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LA BIBLIA DE LA COGENERACIÓN

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Este libro dirigido a profesionales en activo y a empresas, dividido en 2 volúmenes, detalla tanto la ingeniería de este tipo de plantas como los equipos principales con los que cuentan estas instalaciones, trasmitiéndoles la inestimable experiencia de su autor, Santiago Garcia Garrido.

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Las plantas de cogeneración son una forma eficiente de aprovechamiento de recursos energéticos, y principalmente, de aprovechamiento de energías fósiles como el gas natural, el gasóleo o el fuelóleo. La obra 'LA BIBLIA DE LA COGENERACIÓN' editada por RENOVETEC está dividida en dos volúmenes, el primero de ellos dedicado a la ingeniería y el segundo a los equipos principales con los que cuentan estas plantas.

A lo largo de los dos libros se ha recopilado toda la información referente a plantas de cogeneración que necesita el técnico que se dedica o que quiere dedicar una parte de su carrera profesional a este tipo de plantas. Se detallan y analizan todos los aspectos relativos a plantas de cogeneración desde cualquier punto de vista: financiero, ingenieril, operativo, etc.

Se trata de una obra única, ya que no hay en el mercado otra obra que analice la cogeneración desde la perspectiva del ingeniero que tiene que diseñar y construir plantas de este tipo, aportándole además la información detallada que requiere para tomar sus decisiones. Es por tanto una obra que aspira a convertirse en el manual más importante sobre cogeneración escrito en español

En el primer volumen se abordan los siguientes aspectos:

- Las tipologías de plantas de cogeneración existentes, que son muy variadas
- El dimensionamiento de una planta de cogeneración y la ingeniería conceptual
- El estudio de viabilidad
- El impacto ambiental de las plantas de cogeneración

El segundo volumen aborda en detalle el estudio de los siguientes equipos principales:

- Las turbinas de gas
- Las turbinas de vapor
- Los motores de gas, gasóleo y fuelóleo
- Los equipos de recuperación térmica
- Los equipos auxiliares

En definitiva, una obra bien documentada escrita por uno de los profesionales más destacados del sector, autor de más de 30 obras dedicadas al mundo energético y a la generación de energía eléctrica, Santiago García Garrido. 


 ÍNDICE

 

VOLUMEN 1

1. LAS PLANTAS DE COGENERACIÓN     

OBJETIVOS DE ESTE LIBRO

QUÉ ES UNA PLANTA DE COGENERACIÓN    

LOS ELEMENTOS DE UNA PLANTA DE COGENERACIÓN

BREVE RESEÑA HISTÓRICA

JUSTIFICACIÓN DE LA TÉCNICA DE COGENERACIÓN    

     SECTORES ATRACTIVOS PARA LA COGENERACIÓN

El sector industrial            

El sector servicios

     LA FINANCIACIÓN DE LOS PROYECTOS COMO ELEMENTO CLAVE

     LA EXTERNALIZACIÓN DEL RIESGO EN PROYECTOS ENERGÉTICOS             

2. TIPOS DE PLANTAS y PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS

SEGÚN LA POSICIÓN DE LA GENERACIÓN TÉRMICA

Ciclo cabecera o topping

Ciclo cola o bottoming

Ciclo combinado

SEGÚN EL NÚMERO DE ENERGÍAS GENERADAS

Cogeneración propiamente dicha

Trigeneración

Tretageneración

SEGÚN EL RÉGIMEN DE CONSUMO ELÉCTRICO

Autoconsumo      

Exportación a la red

Plantas mixtas

SEGÚN LA MÁQUINA TÉRMICA PRINCIPAL   

Plantas de cogeneración con turbina de gas

Plantas de cogeneración con motor alternativo

Plantas de cogeneración con turbina de vapor

Plantas de cogeneración mixtas        

SEGÚN EL TAMAÑO

Nano-cogeneración

Micro-cogeneración

Cogeneración a pequeña escala o minicogeneración

Cogeneración a mediana escala

Cogeneración a gran escala

SEGÚN EL FLUIDO CALOPORTADOR UTILIZADO

Plantas que utilizan aire como fluido caloportador

Plantas que utilizan agua caliente

Plantas que utilizan agua sobrecalentada

Plantas que utilizan aceite térmico

Plantas que utilizan vapor saturado

Plantas que utilizan vapor sobrecalentado

Plantas que utilizan fluidos orgánicos a baja temperatura

PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS DE PLANTAS DE COGENERACIÓN

Tipo de cogeneración

Potencia y energía eléctrica generada anualmente

Tensión de conexión

Potencia térmica

Relación calor/electricidad

Tipo de combustible principal y auxiliar

Tipo de caldera y producción

Eficiencia o rendimiento

Rendimiento eléctrico equivalente

Tabla de características

3. COMBUSTIBLES HABITUALES

ORIGEN DE LOS COMBUSTIBLES FÓSILES

CLASIFICACIÓN DE LOS COMBUSTIBLES FÓSILES

Combustibles sólidos

Combustibles líquidos

Combustibles gaseosos

PROPIEDADES DE LOS COMBUSTIBLES FÓSILES

Composición química

Poder calorífico

Densidad relativa

Viscosidad

Índice de Wobbe

Número de cetano

Número de metano

Número de octano

Temperatura de ignición

Temperatura de combustión

Punto de gasificación

Punto de congelación

Contenido de Azufre

Contenido de agua y sedimentos

EL PETRÓLEO

Composición química

Derivados del petróleo

CRAQUEO

GRADOS API    

EL GAS NATURAL

Composición química

Distribución, transporte y almacenamiento

Aplicaciones

Propiedades       

Ventajas e inconvenientes

GNL

GLP

Composición química

Almacenamiento

Propiedades

Aplicaciones       

Ventajas e inconvenientes

GASÓLEO (DIESEL)

Composición química

Clasificación       

Propiedades

Aplicaciones

Ventajas e inconvenientes

FUELÓLEO

Clasificación        

Propiedades       

Aplicaciones       

GAS DE VERTEDERO

BIOGAS

BIOETANOL

BIODIESEL

GASES SIDERÚRGICOS

Gas de batería de coque (BFG)

Gas de horno alto

Gas de convertidor

4. IMPACTO MEDIOAMBIENTAL

EMISIONES ATMOSFÉRICAS

CO2

CO

SOx y NOx

Partículas sólidas

Vapor de agua

EL CONTROL DE LAS EMISIONES ATMOSFÉRICAS

LIMITACIONES ESTABLECIDAS PARA LAS EMISIONES ATMOSFÉRICAS

RUIDO

EL ACEITE

VERTIDOS LÍQUIDOS PROCEDENTES DE TORRE DE REFRIGERACIÓN

5. FASES EN EL DESARROLLO DE UN PROYECTO

JUSTIFICACIÓN DE LA NECESIDAD

CONTACTOS PREVIOS CON LA ADMINISTRACIÓN

CONTACTOS PREVIOS CON POSIBLES SOCIOS

EL ESTUDIO DE VIABILIDAD

LA INGENIERÍA CONCEPTUAL

ADQUISICIÓN DE EQUIPOS DE PLAZO DE ENTREGA LARGO

TRAMITACIÓN DE PERMISOS

LA INGENIERÍA BÁSICA

LA INGENIERÍA DE DETALLE

Ingeniería de detalle de la obra civil

Ingeniería de detalle mecánica

Ingeniería de detalle eléctrica

Ingeniería de detalle de la instrumentación

SUPERVISIÓN DE LA ING CONCEPTUAL, BÁSICA Y DE DETALLE

GESTIÓN DE COMPRAS DEL RESTO DE LOS EQUIPOS

POSIBILIDADES PARA ABORDAR EL PROYECTO

6. INGENIERÍA DE LA COGENERACIÓN: DISEÑO CONCEPTUAL

FACTORES CONDICIONANTES O LIMITANTES

Normativa legal

Limitación en el punto de conexión

Potencia térmica

La inversión a realizar

Espacio disponible

Fuente de energía primaria

Factores condicionantes o limitantes

ANÁLISIS SIMPLIFICADO VS ANÁLISIS DETALLADO

FUENTES DE INFORMACIÓN

EL INVENTARIO DE NECESIDADES TÉRMICAS

Estimaciones y mediciones

Análisis de históricos

Mediciones en campo

Análisis estadístico

Tipos de perfiles de demanda

Variación de las necesidades térmicas futuras

EL INVENTARIO DE NECESIDADES ELÉCTRICAS

Análisis de datos existentes

Mediciones en campo

Análisis y tratamiento de datos

CURVA DE CARGA ANUAL

CURVAS INVERSAS DE FRECUENCIAS ACUMULADAS

DISEÑO PRELIMINAR

Tecnologías básicas: motores alternativos, turbinas de gas y vapor

Aspectos a tener en cuenta en un diseño preliminar

La relación potencia térmica-potencia eléctrica

CASOS TÍPICOS

Caso 1: motores de gas y caldera pirotubular de recuperación

Caso típico 2: grandes necesidades térmicas

Caso típico 3: grandes potencias y consumos térmicos muy variables

Caso típico 4: disponibilidad de licor negro

Otros casos

VISIÓN COMPLETA DEL PROCESO DE DISEÑO

7. EL ESTUDIO DE VIABILIDAD 

ESCENARIOS POSIBLES

Bajo precio de electricidad y calor + precio medio de combustibles

Alto precio de la electricidad + alto precio de combustibles

Alto precio del calor + precio medio alto de electricidad

Ausencia de red o red eléctrica poco fiable       

CÁLCULO DE LOS COSTES DE INVERSIÓN    

Partidas a considerar

Importes orientativos de cada partida

Importes totales en la modalidad EPC

Coste por MW instalado

CÁLCULO DE LOS COSTES DE EXPLOTACIÓN (O&M)

El presupuesto del equipo de dirección de planta

Presupuesto de operación

Coste de suministros

Costes de mantenimiento

PARÁMETROS FINANCIEROS A CALCULAR

VAN

TIR       

Pay-back

Flujo de caja        

Capital al servicio de la deuda

TIPOS DE AYUDAS PÚBLICAS A LA COGENERACIÓN

8. INGENIERÍA BÁSICA Y DE DETALLE

LA INTERCONEXIÓN CON INSTALACIONES PREEXISTENTES

LA INTERCONEXIÓN CON LA INSTALACIÓN ELÉCTRICA

Finalidad de la energía eléctrica generada

Instalación eléctrica preexistente

Análisis de las modificaciones necesarias en la parte eléctrica

LA INTERCONEXIÓN CON LA INSTALACIÓN TÉRMICA

Análisis de las instalaciones térmicas preexistentes

Tipos de conexión con la instalación térmica preexistente

Análisis de las modificaciones necesarias en la parte térmica

CONSIDERACIONES RELATIVAS AL DISEÑO MECÁNICO

CONSIDERACIONES RELATIVAS AL DISEÑO ELÉCTRICO

CONSIDERACIONES RELATIVAS A LA INSTRUMENTACIÓN

CONSIDERACIONES RELATIVAS A COMPONENTES ELECTRÓNICOS

CONSIDERACIONES RELATIVAS AL CONTROL

CONSIDERACIONES GENERALES RELATIVAS A LA SEGURIDAD

CONSIDERACIONES GENERALES RELATIVAS A LA OPERATIVIDAD

CONSIDERACIONES GENERALES RELATIVAS A LA MANTENIBILIDAD

CONSIDERACIONES RELATIVAS A LA DOCUMENTACIÓN

 

VOLUMEN 2

 

9. LOS MOTORES ALTERNATIVOS                                                                                                         

 EL MOTOR ALTERNATIVO                                                                                                                              

 CLASIFICACIÓN DE LOS MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA                                                   

 Según el ciclo de funcionamiento                                                                                                     

 Según el sistema de admisión                                                                                                         

 Según el combustible usado                                                                                                            

 Según el sistema de refrigeración                                                                                                   

 Según la presión de admisión                                                                                                          

 Según el número de carreras por ciclo                                                                                            

 Según la relación estequiométrica de la mezcla                                                              

 MOTORES EN LOS QUE PUEDE USARSE GAS NATURAL                                               

 DIFERENCIAS DE COMPORTAMIENTO ENTRE MOTORES DIESEL Y GAS                       

 OTROS COMBUSTIBLES UTILIZABLES EN MOTORES DE GAS                                       

 APLICACIONES DE LOS MOTORES DE GAS NATURAL                                                  

 Producción de electricidad con aprovechamiento de calor                               

 Producción exclusiva de energía eléctrica                                                                       

 Vehículos impulsados por GNC                                                                                                        

 Aprovechamiento de biogás                                                                                             

 Otras aplicaciones                                                                                                                                           

 PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS                                                                                                

 Características dimensionales                                                                                                         

 Características constructivas                                                                                                          

 Prestaciones                                                                                                                                                    

 EL CICLO OTTO                                                                                                                                              

 El funcionamiento de motor de cuatro tiempos ciclo Otto                                

 PRINCIPALES ELEMENTOS Y SISTEMAS                                                                                      

 ELEMENTOS ESTRUCTURALES                                                                                                                    

 Cimentación y bancada                                                                                                                     

 Características de una bancada para motores alternativos                                             

 La unión del motor a la bancada                                                                                                      

 Bloque motor                                                                                                                                    

 Culatas                                                                                                                                             

 Cárter                                                                                                                                               

 EL TREN ALTERNATIVO                                                                                                                                 

 Cilindros                                                                                                                                                          

 Pistones                                                                                                                                                           

 Anillos o segmentos                                                                                                                         

 Bielas                                                                                                                                               

 EL TREN ROTATIVO                                                                                                                                        

 El cigüeñal                                                                                                                                                        

 El volante de inercia                                                                                                                         

 El dámper                                                                                                                                                         

 Cojinetes de biela y bancada                                                                                                            

 SISTEMA DE ALIMENTACIÓN DE COMBUSTIBLE                                                                          

 Filtros de aire                                                                                                                                   

 Entrada de combustible                                                                                                                   

 La mezcla con el comburente: carburación e inyección                                                   

 El turbocompresor                                                                                                                                          

 El enfriador                                                                                                                                                      

 El colector de admisión                                                                                                                    

 SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN                                                                                                                         

 Elementos que forman en sistema de distribución                                                          

 Tipos de sistemas de distribución                                                                                                    

 Ajustes, desgaste y lubricación                                                                                                        

 SISTEMA DE ENCENDIDO                                                                                                             

 El principio de funcionamiento del sistema de encendido                                

 Elementos habituales del sistema de encendido                                              

 La bujía                                                                                                                                             

 La caja de encendido                                                                                                                        

 La bobina                                                                                                                                                         

 Detector de posición del cigüeñal                                                                                                    

 La cámara de combustión                                                                                                                

 EL SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN DE ALTA TEMPERATURA                                       

 Componentes del sistema                                                                                                                

 Motores con aerorrefrigerador para el circuito de alta temperatura               

 EL SISTEMA DE REFRIGERACIÓN DE BAJA TEMPERATURA                                         

 Elementos del circuito de refrigeración de baja temperatura                                          

 Características del agua de refrigeración de baja temperatura                       

 EL SISTEMA DE LUBRICACIÓN                                                                                                                     

 Conceptos generales sobre lubricación                                                                                           

 Funciones del sistema de lubricación                                                                              

 Características de los aceites para motores de gas más habituales               

 Elementos que forman el sistema de lubricación                                                            

 Partes del motor que deben lubricarse                                                                                           

 EL SISTEMA DE CONTROL                                                                                                                             

 La función del sistema de control                                                                                                    

 Principales elementos del sistema de control                                                                 

 El sistema de alimentación ininterrumpida                                                                      

 Principales lazos de control del sistema y enclavamientos                                             

10. LA TURBINAS DE GAS                                                                                                                     

 TURBINAS DE GAS                                                                                                                                                        

 TIPOS DE TURBINAS DE GAS                                                                                                                        

 Por el origen de su diseño                                                                                                                

 Por el tipo de cámara de combustión                                                                               

 Por el número de ejes                                                                                                                      

 PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS DE TURBINAS DE GAS                                                            

 Datos identificativos                                                                                                                         

 Tipo de turbina                                                                                                                                  

 Características constructivas                                                                                                          

 Parámetros técnicos                                                                                                                        

 Prestaciones                                                                                                                                    

 PRINCIPALES COMPONENTES DE LA TURBINA                                                                            

 Compresor de aire                                                                                                                                           

 Cámara de combustión                                                                                                                    

 Turbina de expansión                                                                                                                       

 Rotor                                                                                                                                                

 Carcasa                                                                                                                                             

 Cojinetes o rodamientos                                                                                                                  

 ELEMENTOS AUXILIARES                                                                                                             

 Sistema de filtración de aire de combustión                                                                    

 Sistema antihielo                                                                                                                             

 Silenciador                                                                                                                                                       

 Cerramiento (contenedor acústico)                                                                                 

 Sistema de limpieza del compresor                                                                                 

 Sistema de arranque                                                                                                                       

 Sistema de lubricación                                                                                                                     

 Refrigeración / Ventilación                                                                                               

 Sistema antiincendios y de detección de gas                                                                   

 COMBUSTIBLES UTILIZABLES EN TURBINAS DE GAS                                                  

11. LA TURBINAS DE VAPOR                                                                                                                  

 LA TURBINA DE VAPOR, UNA MÁQUINA EXPERIMENTADA                                          

 CLASIFICACIÓN DE LAS TURBINAS DE VAPOR                                                                             

 Según la transformación de energía potencial en rotación                               

 Según la presión a la entrada de la turbina                                                                      

 Según la presión del vapor de salida                                                                               

 Según la dirección del flujo en el rotor                                                                                            

 Según la presencia de tomas intermedias de vapor                                                        

 Según su conexión mecánica con otras turbinas                                                                             

 PARTES PRINCIPALES DE UNA TURBINA DE VAPOR                                                    

 Sistema de admisión                                                                                                                        

 El rotor                                                                                                                                             

 La carcasa                                                                                                                                                       

 Cojinetes de apoyo, de bancada o radiales                                                                       

 Cojinete de empuje o axial                                                                                                               

 Sistema de lubricación                                                                                                                     

 Sistema de extracción de vahos                                                                                                      

 Sistema de refrigeración de aceite                                                                                  

 Sistema de aceite de control                                                                                                            

 El filtrado del aceite de lubricación                                                                                  

 El aceite de elevación de eje                                                                                                            

 Sistema de sellado de vapor                                                                                                            

 Virador                                                                                                                                             

 EL SISTEMA DE CONTROL                                                                                                             

 Funciones del sistema de control                                                                                                    

 Principales elementos del sistema de control                                                                 

 ELEMENTOS AUXILIARES DE LA TURBINA                                                                                   

Bancada                                                                                                                                                           

Nave de turbina                                                                                                                               

Puente grúa                                                                                                                                                     

Reductor                                                                                                                                                          

12. LA GENERACIÓN DE ENERGÍA TÉRMICA                                                                         

 CLASIFICACIÓN DE CALDERAS                                                                                                                    

De acuerdo con la fuente de energía utilizada                                                                 

De acuerdo con el fluido caloportador                                                                              

De acuerdo con la disposición de los haces tubulares                                                     

De acuerdo con el tipo de circulación del agua                                                                 

De acuerdo con la conducción de los fluidos                                                                    

 PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS                                                                                                

Presión efectiva                                                                                                                               

Capacidad                                                                                                                                                        

Superficie de calefacción                                                                                                                  

Producción específica de vapor                                                                                                       

Índice de vaporización                                                                                                                      

 CALDERAS PIROTUBULARES                                                                                                                       

El hogar                                                                                                                                                            

Caja de fuego                                                                                                                                    

Envolvente                                                                                                                                                       

 CALDERAS ACUOTUBULARES DE COMBUSTIÓN                                                                          

Calderas acuotubulares compactas                                                                                 

Calderas acuotubulares no compactas                                                                                            

Partes de una caldera acuotubular de combustión                                                          

Cogeneraciones con calderas acuotubulares de combustión                                          

 CALDERAS ACUOTUBULARES DE RECUPERACIÓN                                                                     

Parámetros de diseño                                                                                                                      

Condiciones de diseño                                                                                                                     

Posibilidades de reconversión                                                                                                         

Complementos                                                                                                                                 

 SEGURIDADES EN CALDERAS                                                                                                                     

Prescripciones de seguridad y alarmas                                                                                           

Válvulas de Seguridad                                                                                                                     

Válvulas del circuito de agua de alimentación                                                                  

Válvulas de circuito de vapor                                                                                                           

Indicadores de nivel                                                                                                                         

Sistema de alimentación de agua                                                                                                    

Seguridad contra descargas eléctricas                                                                                           

Mirillas                                                                                                                                             

Seguridad contra fallo de corriente eléctrica                                                                   

Seguridad del aporte calorífico máximo                                                                                          

Órganos de regulación, seguridad y control                                                                     

Seguridad de presión máxima de vapor                                                                                           

Seguridad de presencia de llama                                                                                                     

Seguridad para quemadores con encendido automático                                  

Seguridades por bajo nivel de líquido                                                                              

 CALDERAS DE RECUPERACIÓN DE ACEITE TÉRMICO                                                  

 EL CICLO AGUA VAPOR                                                                                                                                 

 El esquema de ciclo agua-vapor                                                                                                      

 Condensador                                                                                                                                    

 Las bombas de condensado                                                                                             

 Precalentadores de baja presión                                                                                                     

 Tanque de agua de alimentación                                                                                                      

 Bombas de agua de alimentación                                                                                                     

 Precalentadores de alta presión                                                                                                      

 Válvula de by-pass de alta presión                                                                                  

13. LA GENERACIÓN DE AGUA FRÍA                                                                                     

 MÁQUINAS DE ABSORCIÓN DE BROMURO DE LITIO                                                     

 Generador                                                                                                                                                        

 Condensador                                                                                                                                    

 Enfriador o evaporador                                                                                                                    

 Absorbedor                                                                                                                                                      

 MÁQUINAS DE ABSORCIÓN DE AMONIACO                                                                                  

14. GENERADOR Y SISTEMAS ELÉCTRICOS                                                                          

 EL GENERADOR ELÉCTRICO                                                                                                                        

 LOS SISTEMAS DE ALTA Y MEDIA TENSIÓN                                                                                 

 Transformador principal                                                                                                                  

 Transformador de servicios auxiliares                                                                                            

 Interruptor de máquina                                                                                                                    

 Interruptor automático                                                                                                                     

 Seccionadores de barras y línea                                                                                                      

 Barra de media tensión                                                                                                                    

 Línea de evacuación                                                                                                                         

 Protección contra rayos                                                                                                                   

 Red de tierras                                                                                                                                  

 Transformadores tensión (TT)                                                                                                          

 Transformadores de intensidad                                                                                                       

 Protecciones                                                                                                                                    

 EL SISTEMA DE BAJA TENSIÓN                                                                                                    

 ESQUEMA UNIFILAR                                                                                                                                     

15. LOS SISTEMAS AUXILIARES                                                                                                           

 SISTEMA DE REFRIGERACIÓN PRINCIPAL                                                                                   

 Circuito abierto                                                                                                                                

 Circuito semiabierto con torre de refrigeración                                                               

 Circuito cerrado, con aerocondensador                                                                                           

 SISTEMA DE REFRIGERACIÓN DE EQUIPOS                                                                                 

 PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA (PTA)                                                                                   

 PLANTA DE TRATAMIENTO DE EFLUENTES                                                                                  

 SISTEMA DE AIRE COMPRIMIDO                                                                                                   

 SISTEMA CONTRAINCENDIOS

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LA BIBLIA DE LA COGENERACIÓN

LA BIBLIA DE LA COGENERACIÓN

Este libro dirigido a profesionales en activo y a empresas, dividido en 2 volúmenes, detalla tanto la ingeniería de este tipo de plantas como los equipos principales con los que cuentan estas instalaciones, trasmitiéndoles la inestimable experiencia de su autor, Santiago Garcia Garrido.