Cogeneracion Industrial

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Índice.

Informe de cogeneración a nivel industrial.        1

Índice.        1

Introducción.        2

Objetivos.        3

Objetivo General.        3

Objetivos Específicos.        3

Marco Teórico.        4

Cogeneración eficiente.        4

Cogeneración industrial.        4

Cogeneración en Chile.        5

Tecnologías de Cogeneración        6

Normativa vigente a considerar.        7

Cogeneración con turbina de vapor.        9

Desarrollo.        10

Proceso de secado de madera.        10

Montaje sistema.        13

Resultados.        19

Bibliografía.        20

Introducción.

La cogeneración se define como la producción simultánea de energía eléctrica y energía térmica por medio de un proceso de generación de calor único. Dependiendo del tipo de energía producida inicialmente y el combustible utilizado se diferencian los distintos procesos de cogeneración. (Revista Electricidad)

En base a lo anterior definimos la cogeneración industrial como la generación de electricidad y energía térmica en un sistema, de forma tal que se puedan satisfacer ambas necesidades presentes en los distintos procesos productivos.

En especial, para este informe trabajaremos en base a la industria forestal, la cual representa una parte importante de la producción a nivel país, además de su consumo energético ligado. Entre los diversos procesos de esta industria encontramos tanto uso de vapor para sistemas térmicos como de electricidad para abastecer equipos e instalaciones.

Nos centraremos en este caso en el proceso de secado de madera, uno de los más importantes ya que repercute directamente en la calidad final de la producción, además de que representa una parte importante del consumo energético de la industria.

Se estudiara la aplicación de sistemas de cogeneración para suplir la demanda energética en el secado de madera, además de analizar aplicaciones reales en la industria nacional de este tipo de sistemas.

Objetivos.

Objetivo General.

• Estudiar la aplicación de la cogeneración para suplir necesidades energéticas dentro de la industria de la madera.

Objetivos Específicos.

• Identificar la potencia eléctrica y térmica demandada por distintos procesos dentro de la industria.
• Definir las variables que intervienen en la viabilidad de un proyecto de cogeneración a nivel industrial.
• Estudiar la normativa vigente aplicable a este proyecto, ya sea en cuanto a emisiones de contaminantes al ambiente o en cuanto a  características del sistema de vapor.
• Conocer aplicaciones de la cogeneración presentes en la industria nacional.
• Identificar las ventajas y desventajas de usar un sistema de cogeneración para este tipo de proyectos.
• Estudiar los equipos necesarios dentro de una red de vapor para su correcto funcionamiento.

Marco Teórico.

Cogeneración eficiente.

Los sistemas convencionales o grandes centrales térmicas de abastecimiento energético/eléctrico se enfocan únicamente en la generación de electricidad y, como consecuencia, emiten al ambiente el calor residual. Los usuarios y las industrias se abastecen de electricidad y combustible a los proveedores correspondientes. Este abastecimiento resulta cómodo pero costoso e ineficiente, ya que se generan muchas pérdidas de energía que podrían ser evitadas con las tecnologías de generación actuales.

Las plantas de cogeneración se caracterizan por la diversidad de tecnologías y por su especificidad en el diseño, pues en cada caso se debe diseñar en función de la demanda de calor o electricidad según corresponda. (Agencia de sostenibilidad energetica)

Cogeneración industrial.

La cogeneración permite alcanzar un uso más eficiente de los recursos primarios si los procesos de producción requieren más de una forma de energía como insumo, puesto que una parte de la demanda por electricidad será provisionada por la propia industria.

Esta generación complementaria también se podría materializar si se usan los desechos derivados del producto final, como sucede, por ejemplo, en la industria forestal. Si las fuentes primarias son combustibles fósiles (como en el caso de Chile), entonces un menor uso de estas reduce las emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI), permite bajar la demanda y entrega más seguridad al sistema por un menor uso de las redes. En países industrializados estas ventajas ya han sido consideradas y se plantean ambiciosas metas para aumentar la capacidad de producción de electricidad a base de cogeneración. (Revista Electricidad)

Cogeneración en Chile.

A inicio de 2018 comenzó sus operaciones la central de cogeneración Aconcagua, de 77 MW que desarrolla la Empresa Nacional del Petróleo (Enap) en Concón, marcando un nuevo hito para la participación de esta tecnología que combina la generación de calor y de electricidad simultáneamente, puesto que abre las perspectivas para la construcción de otras centrales de este tipo.

La cogeneradora Aconcagua se unirá a la planta de ácido sulfúrico de Mejillones, de 17,5 MW, propiedad de Noracid, que opera en el Sistema Interconectado del Norte Grande (SING) y a la planta Petropower, de 66 MW comprada por Enap en 2016, además de las plantas de biomasa del sector forestal que usan cogeneración para sus procesos industriales.

“En Chile existen algunos proyectos de cogeneración de menor tamaño, un ejemplo de ello es la planta de Biogás HBS en Los Ángeles que tiene una potencia eléctrica nominal de 4 MW. También, existen plantas de cogeneración con biomasa de 7 MW eléctricos”.

A futuro las perspectivas de seguir incorporando esta tecnología en la matriz energética también es positiva, según muestran los datos del Sistema de Evaluación de Impacto Ambiental (Seia), donde actualmente se registran seis proyectos de cogeneración que cuentan con su Resolución de Calificación Ambiental (RCA) aprobada, los cuales totalizan cerca 66 MW. (Programa 4e Chile)

Tecnologías de Cogeneración

Desde el punto de vista del montaje, las instalaciones se clasifican en dos tipos. El primero de ellos se denomina sistema de cogeneración de ciclo de cabecera (topping system), mientras que el otro se conoce como sistema de cogeneración de ciclo de cola (bottoming system). A continuación se describe brevemente cada uno de ellos 2:

Sistema de cabecera:

En primer lugar se genera electricidad y luego el calor se usa en los procesos industriales, en sistemas de aire acondicionado u otros requerimientos de carácter térmico. En general se aplican a procesos que requieren temperaturas moderadas o bajas, por lo que poseen mayor campo de utilización y más versatilidad en su solución técnica. Es el sistema más aplicado en la industria. Para producir electricidad se utilizan turbinas a vapor, a gas o motores de combustión diésel. Si se trata de turbinas a vapor o motores diésel, el vapor o los gases de escape se convierten en fuentes de calor para procesos. Aplicaciones típicas de esta modalidad son el secado de madera u otros materiales de construcción, recalentamiento de metales, calentador de agua, aire o aceite y, en general, calderas para producir vapor.

Sistema de cola:

 Su sistema primario es térmico, siendo posible extraer o recuperar calor del proceso industrial para producir electricidad. En este caso se requiere de vapor de alta calidad, es decir, cuya temperatura y presión sean las adecuadas para generar electricidad. Por lo tanto, se trata de procesos de temperaturas altas o medias. Este esquema se aplica típicamente en hornos, reacciones químicas y prensas de vapor de alta presión. El calor que se extrae de estos procesos sirve para generar vapor en una caldera de recuperación que luego se aprovecha en una turbina o generador. La ventaja de estos sistemas radica precisamente en este hecho, ya que no se requiere combustible adicional para generar electricidad. Esta configuración es muy utilizada cuando se trabaja con turbinas a vapor. (Revista Electricidad)

Normativa vigente a considerar.

Normativa instalación de equipos de vapor.

Decreto Nº 66 Ministerio de Economía:

Decreto que considera la  experiencia  adquirida  por  la  Superintendencia  de  Electricidad  y  Combustibles  sobre   Instalaciones  Interiores  y  Medidores  de  gas,  incorporando  los  aspectos  normativos  relevantes  y  los  recientes  desarrollos  tecnológicos  asociados  a  dichas  instalaciones,  particularmente  en  lo  que  respecta  a  seguridad,  afín de precaver cualquier hecho que cause o pueda causar daño a las personas o cosas. (Ministerio de Economia, 2007)

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