Definición cogeneración

DEFINICIÓN DE COGENERACIÓN

Su eficiencia se fundamenta en el aprovechamiento del calor residual en la producción de electricidad. Los sistemas de cogeneración producen simultáneamente energía eléctrica o mecánica y calor. El calor se aprovecha para generar energía térmica útil.

Cogeneración es un ciclo termodinámico de potencia que se utiliza para la producción simultánea de energía eléctrica y utilización de energía térmica, puede ser también producción de energía mecánica y térmica o frigorífica. Es un ciclo eficiente de potencia ya que disminuye la perdida de energía durante el ciclo, como es la liberada en el condensing y el cambio de variables de operación que hacen al ciclo de cogeneración más eficiente.

Sistemas CHP: Incluye la unidad en la que se consume el combustible (ej. turbina, caldera, motor) el generador eléctrico, y la unidad de recuperación de calor que transforma calor que se derrocha en energía térmica utilizable.

Sistemas SHP: Se utiliza para producir energía eléctrica o utilizar energía térmica por separado.

De acuerdo al origen de la fuente de energía, existen dos configuraciones para cogenerar:

Cogeneración superior: La que una fuente de energía primaria: Gas natural, diesel, carbón, biomasa, biogás u otro combustible se utiliza directamente para la cogeneración de energía. La energía química del combustible se transforma en energía térmica en el proceso de combustión de la caldera acuotubular y en la turbina de contrapresión se transforma en energía mecánica y luego a eléctrica. El vapor a baja presión se utiliza en un proceso industrial que requiera energía térmica para secado, intercambio de calor o calentamiento. Este tipo de cogeneración es el más usado.

Cogeneración inferior: La energía del combustible se utiliza directamente para producir energía térmica como vapor al proceso y la energía térmica residual se utiliza para la generación de energía eléctrica. Los ciclos inferiores están asociados con procesos industriales en los que se presentan altas temperaturas.

Una planta de cogeneración consiste básicamente de cuatro elementos básicos: 1. Fuerza motriz, que puede ser originada por una turbina de vapor, turbina de gas o motor alternativo 2. Generador eléctrico 3. Sistema de recuperación de calor 4. Sistemas de control.

Los sistemas de cogeneración principalmente involucran:

Plantas con motores alternativos.
Plantas con turbinas de vapor.
Plantas con turbinas de gas.
Plantas de ciclo combinado.

Transporte y molienda
Transporte de la caña de azúcar a lavado y luego a los tándem de molienda. En esta operación de molienda se separa el bagazo de la caña del jugo, el bagazo alimenta las calderas de cogeneración a una humedad aproximada del 51% .

En la etapa de molinos la caña de azúcar se lava, se corta y se tritura mecánicamente. La caña triturada repetidamente se mezcla con agua mientras pasa por los rodillos de los molinos. Los jugos recolectados contienen 10 – 15 Brix y las fibras solidas restantes, llamadas bagazo, se usan como combustible. Aproximadamente el 93% del jugo es extraído. El agua y el jugo debilitado del último molino se adicionan para suavizar la caña y ayudar en la extracción. El bagazo en exceso es usualmente aprovechado también para alimentación de animales, producción de papel o como combustible para generación eléctrica.

Sulfitación y Clarificación

Con el fin de remover impurezas y decolorar el jugo se le agrega dióxido de azufre. Posteriormente se le agrega cal para precipitar las impurezas y para ayudar a remover materia con color, ácidos orgánicos y otros materiales en suspensión. El jugo encalado es luego enviado a los clarificadores para asentarse. El jugo clarificado sigue hacia los evaporadores. Comúnmente se usan filtros rotativos para recuperar azúcar del lodo asentado.

Turbinas de contrapresión
las turbinas de vapor de contrapresión se alimentan con vapor entre 1,000 a 1,500 psi con 300 a 500°C de sobrecalentamiento y el vapor de baja presión a 40 psi se utiliza en el proceso de fabricación de la caña de azúcar.

Proceso de cogeneración con LPG y búnker

Proceso de cogeneración con biomasa

INTRODUCCIÓN A LA COGENERACIÓN

Se genera vapor de agua en la caldera de una planta de cogeneración a 600 psia y 800 °F a razón de 18 lbm/s. La planta debe producir potencia al mismo tiempo que satisface las necesidades de vapor de proceso para cierta aplicación industrial. Una tercera parte del vapor que sale de la caldera se estrangula a una presión de 120 psia y se conduce al calentador de proceso. El resto del vapor se expande en una turbina isentrópica a una presión de 120 psia y también se conduce al calentador de proceso. El vapor sale del calentador de proceso a una temperatura de 240 °F. Despreciando el trabajo de la bomba, determine

a) la potencia producida,

b) la tasa de suministro de calor de proceso y

c) el factor de utilización de la planta.