINA 52
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• Elementos para la revisión de la bomba de agua que se realiza a las
10.000 horas
• Elementos para la realización de la revisión de las 24.000 horas.
(incluye filtros, juntas, segmentos y casquillos)
A lo largo del periodo de la vida del motor se realizan las siguientes
inspecciones:
• Cada 1.500 horas se hace una inspección general.
• A las 3.000 horas se hace una inspección ampliada.
• A los 12.000 se hace un reacondicionamiento intermedio
• A los 24.000 se hace un reacondicionamiento intermedio ampliado
• A las 48.000 horas se realiza una reacondicioanmiento general
3.2.3.1.1 Circuito de agua
El control de la colmatación de los filtros de agua del circuito de
recuperación térmica se llevará a cabo mediante la instalación de manómetros
diferenciales aguas arriba y debajo de cada filtro.
El intercambiador y el circuito de calefacción se revisarán en los meses de
verano mientras que el filtro se revisará en los meses de invierno. La instalación
de ACS se inspeccionará de forma periódica para evitar la acumulación de
suciedad.
3.2.3.1.2 Máquinas de absorción
El principal riesgo que existe para las máquinas de absorción es la
cristalización. Este tema está ampliamente desarrollado en el apartado de
cristalización de la memoria descriptiva.
3.3 ELEMENTOS DE LA INSTALACIÓN
En este apartado se describen las características básicas de los elementos
más importantes de la instalación.
3.3.1 Módulos de cogeneración
Se ha optado por 3 módulos de cogeneración DEUTZ TBG 620 V12 K.
Cada módulo consiste en un motor alternativo de gas natural con 12 cilindros
1. MEMORIA 1.1. MEMORIA DESCRIPTIVA PÁGINA 53
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1.050 kW mecánicos con motor de arranque BOSCH 24 Vcc todo ello acoplado a
un generador síncrono de 1.019 kWe.
En resumen:
Características de los motores
Disposición En V 90º
Nº de cilindros 12
Ciclo de trabajo Otto
Sistema de arranque Eléctrico
Cilindrada Total 5311 cm3
Relación de compresión (ε) 12
Presión media efectiva 7-17 bar
El motor funciona con mezclas pobres con excesos de aire desde 1 hasta
1,7.
3.3.1.1 Sistema de refrigeración del motor
Este sistema es el que nos permite aprovechar el calor proveniente del
bloque del motor. El calor evacuado en condiciones nominales es de 478 kW. El
caudal de refrigeración es de 11,43 kg/s entrando al motor a 82º C y saliendo del
mismo a 92º C.
3.3.1.2 Generador síncrono
Los motores vienen equipados con un generador síncrono Leroy Somer o
similar. La disposición del generador es la de un alternador de polos interiores con
estator de polos interiores y rotor de polos salientes, regulador de voltaje y coseno
de phi alimentados por una excitatriz de imán permanente.
3.3.2 Caldera de recuperación de los gases de escape
El calor de los gases de escape se recupera en una caldera de tubos cuyo
diseño constructivo, si pirotubular o acuotubular, lo determina el fabricante con
los datos que hemos obtenido en la sección de cálculos de este proyecto. En
resumen:
1. MEMORIA 1.1. MEMORIA DESCRIPTIVA PÁGINA 54
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Caldera de recuperación
Calor intercambiable 678 kW
Rendimiento ≈1 -
Temperatura de humos 515 ºC
Circuito de agua Verano Invierno
Temperatura de entrada 92º C 80º C
Temperatura de salida 110º C 94º C
Caudal de agua 9,01 kg/s 11,58 kg/s
Caudal de humos 1,53 kg/s
Se instalará una caldera de recuperación por cada motor. La caldera
básicamente consta de las siguientes partes:
• Cámara de entrada con conexiones para limpieza
• Haz de tubos intercambiadores
• Cámara de salida con conexiones para limpieza y con purga de
condensados
• Elemento termoeléctrico para registrar la temperatura de los gases de
escape en la salida del intercambiador.
• Elemento termoeléctrico para medir la temperatura en la superficie de
intercambio.
• Válvula de seguridad para vigilar el agua caliente de proceso.
3.3.3 Máquinas de absorción
El agua fría para el circuito principal de agua fría para climatizadores en
verano se hará mediante 3 máquinas de absorción de efecto doble TRANE ABS-
S10 con necesidades de 678 kW de potencia en el generador y con una potencia
efectiva de agua fría de 746 kW. En resumen:
Máquina de Absorción
Generador
Potencia térmica necesaria kW 678
1. MEMORIA 1.1. MEMORIA DESCRIPTIVA PÁGINA 55
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Temperatura de entrada del agua ºC 110
Temperatura de salida del agua ºC 92ºC
Caudal de agua m3/hora 32,44
kg/s 9,01
Condensador- Absorbedor
Potencia necesaria kW 1187,5
Temperatura de entrada ºC 29
Temperatura de salida ºC 40
Caudal de agua de refrigeración m3/hora 92,9
kg/s 25,8
Evaporador
Potencia frigorífica obtenida kW 745,8
Temperatura de entrada ºC 12
Temperatura de salida ºC 7
Caudal de agua para climatización m3/hora 128,46
kg/s 35,68
3.3.4 Intercambiadores de calor
La transferencia de calor desde los circuitos de recuperación de los
motores, refrigeración de camisas y humos de escape, se realiza en 6
intercambiadores de calor principales, 2 por cada motor. Cada motor dispone de
un intercambiador de calor con capacidad de intercambio de 478 kW en el circuito
de baja temperatura de la refrigeración de las camisas y otro intercambiador en su
circuito de recuperación de los gases de escape con una capacidad de intercambio
de calor de 678 kW. En resumen:
Intercambiadores de calor principales
Intercambiador de circuito de recuperación de los gases de escape
Potencia intercambiable 678 kW
Circuito primario Invierno Verano
Temperatura de entrada 94º C 110º C
1. MEMORIA 1.1. MEMORIA DESCRIPTIVA PÁGINA 56
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Temperatura de salida 80º C 92-96º C
Caudal 11,58 kg/s variable
Circuito secundario
Temperatura de entrada 70 º C
Temperatura de salida 90 º C
Caudal 8,11 Kg/s
Intercambiador del circuito de refrigeración del motor
Potencia intercambiable 478 kW
Circuito primario
Temperatura de entrada 92 º C
Temperatura de salida 82 º C
Caudal 11,43 Kg/s
Circuito secundario
Temperatura de entrada 70 º C
Temperatura de salida 90 º C
Caudal 5,72 Kg/s
Además de estos 6 intercambiadores principales existe un séptimo
intercambiador de calor en el circuito de agua caliente sanitaria. Este
intercambiador recibe agua aliente a 90º C en el circuito primario saliendo del
mismo a 70º C mientras que en el secundario entra a temperaturas variables a lo
largo del año de entre 8 y 12º C y saliendo del secundario a 50º C. La potencia
térmica de calor intercambiable es de 700 kW.
3.3.5 Acumuladores de A.C.S
Se dispondrán dos acumuladores de acs cada uno de 2.000 L con las
características siguientes:
• El material de construcción será AISI 316
• Dispondrán de un medidor de temperatura tanto a la entrada como a la
salida
• Dispondrán de válvulas de alivio para evitar sobretensiones
3.3.6 Bombas hidráulicas
1. MEMORIA 1.1. MEMORIA DESCRIPTIVA PÁGINA 57
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Existen 5 bombas a instalar por cada motor, 2 en el circuito de
refrigeración del motor y 3 en el circuito de la caldera de recuperación. Además se
instalarán bombas auxiliares para las torres de refrigeración de los módulos de
cogeneración y para las máquinas de absorción. Las bombas hidráulicas se
detallan en el apartado de cálculos.
3.3.7 Aeroenfriadores
Los aeroenfriadores se colocan en los circuitos de refrigeración de los
motores en paralelo con los intercambiadores de calor para el circuito principal de
agua caliente. Los aeroenfriadores entran en funcionamiento cuando el calor
intercambiado en los intercambiadores no es suficiente para bajar la temperatura
de retorno al motor hasta los 82º C nominales. Además de esto los aeroenfriadores
deben ser capaces de disipar todo el calor de estos circuitos ya que si se avería el
intercambiador de calor del circuito el motor debe seguir funcionando para
producir por lo menos electricidad y necesita evacuar este calor en los
aeroenfriadores. Las características principales de los mismos son:
• Haces tubulares aleteados. Núcleos tubulares de cobre, con aleas
continuas. El conjunto está sostenido por medio de chapas
transversales perforadas y por el bastidor. La alimentación del haz
tubular se realiza por medio de bridas PN16 que van soldadas a los
colectores de distribución de cobre. Estos colectores tienen aireación
en la parte más alta así como un vaciado en la parte más baja.
• Los paneles laterales son de acero e incorporan orejetas para izado de
los haces. El tratamiento de la totalidad de su superficie, incluido las
chapas soportes embellecedores, se realiza mediante un galvanizado en
caliente más una protección adicional anticorrosiva denominada
“Sorabond”. Este tratamiento consiste en un desenrase, un cromado y
la aplicación de resinas de epoxy que confieren a las superficies
tratadas un excelente comportamiento frente a la corrosión.
• Caja de aire y estructura soporte. Se realiza de planchas de acero
galvanizado ensambladas con remaches. Esta caja descansa sobre
varios picos soporte. El conjunto se trata contra la corrosión son el
procedimiento “Sorabond” antes mencionado. Unos tabiques
1. MEMORIA 1.1. MEMORIA DESCRIPTIVA PÁGINA 58
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independientes interiores permiten el funcionamiento de los
ventiladores de forma independiente.
• Caja de conexiones. Las conexiones de todos los motores están fijados
en la parte frontal del aerorefrigerante, encima de los colectores. Es
hermética, IP65 y ejecución estándar. Ontiene una regleta sobre la cual
van conectados todos los motores eléctricos. No se incluyen cables de
puesta a tierra no cableado exterior de potencia.
• Ventiladores. Equilibrados según VDI y montados directamente sobre
el eje del motor. Palas de acero galvanizado. Los motores son
elécticos, protección IP55, clase F con carcasa de aluminio al 95%.
3.3.8 Centro de cogeneración
Para la instalación se construirá una pequeña sala adosada al hospital en la
que se dispondrán todos los cuadros eléctricos, mando de control y máquinas.
Los cuadros eléctricos tendrán los siguientes elementos:
• 2 celdas de protección de grupo cada una con:
- Embarrado trifásico aislado de 1000 A
- Embarrado de puesta a tierra y seccionador
- Interruptor automático de corte de SF6 de 630 A, 420 V y
poder de corte de 20 kA.
- Tres transformadores de tensión
- Tres transformadores de intensidad
- Indicador de tensión, bobina de mínima, cierre y disparo a 48
Vcc.
• 1 celda de salida al centro de distribución en 7,2 kV conteniendo:
- Embarrado trifásico aislado a 1000 A
- Interruptor de corte de SF6 de 630 A, 420 V y poder de corte
de 20 kA.
- Tres transformadores de intensidad
- Embarrado puesta a tierra.
- Indicador de tensión
• 1 Celda de sincronismo de barras a 380 V conteniendo:
- Embarrado trifásico a 1000 A
1. MEMORIA 1.1. MEMORIA DESCRIPTIVA PÁGINA 59
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- Embarrado de puesta a tierra
- Fusibles para los transformadores de tensión
- Tres transformadores de tensión doble de secundario
- Indicador de tensión
Para el control, mando y protección de la cogeneración se preverá un
cuadro que incluirá la siguiente información:
• Sinóptico de la instalación
• Indicadores de posición de los interruptores
• Alarma de transformadores y su tratamiento
• Distribución de los circuitos de c.a. y c.c.
• Enclavamiento de interruptoes
• Mando manual- distancia de las alarmas
• Disparo de emergencia de los grupos
• Reposición de disparos
• Voltímetro con conmutador para tensiones de barras y grupos.
3.3.8.1 Dispositivos y protecciones de la instalación
Para proteger la instalación eléctrica se instalarán dispositivos que detecten
y actúen ante los siguientes fallos:
• Sobrecarga y cortocircuito: Se ajustarán los interruptores automáticos a
los valores de 1,1*In para sobrecarga y 2,5*In para cortocircuito.
• Sobrecarga y cortocircuito con direccionalidad: Nos permite mantener
el servicio de los generadores cuando falle uno de los tres.
• Máxima y mínima tensión: Podemos tener sobretensiones por
maniobra o por defectos de regulación. Como valores de ajuste
tendremos 1,4*Un para valores instantáneos y para valores
prolongados tendremos 1,1*Un
• Máxima y mínima frecuencia: Desconecta los equipos generadores de
la red cuando se detectan irregularidades en la frecuencia de la red.
• Desequilibrio de fases: Se pueden producir por asimetría de las
reactancias de la red de transporte, por cargas desequilibradas, por
faltas desequilibradas y por fases abiertas. Para protegernos tendremos
un relé de sobreintensidad y un relé de tiempo inverso.
1. MEMORIA 1.1. MEMORIA DESCRIPTIVA PÁGINA 60
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• Falta a tierra del estator: Para lo que se instalará un relé de tensión
homopolar y un relé de intensidad homopolar.
• Protección diferencial: Se instalará un interruptor diferencial en bornes
de la máquina para detectar faltas de intensidad en alguno de los
bobinados.
Relés Regulación Objetivo de la protección
1. Equipo de protección de la
interconexión red-instalación
Interruptor automático
Poder de corte para desconectar la
instalación de red
3 relés de mínima tensión instantáneos
entre fases 0,85*Un
Para detectar defectos bifásico y
trifásicos
Relé de máxima tensión 1,1*Un
Para detectar la marcha en red
separada
Relé de máxima tensión homopolar Protección defectos fase-tierra
Relé de máxima y mínima frecuencia 49 y 51 Hz Marcha anormal con la red separada
3 relés instantáneos de máxima intensidad 1,1*In Protección contra sobrecarga
Teledisparo
Evita que la central quede
alimentando a la red de forma
separada
2. Equipo de protección de la instalación
o central
Relé de enclavamiento de sincronismo
Evita conectar fuera de sincronismo
o a la red sin tensión
Sincronizador automático Facilita la conexión
3.3.8.1.1 Distribución
La realización de este montaje será por zanja cuando sea necesario y
visible en bandejas para la colocación de los cables.
La distribución de alumbrado se realizará con luminarias fluorescentes
estancas de AC, protección IP-55 para interior, en las zonas exteriores se
montarán luminarias apropiadas, previéndose luminarias autónomas de
emergencia con la disposición oportuna.
1. MEMORIA 1.1. MEMORIA DESCRIPTIVA PÁGINA 61
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La distribución de la malla de tierra se realizará con mall enterrada con
picas cobreadas de 1,5 m de longitud y cable de cobre de 70 mm2 de sección.
Los alternadores irán convenientemente puestos a tierra a través de una
pica con las características anteriormente mencionadas.
Cada equipo y armario se conectará a tierra mediante cable de cobre de 35
mm2 de sección.
3.4 OBRA CIVIL
Para la implantación de la planta de trigeneración se construirá una nueva
edificación adosada al hospital que incluirá las siguientes partes fundamentales:
• Recinto de módulos de cogeneración con estructura de apoyo para la
instalación de un puente grúa.
• Recinto de calderas y chimeneas
• Recinto auxiliar
• Sala de instalaciones eléctricas
• Sala de control
• Obras complementarias:
- Estructura de apoyo para las torres de refrigeración
- Estructura de apoyo para los filtros de aire de los motores
- Estructura de apoyo para los depósitos de aceite
- Drenaje de aguas resultantes de la purga d ela caldera y el
tanque de descalcificación.
- Cimentos de equipos, principalmente de la caldera y de los
motores
- Canaletas de cables y tuberías
- Drenaje de goteos de calderas, condensados y aguas de
baldeo.
3.4. Descripción de los espacios
El edificio en planta única tiene las siguientes partes:
• Recinto de módulos de cogeneración con 285 m2 (19x17 m)
• Recinto de máquinas de absorción de 144 m2 (16x9 m)
• Recinto auxiliar de 47m2 (8,5x5,5 m)
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• Sala de instalaciones eléctricas de 47m2 (8,5x5,5 m)
• Sala de control de 47m2 (8,5x5,5 m)
• Distribuidor de entrada de 25 m2 (4,5x5,5 m)