DEFINICIÓN DE CONCEPTOS
Las condiciones ambientales juegan un papel importante en los sistemas de combustión, ya que el aire empleado como comburente se ve afectado por las condiciones atmosféricas. La potencia generada se verá por lo tanto afectada (por ejemplo, en una turbina de gas y motor reciprocante). La densidad del aire será función de la presión atmosférica y ésta a su vez es función de la altura sobre el nivel del mar. La temperatura influye también en la densidad del aire, a mayor temperatura menor será la densidad. El cambio en la densidad afecta el flujo másico que ingresa al sistema y por consiguiente sobre la potencia de generación eléctrica. De ahí que es de suma importancia considerar las condiciones medio ambientales cuando se va a diseñar un sistema de cogeneración.
La relación Q/E es el índice calor útil entre la electricidad generada (Q/E [=] kWtérmicos(th)/kWeléctricos(e)). Esta relación indica cuales son las necesidades del usuario, y se pueden clasificar de 3 formas como se muestra a continuación:
1. Si Q/E < 2 (E/Q> 0.5) Se trata de centros preferentemente consumidores de electricidad, por ejemplo:
- grandes talleres electromecánicos
- centros del sector comercial.
- centros del servicio
- hoteles
- universidades
2. Si Q/E > 10 (E/Q < 0.1) Son instalaciones preferentemente consumidoras del calor, por ejemplo:
- fábricas de cemento
- cales
- cerámicas
3. Si 2 < Q/E < 10 (0.1 < E/Q < 0.5) Corresponde a centros de consumo equilibrado, por ejemplo:
- fábricas de papel
- industria química
- petroquímica
- alimentaria
- textil
En la siguiente tabla se muestran los intervalos más comunes que pueden llegar a tener cada una de las tecnologías en un sistema de cogeneración y los combustibles más comunes que pueden ser empleados.
| Tecnología | Relación Calor-Electricidad (Q/E) | Combustibles comunes |
|---|---|---|
| Motor reciprocante | 0.2 a 2 | residuales, gaseosos y destilados |
| Turbina de gas | 1.2 a 4 | residuales, gaseosos y destilados |
| Turbina de vapor | 2 a 30 | destilados, gaseosos, residuales, residuos de madera |
Donde:
: la cantidad de energía suministrada al sistema; [kW, MW, GW].
: el calor disponible para ser empleado por el usuario; [kWth, MWth, GWth].
: eficiencia de la caldera
: la potencia eléctrica generada; [kWe, MWe, GWe].
Eficiencia en la generación eléctrica de un sistema de cogeneración
- Si ICN < 3, eficiencia> 33%, – mejor que una termoeléctrica convencional
- Si ICN > 3; eficiencia < 33%, – No hay ventaja, preferible adquirir a la red
La eficiencia de cogeneración se define como:
Donde:
: la potencia eléctrica generada; [kWe, MWe, GWe].: el calor disponible para ser empleado por el usuario; [kWth, MWth, GWth].: la cantidad de energía suministrada al sistema; [kW, MW, GW].
