4. DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓN

Transcripción

1 4. DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓN 4.1. Sin sistema de cogeneración Esquema Figura 6. Esquema de la planta sin sistema de cogeneración Funcionamiento La demanda de energía eléctrica del hospital más el consumo del RCE son satisfechos mediante la compra de electricidad a la red: ( )= ( )+ ( )= ( )+ ( ) Ecuación 3. - W el comprada = electricidad comprada. - W el demandada = electricidad demandada. La demanda de energía térmica del hospital es satisfecha mediante la energía térmica producida por la caldera. Esta energía es empleada en calentar el fluido del circuito de intercambio de calor, que una vez calentado, es empleado a su vez en satisfacer las demandas térmicas de los intercambiadores de calor productores de vapor, ACS y calefacción: ( ) = ( )/ + ( )/ = ( )+ ( )+ ( ) / + ( )/ Ecuación 4. - Q caldera = calor producido por la caldera. - Q demandado = calor total demandado. - Q perdidas intercambiadores = pérdidas de calor en los intercambiadores. - Q vapor = demanda de vapor. - Q ACS = demanda de ACS. - Q calefaccion = demanda de calefacción. - ε = eficiencia de los intercambiadores. 13

2 4.2. Con sistema de cogeneración Con motores de combustión interna alternativos Esquema Figura 7. Esquema de la planta con sistema de cogeneración y motores de combustión interna alternativos Funcionamiento El calor procedente del agua y aceite del motor es empleado en calentar el aceite térmico del circuito de intercambio de calor de baja temperatura, que una vez calentado es empleado en satisfacer las demandas térmicas de los intercambiadores productores de ACS y calefacción. La temperatura máxima del circuito de intercambio de calor de baja temperatura es igual a 90ºC. Este es el motivo por el que dicho circuito no sirve para satisfacer las demandas térmicas de la máquina de absorción ni del intercambiador productor de vapor, para lo cual dicha temperatura máxima debería ser igual a 130ºC. 14

3 El calor procedente de los gases de escape de los generadores de energía se obtiene a través de la siguiente ecuación: ( )= ( )( ) Ecuación 5. - m esc = flujo másico de gases de escape. - C p esc = Calor específico de los gases de escape, 1, T esc = Temperatura de los gases de escape. - T chimenea = Temperatura mínima de los gases de escape en la chimenea, 140. Este calor es empleado en calentar el aceite térmico del circuito de intercambio de calor de alta temperatura, cuya temperatura máxima es igual a 130 ºC. Dicho circuito sirve para satisfacer las demandas térmicas de la máquina de absorción y del intercambiador productor de vapor y, si es necesario, para satisfacer también las demandas térmicas de los intercambiadores productores de ACS y calefacción. Por último, establecemos las ecuaciones correspondientes a los balances de energía eléctrica y térmica, que se deben de cumplir en todo momento: ( )+ ( )= ( )+ ( )+ ( ) Ecuación 6. ( )= ( )+ ( )+ ( ) ( )+ ( )+ ( )+ ( ) ( ) Ecuación 7. - W el prod = electricidad producida. - W el vendida = electricidad vendida. - Q no aprovechado = calor producido por los generadores de energía que no es aprovechado y, por lo tanto, expulsado por la chimenea. - Q agua y aceite = calor procedente del agua y aceite del motor. - Q c maq abs = calor aportado a la máquina de absorción. Las pérdidas de calor en los intercambiadores vienen dadas a través de la siguiente ecuación: ( )= ( )+ ( )+ ( )+ ( ) Ecuación 8. 15

4 Con turbinas de gas Esquema Figura 8. Esquema de la planta con sistema de cogeneración y turbinas de gas Funcionamiento Para las turbinas de gas el calor producido es únicamente a través de los gases de escape. Dicho calor es empleado en calentar el aceite térmico del circuito de intercambio de calor, que en este caso es único, y cuya temperatura máxima es igual a 130 ºC. Una vez calentado, dicho aceite sirve para satisfacer las demandas térmicas de la máquina de absorción y de los intercambiadores productores de vapor, ACS y calefacción. En cuanto a las ecuaciones correspondientes a los balances de energía eléctrica y térmica, son también similares a las del apartado (ecuaciones 6 y 7), con la única salvedad de que en la segunda de ellas desaparece el término correspondiente al calor procedente del agua y aceite del motor (Q agua y aceite ). 16

5 4.3. Funcionamiento del sistema de refrigeración Tanto para los MCIA como para las TG y tal como explicamos anteriormente en el apartado 0, existen dos tipos de equipos con los que podemos satisfacer la demanda de refrigeración del hospital: el refrigerador por compresión eléctrica (RCE) y la máquina de absorción. No obstante, existen tres modos de satisfacer dicha demanda: Uso combinado del RCE y la máquina de absorción Con este tipo de sistema empleamos el calor procedente de los generadores de energía en satisfacer las demandas de vapor, ACS y calefacción. En el caso que dispongamos de un excedente de dicho calor para satisfacer la demanda de refrigeración mediante la máquina de absorción, empleamos dicho equipo; en caso contrario, si la energía eléctrica producida por los generadores es inferior a la demandada empleamos el RCE para satisfacer la demanda de refrigeración; en el caso que sea superior, empleamos la máquina de absorción para que así la venta de energía eléctrica sea posible. A pesar de que este tipo de sistema puede parecer el más idóneo desde el punto de vista de la rentabilidad económica anual, tiene el inconveniente que requiere la utilización de ambos equipos, por lo que lleva asociado un coste inicial elevado Uso exclusivo de la máquina de absorción Con este tipo de sistema siempre satisfacemos la demanda de refrigeración del hospital mediante el uso exclusivo de la máquina de absorción. Es decir, en el caso de que el calor procedente de los gases de escape del generador de energía no sea suficiente como para satisfacer la demanda de calor de la máquina de absorción, empleamos la caldera para satisfacer dicha demanda. Naturalmente, en ciertos casos en los que el calor procedente de los gases de escape del generador de energía es siempre lo suficientemente grande como para satisfacer la demanda de la máquina de absorción, el resultado de emplear este tipo de sistema y el explicado anteriormente en el apartado es idéntico Uso exclusivo del RCE Con este tipo de sistema siempre satisfacemos la demanda de refrigeración del hospital mediante el uso exclusivo del RCE. Naturalmente, en ciertos casos en los que el calor procedente de los gases de escape del generador de energía no es nunca lo suficientemente grande como para satisfacer parte de la demanda de la máquina de absorción, el resultado de emplear este tipo de sistema y el explicado anteriormente en el apartado es idéntico. 17