APLICACIÓN DE LA REFRIGERACIÓN POR ABSORCIÓN EN SISTEMAS DE COGENERACIÓN Ponente: Ing. Rafael Castillo Figueroa | Gerente General SAEG PERU S.A.
ASHRAE PUCP Student Branch
Trayectoria: Ingeniero Mecánico. CIP con 20 años de experiencia profesional en manejo de fluidos, realizando proyectos de ingeniería y diseño de plantas industriales. Consultor y conferencista especializado en sistemas de refrigeración, climatización, ventilación, procesos térmicos y ahorro de energía. Estudios profesionales en la PUCP, estudios de gestión en ESAN y escuelas de Lima, estudios de especialización American Society of Heating, Refrigeratingcontinuos and Air-Conditioning Engineers técnica en escuelas tecnológicas de EEUU.de la refrigeración tradicional Tema: La refrigeración por absorción a diferencia Miembro fundador del que APVARC por compresión de vapor, utiliza como energía una fuente de calor puedey la sección ASHRAE PERU. provenir de gas natural o de aprovechar los efluentes calientes gaseosos o líquidos de las industrias. Al utilizar estos efluentes, se cogenera energía térmica y los sistemas operan a mayores eficiencias y por tanto se contribuye a
TEMA: Aplicaciones de la refrigeraci贸n por absorci贸n en sistemas de cogeneraci贸n
EXPOSITOR: Rafael Castillo Figueroa rcastillo@saeg.com
TEMARIO 1.- Enfriador de agua por absorción 1.1.- Características 1.2.- Forma de operación 1.3.- Tipo de chiller por absorción
2.- Sistemas de generación de energía y calor combinados (CHP) 2.1.- Definición 2.2.- Usos de energía térmica recuperada 2.3.- Diseño sustentable y eficiencia 3.- Recuperación de calor en sistemas generación 3.1.- Motores a combustión 3.2.- Turbinas a combustión 3.3.- Eficiencia
1.- Enfriador de agua por absorción Caracteristicas: Maquina de refrigeración que utiliza directamente el calor sin emplear maquina de propulsión (compresor). •Ambientalmente amigable: a.
Libre de CFCs no daña capa de ozono
b.
Operación estática, bajo nivel ruido
c.
Menos emisión de CO2 , reduce efecto invernadero.
•Versatilidad en el uso de calor de desperdicio, puede trabajar con: a. Gases de combustión encima de 270C b. Gas natural / Diesel c. Vapor mayor a 0.1Bar presión d. Agua caliente mayor a 80C e. Fuente de calor combinadas •Bajo costo de operación : a. Bomba de refrigerante + Bomba solución + Bomba vacío = Solo 3 partes en movimiento b. Consumo eléctrico = 5% que el chiller eléctrico = Menos inversión en distribución eléctrica c. Menos partes en movimiento = Mayor confiabilidad = Menor mantenimiento
1.- Enfriador de agua por absorción Operación:
1.- Sección evaporador: El agua es enfriada por evaporación del refrigerante rociado sobre los tubos de agua 2.- Sección absorbedor: El vapor de agua evaporada es absorbido por el absorbente. El calor de absorción es disipado por circulación de agua del condensador. 3.- Sección generador: Donde se adiciona calor en forma de gases caliente, vapor o agua caliente para hacer que hierva el refrigerante del absorbente y reconcentrar la solución absorbente. 4.- Sección condensador: Donde el vapor de agua producido en el generador es condensador por el agua del condensador que circula en esta sección 5.- Bomba de evaporador: Hace recircular el refrigerante sobre el haz de tubos de la sección de evaporador 6.- Bomba de solución: Bombea la solución de sal hasta el generador 7.- Unidad de purga: Se emplea a eliminar los vapores no condensables de la máquina y mantener una presión baja en esta.
1.- Enfriador de agua por absorci贸n Tipos de Enfriadores de agua (chiller) por absorci贸n
1.- Enfriador de agua por absorci贸n Tipos
2.- Sistemas de generaci贸n de energ铆a y calor combinados (CHP)
Con soluciones de Cogen or Trigeneraci贸n, elevamos la eficiencia global del combustible consumido de 30-34% to 85%!
2.- Sistemas de generación de energía y calor combinados (CHP) 2.1.- Definición: Es la producción simultánea de electricidad o energía mecánica y energía térmica útil utilizando una sola fuente de energía.
Cuando se captura y utiliza la energía de un efluente (que de otra manera sería eliminado al ambiente) el CHP o Cogeneración opera a mayores eficiencias que cuando se produce calor y energía en procesos separados. Por tanto se contribuye a soluciones de construcciones mas sostenibles energéticamente. 2.2.- Usos de la energía térmica recuperada: a. b. c.
d.
Como energía de regeneración en un ciclo de refrigeración por absorción. Para operar un ciclo secundario de generación de energía eléctrica: Ciclo combinado. Directamente en procesos de secado o regeneración del desecante de deshumidificadores. Calentar un fluido secundario (vapor o agua caliente) en forma indirecta.
2.- Sistemas de generación de energía y calor combinados (CHP)
2.3.- Diseño sustentable y eficiencia de un sistema CHP: a. b. c.
Evaluación de la cantidad, duración y coincidencias de demanda en energía eléctrica y energía térmica, tarifas y recorte de picos. Selección del equipo de generación eléctrica (motor o turbina), y el combustible a utilizar. Recuperación del calor eliminado, su distribución como energía térmica y su uso en tecnologías activadas térmicamente (TAT).
Ciclo CCHP (Cooling, heating and power cycle) o trigeneración. Un sistema de generación por motor o turbinas a combustión puede integrarse con recuperadores de calor y chiller de absorción y producir en un mismo sistema: Energía eléctrica, agua caliente o vapor y agua fría de refrigeración.
3.- Recuperaci贸n de calor en sistemas de generaci贸n 3.1.Generador combusti贸n:
con
motor
a
3.- Recuperación de calor en sistemas de generación
3.1.- Generador con motor a combustión: Se puede recuperar calor: a. Del agua de enfriamiento de chaquetas que trabaja entre 80ºC- 88ºC b. Del intercambiador de enfriamiento de aceite que trabaja a 88ºC aprox c. Pos enfriador del turbo cargador que opera con agua a 32-50ºC aprox d. De los Gases de combustión: 650ºC a 760ºC, Solo se puede enfriar hasta 125ºC para evitar la condensación y formación de ácidos en la tubería de escape. La recuperación estimada es 1000Btu/h por HP generado en el eje o 1lb/h de vapor por HP generado en caso de motores a combustión.
3.- Recuperaci贸n de calor en sistemas de generaci贸n 3.2.- Generador con turbina a combusti贸n:
3.- Recuperación de calor en sistemas de generación 3.2.- Generador con turbina a combustión: Se puede recuperar calor: a. De los Gases de combustión: 650ºC a 760ºC, La recuperación estimada es 8-10lb/h de vapor para turbinas a combustión. Se puede producir mas energía PREENFRIANDO AIRE COMBUSTION a. Cada 10ºC de elevación en aire de ingreso, disminuye la capacidad en 9%. La capacidad nominal es a 15ºC de temperatura, 60%HR de ingreso de aire. b. Por cada 1000ft de altitud la capacidad disminuye 3.5% aprox c. Por cada 1”ca de caída de presión en el ingreso del aire (filtros, ductos, etc) la capacidad disminuye 0.5%. d. Por cada 1”ca de caída de presión en la descarga de gases de combustión (silenciador, ductos, etc) la capacidad disminuye 0.3%.
3.- Recuperación de calor en sistemas de generación 1.3.- Conceptos de eficiencia Eficiencia eléctrica neta generador = Eficiencia global de CHP =
•Gas Natural (HHV NG: 1000-1050 Btu/ft3 ) es el combustible preferido para los sistemas de CHP y CCHP
Ejemplo 1: Generador eléctrico separado del caldero: ηe = 0.25; ηo = 0.46
Ejemplo 2: Generación combinada Electricidad y termica (agua caliente): ηe = 0.25; ηo = 0.75
3.- Recuperación de calor en sistemas de generación Ejemplo: Centro de convenciones (Beijing – China)
4.- Preguntas?
GRACIAS
Rafael Castillo Figueroa rcastillo@saeg.com Telf: 511-2261600 cel:998167886