CURSO DE ECOEFICIENCIA I.E.E. BARTOLOMÉ HERRERA

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Julio Cuenca Valverde
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1 CURSO DE ECOEFICIENCIA I.E.E. BARTOLOMÉ HERRERA

2 Centro de Conservación de Energía y del Ambiente Área de Capacitación

3 ENERGÍA EN LOS SECTORES INDUSTRIA Y TRANSPORTE Expositor: Ingº

4 CAMPOS TEMÁTICOS Características del uso de energía en la industria Tecnologías para el ahorro de energía: cogeneración y trigeneración Potencial de ahorro de energía en el transporte Motores eléctricos Sistemas de iluminación pública e industrial Climatización: teoría Climatización: tecnologías inverter para los motores de compresión de vapor Aerotermia

5 1.- Características del uso de energía en la industria

6 ENERGÍA ELÉCTRICA EN EL SECTOR PRODUCTIVO Clasificación de los usuarios: Regulados Libres (demanda mayor a 200 kw)

7 ENERGÍA ELÉCTRICA EN EL SECTOR PRODUCTIVO TARIFAS: BT (baja tensión) y MT (media tensión) Planes tarifarios incluyen: Consumo de energía eléctrica (kwh utilizados en un mes) Generación de energía reactiva (inductiva y capacitiva) Distinción en el período de consumo (horas punta) Demanda de potencia (kw)

8 ENERGÍA ELÉCTRICA EN EL SECTOR PRODUCTIVO Equipos que representan el mayor consumo energético: Motores Eléctricos Calderas Iluminación Cargas Especiales

9 kw :00 00:45 01:30 01:45 02:30 02:45 03:00 03:30 03:45 04:30 04:45 05:30 05:45 06:00 06:45 07:30 07:45 08:30 08:45 09:00 09:30 09:45 10:30 10:45 11:00 11:30 12:00 12:30 12:45 13:30 13:45 14:30 14:45 15:00 15:45 16:30 16:45 17:30 17:45 18:00 18:15 18:30 19:00 19:45 20:30 20:45 21:00 21:45 22:30 22:45 23:00 23:45 CONSUMO DE ENERGÍA Y POTENCIA HORAS FUERA DE PUNTA WINCHE MINA 4000 CAMPAMENTOS CCM3 HORAS PUNTA MD (HFP) MD (HP) 8000 MINA SE CCM BOMBAS COMP2 COMP1 CCM4 0 MOLINOS

10 EFICIENCIA ENERGÉTICA DE UN SISTEMA

11 COSTO DE OPERACIÓN DE MOTORES 11

12 MOTORES ELÉCTRICOS EFICIENTES Eficiencia Estándar (IE1) Alta Eficiencia (IE2) Premium (IE3) Super Premium (IE4) 746 HPsalida Eficiencia Wattsentrada 12

13 RENDIMIENTO OPERACIONAL El hecho que una máquina esté operando, no garantiza que lo esté haciendo de manera eficiente

14 REGULACIÓN AIRE/ COMBUSTIBLE EN CALDERAS 14

15 FUGAS DE VAPOR 15

16 PÉRDIDAS DE CALOR 16 Psig

17 2.- Tecnologías para el ahorro de energía: cogeneración y trigeneración

18 OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS Incrementar la productividad utilizando o asignando de manera más eficiente todos los recursos que intervienen en ellos

19 COGENERACIÓN Producción simultánea de dos tipos de energía, normalmente eléctrica y térmica, a partir de una sola fuente de energía Ahorro de recursos energéticos y económicos Significa menos emisión de gases contaminantes Se aprovecha el calor residual de diferentes procesos industriales

20 COGENERACIÓN Esquema tradicional de consumo de energía

21 COGENERACIÓN Esquema usando planta de cogeneración

22 COGENERACIÓN

23 COGENERACIÓN Equipos generadores: Motores de combustión interna Turbinas de gas Turbinas de vapor Equipos de recuperación de calor: Secadores y hornos Intercambiadores Calderas de recuperación Máquinas de absorción de calor (producción de frío)

COGENERACIÓN Ciclo simple mediante motores de gas y aceite térmico Los gases de escape calientan el fluido térmico ayudando a la caldera convencional.

24 COGENERACIÓN Ciclo simple mediante motores de gas y aceite térmico Los gases de escape calientan el fluido térmico ayudando a la caldera convencional. La refrigeración de las camisas se utiliza para cocción y calefacción. Los humos de escape pueden ser utilizados directamente en determinados procesos de secado.

25 COGENERACIÓN Ciclo simple mediante motores de gas y fluido térmico

26 COGENERACIÓN Fuentes de energía térmica que pueden ser recuperadas en el motor de combustión interna: Gases de escape a unos ºC que suelen contener aproximadamente un 22% de energía recuperable y un 7% de energía no recuperable que se pierde por la chimenea Agua de refrigeración de camisas del orden del 15% de energía recuperable. Agua de refrigeración del aceite de lubricación. Agua de refrigeración del aire comprimido por el turbocompresor

COGENERACIÓN Los gases de escape de la turbina a alta temperatura se someten a una post-combustión para generar vapor a alta presión (40-100 bar) en la

27 COGENERACIÓN Los gases de escape de la turbina a alta temperatura se someten a una post-combustión para generar vapor a alta presión ( bar) en la caldera de recuperación El vapor expansiona en una turbina de contrapresión y produce energía eléctrica, y vapor a baja presión que puede ser utilizado en el proceso.

28 COGENERACIÓN Las turbinas de gas funcionan con un exceso de aire muy elevado (en torno al %) lo que permite utilizar estos gases en procesos de secado, haciendo posible un superior agotamiento energético de los gases. Fertilización carbónica: los gases de escape de sistemas de cogeneración, previamente tratados con un catalizador, se usan en los invernaderos.

29 COGENERACIÓN

30 COGENERACIÓN

31 COGENERACIÓN Microturbina a gas Una sola pieza móvil contiene la única etapa de compresor, la única etapa de turbina y el alternador. El conjunto gira sobre cojinetes de aire a rpm. Se genera corriente alterna a alta frecuencia, se convierte a corriente directa y mediante un inversor se convierte en corriente alterna de 60 Hz.

32 COGENERACIÓN Microturbina a gas

33 COGENERACIÓN Doble aprovechamiento del combustible: Generación eléctrica + quemador de gases de escape

34 COGENERACIÓN CON BIOGÁS La cogeneración permite una excelente utilización energética del biogás producido en: - Plantas de depuración de aguas residuales, tanto públicas como en industrias. - Explotaciones agrícolas y ganaderas. - Vertederos.

35 COGENERACIÓN CON BIOGÁS El biogás obtenido a partir de los residuos con materia orgánica biodegradable es fuente de energía renovable Produce energía eléctrica y energía térmica mediante motores de cogestión o microturbinas Se puede acondicionar para uso en pilas de combustible Purificado se usa como combustible para vehículos Puede ser inyectado en la red de gas natural.

36 COGENERACIÓN CON BIOMASA La biomasa sólida sin tratar se puede usar en generación de vapor La biomasa sólida gasificada se puede usar en turbinas de gas, motores de combustión interna (ciclo Otto), turbinas de vapor

37 TRIGENERACIÓN Producción simultánea de tres tipos de energía: Eléctrica Térmica en forma de calor: agua sobrecalentada o vapor Térmica en forma de frío Proceso se da a partir de la energía primaria de un sólo combustible

38 TRIGENERACIÓN

39 TRIGENERACIÓN Se obtiene al acoplar una máquina de refrigeración por absorción a una planta de cogeneración por motor térmico o por turbina de gas Usa la energía térmica contenida en el agua de enfriamiento o los gases de escape en el caldero de recuperación

40 3.- Potencial de ahorro de energía en el transporte

41 4.- Motores eléctricos

42 5.- Sistemas de iluminación pública e industrial

43 ILUMINACIÓN - DECAIMIENTO DE LÚMENES 43

44 NIVEL DE ILUMINACIÓN 4 Rangos desde 0.01 Lux hasta Lux Indicación de Lux o candelas /m2 (luminancia) Retención del valor de pico Retención de lectura Cambio de rango manual Sensor de silicio Con estuche y batería

46 6.- Climatización: teoría

47 BOMBA DE CALOR Aprovecha los cambios de estado del refrigerante (calor latente) y su capacidad de absorber o transferir calor en los mismos, y por consiguiente, de enfriar o calentar el medio que se quiere acondicionar.

48 BOMBA DE CALOR

49 BOMBA DE CALOR

50 BOMBA DE CALOR

51 BOMBA DE CALOR

52 BOMBA DE CALOR

53 BOMBA DE CALOR

54 REFRIGERACIÓN POR COMPRESIÓN DE VAPOR

55 REFRIGERACIÓN POR COMPRESIÓN DE VAPOR Condensador Válvula de expansión Evaporador Compresor

56 REFRIGERACIÓN POR COMPRESIÓN DE VAPOR El compresor accionado por motor eléctrico es el dispositivo que mediante el fluido de trabajo: absorbe calor por evaporación cede calor por condensación Qin + Win = Qout Qin = calor de evaporación Win = trabajo del compresor Qout = calor de condensación

57 REFRIGERACIÓN POR ABSORCIÓN DE CALOR

58 REFRIGERACIÓN POR ABSORCIÓN DE CALOR Ciclo similar al de compresión de vapor: compresor mecánico se sustituye por proceso químico de absorción y desabsorción Permite ahorrar la energía primaria que habría hecho falta para producir la electricidad necesaria que hace funcionar los compresores que sustituyen

59 REFRIGERACIÓN POR ABSORCIÓN DE CALOR Utiliza sustancias que absorben calor al cambiar de estado líquido a gaseoso: bromuro de litio: absorbe a otra sustancia, como el agua, en fase de vapor. agua como substancia absorbente (disolvente) y amoniaco como substancia absorbida (soluto). La presión de vapor de la solución depende de la concentración del refrigerante y el absorbente

60 REFRIGERACIÓN POR ABSORCIÓN DE CALOR

61 REFRIGERACIÓN POR ABSORCIÓN DE CALOR

62 REFRIGERACIÓN POR ABSORCIÓN DE CALOR Los equipos pueden ser usados de manera tan amplia para múltiples aplicaciones como cualquier otra planta refrigeradora convencional Muy prácticos para climatización Las plantas basadas en el ciclo amoníaco/agua como refrigerante/absorbente, se usan en aplicaciones a baja temperatura: cadena de preparación y conservación de alimentos, procesos vinícolas, tratamiento de lácteos, preparaciones farmacéuticas, etc.

63 REFRIGERACIÓN SOLAR POR ABSORCIÓN

64 REFRIGERACIÓN SOLAR POR ABSORCIÓN

65 7.- Climatización: tecnologías inverter para los motores de compresión de vapor

66 Tecnología inverter Variación de la velocidad del motor del compresor por la regulación de la tensión, intensidad y/o frecuencia de la alimentación eléctrica Usa circuitos electrónicos de potencia La variación es controlada automáticamente por el sensor de temperatura Puede ahorrar hasta 50% consumo de energía

67 Tecnología inverter Circuito electrónico de potencia

71 8.- Aerotermia

72 AEROTERMIA

73 AEROTERMIA

74 AEROTERMIA Climatización aprovechando el calor latente del aire exterior La bomba de calor lleva esta energía al interior mediante el fluido termoportador Se produce ACS que se almacena para uso posterior Los paneles solares complementan a la bomba de calor

75 AEROTERMIA

76 AEROTERMIA

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