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Universidad Pontificia Comillas (I.C.A.I.) MEMORIA

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ÍNDICE DEL PROYECTO

1. MEMORIA.

1.1 MEMORIA DESCRIPTIVA.

1.1.1. Introducción a la cogeneración.

1.1.1.1. Tipos de proyectos.

1.1.1.2. Sistemas de cogeneración.

1.1.1.3. Ventajas de la cogeneración.

1.1.1.4. Plantas con motores de

combustión interna alternativos.

1.1.1.5. Situación actual del sector.

1.1.1.6. Otros aspectos económicos.

1.1.2. Objeto del proyecto.

1.1.3. Situación de referencia(características de

ubicación).

1.1.4. Descripción del polideportivo.

1.1.5. Referencias legales (normativas vigentes).

1.1.5.1. Derechos y obligaciones de los

productores.

1.1.5.2. Rendimiento de la instalación..

1.1.6. Descripción general de la planta de

cogeneración


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1.1.7. Planteamiento de cogeneración en el

polideportivo.

1.1.8. Elementos de la instalación.

1.1.8.1. Grupo de cogeneración

1.1.8.2. Sala de máquinas

1.1.8.3. Bancadas

1.1.9. Condiciones de operación

1.1.10. Descripción de los elementos del sistema de

recuperación.

1.1.11. Seguridad.

1.1.12. Sistemas de control y mando

1.1.13. Sistemas auxiliares

1.2 CÁLCULOS

1.2.1. Cálculos

1.2.2. Datos de partida del

polideportivo.

1.2.2.1. Demanda térmica

1.2.2.2. Demanda eléctrica

1.2.3. Estudio mensual y de un día

típico en el polideportivo.


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1.2.4. Estudio para 4000 y 8000 horas al

año de funcionamiento de la

planta

1.2.4.1.Reglamentación a

cumplir 4000 y

8000 horas.

1.2.4.2. Calculo del

rendimiento eléctrico

equivalente (REE) .

1.2.4.3. Cálculo de la

condición del

autogenerador

1.2.5. Elección de la potencia inicial a

instalar.

1.2.6. Estudio técnico y económico de

varios motores para 4000h.

1.2.6.1.Cumplimiento de

la reglamentación

1.2.7. Estudio de la planta con el motor

instalado.

1.3 ESTUDIO ECONÓMICO.


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1.3.1. Datos de partida

1.3.1.1. Datos eléctricos

1.3.1.2. Datos térmicos

1.3.2. Estudio inicial económico

comparativo

1.3.3. Cálculo de las facturas

1.3.3.1.Cálculo de la

factura sin

cogeneración

1.3.3.2.Cálculo de la

factura con

cogeneración para

4000 h y 8000h

1.3.4. Ingresos por cogeneración para

4000 y 8000 horas de

funcionamiento del motor.

1.3.5. Gastos operación y

mantenimiento.

1.3.6. Resumen del presupuesto.

1.3.7. Análisis de rentabilidad

económica para 4000 y 8000 horas.

1.3.8. Conclusión final.


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1.4 IMPACTO MEDIOAMBIENTAL

1.5 ANEJOS

2. PRESUPUESTO

2.1 MEDICIONES

2.2 PRECIOS UNITARIOS

2.3 SUMAS PARCIALES

2.4 PRESUPUESTO GENERAL


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1.1.MEMORIA DESCRIPTIVA 1.1.1. Introducción Cogeneración es un término amplio que abarca multitud de

posibilidades y sistemas, pudiéndose definir como la producción

conjunta de energía térmica y mecánica. La energía térmica

aprovechable en forma de gases o líquidos a altas temperaturas

que se pueden utilizar directamente para el accionamiento

mecánico pudiendo hacer de éste accionamiento mecánico

energía eléctrica mediante un alternador.

El proceso de cogeneración permite la obtención

simultáneamente de electricidad, energía mecánica y energía

térmica a partir de un único combustible. La utilización de una

sola fuente para la producción de electricidad y calor conlleva

entre sus más destacadas ventajas un importante ahorro de

energía y consecuentemente una disminución de la factura

energética sin que sea necesaria modificación alguna del

proceso de producción inicial. Por otro lado, desde una

perspectiva termodinámica, la cogeneración ofrece una mayor

eficacia en comparación con las alternativas disponibles.

El éxito de la cogeneración radica en las políticas de ahorro

energético que son necesarias hoy en día. Éstas están basadas

en la mejora de los rendimientos de los procesos de

transformación. En las plantas de cogeneración, el

aprovechamiento de la energía es aproximadamente el 60%

mientras que en las centrales eléctricas actuales ronda el 35%.


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Ésta diferencia se debe principalmente al evitar que la energía

térmica residual se pierda calentando el ambiente como ocurre

en las centrales eléctricas. Los sectores donde hay cogeneración

son los de papel, química, alimentación, siderurgia, cerámica o

instalaciones deportivas.

Definiendo la cogeneración como la generación conjunta de

energía eléctrica y térmica para ser empleada en procesos que se

desarrollen en un entorno más o menos próximo, el interés de

su empleo viene motivado principalmente por razones

energéticas y económicas.

La primera de ellas se debe a que la cogeneración representa

un ahorro en energía primaria, al necesitarse menos energía

para producir conjuntamente calor y electricidad que de forma

separada.

La autogeneración eléctrica consiste en la producción de

energía eléctrica en instalaciones propias para su consumo

siendo necesario que se deduzca un ahorro energético. Éste

requisito es necesario para ser considerado como autogenerador

y disfrutar de los derechos contemplados por el Real decreto

436/2004 de 12 de Marzo, además debemos conectar el grupo

generador en paralelo con la red de la Compañía

Suministradora. Las instalaciones deben estar diseñadas para

poder utilizar conjunta o alternativamente la energía eléctrica

suministrada por la compañía así como la energía eléctrica

autogenerada; además se debe transferir a la compañía sus


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excedentes de energía siempre que sea posible mediante la red

percibiendo el precio que se determine, así como recibir en todo

momento de la compañía eléctrica la energía eléctrica necesaria

en caso de paro en los sistemas de autogeneración.

Por lo general el diseño de los sistemas de cogeneración cuya

producción se ajuste exactamente a las necesidades eléctricas y

térmicas del proceso no resulta factible, razón por la que los

sistemas de cogeneración normalmente se proyectan

ajustándose al proceso en función de la demanda térmica

correspondiente, siempre que los posibles excesos de energía

eléctrica puedan ser exportados a la red con el consiguiente

ingreso económico adicional.

1.1.1.1. Tipos de proyectos.

El término cogeneración caracteriza los procesos de

conversión de la energía en los que un combustible se

transforma con una doble finalidad: para producir electricidad y

en un flujo de energía térmica útil, habitualmente en forma de

vapor o agua caliente.

Ésta doble finalidad, producir electricidad y calor útil, no es

desde luego nueva. Desde principios de siglo existen sistemas de

cogeneración en plantas industriales. No obstante, se presentan

en los últimos años algunos conceptos relativamente recientes,

como son los Sistemas de Energía Total, que constituyen una

forma nueva de aplicación de la cogeneración.


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Básicamente, hay cuatro tipos distintos de proyectos de

cogeneración:

- Proyectos en los que intervienen las compañías eléctricas

- Proyectos de cogeneración industriales

- Sistemas de calefacción de distrito

- Sistemas de energía total

Cogeneración industrial

A finales del siglo XIX, el vapor era producido en las

industrias para accionar las máquinas de vapor y generar así

energía mecánica o electricidad. En aquellos años, lo innovador

era utilizar vapor residual con fines de calefacción.

Los primeros años del siglo XX trajeron consigo una rápida

electrificación dentro de las industrias, de forma que los

motores eléctricos eran cada vez más utilizados para el

accionamiento de las máquinas. Como ya hemos dicho antes, en

aquella época, la autogeneración de la electricidad era la

práctica habitual.

No obstante en los años posteriores se produce una

disminución progresiva de la autogeneración en las industrias y

ello se puede explicar como consecuencia de dos razones

fundamentales que anteriormente hemos apuntado. Por una

parte, los costes progresivamente decrecientes de la electricidad

comprada de las compañías eléctricas, como consecuencia del

bajo precio de los combustibles fósiles y de la economía de


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escala que se lograba al generarse la electricidad en las grandes

centrales. A éste bajo precio se unía además la fiabilidad cada

vez mayor en el suministro eléctrico.

La otra razón fundamental fue la aparición en el mercado de

las calderas que, una vez montadas en la fábrica, eran vendidas

como un package de forma que el precio de instalación y el coste

final se reducían de forma notable. Éstas unidades fueron

diseñadas para generar vapor a unas presiones demasiado bajas

como para ser utilizado en la generación de electricidad de una

forma eficiente.

Como consecuencia de todo ello, la tendencia en la industria

se dirigió hacia la instalación de calderas para generar el vapor

necesario para procesos y la compra a la red de la electricidad

que anteriormente había sido autogenerada.

No obstante, estos mismos factores de coste que llevaron a los

usuarios a sustituir la cogeneración por la electricidad de la red,

son los que han impulsado el incremento de las instalaciones de

cogeneración en los últimos años. En efecto, el coste de la

energía eléctrica suministrada por la red pública ha

experimentado un incremento muy significativo.

Ante la necesidad de la diversificación y mejora del

rendimiento y la producción eléctrica, los órganos legislativos de

numerosos países (USA, Holanda, España...) han aprobado leyes

dirigidas a potenciar la instalación de plantas de cogeneración.

Éstas leyes regulan las relaciones entre los cogeneradores y las


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grandes compañías de electricidad, previendo los supuestos de

venta de energía a la red por parte del cogenerador y de compra

de energía en régimen de puntas.

Todo lo anteriormente expuesto, unido a la cada vez mayor

importancia que se concede a la protección del medio ambiente,

está suponiendo un notable incremento de la cogeneración en

las instalaciones industriales.

1.1.1.2. Sistemas de cogeneración

Los sistemas de cogeneración se pueden clasificar atendiendo

a diferentes criterios:

La primera clasificación que puede establecerse es la que

atiende al orden en que se realiza la generación de la energía

calorífica y de la energía eléctrica, es decir, el tipo de ciclo.

Según ésta clasificación los tipos de sistemas son:

- Ciclos superiores o de cabeza, la energía primaria se utiliza

para la producción de energía eléctrica, y posteriormente

el calor residual se utiliza para satisfacer las necesidades

térmicas. Es decir la energía primaria se utiliza para

producir un fluido caliente y a presión, que genera energía

mecánica y el calor residual del fluido se utiliza en el

proceso industrial, son los más utilizados.

- Ciclos inferiores o de cola, el orden es inverso al anterior, la

energía primaria se utiliza para la producción de energía

térmica, posteriormente el calor residual se utiliza para


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la producción de energía eléctrica, esto es, la energía

primaria se utiliza en el proceso industrial y la energía

calorífica no aprovechada en el mismo se emplea en la

generación de energía mecánica.

Cada uno de los sistemas está compuesto

principalmente de máquinas térmicas, y cada una de éstas

máquinas trabaja según unos ciclos propios de la

termodinámica:

- Turbina de vapor, los ciclos con turbina de vapor a

contrapresión se usan en procesos de potencias elevadas,

en las cuales se necesitan grandes caudales de vapor.

Cuando el sistema tiene caudales de vapor pobres no se

suelen usar éste tipo de turbinas ya que se obtiene un bajo

rendimiento.

- Turbina de gas, la elección de la turbina de gas como motor

térmico se debe principalmente a una necesidad de energía

a alta temperatura, por encima de los 200 º C. Tiene la

ventaja de obtener mucha potencia ocupando poco espacio

físico y tener un peso reducido. Su principal inconveniente

es que no tolera un número alto de paradas y además tiene

un alto consumo por kW generado.

- Motores de combustión interna alternativos, se usan

principalmente cuando el sistema está sometido a

importantes fluctuaciones y cuando la instalación no

requiere grandes cantidades de vapor a altas temperaturas.


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Éstos motores tienen un mayor rendimiento térmico y

buena versatilidad.

- Ciclos combinados.

1.1.1.3. Ventajas de la cogeneración

- Ahorro energético, la cogeneración permite un ahorro de

energía primaria, es decir, un ahorro energético.

- Implicaciones medioambientales, en una instalación de

cogeneración, el combustible necesario por unidad de

energía eléctrica y térmica consumida es la mitad del

necesario en una situación sin cogeneración; por lo tanto a

mitad de combustible mitad de emisiones a la atmósfera.

- Industrialización de zonas remotas, de difícil acceso o

alejadas de la red, además una diseminación de las

Plantas de Cogeneración mayor que la de las centrales

eléctricas evita la concentración de contaminantes. Por otra

parte, la distribución de las plantas de cogeneración por

toda la geografía nacional mejora la capacidad distributiva

de las redes de transporte al acercar los puntos de

producción a los de consumo. Así se evitan las pérdidas

que supone el transporte de energía estimadas en un 7,2%.

- Disminución de la dependencia energética del exterior y

diversificación de las fuentes de energía primaria.

- Rentabilidad económica e independencia de red para el

usuario.


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- Reducción de la factura energética, de la empresa

potencialmente cogeneradora al conseguir una

optimización de balance energético.

- Relación entre precios, de la energía comprada a la red y el

precio del combustible usado en cogeneración.

- Ahorro de combustible en el ámbito nacional, ya que una

planta de cogeneración de alto rendimiento es capaz de

transformar entre un 80 y un 90% del contenido de energía

del combustible. Los sistemas convencionales transforman

únicamente entre un 30 y un 40% de la energía puesta en

juego, además la mayor parte de la energía se consume no

habiendo así pérdidas de transporte y/o distribución y se

tiene la posibilidad de aplicar combustibles poco

contaminantes, como combustibles residuales.

- Contribución a la conservación del medio ambiente, las

emisiones de dióxido de carbono son menores, los

combustibles usados suelen ser menos contaminantes y no

hay contaminación térmica en ríos o mares.

- Independencia del suministro de energía de la compañía

eléctrica, ya que en determinados procesos industriales en

los que un corte de suministro de energía eléctrica puede

producir graves problemas, el grupo de cogeneración

garantiza una continuidad de suministro.


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1.1.1.4. Plantas con motores de combustión alternativos

A continuación se exponen las centrales de cogeneración con

motores alternativos, por ser éste el tipo de instalación que nos

ocupa.

Los combustibles utilizables en las plantas de cogeneración

con motores de combustión alternativos son tres básicamente

implicando características notoriamente diferentes: gas natural,

fuel-oil y gasoil.

A pesar del aumento de número de instalaciones de

cogeneración de éste tipo el sector posee un extraordinario

potencial de desarrollo.

Como razones fundamentales de éste desarrollo, además de

las anteriores:

- El desarrollo Legislativo del protocolo eléctrico, aunque

implica una reducción de la rentabilidad de los Plantas de

Cogeneración crea un marco de estabilidad a largo plazo

que probablemente estimula la inversión en éste tipo de

instalaciones.

- Además cabe destacar la bajada de los tipos de interés

como fuerte incentivo a la inversión en éste tipo de

instalaciones.

1.1.1.5. Situación actual del sector. Marco de referencia

La cogeneración en España, en el sentido en que hoy

entendemos como proyecto de optimización energética


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industrial, comienza aproximadamente en el año 1986. Éste

límite temporal se aplica igualmente si el criterio que se adopta

es el tecnológico, ya que efectivamente ése año marca una

separación neta entre los proyectos basados en la turbina de

vapor y los nuevos proyectos basados fundamentalmente en

máquinas de combustión interna, tanto turbinas de gas como

motores alternativos.

A continuación mostramos una tabla con la distribución

sectorial de la cogeneración en España, y otra con la proporción

de cogeneraciones en función de su potencia instalada.


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El fuerte crecimiento que había experimentado la implantación

de sistemas de cogeneración, fundamentalmente asociada a

procesos industriales, durante la última década no ha tenido su

colofón durante el cierre del siglo XX. La liberalización del sector

eléctrico y la situación coyuntural por las que está pasando el

sistema energético han repercutido seriamente no sólo en los

cogeneradores españoles sino también en otros países de la

Unión Europea. Este marco energético en el que se mueven los

cogeneradores ha afectado en primer lugar a las plantas que se

encuentran en explotación comercial, las cuales han visto

fuertemente reducidos sus márgenes llegando incluso a tener

pérdidas, y en segundo lugar a las nuevas inversiones, en donde

los promotores han decidido esperar a una mayor tranquilidad

del panorama energético para afianzarse una rentabilidad

mínima. Por otro lado el retroceso experimentado por la

aportación de los cogeneradores a la producción eléctrica global

de la Unión pone en peligro el cumplimiento del objetivo


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establecido en la Estrategia Comunitaria para promocionar la

producción combinada de calor y electricidad (1) lo que a su vez

supone una menor contribución a la reducción de las emisiones

de CO2.

El sector de la Autogeneración eléctrica se ha visto afectado

por la nueva regularización del sistema eléctrico debiendo

competir con las centrales convencionales en un sistema de

marcación de precios por subasta, debiendo ofrecer precios

competitivos para garantizar su funcionamiento.

1.1.1.6. Otros aspectos económicos

La cogeneración debe ofrecer un coste menor en comparación

con la producción separada de calor y electricidad.

Los factores básicos de los aspectos socio-económicos de los

proyectos se centran en los factores de carga, las características

de la planta y las relaciones de intercambio con los mercados de

energía exteriores. La planta ofrece su beneficio máximo cuando

sus dimensiones se ajustan a la demanda de calor, resultando

las cargas de calefacción y refrigeración adecuadas, requisito

previo para el óptimo desarrollo del proceso.

Asimismo la demanda de electricidad y calor existente y las

horas anuales de funcionamiento son límites técnicos y

económicos para las opciones tecnológicas. Tanto éstas como

tamaño de la planta y tipo de fuente de energía primaria


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dependen de la demanda a la que haya que dar respuesta;

además debemos incluir costes de explotación o rendimientos

entre otros que influyen en la rentabilidad de nuestro proyecto.

El factor que determina la relevancia de los procesos de

cogeneración es la interrelación con los mercados energéticos,

ya que el mercado de los carburantes fósiles establece el precio

de la fuente energética que se utilizará en el proceso. Por otro

lado, los productos de éstas plantas, el calor o el vapor,

compiten con centrales específicas que también consumen

combustibles fósiles.

Debe matizarse que la inversión requerida por las plantas de

cogeneración puede implicar varios riesgos por los cuales optar

por una fuente de financiación constituye con un obstáculo

además del problema del desconocimiento del sector, ya que

éstos procesos no son parte central de su actividad.

Para facilitar éstas instalaciones existen instrumentos

financieros innovadores y provechosos como la financiación por

terceros para inversión en procesos de cogeneración en la

industria y en el sector terciario.

1.1.2. Objeto del proyecto

El objeto principal del proyecto es analizar la viabilidad desde

el punto de vista técnico-económico de la instalación de una

planta de Cogeneración en un polideportivo.


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Se pretende acometer la instalación de una central de

cogeneración que satisfaga las necesidades térmicas y eléctricas

del polideportivo.

El excedente de energía eléctrica se exportará a la Red

Eléctrica, de ésta manera se reducirán los costes energéticos de

la planta gracias a la producción conjunta de energía térmica y

eléctrica. Se cuenta además con la ventaja añadida del

autoabastecimiento e independencia de la Red Eléctrica ante

posibles fallos de suministro.

Para dicho estudio de viabilidad y rentabilidad se ha realizado

una estimación de los consumos eléctricos y térmicos en la

situación primitiva, sin cogeneración, y los que se obtendrán

con la implantación de dicho sistema. Los datos utilizados son

los facilitados por el polideportivo referentes al año 2004. El

análisis detallado se desarrolla en el Estudio Económico.

1.1.3. Situación de referencia

El polideportivo se encuentra en la provincia de Madrid. El clima

en ésta comunidad es un clima Mediterráneo, las temperaturas

medias en invierno son del orden de 4 ºC mientras que en

verano rondan los 34 ºC.

Las condiciones ambientales tienen una ligera influencia en las

características de los motores alternativos. La altura supondrá

disminución de prestaciones, así como las temperaturas

máximas de Agosto pueden suponer una pérdida en el


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rendimiento de las instalaciones aunque en nuestro caso, el

motor permanecerá parado en ese mes.

Debemos tener en cuenta en las especificaciones del

fabricante las condiciones ambientales que tiene nuestra

instalación.

La temperatura de la red de agua se considerará a 17ºC.

El funcionamiento de la instalación es de aproximadamente

de 4000 horas al año. Debemos considerar que 760 horas el

motor no estará operativo por razones de mantenimiento y

posibles reparaciones.

La distribución de la demanda térmica y eléctrica no es

uniforme, aproximaremos éstas demandas con las facturas.

El motor debe funcionar siempre a plena carga, con el fin de

alcanzar la máxima rentabilidad.

Además el régimen de funcionamiento del motor debe cumplir

un rendimiento energético mínimo establecido por Ley, el

Rendimiento Energético Equivalente, que para instalaciones de

cogeneración de este tipo es del 55%, y un autoconsumo como

mínimo del 30% de la energía eléctrica generada.

1.1.4. Descripción del polideportivo

El polideportivo esta ubicado en Madrid, sus instalaciones

funcionan 24 horas al día, en principio todos los días del año.

Debemos cubrir dos tipos de demandas.

- ELÉCTRICA


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- Tipo de contratación eléctrica: Modalidad de seis periodos

tarifarios.

- Potencia contratada P1: 959kW, P2: 960kW, P3: 961kW, P4:

962kW, P5: 963kW, P6: 964kW,

- TÉRMICA

- El polideportivo consume gas natural para el calentamiento

de piscinas, climatización y agua caliente sanitaria.

- Relación entre PCS y PCI : 1,11

Las necesidades de calor en la planta se han obtenido a partir

de las facturas por las compras de combustible efectuadas a lo

largo de un año de funcionamiento. La demanda de calor de la

instalación y la factura antes de la cogeneración a lo largo de un

año es:


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La demanda eléctrica de la instalación y la factura antes de la

cogeneración a lo largo de un año es:

Ahora veremos gráficamente cómo se distribuye el consumo

de energía térmica y eléctrica a lo largo del año 2004:

MESES Demanda Térmica (KWh) TOTAL (€)ENERO 584866,7 8414,01FEBRERO 396474,1 5947,19MARZO 349470 5331,72ABRIL 417256,4 6052,57MAYO 232403,6 3632,11JUNIO 126711,2 2248,18JULIO 110436,7 2035,08AGOSTO 100229,8 1901,43SEPTIEMBRE 169202 2804,55OCTUBRE 271416,2 4142,94NOVIEMBRE 381511,9 5584,54DICIEMBRE 362455,5 5335,01TOTAL 3502434,1 53429,34

MESES Demanda Eléctrica (KWh) Total (€)ENERO 472844 32372,46

FEBRERO 344501 24206,09MARZO 309872 20524,81ABRIL 334708 21986,65MAYO 309401 19248,65JUNIO 437523 28353,49JULIO 418438 26915,01

AGOSTO 322029 15166,86SEPTIEMBRE 323768 20036,34

OCTUBRE 259721 17572,90NOVIEMBRE 349731 24538,88DICIEMBRE 352422 32364,56

TOTAL 4234958 283286,7195


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0100000200000300000400000500000600000

Consumos (kWh)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Meses

Datos de Partida

Demanda EléctricaDemanda Térmica

1.1.5. Referencias legales

La cogeneración se ampara en las siguientes disposiciones

legales:

- Real Decreto 436/2004 de 12 de Marzo, por el que se

establece la metodología para la actualización y

sistematización del régimen jurídico y económico de la

actividad de producción de energía eléctrica en régimen

especial.

- Real Decreto 1802/2003 de 26 de diciembre, por el que se

establece la tarifa eléctrica para el 2004.

- Real Decreto 1164/2001, de 26 de octubre, por el que se

establecen tarifas de acceso a las redes de transporte y

distribución de energía eléctrica.


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- Orden ECO/33/2004, de 15 de enero, por el que se

establecen las tarifas de gas natural y gases

manufacturados por canalización y alquiler de contadores

y derechos de acometida para los consumidores conectados

a redes de presión de suministro igual o inferior a 4 bares.

- Real Decreto 949/2001, de 3 de agosto, por el que se

regula el acceso de terceros a las instalaciones gasistas y

se establece un sistema económico integrado del sector del

gas natural.

- Ley 38/1972, de 22 de diciembre, de protección del

ambiente atmosférico (26/12/72, B.O.E.)

- Decreto 833/1975, de 6 de febrero, por el que se desarrolla

la Ley 38/1972 de protección del ambiente atmosférico

(22/04/75, B.O.E.)

- Real Decreto Legislativo 1302/1986, de 28 de junio, de

evaluación de impacto ambiental (30/06/86, B.O.E.)


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1.1.5.1. Derechos y obligaciones de los productores

Entendidos como derechos y obligaciones de los

productores en régimen especial con las compañías

distribuidoras, según el Real Decreto 436/2004.

Derechos:

- Conectar en paralelo su grupo o grupos generadores a la

red de la compañía distribuidora.

- Utilizar conjuntamente o alternativamente en sus

instalaciones la energía eléctrica autogenerada y la

suministrada por la compañía.

- Transferir a la compañía suministradora de electricidad

sus excedentes de energía, siempre que sea posible

técnicamente su absorción por la red y percibir por ello el

precio que resulte de lo dispuesto en el Real Decreto

436/2004.

- Recibir en todo momento de la compañía suministradora la

energía eléctrica que sea necesaria para un total

desenvolvimiento de su actividad.

Obligaciones:

- Entregar y recibir la energía en condiciones técnicas

adecuadas.

- Abstenerse de ceder a terceros los excedentes de energía

eléctrica no consumida.


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- Utilizar en sus instalaciones la energía procedente de sus

generadores, vertiendo a la red exclusivamente los

excedentes.

1.1.5.2. Rendimiento

El Real Decreto 436/2004 de 12 de marzo, sobre producción

de energía eléctrica por instalaciones, de cogeneración,

hidráulicas y otras abastecidas por recursos o fuentes de

energía renovables, establece un rendimiento energético mínimo

para instalaciones de cogeneración. Este rendimiento varía

según la tecnología y combustible utilizado.

El rendimiento a considerar es el Rendimiento eléctrico

equivalente, que en el Anexo I de dicho Real Decreto se define

como sigue:

90,

VQ

ERee

−−−−====

Donde:

- eeR es el rendimiento eléctrico equivalente

- E es la energía eléctrica generada medida en bornes del

alternador y expresada como energía térmica, con un

equivalente de 1 kWh = 860 Kcal

- Q es el consumo de energía primaria con referencia al

poder calorífico inferior (PCI) del combustible utilizado.


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- V es la energía primaria imputable a la producción de calor

útil demandado por la industria (se fija un rendimiento del

90%, que es el correspondiente a procesos convencionales

de alta eficacia).

El grupo en el que debe incluirse ésta instalación es el

correspondiente a la utilización de gas natural en motores

térmicos, para éste grupo se establece que el Rendimiento

Eléctrico Equivalente sea igual o superior al 55%. Como se

demuestra posteriormente de forma analítica la potencia de

nuestro motor depende del Rendimiento Eléctrico Equivalente

así como de otro parámetro, el autoconsumo.

Para poder generar energía eléctrica y que la red esté obligada

a comprarla, debemos cumplir el reglamento de autoconsumo.

Ésta norma se refiere a que al menos el 30% de la energía

producida se debe consumir en el propio polideportivo. En el

apartado de cálculo se realiza dicho cálculo y se obtiene una

proporción de 30% de autoconsumo sobre la energía generada.

En éste caso ha sido un autoconsumo justo ya que ha sido éste

parámetro el que ha determinado la potencia del motor.

1.1.6. Descripción de la planta de cogeneración.

Nuestra central de cogeneración constará principalmente de

los siguientes equipos:

- Un motogenerador formado por un motor con sus

correspondientes sistemas de refrigeración y de


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recuperación de calor en los gases de escape. El motor

suministrará gran parte de la demanda térmica del

polideportivo.

- Un generador de 1500 Kw. de potencia eléctrica acoplado

al motor de combustión. Los grupos estarán

interconectados con la compañía eléctrica, ésta energía se

invertirá en el consumo del propio polideportivo y en la

venta a la Red Eléctrica.

- Una Caldera de gas, para proporcionar el calor demandado

por el polideportivo, en la franja horaria del día en el que el

motor permanece parado.

- Instalación eléctrica, encargada de realizar la conexión de

la Red con el grupo motogenerador y con los consumos del

propio polideportivo y de los equipos auxiliares de la

instalación de cogeneración.

- Equipo de control al que llegarán las distintas señales de

los equipos de instalación y que determinará las posibles

acciones a tomar.

- Sistemas agua-vapor, encargado de la recuperación del

calor de los sistemas de refrigeración y escape de los

motores.


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1.1.7. Planteamiento de cogeneración en el polideportivo

El criterio de diseño de la planta de cogeneración será

satisfacer lo mejor posible las necesidades térmicas y eléctricas

del polideportivo, cumpliendo además la normativa.

El funcionamiento del motor requiere una refrigeración

continua de sus distintos elementos. Para ello, el motor cuenta

con tres intercambiadores de calor:

- Se refrigera el agua de camisas de los cilindros así como el

aceite de lubricación, lo que conforma el Circuito de Alta.

Los circuitos de agua necesarios, así como los distintos

cambiadores constituyen la primera parte del sistema de

recuperación de calor.

- La segunda parte la constituye la caldera de recuperación

que produce vapor de agua aprovechando el calor de los

gases de escape. El objetivo fundamental del sistema de

recuperación de calor es, por una parte la generación de

vapor en la caldera de recuperación, y por otra la obtención

del máximo caudal de agua caliente a la máxima

temperatura posible para su consumo en el polideportivo.

- El tercer el sistema es el de baja, se intercambia calor con

el circuito del postenfriador, ésta energía no es

aprovechable debido a la baja temperatura.


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1.1.8. Elementos de la instalación

1.1.8.1 Grupo de cogeneración

Los motores alternativos son máquinas volumétricas

consistentes básicamente en u dispositivo cilindro-émbolo en el

que se introduce a través de unas válvulas o lumbreras el aire y

el combustible. Una vez efectuada la combustión, los gases

resultantes de la misma son expulsados al exterior a través de

las válvulas de escape. Mediante las reacciones químicas de

combustión se libera energía química del combustible siendo

parte de ésta energía transformada en el efecto útil del motor,

que en una aplicación convencional es el trabajo mecánico que

se transmite.

Los adelantos en ésta materia de años anteriores en la

recuperación del calor eliminado, así como la coyuntura de los

precios de la energía, ha permitido la utilización cada vez más

frecuente de motores alternativos en instalaciones de

cogeneración.

En un motor alternativo aproximadamente el 30-35% de la

energía que hay en el combustible es convertida en trabajo en el

eje. La energía restante es eliminada en forma de calor o energía

térmica de los gases de escape. La fuente más conveniente de

calor recuperable es la correspondiente a los gases de escape

por su alta temperatura y al agua de enfriamiento de las

camisas por ser utilizable prácticamente en su totalidad.


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En cuanto a eficiencia, los gases de escape ocupan el segundo

puesto del aprovechamiento de la energía térmica del motor,

ronda el 60% aproximadamente.

La potencia en el eje de un motor puede emplearse para

generar electricidad (como es en nuestro caso), para mover una

bomba, accionar un compresor o cualquier otra carga. Por otra

parte el calor recuperado puede utilizarse para calefacción

industrial o de un edificio, secado, suministro de agua caliente

sanitaria, calentamiento de piscinas, o incluso para la

producción de vapor a baja presión.

Las oportunidades en el mercado para la aplicación de

cogeneración con éste tipo de motores son prácticamente

ilimitadas.

En nuestro proyecto se usa un motor con combustión de gas

natural, compuesto por los siguientes elementos:

- Motor

- Generador

- Accesorios principales

- Instrumentación y control

Es un grupo electrógeno a gas natural, un Jenbacher JMS

420, cuyos parámetros generales son:


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1.1.8.2. Sala de máquinas

Un motor genera ruido, por lo que debe ser confinado dentro

de una sala de máquinas. La buena práctica exige la provisión

de un cerramiento total para las salas de máquinas.

El ruido de un motor funcionando a plena carga puede

alcanzar el valor de 105 dBA a un metro de distancia y en el

tubo de escape pueden llegar a alcanzar los 120 dbA. En un

motor atmosférico, el ruido en la admisión puede llegar a 105-

110 dBA alcanzando en motores sobrealimentados los 120-125

dBA.

Para reducir el nivel de la presión acústica fuera de la sala de

máquinas a niveles aceptables, basta en la mayoría de las

instalaciones con paredes de bloques de hormigón de ocho a

diez pulgadas rellenos de morteros de arena y con el techo de

MARCA GE JenbacherMODELO JMS 420

POT.ELEC (kW) 1416POT.TERM(kW) 1505CONS.GAS (kW) 3334

REE 0,560REND. ELEC(%) 42,7REND.TER(%) 45,13

TOT 87,6Precio (€) 430000


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hormigón. De ésta forma conseguimos un efecto silenciador de

45 dBA.

Para una mayor reducción de nivel acústico se puede colocar

una capa de aislamiento de fibra de vidrio o similar. Por otra

parte, es conveniente instalar silenciadores en el conducto de

admisión de aire de combustión, en el tubo de escape y en los

conductos de entrada y salida del aire de ventilación en algunos

casos.

Otro aspecto a tener en cuenta es el de la ventilación de la

sala de máquinas. Aproximadamente del 6 al 8% de la energía

consumida por el motor se disipa al aire por radiación. La

eliminación de éste calor es necesaria para el funcionamiento

apropiado de la instalación. La ventilación de la sala de

máquinas debe cumplir con dos funciones fundamentales:

1. Garantizar la condición ambiental que permita funcionar al

motor con el más alto nivel de rendimiento. Téngase en

cuenta que cuanto más frío es el aire mayor es la potencia

eficaz. Por ello es esencial un suministro suficiente de aire

limpio y fresco.

2. Proporcionar unas condiciones ambientales lo más

confortables posibles a las personas que deban operar en

la sala.

La ventilación ha de ser calculada considerando

aproximadamente una necesidad del 200% del consumo de aire


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combustión. Se puede aceptar, como un valor orientativo, que

dicho consumo para un motor medio está en el rango de 4-6

m3/h-CV instalado.

La ventilación natural de la sala de máquinas sólo debe ser

considerada en el caso de una sala con accesos directos del

exterior. Los huecos para la ventilación natural deben estar

concebidos de forma que no puedan cerrarse y no permitan

filtraciones de agua ni polvo. El sistema de ventilación forzada

es el recomendado para salas de máquinas en sótanos o lugares

de difícil entrada de aire ambiente. El extractor será siempre de

capacidad inferior al impulsar.

En todos los casos, el aire de ventilación debe circular de

abajo hacia arriba. La diferencia de temperatura entre la

entrada y salida del aire puede oscilar entre 8ºC y 20ºC.

Teniendo en cuenta el calor que debe eliminar la ventilación,

resulta que la cantidad de aire de ventilación, resulta que la

cantidad de aire de ventilación es del orden de 18m3/h por kWh

de energía aportada por el combustible.

1.1.8.3. Bancadas

Los motores estacionarios requieren una base de

asentamiento de hormigón, que lo sustentará y aislará de

vibraciones a la estructura de su alrededor. La base


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proporcionará además la superficie de nivel donde anclar el

motor. Para fijar el grupo sobre la base de hormigón se suele

insertar en la propia masa unos perfiles de acero que permiten

posteriormente fijar la bancada metálica del grupo.

Vamos a hacer un breve estudio acerca dela carga a que se ve

sometida la bancada de un motor. Las acciones, fuerzas y

momentos que aparecen durante el funcionamiento de un motor

alternativo en régimen estacionario se pueden clasificar en

externas e internas. Entre las llamadas externas se encuentran:

- Peso del motor

- Fuerzas de reacción de los gases de escape y de los líquidos

en movimiento.

- Par resistente del medio exterior al giro del cigüeñal.

Como acciones internas se consideran:

- Fuerzas de inercia de las masas con movimiento alternativo

- Fuerzas centrífugas de las masas con movimiento giratorio

- Par motor

Tanto las acciones externas como las internas pueden estar

equilibradas o no. Se consideran como no equilibradas las que

se transmiten a los apoyos del motor, mientras que las acciones

equilibradas son aquellas cuyas fuerzas y momentos son nulos.

Algunas de las acciones no equilibradas citadas tienen muy

poca influencia en el equilibrado del motor, bien porque su


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magnitud y dirección permanecen constantes, como es el caso

del peso del motor, bien porque varíen muy poco o porque su

magnitud sea despreciable, como las fuerzas de reacción de los

gases y líquidos en movimiento y las fuerzas tangenciales.

En consecuencia, el origen del desequilibrio de un motor se

reduce a las fuerzas de inercia de las masas en movimiento

alternativo que varían periódicamente en magnitud y sentido, a

las fuerzas centrífugas debidas a las masas con movimiento

giratorio que varían constantemente de dirección y al par motor

cuya magnitud es variable con el tiempo.

En un motor desequilibrado, la presión sobre la bancada

varía continuamente y origina vibraciones, provocando

desajustes, sobrecarga, desgastes y otras consecuencias

indeseables. La situación se ve agravada si la frecuencia de las

vibraciones se acerca a la frecuencia propia de vibración del

sistema o de alguna de sus partes.

Un motor estará equilibrado si durante el funcionamiento

estacionario del mismo se transmiten a la bancada de fuerzas y

momentos constantes en magnitud y dirección, o bien, si éstos

son nulos. Para que el equilibrado previsto en el diseño se

cumpla, las piezas del motor deberán fabricarse en conformidad

estricta con las tolerancias (en masas y dimensiones)

establecidas, a fin de asegurar iguales masas de los grupos de

pistones, iguales masas e idénticas disposición de los centros de


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gravedad de las bielas y equilibrado estático y dinámico del

cigüeñal.

Conviene recordar la influencia que sobre la dinámica del

motor ejerce el orden de encendido, dependiendo de éste las

fases de las fuerzas y momentos que actúan en los distintos

cilindros. El orden de encendido se fija atendiendo a:

1. Que los encendidos se sucedan a intervalos iguales de

tiempo para conseguir un funcionamiento más regular del

motor.

2. Que los cilindros que se suceden en el encendido estén lo

más lejos posible unos de otros, a fin de disminuir las

cargas sobre los cojinetes de apoyo del cigüeñal.

3. Para que la amplitud de las vibraciones torsionales del

cigüeñal sea la menor posible.

Por todas las razones expuestas anteriormente queda

justificada la importancia del dimensionado y del diseño de la

bancada.

1.1.9. Condiciones de operación

Las condiciones de operación normal han sido expuestas

anteriormente.

El motor nos proporciona varias fuentes térmicas, dos de

ellas aprovechables como son los gases de escape, las camisas y

el aceite. Además se considera potencia térmica no aprovechable


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la referente a radiación que se va al ambiente así como el

circuito de baja.

- Gases de escape: constituyen la fuente de calor de más alta

temperatura disponible en cada motor. La temperatura de

salida de los gases de escape es de 120º C. La temperatura

de salida de los gases del recuperador dependerá de la

temperatura del fluido que se deba calentar, así como del

rendimiento que tengamos en el intercambiador. En éste

caso se trata de calentar agua de una caldera en la que se

quiere generar vapor a al presión de 5 bares, que es la que

se precisa para la caldera, con lo que la temperatura a la

que debe estar será de 151,86º C. En la instalación se

dispondrá de una válvula de tres vías situadas antes de la

caldera cuya función será desviar los gases de escape hacia

la atmósfera en caso de que la caldera se encuentre fuera

de servicio, cuando la caldera esté en uso los gases de

escape también saldrán a la atmósfera pero después de

haber sido reducida su temperatura en el intercambiador.

- Circuito de alta temperatura: Éste circuito procede del

sistema de refrigeración del motor y proporciona, al igual

que los gases de escape, aunque en menor medida, una

potencia térmica recuperable.

- Éste calor aprovechable cuando el polideportivo esté

parado representa un problema, para ello se colocan


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aerorefrigeradores que nos garantizan que la entrada se

haga a 90,5 º C.

- Circuito de baja temperatura: es el agua procedente del

circuito de refrigeración del postenfriador. Su

aprovechamiento térmico es el más difícil, ya que entra al

motor a una temperatura de entre 28-32ºC, por ello éste

calor no es aprovechado y su refrigeración se lleva a cabo

en una torre de refrigeración cerrada que asegure las

temperaturas de entrada citadas anteriormente.

1.1.10. Elementos del sistema de recuperación

1.1.10.1. Caldera de recuperación

Un componente importante de las instalaciones de

cogeneración y que no está presente en las plantas de potencia

convencionales son los recuperadores de calor residual.

Generalmente en éstas unidades se produce vapor, por lo que se

les denomina generadores de vapor de calor residual, pudiendo

existir o no postcombustión adicional.

Una caldera de recuperación es básicamente un

intercambiador de calor. Puesto que el lado frío del

intercambiador es agua que experimenta una transición de fase

y se transforma en vapor gracias al calor recibido, su

incremento de temperatura no es muy importante. Por ello en


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éste caso no tiene mucho sentido utilizar como índice que refleja

el comportamiento del recuperador la efectividad.

Un criterio más útil consiste en definir el rendimiento del

generador de vapor de calores residuales como la relación entre

el calor transferido al lado frío dividido entre el calor transferido

al lado caliente.

La instalación dispone de una caldera de recuperación donde

se calienta el agua hasta su vaporización a partir de la potencia

calorífica de los gases de escape.

Se precisa generar vapor a 5 bares de presión, para ello se va

a introducir en la caldera los gases de escape, encargados de

vaporizar el agua que se encuentra en la caldera. Para conseguir

vaporizar el agua a la presión deseada debemos alcanzar los

152º C, temperatura a la cual obtenemos vapor saturado.

Los gases de combustión salen del motor a una temperatura

de 489 ºC, su aprovechamiento implica el aprovechamiento de

una gran potencia que de otro modo sería evacuado a la

atmósfera directamente.

En la mayor parte de los casos los gases de combustión salen

de los motores a temperaturas elevadas, éstos gases pueden ser

utilizados para producir vapor. La temperatura a la que trabajan

éstas calderas es inferior a la temperatura a la que trabajan las

calderas ordinarias, esto hace que en éstas el calor transmitido sea

por radiación mientras que en las calderas de recuperación la

transferencia de calor se haga por convección. Ésta


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característica supone que el contacto deba ser más cercano

entre los gases y las paredes del tubo, su diseño se lleva a cabo

para conseguir éste fin, para ello hay que dar a los gases la

suficiente velocidad como para que el régimen sea turbulento.

Como ventajas de las calderas de recuperación podemos citar:

- El proceso de intercambio de calor en calderas de

recuperación es uno de los que implica mayor rendimiento.

- Las calderas de recuperación exigen una inversión menor

que otros sistemas de recuperación de calor alternativos.

- La refrigeración de los tubos por el agua y el vapor en su

interior permiten en las calderas de recuperación admitir

los gases a temperaturas más altas que en otros sistemas.

- El control en las calderas de recuperación se realiza

fácilmente sobre la base de la demanda y presión del vapor.

Las calderas de recuperación utilizadas en cogeneración son

de dos tipos principalmente:

- Acuotubulares : en las cuales el paso de los gases se

produce por el exterior de los tubos por los cuales circula el

agua que queremos calentar.

- Pirotubulares: paso de los gases por el interior de los tubos

sumergidos en el agua de la caldera.


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Ambos tipos de caldera son similares en cuanto a

disponibilidad, seguridad, mantenimiento y pérdida de carga

mientras que difieren en los siguientes aspectos:

- Limpieza: en las calderas pirotubulares la limpieza se

realiza durante paradas de la planta mediante cepillos y

aspiradores o con lavados de agua a presión; en las

acuotubulares se hace en marcha mediante soplado

periódico de las superficies de transmisión pudiéndose

realizar de forma automática.

- Capacidad de respuesta ante cambios en la demanda de

vapor: la caldera acuotubular responde mejor ante

variaciones normales de la demanda de vapor mientras que

la pirotubular, por su mayor inercia, responden mejor ante

cambios más bruscos en la demanda.

- Producción de vapor: la caldera acuotubular de circulación

forzada tiene una producción específica mayor. Para una

misma producción de vapor tiene un menor peso y tamaño

que la pirotubular.

En nuestro caso tomaremos una caldera pirotubular, a pesar

de las características anteriores nos inclinamos por ésta

configuración, que constituye una opción más económica.

Además nuestra caldera no dispone de economizador, éste

accesorio anexo a la caldera permite aprovechar aún más el

calor residual; para ello se coloca una cámara anexa a la propia

caldera dónde se precalienta el agua con los gases que ya no


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pueden darnos más potencia térmica. Una vez que el agua ha

pasado por el economizador se dirige a la caldera donde se

realiza el proceso de intercambio de calor usual.

1.1.10.2. Aerorefrigerador centrífugo

Éste componente constituye el segundo mayor

aprovechamiento de energía térmica del motor por detrás de la

caldera

Éste aerorefrigerador centrífugo permite a un flujo de aire y a

otro de agua llevar a cabo un intercambio de calor. En éste caso

se trata de un sistema de agua-aire cuyo fin es el secado de los

ladrillos antes de ser cocidos en el horno.

Como consecuencia el aerorefrigerador centrífugo deberá

reducir la temperatura del circuito de alta del motor, que sale

del motor a una temperatura media de 98ºC y debe volver con

una temperatura aproximada de 90ºC.

Como ya quedó especificado el aprovechamiento de la energía

térmica de éste circuito sólo se puede llevar a cabo cuando el

polideportivo esté funcionando, por lo tanto hemos de prever la

refrigeración de nuestro motor en ésta situación, y para ello

usamos los aerorefrigeradores axiales. No obstante se puede dar

la situación de que usemos parte de la energía térmica en el

calentamiento del aire y además usemos los aerorefrigerantes

por no haber absorbido la suficiente energía y entre al motor

con un exceso de temperatura.


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1.1.10.3. Aerorefrigerantes

El sistema de refrigeración de la instalación dispone de un

cambiador calor aire, que representa una transferencia de calor

por convección forzada, que tiene por objeto mantener la

temperatura del circuito de alta temperatura entre unos valores

adecuados.

Como ya dijimos anteriormente éste dispositivo entra en

funcionamiento cuando el polideportivo esté detenido o si

estando en funcionamiento requiera menos energía térmica de

la que necesitada en otras situaciones. En ésta última

posibilidad el caudal del circuito de alta se enfriaría por

separado para volver a unirse a al entrada del circuito de

refrigeración del motor.

Obviamente hemos tomado un dispositivo que nos cumpla las

solicitaciones de refrigeración más críticas, es decir los 1890

l/min de caudal máximo y con un salto térmico de 8,5ºC.

Éste elemento consta de varios ventiladores axiales

horizontales con intercambiadores de tubos intercalados. El aire

atraviesa estos ventiladores fluyendo en sentido ascendente y

refrigerando el agua que circula por los tubos.

Además disponemos de unas sondas que detectan el exceso

de temperatura del agua, en cuyo caso se envía una señal al

aerorefrigerador que pone en funcionamiento tantos ventiladores


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como fueran necesarios en función de la variación de

temperatura a conseguir.

La instalación aerorefrigerante en disposición horizontal, tiro

forzado, ejecución compacta compuesto por los siguientes

componentes:

1.) Haz tubular aleteado

Núcleos tubulares de cobre, con aletas continuadas de

aluminio. Éste conjunto es sostenido por medio de chapas

transversales perforadas y por el bastidor.

La alimentación del haz tubular se realiza por medio de

bridas PN16, que van soldadas a los colectores de distribución

de cobre. Estos colectores tienen una aireación en la parte más

alta así como un vaciado en la parte más baja.

Los paneles laterales de acero incorporan orejetas para izado

de los haces. El tratamiento de la totalidad de su superficie

incluido las chapas soportes y embellecedores mediante

galvanizado en caliente más una protección adicional

anticorrosiva denominada “Sorabond”, que consiste en un

desengrase, una cromatización y la aplicación de resinas epoxis

que confieren a las superficies tratadas un excelente

comportamiento frente a la corrosión.

2.) Caja de aire y estructura soporte


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Se realiza de planchas de acero galvanizado ensambladas con

remaches. Ésta caja descansa sobre varios soportes. El conjunto

se trata contra la corrosión con el procedimiento “Sorabond”.

Unos tabiques independientes interiores permiten el

funcionamiento de los ventiladores de forma independiente.

3.)Caja de conexiones

La conexión de todos los motores está fijada en la parte

frontal del aerorefrigerante, encima de los colectores. Es

hermética, IP65, y en ejecución estándar contienen una regleta

sobre la cual van conectados todos los motores eléctricos.

4.)Ventilador

Equilibrado según VDI, y montados directamente sobre el eje

del motor.

El aerorefrigerante se ubicará en la cubierta de la sala del

motor al igual que la torre de refrigeración, el intercambiador de

placas y el silenciador de los gases de escape.

1.1.10.4. Torre de refrigeración

Está destinada a la refrigeración del circuito del

postenfriador. Se trata de una torre de circuito cerrado, cuyo

principio de funcionamiento se detalla a continuación.


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El fluido a refrigerar en éste caso es agua que se hace circular

a través de los tubos de la batería de intercambio, sin que exista

contacto directo con el ambiente exterior, consiguiendo así

preservar el fluido del circuito primario de cualquier

ensuciamiento o contaminación.

El calor se transmite desde el fluido, a través de las paredes

de los tubos, hacia el agua que es continuamente rociada sobre

la batería.

El ventilador, situado en la parte de superior de la torre,

aspira el aire que es conducido a contracorriente del agua,

evaporando así una pequeña cantidad de la misma, absorbiendo

así el calor latente de evaporación y descargándolo en la

atmósfera.

El resto del agua es recirculada mediante una bomba que

impulsa el agua desde la bandeja hasta los pulverizadores

(circuito secundario)

Una pequeña cantidad de calor es transmitida directamente

al aire exterior por convección, como si se tratara de un

aerorefrigerante.

1.1.10.5. Ventilación de la sala del motor

Con éste sistema pretendemos disipar el calor que el motor

emite por radiación, que debe ser eliminado de la sala.


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Para solventar el problema se lleva a cabo la instalación de

un silenciador en la entrada del aire, situado en la parte inferior

de uno de los muros que comunique con el exterior y de un

ventilador de extracción situado en el techo. Cabe destacar que

el silenciador debe estar colocado enfrente del alternador que

también debemos refrigerar y además en mitad del motor visto

en planta desde el techo, con esto conseguimos que la corriente

de aire refrigerante disminuya la temperatura a ambos lados de

igual forma, de lo contrario podríamos provocar que uno de los

lados se enfríe demasiado y perjudique las condiciones de

funcionamiento del motor o por el contrario que haya una

sobretemperatura y puedan surgir problemas de mayor

consideración en el motor.

Además debemos contemplar la implantación de un

silenciador que permita cumplir con los requerimientos legales

en materia de contaminación acústica y que determinan que la

intensidad del sonido no debe ser mayor de 55 dbA de la

vivienda más cercana.

- Ventilador

El ventilador que debamos instalar debe ser capaz de disipar

la potencia que genera el motor en forma de radiación

- Silenciador


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Situado en una de las paredes a exteriores de la sala del

motor, consiste en varias placas paralelas que disminuyen el

nivel de ruido transmitido por el aire. Éste sistema dispone

además de una rejilla que limita el acceso a la sala de polvo,

suciedad u otros cuerpos que pudieran acceder a la sala del

motor.

Dentro de éste apartado y relacionado con la acústica

industrial planteamos la necesidad de instalar puertas aislantes

de ruido para que el personal de la central no esté en

condiciones de trabajo nocivas debido a la contaminación

acústica.

Las puertas acústicas construidas mediante chapas de acero

galvanizado, tratadas con aislamiento antidumping, panel

acústico interior y equipadas con doble junta de goma cierres a

presión.

Se suministran con marco de fijación y con angular o con

tubo de refuerzo, y en los casos en los que se requiera mayor

absorción, en las salas con terminación interior en chapa

perforada.

El acabado estándar es en chapa galvanizada pero bajo

pedido se suministrarán en cualquier color.


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1.1.10.6. Bombas

Los grupos de bombeo necesarios para la funcionalidad de

nuestra instalación son:

- Circulación del agua del circuito de baja temperatura y

torre de refrigeración ( 1 bomba)

- Circulación del agua del circuito de alta temperatura y

aerorefrigeradores de los motores (1 bomba)

La colocación de las bombas se nos antojan imprescindibles

para la impulsión del fluido a través de todos los circuitos

necesarios para el correcto funcionamiento de la instalación.

Éstas bombas son necesarias para compensar las pérdidas de

carga generadas a lo largo de los diferentes tramos de tuberías

así como las producidas en los elementos intercambiadores,

además de válvulas y codos.

Como elementos intermedios entre los anteriormente citados

deben intercalarse bombas que permitan que el fluido realice el

recorrido trazado, teniendo en cuenta que atraviesa diversas

longitudes de tubería además de otros elementos que introducen

pérdidas de carga.

1.1.10.7. Sistema de escape

El sistema de escape correspondiente a los gases de escape

del motor está formado por los elementos de conducción de

dichos gases desde la salida del motor hasta la caldera de


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recuperación y desde la salida de la caldera de recuperación de

calor hasta la salida de los gases de escape a la atmósfera.

Cuando la caldera no funciona los gases de escape salen

directamente a la atmósfera sin pasar por el elemento de

recuperación.

El fabricante no suministra un silenciador que deberemos

colocar y a partir de éste colocaremos los siguientes elementos

que se detallan a continuación en los apartados siguientes:

- Tuberías de escape

- Silenciador

- Chimeneas de by-pass

- Válvulas

- Calorifugado

- Juntas de expansión

- Estructuras y soportes

1.1.10.7.1. Tuberías de escape

Los gases de escape salen a través de las tuberías de escape

de los motores atravesando en los primeros metros de su

recorrido el silenciador pasa por la caldera si ésta funciona y a

continuación salen a la atmósfera.

El material de éstos conductos debe tener las propiedades

mecánicas apropiadas para poder soportar las cargas originadas

por la presión de los gases y su temperatura.


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La longitud de los conductos debe ser lo más corta posible

debido a la pérdida de carga que los gases provocarían de lo

contrario mayor presión y pudiendo ascender tanto que los

gases de escape en vez de salir a la atmósfera vayan hacia el

interior del motor pudiendo provocar graves problemas. Por lo

tanto la diferencia entre la elección de un tipo de acero u otro

para optimizar el presupuesto implicaría poca variación en el

coste final de la instalación y por lo tanto debemos atender en

mayor medida a las condiciones de trabajo del material así como

la vida de la instalación para que no sea necesario el cambio de

los conductos.

Los conductos del sistema de escape irán debidamente

calorifugados, éste recubrimiento de tuberías con material

aislante obedece a dos razones principalmente:

- En primer lugar, para evitar posibles quemaduras por

contacto con las superficies de las tuberías, que se

encuentran a una temperatura de 489ºC pudiendo

ocasionar lesiones graves a las personas que transiten por

la sala de motores.

- En segundo lugar para evitar que se produzcan excesivas

pérdidas térmicas en los conductos que van a la caldera de

recuperación, lo que supondría un descenso del

rendimiento del proceso al disponerse de menor potencia

calorífica en los gases de escape en la entrada a la caldera,

y por tanto, una menor producción de vapor.


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El calorifugado consiste en un recubrimiento de material

aislante (fibra cerámica o lana mineral) y una capa protectora de

aluminio correctamente fijados a los conductos.

1.1.10.7.2. Silenciador

El silenciador se coloca antes de que los gases de escape

salgan a la atmósfera o antes de que pasen por la caldera, de lo

contrario el nivel sonoro sería muy alto. Para la selección del

silencioso debemos tener en cuenta la temperatura de los gases

de escape, así como la presión a la que circulen éstos gases.

Además hemos de tener en cuenta las pérdidas de carga que

supone el silencioso a la salida del escape.

Hay varios tipos de silenciosos atendiendo a su configuración

interna, a las pérdidas de carga, a las frecuencias de trabajo,

asimismo los materiales que configuran éstos silenciosos son

distintos en función de las necesidades de la instalación, por lo

tanto la clasificación de los principales silenciosos en función

de sus características y su construcción es la siguiente:

- Una de las configuraciones se compone de dos cámaras

cilíndricas, la primera de expansión con sistema venturi y

la segunda de absorción con núcleo central. Los

envolventes son cilíndricos construidos en chapa de acero

con tratamiento de imprimación y pintura resistente a

altas temperaturas, el interior es de acero inoxidable ó

chapa galvanizada. Éste tipo de silenciosos están


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especialmente diseñados para reducir el ruido en bajas,

medias y altas frecuencias.

- Otro tipo de configuración sería la formada por dos

cámaras cilíndricas, la primera recubierta con chapa

perforada y material absorbente y la segunda incorpora

además un núcleo central con lo que se consigue una

reducción de ruido elevada en medias y altas frecuencias.

La construcción es robusta, la envolvente es cilíndrica en

chapa de acero con tratamiento de imprimación y pintura

resistente a altas temperaturas. El interior está construido

con material fonoabsorbente de alta eficacia protegido

mediante chapa perforada de acero inoxidable o chapa

galvanizada.

- Por último tenemos unos silenciadores basados en el

principio de absorción diseñados para reducir el ruido en

medias y altas frecuencias. La construcción es robusta con

envolvente cilíndrica de acero con todas las juntas

soldadas y tratamiento mediante pintura e imprimación

resistente a altas temperaturas. El interior está construido

con material fonoabsorbente de alta eficacia protegido

mediante chapa perforada de acero inoxidable ó

galvanizada.

Aunque el fabricante no incluye en el equipamiento de serie el

silencioso sí lo incluye en el equipamiento opcional, el silencioso

que instalaremos será el que el fabricante aconseja.


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1.1.10.7.3. Chimenea de by-pass

Es necesaria la instalación de un by-pass entre el motor y la

caldera de recuperación como elemento de seguridad. Permite el

escape de los gases en caso de emergencia evitando un aumento

de la contrapresión en los motores y daños en conductos o en la

caldera de recuperación.

Éste modo de funcionamiento desaprovecha una gran

cantidad de energía, la contenida en los gases de escape. Sin

embargo no será un funcionamiento habitual de la instalación

pero sí se utilizará en situaciones de emergencia y en los

períodos de mantenimiento de la caldera, así como en los

transitorios de arranque y parada de los motores.

El tramo final de la chimenea cuenta con un sombrerete para

evitar la entrada de agua así como cualquier cuerpo que podría

perjudicar el funcionamiento normal de nuestra instalación.

1.1.10.7.4. Válvulas

Para guiar el flujo de los gases de escape se colocará un

distribuidor en la tubería de escape. Éste distribuidor consta de

una carcasa con cuerpo en forma de T con una entrada de gases

y dos salidas a 90º con bridas en las tres conexiones.

La distribución se realiza mediante dos alas móviles, situadas

en las salidas de los gases y que tienen movimientos opuestos

pudiendo seleccionarse cualquier vía de escape.


Página 57

El movimiento de las alas se consigue a través de un sistema

de timonería exterior accionada neumáticamente. Se trata por

tanto de una válvula de todo o nada que dirige el flujo de gases

de escape del motor hacia la caldera de recuperación ó hacia la

chimenea.

Éstas válvulas contarán con transmisores de final de carrera

de forma que la posición de éstas será transmitidas al sistema

de control de forma continua actuando éste en función de las

posibles situaciones.

1.1.10.7.5. Juntas de expansión

El conducto de escape está sometido a fuertes cargas

térmicas por lo que debemos tener en cuenta las deformaciones

producidas en el mismo. Por ello, será necesario instalar una

serie de juntas de expansión capaces de absorber éstas

deformaciones de forma que el conducto no se vea sometido a

importantes cargas térmicas adicionales cuando trabaje en las

temperaturas de diseño.

En el conducto de escape de los motores se ha previsto la

colocación de tres juntas de expansión. Las dos primeras se

colocarán inmediatamente a la salida del motor en el tramo

vertical, de forma que absorben las dilataciones verticales

producidas en éste tramo.

Colocaremos otra junta de expansión antes de las válvulas las

distribuidoras de forma que absorben las dilataciones de los


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tramos horizontales existentes entre las válvulas distribuidoras

y la unión con los tramos verticales antes mencionados.

Otra válvula de expansión la colocaremos entre la caldera de

recuperación y las válvulas distribuidoras tomando la

responsabilidad de compensar las dilataciones de éstos tramos.

1.1.10.7.6. Estructuras y soportes

Para la correcta sujeción y soporte de los conductos de los

gases de escape, se habilitarán los correspondientes apoyos y

anclajes en los puntos que sean necesarios.

El conjunto de soportes y juntas de expansión darán a los

conductos la estabilidad y flexibilidad necesarias para su

correcto funcionamiento.

Algunos de los apoyos y estructuras que se deberán construir

para rigidizar determinados puntos del trazado son los

siguientes:

- Estructuras que soportarán los conductos al nivel de las

válvulas distribuidoras. Una de ellas estará diseñada para

soportar, además de las cargas del propio tramo y de la

válvula distribuidora, el peso del tramo de conducto

vertical que saliendo de la válvula conduce los gases hacia

la chimenea de by-pass. La otra estructura deberá ser


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capaz de soportar, además de las cargas antes descritas, el

peso de la chimenea de by-pass

- Si fuese necesario, se colocará un anclaje en el techo para

soportar el peso del conducto perpendicular a los tramos

principales que desemboca en la chimenea de by-pass. Los

tramos verticales de salida de los gases de escape del motor

serán anclados en los codos de la pared lateral de forma

que se soporten así los pesos de dichos tramos verticales,

de los silenciadores y de las juntas de expansión.

- En los tramos existentes entre las válvulas distribuidoras y

dichos tramos verticales se colocarán sendos apoyos

móviles que permitan las dilataciones que se absorben en

las juntas de expansión. De igual manera existirá otro

apoyo de éste tipo en cada tramo localizado entre las

válvulas distribuidoras y la caldera de recuperación.

Además de éstos soportes se deberán instalar las pasarelas y

las plataformas de acceso necesarias para el montaje,

mantenimiento y acceso a los equipos instalados en el conducto

como válvulas o medidores.

1.1.10.7.7. Tuberías y valvulerías

- Tuberías

Para el dimensionado de las tuberías de la instalación se ha

tomado la velocidad obtenida mediante el caudal máximo


Página 60

facilitado por el fabricante y con el diámetro de las bridas a

partir de las cuales se colocarán las tuberías.

La temperatura de los fluidos y la presión de servicio de los

distintos tramos de tuberías de las cuales se compone el sistema

de recuperación de calor no hacen necesaria la utilización de

ningún tipo de acero especial.

Todas las tuberías serán de acero al carbono salvo en las que

circulan el agua para consumos y limpiezas. Dado que éstas

tuberías llevan un fluido que puede ser utilizado para el

consumo humano serán de acero galvanizado.

La mayor parte de las tuberías de la instalación del sistema

de recuperación de calor conducen fluidos a temperatura

superior a 40ºC. Éstas tuberías deben calorifugarse con el fin de

mantener las temperaturas de diseño en los distintos puntos de

la instalación, de lo contrario podemos perder rendimiento por

pérdida de temperatura de los circuitos de refrigeración.

- Válvulas

Como criterio de diseño del sistema se ha impuesto que todos

los tramos de tubería, así como cada uno de los equipos puede

ser aislado en caso de avería mediante las correspondientes

válvulas de interrupción.

En las tuberías de agua caliente éstas válvulas son de

accionamiento manual salvo las manipuladas por el sistema de

control que serán accionadas neumáticamente.


Página 61

También se instalarán las correspondiente válvulas

antirretorno en los puntos en los que correspondan.

1.1.10.8. Vasos de expansión

Los vasos de expansión se colocan en los circuitos cerrados

para absorber las dilataciones del líquido, en éste caso agua.

Para ello contamos con un pequeño depósito de líquido

separado de un gas a presión de la tubería por una membrana.

Como sabemos el agua se puede considerar un fluido

incompresible, por lo tanto ante un aumento de temperatura de

unos 75ºC las tuberías no aguantarían el efecto de dilatación del

líquido pudiendo ocasionar graves problemas en la instalación.

1.1.11. Seguridad

La instalación de cogeneración deberá contar con un sistema

de seguridad adecuado, para garantizar la integridad de las

personas y de la maquinaria frente a posibles incendios. Para

ello, se deberá de cumplir con lo establecido en el Reglamento de

Instalaciones de Protección Contra Incendios, Real Decreto

1942/1993 del 5 de noviembre.

Debido a la presencia de tensión eléctrica, se deberá disponer

del número suficiente de extintores de CO2 convenientemente

distribuidos en la sala del grupo motogenerador, del

transformador y de las cabinas eléctricas y de control.

Además allí donde haya riesgo de fuego por derrame debido a

la existencia de aceite se deberá colocar un extintor portátil de


Página 62

polvo. Éste es el caso de la sala del motogenerador ya que éste

cuenta con un depósito de aceite perteneciente al sistema de

lubricación del motor.

La instalación de la cogeneración deberá contar con un

sistema de seguridad adecuado para garantizar la integridad de

las personas y de la maquinaria frente a los posibles incendios.

Para ello se deberá cumplir con la reglamentación establecida en

el Reglamento de Instalaciones de Protección contra Incendios,

Real Decreto 1942/1933 del 5 de noviembre (BOE de 14 de

diciembre de 1993).

De ésta manera se deberá disponer del número suficiente de

extintores portátiles de CO2 debido a la presencia de tensión

eléctrica, convenientemente distribuidos en las salas de

transformadores, cabinas eléctricas y sala de control.

El grupo electrógeno deberá tener su propio equipo de

detección, y extinción automática de fuego. Éstos equipos de

detección deberá mandar también una señal al Sistema de

Control Central.

1.1.12. Sistemas de control y mando

La instalación ha de incluir necesariamente una serie de

elementos indispensables para el correcto funcionamiento y

control de la instalación. Algunos de ellos son de instalación

obligatoria puesto que se trata de elementos de seguridad

mientras que otros sistemas se colocan para obtener un mejor


Página 63

rendimiento de la instalación además de mejorar el

mantenimiento.

- Depósito de expansión

Con el propósito de absorber las dilataciones del agua, las

instalaciones de agua caliente deben equiparse con depósitos

de expansión. Éstos depósitos son indispensables debido a la

no compresibilidad del agua que aumenta su volumen al

aumentar su temperatura siendo en nuestra instalación el

salto térmico de 80ºC.

Un vaso de expansión alberga dos fluidos, el líquido que

experimenta las dilataciones y un gas presurizado separados

por una membrana. Su instalación amortigua la dilatación del

agua aumentando la presión del gas.

En caso de usar agua mezclada con glicol debemos estudiar

el cambio de densidad propio de la mezcla obtenida. La

capacidad del depósito del vaso de expansión de ser la

suficiente para admitir la dilatación del salto térmico máximo

en la totalidad de líquido que tenemos en el circuito cerrado.

En éste caso al tratarse de una instalación en circuito

cerrado a la atmósfera se seleccionará un depósito de

expansión cerrado, que representa ventajas notables respecto

a los depósitos abiertos. Éstas son las siguientes:

- Fácil montaje y como consecuencia posible ubicación en

cualquier lugar de la instalación


Página 64

- No hay necesidad de aislarlos

- Al instalarse en circuitos cerrados no absorben oxígeno del

aire

- Eliminan las pérdidas del fluido por evaporación, evitando

la corrosión del agua de reposición.

- Manómetro

Dan a conocer el valor de la presión en el interior de las

tuberías o depósitos. Se conectarán manómetros en cada

una de las ramas de los circuitos donde el dato de presión

sea relevante para el correcto funcionamiento de la

instalación así como la seguridad de la misma.

- Válvulas de seguridad

La actual legislación exige la colocación de válvulas de

seguridad en todos los circuitos sometidos a presión y a

variaciones de temperatura. Las válvulas de presión actúan

como limitadores de presión de los circuitos y son

imprescindibles para proteger los componentes de la

instalación.

- Purgadores

Son elementos encargados de evacuar el aire contenido

en el fluido, la presencia de los gases puede dar lugar a la

formación de bolsas que impidan la correcta circulación del


Página 65

fluido y puedan provocar corrosiones en los distintos

elementos de la instalación.

El purgador estará colocado en el punto más alto de la

instalación, que es donde se acumulan los gases al

separarse del fluido.

Para asegurar la evacuación de los gases disueltos en el

líquido hacia el exterior por el purgador se coloca un

desairador, también en el punto más alto de la instalación.

- Válvulas de compuerta

Son válvulas de aislamiento que facilitan el montaje y

desmontaje del circuito para el mantenimiento y reparación

en caso de averías. Se eligen válvulas de compuerta y no de

otro tipo porque las pérdidas de carga introducidas son

menores.

1.1.13. Sistemas auxiliares

1.1.13.1. Sistema de arranque

Los motores alternativos pueden utilizar diversos sistemas de

arranque, de forma que permitan al usuario elegir la

configuración más adecuada en cada instalación. Básicamente

existen dos tipos de arranque: neumático y eléctrico.


Página 66

- Arranque neumático

El sistema de arranque neumático consta de un arrancador

que se monta sobre el cárter volante del motor y que está

equipada con un piñón de arranque similar al del motor de

arranque eléctrico. Éste piñón engrana en una corona dentada

montada sobre el volante, para accionar así el motor en el

arranque. Una vez puesto éste en marcha, el arrancador se

desengrana automáticamente.

La alimentación del aire al arracandor se realiza por medio de

una o varias botellas de aire, cuya carga se efectúa mediante un

compresor. Las tuberías de arranque y llenado de botellas

suelen ser de acero estirado en frío sin soldaduras y deben en

todos los casos ser independientes.

- Arranque eléctrico

El arrancador eléctrico consiste en un motor provisto de un

piñón que engrana sobre la corona dentada montada sobre el

volante motor. El piñón del arrancador se desengrana

automáticamente de la corona en el momento en el que el motor

ha arrancado.

1.1.13.2. Sistema de lubricación

Los componentes principales del sistema de aceite de

lubricación se componen del depósito exterior al motor debe


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estar situado de tal forma que el aceite fluya por gravedad.

Además, debe estar convenientemente accesible para el

rellenado. Con el fin de proporcionar la adición automática de

aceite de relleno conforma sea necesario, se utiliza un control

automático del nivel de aceite.

Como hemos visto anteriormente, en las aplicaciones para

cogeneración, el calor eliminado por el aceite de lubricación

puede ser utilizado para la producción de agua caliente de uso

doméstico u otras demandas térmicas de baja temperatura. En

los motores turboalimentados y postenfriadores, de enfriamiento

con agua a alta temperatura o en ebullición, suele ser habitual

conectar en serie el postenfriador y el enfriador de aceite.

1.1.13.3. Sistema de seguridad

El funcionamiento del sistema de seguridad se basa en la

detección de una anomalía de funcionamiento y la actuación

sobre los elementos de parada (válvulas de entrada de gas y

sistema de encendido)

El control y supervisión del motor se suele realizar mediante

un automatismo electrónico incorporado en el cuadro eléctrico.

El automatismo recibe las señales de los sensores colocados

sobre el motor y cuando se produce una anomalía, corta el

suministro eléctrico de las válvulas de entrada de gas y una vez

que el motor ha parado anula el sistema de encendido.


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Simultáneamente el automatismo señala óptica y

acústicamente la alarma. Suele ser necesario pulsar un botón

de anulación de bocina y subsanar la avería para después

pulsar el botón de rearme poder arrancar nuevamente el motor.

Los parámetros a controlar y que pueden dar origen a una

parada son, entre otros:

- Baja presión de aceite

- Alta temperatura del agua

- Alta temperatura de aceite

- Alta presión de aire de admisión

- Bajo nivel de aceite

- Baja presión de gas

- Sobrevelocidad

- Alta temperatura de gases de escape

Además de éste control y supervisión automático, existe en el

motor una válvula de paro manual que corta el suministro de

gas. En el cuadro eléctrico suele haber también un pulsador de

emergencia que produce la parada del motor. Como seguridad

contra sobrecargas está la válvula de regulación de máxima

presión del turbocompresor (wastegaste)

1.1.13.4. Cuadros eléctricos de control y maniobra

El automatismo se encarga del control de suministro de

energía del motor en función de la demanda energética.


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Contienen todos los aparatos necesarios para el

cumplimiento de las siguientes funciones:

- Servicio continuo controlado del grupo

- Control de la carga de los consumidores

- Sincronización automática del grupo con la red

- Control del motor y protección de los generadores

- Posibilidad de servicio manual de la instalación completa.

- Vigilancia de la tensión de red en los márgenes de tensión,

frecuencia, microcorte y asimetría, así como de tensión y

frecuencia en el generador, cumpliendo con la normativa

vigente en cuanto a interconexión con la red.

Entre los aparatos más importantes que se suelen encontrar

en el cuadro de control y maniobra están:

Automatismo de control/parada/arranque

Contiene las siguientes funciones:

- Todas las necesarias para el arranque automático del

grupo, con generalmente dos intentos más de arranque, en

caso de fallo.

- Liberación del interruptor del generador

- Control del motor

- Marcha sin carga del motor para su enfriamiento

- Parada automática


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- Vigilancia de la máxima y mínima tensión del generador y

de la red, dentro de los márgenes ajustados por

potenciómetro

- Control de motor en marcha y sobrevelocidad ajustables

- Alarmas codificables con un amplio margen de

posibilidades

Pulsadores de selección

Está provisto además de los pulsadores de selección para

desconectado, del servicio manual, arranque manual, prueba de

lámparas, etc..

Lámparas de señalización

Asimismo, hay diversas lámparas de señalización, por

ejemplo, de baja presión de gas, motor en marcha, baja presión

de aceite, sobre temperatura de agua, sobrecarga y

cortocircuito, microcorte de red, etc..

En los motores sobrealimentados, se incluyen también las

alarmas de alta temperatura del aire y sobrealimentación y alta

presión.


Página 71

1.2 CALCULOS

1.2.1 Cálculos

Para el correcto diseño de la planta de cogeneración es

necesario conocer las demandas energéticas del polideportivo.

Esto permite adecuar la instalación de cogeneración a las

necesidades del polideportivo cumpliendo las especificaciones

que marca la ley, con la condición de autogenerador, esto es,

superando el valor mínimo de la energía eléctrica de

autoconsumo según el Real Decreto 436/2004, y con la

condición de rendimiento equivalente.

El cumplimiento de éstas condiciones de rendimiento y

autoconsumo deben realizarse como media en un período de un

año. Por éste motivo, los cálculos de demandas energéticas se

calculan para dicho período, aunque también lo detallaremos de

forma mensual.

Para hacer la instalación de cogeneración debemos hacer

unos cálculos previos para estudiar qué equipos se adapta

mejor a las características del polideportivo, éstos cálculos se

basan en las demandas eléctricas y térmicas del polideportivo. A

partir de ellos se decidirá que motor es el más apropiado para

las condiciones de operación del polideportivo.


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1.2.2. Datos iniciales

1.2.2.1. Demanda térmica

Para el cálculo de la demanda térmica contamos con los datos

facilitados por responsables del polideportivo sobre el consumo

de gas natural del año 2004.

Con estos datos concluimos que la demanda térmica anual de

nuestro polideportivo es de 3.502.434,1 kWh/año. Estos datos

son referidos al poder calorífico superior(PCI), ya que es el que

se tendrá en cuenta a la hora de calcular las facturas térmicas.

Este consumo pertenece a un funcionamiento del polideportivo

de 24 h al día, 365 días al año.

1.2.2.2. Demanda eléctrica

La demanda eléctrica ha sido obtenida de forma análoga a la

factura eléctrica, los datos eléctricos iniciales que conocemos

son:

MESES Demanda Térmica (KWh)ENERO 584866,7FEBRERO 396474,1MARZO 349470ABRIL 417256,4MAYO 232403,6JUNIO 126711,2JULIO 110436,7AGOSTO 100229,8SEPTIEMBRE 169202OCTUBRE 271416,2NOVIEMBRE 381511,9DICIEMBRE 362455,5TOTAL 3502434,1


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eléctricos.

- Potencia contratada en cada periodo: P1: 959kW, P2:

960kW, P3: 961kW, P4: 962kW, P5: 963kW, P6: 964kW,

- Tensión de conexión: 20 kV

Una vez expuestas las características eléctricas exponemos

las facturas mensuales, siendo el funcionamiento continuo

durante el día y durante el año.

Como vemos el consumo anual de energía eléctrica en nuestro

polideportivo va a ser de 1.234.985 kWh/año.

MESES Demanda Eléctrica (KWh)ENERO 472844

FEBRERO 344501MARZO 309872ABRIL 334708MAYO 309401JUNIO 437523JULIO 418438

AGOSTO 322029SEPTIEMBRE 323768

OCTUBRE 259721NOVIEMBRE 349731DICIEMBRE 352422

TOTAL 4234958


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1.2.3. Estudio de un día típico en el polideportivo

Para realizar los cálculos de elección del motor a instalar en

la planta se va a realizar inicialmente un estudio que muestre

las tendencias de cada uno de los meses de las distintas

demandas del polideportivo, tanto de la eléctrica como de la

térmica.

Se va a estudiar de cada una de ellas cuánta energía se

demanda en Kwh. , así como los meses en los que existen mayor

demanda de una y otra, la diferencia entre ellas y el coste de la

producción.

Para ello vamos a estudiar en primer lugar los datos térmicos:

- Datos térmicos. Tenemos los datos de lo que consumimos a

lo largo de un mes sabiendo que el polideportivo funciona

de forma continua a lo largo de todo el mes, con ello

determinaremos el consumo en un día.


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Ahora representaremos en un gráfico el consumo de los días

típicos a lo largo del año, con esto podemos determinar la

conveniencia de la instalación de cogeneración, además dará las

pautas para convenir el paro del motor que se hará en el mes

que menos gas natural y menos energía eléctrica consumamos

teniendo también en cuenta cual de los dos consumos tiene una

mayor relevancia con respecto del otro.

- Datos eléctricos. Procedemos de forma análoga al caso

anterior:

CONSUMO TÉRMICO EN UN DÍA TÍPICO (kWh/día)

0

5000

10000

15000

20000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

MESES

MESES CONSUMO DIARIO(kWh/día)ENERO 18866,67

FEBRERO 14159,79MARZO 11273,23ABRIL 13908,55MAYO 7496,89JUNIO 4223,71JULIO 3562,47

AGOSTO 3233,22SEPTIEMBRE 5640,07

OCTUBRE 8755,36NOVIEMBRE 12717,06DICIEMBRE 11692,11


Página 76

Ahora representamos en un gráfico los resultados de los días

típicos del polideportivo:

CONSUMO ELÉCTRICO DE UN DÍA TÍPICO (kWh/día)

0

5000

10000

15000

20000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

MESES

Con los datos obtenidos anteriormente podemos determinar el

mes de paro del motor sea el mes de Agosto, ya que el gasto de

potencia térmica es el más reducido del año y además la factura

eléctrica es la más baja.

MESES CONSUMO DIARIO(kWh/día)ENERO 15253,03

FEBRERO 12303,61MARZO 9995,87ABRIL 11156,93MAYO 9980,68JUNIO 14584,10JULIO 13498,00

AGOSTO 10388,03SEPTIEMBRE 10792,27

OCTUBRE 8378,10NOVIEMBRE 11657,70DICIEMBRE 11368,45


Página 77

1.2.4. Estudio para 4000 y 8000 horas al año de

funcionamiento de la planta.

Pasaremos a calcular la potencia máxima instalada en la planta,

para dos posibles alternativas de horarios de funcionamiento de

nuestra planta de cogeneración, es decir para 4000 y 8000

horas. Para ello calcularemos las dos restricciones que

condicionan la máxima potencia instalada para 4000 y 8000

horas según el Real Decreto 436/2004. Estas dos restricciones

son el cumplimiento del autoconsumo y la de rendimiento

eléctrico equivalente(REE). Podemos adelantar que según el

estudio de viabilidad la alternativa más rentable desde el punto

de vista económico es la de 4000 horas. Sin embargo en este

apartado se estudiarán en principio las dos alternativas.

1.2.4.1. Reglamentación a cumplir para 4000 y 8000

horas

Cualquier instalación de cogeneración tiene que cumplir con

una reglamentación vigente. Ésta reglamentación se refiere a

dos condiciones:

- Referente al consumo eléctrico del polideportivo, condición

de autogenerador. La condición referente al consumo

eléctrico se refiere que por ley, según Real decreto

436/2004, la potencia eléctrica a consumir por el

polideportivo debe ser al menos el 30% de la potencia

eléctrica que producimos.


Página 78

- Referente al consumo térmico. Con el aprovechamiento del

calor del motor térmico deberá tener la instalación un

rendimiento eléctrico efectivo mayor que el 55%.

El cumplimiento de éstas dos condiciones hace que el

polideportivo puede producir energía eléctrica y usarla para su

autoconsumo y el resto podrá venderlo a la red eléctrica que

estará obligado a comprarla. Para que la red esté obligada a

comprarla aparte de cumplir éstas dos condiciones tendrá que

estar dentro del grupo que establece dicho real decreto:

Podrán acogerse al régimen especial establecido en éste Real

Decreto aquellas instalaciones de producción de energía eléctrica

con potencia eléctrica instalada inferior o igual a 50 MW; que

reúnan las siguientes características:

- Instalaciones de autoproductores que utilicen la

cogeneración u otras formas de producción térmica de

electricidad asociadas a actividades no eléctricas siempre

que supongan un alto rendimiento energético y satisfagan

los requisitos establecidos.

- Instalaciones que incluyen una central de cogeneración

entendiéndose como tales aquellas que combinan la

producción de energía eléctrica con la producción de calor

útil para su posterior aprovechamiento energético no

eléctrico.


Página 79

Por tanto, la instalación del motor estará limitada por el

cumplimiento de dichas condiciones.

Para hacer la elección del motor se van a calcular los límites

de las potencias que se podrían instalar cumpliendo cada una

de esas reglamentaciones en el límite. De ésta forma se

obtendrán dos potencias teóricas que podríamos instalar, la

potencia que sea más restrictiva será la que cumpla las dos

condiciones, la de autoconsumo y la de rendimiento equivalente,

obteniendo la potencia inicial teórica.

Una vez hemos determinado la potencia teórica inicial a

instalar elegimos el motor que más se acerque a esa potencia

obedeciendo a las condiciones impuestas con sus valores

específicos.

1.2.4.2. Cálculo del rendimiento eléctrico equivalente

para 4000 y 8000 horas.

Según el Real Decreto 436/2004 para obtener dicho

rendimiento eléctrico debemos tener en cuenta:

- El rendimiento de las instalaciones viene dado por la

fórmula

Q

VER

++++==== , siendo:

- Q, consumo de energía primaria con referencia al poder

calorífico superior del combustible utilizado.


Página 80

- V, son las unidades térmicas de calor útil demandado por

la industria, la empresa de servicios o los consumidores de

la demanda de calor útil, los equipos consumidores de

energía térmica, a los que abastecerá la instalación de

producción eléctrica en régimen especial, ubicados en uno

o varios espacios.

- E es la energía eléctrica generada medida en bornes de

alternador y expresada como energía térmica, siendo

1kWh=860 Kcal.

- Se considera como energía primaria imputable a la

producción de calor útil V, la requerida por las calderas de

alta eficiencia en operación comercial.

- Para la determinación del rendimiento eléctrico equivalente

en el momento de extender el Acta de puesta en marcha, se

contabilizarán los parámetros E, V y Q durante un período

interrumpido de dos horas de funcionamiento a carga

nominal, éstos parámetros serán utilizados a efectos de

justificar el cumplimiento del rendimiento eléctrico

equivalente en la declaración anual.

- Será condición necesaria para poder acogerse al régimen

especial regulado en el presente Real Decreto, en las

instalaciones de producción de los grupos a) y d) del

artículo 2 del Real Decreto, que el rendimiento eléctrico

equivalente de la instalación, promedio de un período


Página 81

anual, sea igual o superior al que corresponda según el

combustible utilizado con la tabla siguiente:

- En las instalaciones que usen varios combustibles

convencionales se aplicará a cada uno el rendimiento

mínimo exigido, en función de la energía eléctrica y de la

energía primaria que les sean técnicamente imputables. Si

se utilizara combustible convencional distinto a los

recogidos en la tabla anterior, se solicitará a la Dirección

General de la energía el establecimiento del rendimiento

mínimo exigido para dicho combustible.

- Para la verificación del Rendimiento Eléctrico Equivalente,

tanto para las instalaciones existentes como nuevas, se

instalarán equipos de medida locales y totalizadores, luego

cada uno de los parámetros anteriores E, Q y V deberán

tener como mínimo un equipo de medida.

Tipo de combustible Ree %

Combustible líquido en centrales con calderas 49Combustible líquido en motores térmicos 56Combustible sólidos 49Gas natural y GLP en motores térmicos 55Gas natural y GLP en turbinas de gas y otras tecnologías 59Otras tecnologías y/o combustibles 59


Página 82

Por lo tanto para cumplir la condición del rendimiento

eléctrico equivalente tenemos que cumplir que el Ree sea al

menos del 55 %.

Para llevar a cabo éste primer cálculo aproximativo de la

potencia que se puede instalar para cumplir la condición de

rendimiento equivalente es calcular la potencia mínima que se

puede instalar para cumplir éste requerimiento, es decir, vamos

a poner como rendimiento eléctrico equivalente para ésta

primera aproximación un valor del 55 %.

En primer lugar tenemos para 4000 horas/año

Partimos de la expresión siguiente:

55,0

9,0

61,725

4,0

9,0

=−

=

−=

P

PR

VQ

ER

ee

ee

Las sustituciones realizadas son las siguientes:

- E es la potencia eléctrica media instalada.

- La sustitución de Q por la energía eléctrica partido de 0,4

corresponde a la siguiente expresión Q

Ee ====ηηηη ,despejando

Q y suponiendo que ése rendimiento es aproximadamente

del 40 % (0,4) sustituimos en la expresión anterior.

- Por otro lado el factor V que hemos concretado en 725,61

kW, que es la potencia media del combustible, gas natural.


Página 83

Una vez planteada la ecuación anterior y resolviendo nos dice

que debemos usar un motor con una potencia de 1449,52 Kw..

En segundo lugar tenemos que para 8000 horas/año

Partimos de la expresión siguiente:

55,0

9,0

80,437

4,0

9,0

=−

=

−=

P

PR

VQ

ER

ee

ee

Las sustituciones realizadas son las siguientes:

- E es la potencia eléctrica media instalada.

- La sustitución de Q por la energía eléctrica partido de 0,4

corresponde a la siguiente expresión Q

Ee ====ηηηη ,despejando

Q y suponiendo que ése rendimiento es aproximadamente

del 40 % (0,4) sustituimos en la expresión anterior.

- Por otro lado el factor V que hemos concretado en 437,80

kW, que es la potencia media del combustible, gas natural.

Una vez planteada la ecuación anterior y resolviendo nos dice

que debemos usar un motor con una potencia de 681,03 Kw.

para satisfacer la condición expuesta del rendimiento eléctrico

equivalente, una vez determinada ésta condición analizaremos

la condición de autogenerador para determinar la potencia que

debe tener nuestro motor.


Página 84

1.2.4.3.Cálculo de la condición de autogenerador

Según el Real Decreto 436/2004 tienen la consideración de

autoproductores aquellas personas físicas o jurídicas que

generan electricidad fundamentalmente para su propio uso,

entendiendo que es así si consumen un promedio anual de al

menos el 30% de la energía eléctrica producida si su potencia es

inferior a 25 MW, y del 50% de la energía eléctrica producida si

es igual o superior a 25 MW.

A los efectos del cómputo de autoconsumo a que se refiere el

párrafo anterior se podría contabilizar el consumo de

electricidad en aquellas empresas que tengan una participación

superior al 10% en la titularidad de la planta de producción en

régimen especial.

En cualquier caso, deberá existir un único preceptor de las

primas, quien, además deberá disponer de los aparatos de

medida necesarios para acreditar el cumplimiento de las

condiciones anteriores.

Para 4000 horas, si calculamos la potencia límite a instalar

cumpliendo únicamente la condición de autoconsumo, (la

condición de autoconsumo obliga a que el polideportivo no

pueda tener una potencia instalada tal que no consuma al

menos el 30%), nos sale una potencia del motor para las 4000

horas de funcionamiento al año de 1824,21 Kw.

Para 8000 horas, de forma análoga nos sale una potencia de

1764,57Kw.


Página 85

1.2.5. Elección de la potencia inicial

Como hemos dicho antes tendremos en cuenta solo el

funcionamiento para 4000 horas, que es el tiempo que

realmente funcionará nuestra planta. En los apartados

anteriores hemos obtenido las dos potencias teóricas iniciales a

instalar. La calculada con la condición de rendimiento eléctrico

equivalente de 1449,52 Kw. y la obtenida con la condición de

autoconsumo es de 1824,21 Kw.

Para cumplir ambas condiciones se tiene que tomar la más

restrictiva de las dos, es decir, la potencia de 1449,52 Kw. que

cumplirá ambas condiciones.

1.2.6. Estudio técnico y económico de varios mo tores del

mercado para 4000 horas.

A partir de la potencia máxima que podemos instalar en

nuestro polideportivo, es decir de 1449,52Kw, realizaremos un

estudio, valorando los posibles modelos del mercado, estudiando

diversos parámetros de cada uno(rendimiento eléctrico,

rendimiento térmico, rendimiento total, REE, Precio) y

elegiremos el mas adecuado desde el punto de vista técnico-

económico para la instalación.


Página 86

Indagando en el mercado de fabricantes de motores de

cogeneración de combustión interna alternativos que funcionan

a gas, encontramos las siguientes marcas:

� Caterpillar

� Jenbacher

� Guascor

� Deutz

� Cummins

� Rolls Royce

Después de comparar las necesidades de nuestro polideportivo,

con los modelos de las distintas marcas, los que mejor se

ajustan a nuestras necesidades, en este caso a la potencia

máxima instalada son los siguientes.

� GE Jenbacher, modelo JMS 420.

� GE Jenbacher, modelo JMS 612.

� DEUTZ, modelo TCG 2020 V16.

A continuación mostraremos sus especificaciones técnicas y

precios:


Página 87




TOT 87,6Precio (€) 430000




TOT 86,92Precio (€) 500000


Página 88

MARCA DEUTZMODELO TCG2020 V16

POT.ELEC (kW) 1400POT.TERM(kW) 1638CONS.GAS (kW) 3520,3

REE 0,516REND. ELEC(%) 40REND.TER(%) 46,3

TOT 86,3Precio (€) 380000

El motor elegido será GE Jenbacher JMS 420 por diversos

motivos:

� Es el que posee el Rendimiento eléctrico equivalente(REE)

más alto de los tres, además los otros dos no podrían

elegirse ya que no cumplen la condición de %55≥REE .

� Posee un rendimiento eléctrico, térmico y total, mayor que

los demás, lo que va a permitir mejorar la eficiencia

energética del proceso.

� Es el que mejor se ajusta a la restricción de máxima

potencia instalada en la planta, ya que la máxima

potencia que podemos instalar es de 1449,52 kW y la

potencia de nuestro motor es de 1416 kW.

� En cuanto al precio se sitúa en medio de los otros dos, no

siendo esta la elección mas cara de las tres.


Página 89

1.2.6.1. Cumplimiento de la reglamentación

A continuación analizaremos si la potencia instalada con el

motor elegido cumple la reglamentación de éste tipo de

instalaciones.

1.- Cumplimiento del rendimiento eléctrico equivalente

Como se dijo anteriormente el objeto del cálculo del

rendimiento eléctrico equivalente es el cumplimiento de la

condición impuesta en el Real Decreto 436/2004.

Realizamos los cálculos para el motor con la fórmula expuesta

anteriormente donde:

- E es la energía eléctrica producida. La energía eléctrica

producida se obtiene multiplicando la potencia del

motor(1416 kW) por las 4000 horas que el motor funciona

en un año, luego obtenemos 5664000kWh/año

- Q es el consumo de combustible y se calcula a partir de la

energía específica de combustible de los motores

funcionando a plena carga. El consumo de combustible

dado por el fabricante es de 3334 Kw., si lo multiplicamos

por las 4000 horas que tiene un año, dando un consumo

térmico de 13336000kWh/año.

- V es el consumo de calor, en el apartado de la demanda

térmica se han obtenido los valores de consumo de energía


Página 90

calorífica del polideportivo, de donde se obtiene un primer

valor en Kw para dimensionar el motor. En nuestro caso

tenemos una potencia media demandada en el

polideportivo de 725,61kW, multiplicado por las 4000

horas tenemos una demanda de calor de 2902440kW/año.

5601,0

9,0

290244013336000

5664000

9,0

=−

=

−=

ee

ee

R

VQ

ER

Como podemos apreciar, con el motor instalado, cumplimos la

restricción del rendimiento eléctrico equivalente, %55≥REE ,

para un año de estudio en el que el motor va a funcionar

aproximadamente 4000 horas. El REE calculado es de 0.5601.

Destacaremos el aprovechamiento nulo del mes de agosto, en

el cual nuestro motogenerador está detenido por motivos de

mantenimiento, cumpliendo así con las 760 horas que debemos

tener el motor parado, se ha elegido éste mes por ser el de

menor consumo térmico en todo el año, teniendo mayor

importancia que la factura eléctrica que no varía a lo largo del

año por motivos climatológicos.


Página 91

2.- Cumplimiento de la condición de autoconsumo.

Para cumplir la condición de autoconsumo se debe consumir

al menos el 30% de la potencia producida, debiendo tener en

cuenta que con la instalación de la planta de cogeneración sube

la cantidad de energía eléctrica consumida por el polideportivo,

debido a que vamos a tener nuevos consumos tales como

bombas o ventiladores

Debido a la adaptación de los nuevos aparatos se produce un

aumento del consumo de aproximadamente el 7%, por lo tanto,

el consumo eléctrico de la planta una vez instalados los nuevos

equipos pasa de ser 547,26 a ser 585,56 Kw.

Teniendo en cuenta que la potencia instalada es de 1416 Kw.

el autoconsumo representa un 41,3% de lo producido, por lo

tanto cumplimos la reglamentación del autoconsumo. Éste

rendimiento total tiene carácter anual, es decir, a lo largo de los

meses puede haber ascensos y descensos de éste porcentaje

MESES PRODUCCIÓN DE E.T.(kWh) ENERGIA CONSUMIDA(kWh)ENERO 505680 531697,00





Página 92

pero al final la media de los meses debe ser igual a ése

porcentaje.

A continuación se muestran unas tablas y unas gráficas que

muestran como el rendimiento medio anual tiene ése valor,

además de un gráfico donde podemos apreciar la evolución de

dicho rendimiento a lo largo de los meses, en éste caso también

hemos contado con el paro de Agosto y tal y como sucedía con el

caso térmico debemos tener en cuenta el paro y la consiguiente

compra de electricidad a la red.

MESES PRODUCCIÓN DE E.E.(kWh) E.E. CONSUMIDA( kWh) AUTOCONSUMO(%)ENERO 475776 264528 55,60

FEBRERO 453120 192728 42,53MARZO 521088 173355 33,27ABRIL 475776 187249 39,36MAYO 498432 173091 34,73JUNIO 498432 244768 49,11JULIO 498432 234091 46,97

AGOSTO 0 322029 0,00SEPTIEMBRE 498432 181129 36,34

OCTUBRE 475776 145298 30,54NOVIEMBRE 498432 195654 39,25DICIEMBRE 498432 197159 39,56


Página 93

Como vemos en el gráfico, el autoconsumo en el mes de agosto

es cero ya que en este mes la planta permanece parada.

1.2.7. Estudio de la planta con el motor instalado

Una vez elegido el motor conocemos las proporciones que

tenemos en el polideportivo.

La energía instalada es de 1416 kW mientras que el consumo

eléctrico es de 585,56 kW obteniéndose por tanto un

autoconsumo aproximado calculado anteriormente del 41,3%.

De la misma forma el aprovechamiento térmico de la potencia

térmica de los motores hace que el rendimiento efectivo de

nuestra instalación sea aproximadamente del 87,6%.

Autoconsumo %

0,0010,00

20,0030,0040,00

50,0060,00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Meses


Página 94

Como consecuencia de la instalación de cogeneración el

funcionamiento actual del polideportivo ha cambiado por

completo, ahora la demanda eléctrica anterior ha pasado de ser

una venta de energía eléctrica a un precio compensado por un

pool mas una prima más un incentivo aportado por el Estado

como sabemos por el aprovechamiento de energía y las ventajas

comentadas anteriormente que tiene una central de

cogeneración.

Por lo tanto, al igual que anteriormente realizamos dos

estudios, uno en el apartado de la demanda eléctrica y el otro en

el apartado de la demanda térmica.

Atendiendo a la factura eléctrica tenemos una producción de

energía eléctrica de 1449,52 Kw, siendo el consumo del

polideportivo de 547,26 Kw, este consumo no es el mismo que el

inicial, ya que con la instalación de cogeneración se han

instalado nuevos equipos que incrementan el consumo del

polideportivo, éste incremento se ha tomado en un 7% y sumado

al inicial representa el nuevo consumo eléctrico. No obstante

para los cálculos del estudio económico tomaremos los datos

iniciales para ejercer la comparación de forma correcta

pudiendo apreciar la rentabilidad de nuestra instalación de

cogeneración.

En la siguiente tabla podemos apreciar en la primera columna la

energía eléctrica generada por nuestro motor, en la segunda

columna la energía consumida por el polideportivo y en la


Página 95

tercera la cantidad de energía vendida la red, calculada como la

diferencia entre la energía generada y la consumida.

Energía eléctrica vendida a la red (kWh)

0

100000

200000

300000

400000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Meses

Como podemos observar en el gráfico anterior, en el mes de

agosto no tenemos producción eléctrica porque el motor está

parado por motivos de mantenimiento, pero el polideportivo

sigue funcionando y por lo tanto debemos comprar la energía

MESES PRODUCCIÓN DE E.E.(kWh) E.E. CONSUMIDA( kWh) ENERGIA VENDIDA(KWh)ENERO 475776 264528 211248,00

FEBRERO 453120 192728 260392,00MARZO 521088 173355 347733,00ABRIL 475776 187249 288527,00MAYO 498432 173091 325341,00JUNIO 498432 244768 253664,00JULIO 498432 234091 264341,00

AGOSTO 0 322029 0,00SEPTIEMBRE 498432 181129 317303,00

OCTUBRE 475776 145298 330478,00NOVIEMBRE 498432 195654 302778,00DICIEMBRE 498432 197159 301273,00


Página 96

eléctrica y la energía térmica que considerábamos en la factura

anterior a la cogeneración es decir, en la situación de referencia.

En los siguientes gráficos que representamos a continuación

vemos cuanta energía generamos, consumimos y vendemos a la

red.

0

100000

200000

300000

400000

500000

600000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

MESES

kWh

PRODUCCIÓN DE E.E.(kWh) E.E. CONSUMIDA( kWh)

ENERGIA VENDIDA(KWh)


Página 97

0

100000

200000

300000

400000

500000

600000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

MESES

PRODUCCIÓN DE E.E.(kWh) E.E. CONSUMIDA( kWh) ENERGIA VENDIDA(KWh)

Estudiaremos ahora el comportamiento del polideportivo una

vez que hemos instalado la cogeneración respecto a la demanda

térmica, presentaremos una tabla para poder analizar la

cantidad de calor aprovechada del motor. Como vimos en el

punto anterior, éste aporte de energía del motor satisface a

todos los meses del año menos el mes de Enero.

En la tabla siguiente mostraremos la cantidad de gas natural

que necesitaremos para cubrir la demanda térmica después de

haberse implantado la cogeneración, es decir, el volumen de gas

natural que consume el motor y el necesario para satisfacer el

requerimiento térmico de la planta.


Página 98

A continuación mostraremos un gráfico donde apreciar de

forma visual las cantidades que mostramos a continuación.

MESES CONS.DEL MOTOR(kWh) PRODUCCIÓN DE E.T.(kWh) E.T. CONSUMIDA( kWh) ENERGIA A APORTAR(KWh)

ENERO 1120224 505680 531697 26017

FEBRERO 1066880 481600 360431 0

MARZO 1226912 553840 317700 0

ABRIL 1120224 505680 379324 0

MAYO 1173568 529760 211276 0

JUNIO 1173568 529760 115192 0

JULIO 1120224 529760 100397 0

AGOSTO 0 0 91118 0

SEPTIEMBRE 1173568 529760 153820 0

OCTUBRE 1120224 505680 246742 0

NOVIEMBRE 1173568 529760 346829 0

DICIEMBRE 1173568 529760 329505 0

0

500000

1000000

1500000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

MESES

kWh

CONS.DEL MOTOR(kWh) PRODUCCIÓN DE E.T.(kWh)

E.T. CONSUMIDA( kWh) ENERGIA A APORTAR(KWh)


Página 99

1.3 ESTUDIO ECONOMICO

1.3.1 Datos de partida

Vamos a llevar a cabo dos estudios económicos para nuestra

instalación de cogeneración, es decir, un estudio económico

para 4000 horas de funcionamiento de la planta( en este caso el

motor funcionará de lunes a viernes desde las ocho de la

mañana hasta las doce de la noche, todos los meses del año

menos agosto), y otro para 8000 horas de funcionamiento, (en

este caso el motor funcionará de Lunes a domingo las

veinticuatro horas del día, todos los meses menos agosto) para

dicho estudio es necesario un examen detallado de los

consumos y necesidades, que son necesarias para llevar a acabo

las actividades del polideportivo: demanda de energía eléctrica, y

demanda de energía térmica.

Para llevar a cabo éste estudio necesitamos tener en cuenta los

siguientes factores:

- Los costes de compra de la energía, en nuestro caso del gas

natural para abastecer al motor y al polideportivo en el

caso de 4000 horas, y energía eléctrica, es decir los precios

de compra del P1al P6.

- El precio de la venta de energía eléctrica bajo el régimen de

especial de cogeneración RD 436/2004

- La inversión inicial necesaria para la instalación de

cogeneración.


Página 100

- Los gastos de mantenimiento y seguros de nuestra planta

de cogeneración.

- El paro de los motores durante 760 horas al año con el

consiguiente consumo de energía eléctrica y térmica por

parte del polideportivo.

Para el presente proyecto hemos tomado como datos iniciales

las facturas eléctricas y térmicas del polideportivo del año 2004,

para estudiar la viabilidad de la instalación de cogeneración.

Para hacer el estudio se van a obtener los gastos del

polideportivo antes de la cogeneración y los gastos una vez

instalada la planta de cogeneración, suponiendo dos hipótesis

de funcionamiento distintas, es decir 4000 y 8000 horas. A

partir de ambos estudios compararemos y valoraremos ambas

situaciones eligiendo la más rentable y viable de las dos.

Mostramos a continuación dichos datos referentes como ya se

ha dicho al año 2004.


Página 101

1.3.1.1. Datos eléctricos

Los datos eléctricos iniciales que se conocen del polideportivo

y son la base para la ejecución de nuestro proyecto son los

siguientes:


eléctricos, del P1 al P6.

- Potencia contratada en cada periodo: P1: 959kW, P2:

960kW, P3: 961kW, P4: 962kW, P5: 963kW, P6: 964kW,

- Tensión de conexión: 20 kV

La tarifa de acceso de aplicación general, sin mas condiciones

que las que derivadas de la tensión a que se haga la acometida y

las que se establecen para cada una de ellas, es la siguiente:

Tarifa seis: Tarifas generales para alta tensión. Serán de

aplicación a cualquier suministro en tensiones comprendidas

entre 1 y 36 kW con potencia contratada en alguno de los

periodos tarifarios superior a 450 kW y a cualquier suministro

en tensiones superiores a 36 kW.

Estas tarifas se diferencian por niveles de tensión y están

basadas en seis periodos eléctricos en que se dividen la

totalidad de horas anuales.

Las potencias contratadas en los diferentes periodos serán tales

que la potencia contratada en un periodo tarifario (Pn+1) sea

siempre mayor igual que la potencia contratada en el periodo

tarifario anterior(Pn).


Página 102

La distribución anual de periodos eléctricos es el siguiente:

Siendo aproximadamente el periodo 1 el mas caro para

consumir y el P6 el mas barato.

Demanda de energía eléctrica en situación de referencia.

ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBR E OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE

00-01 P601-02 5128 horas02-0303-0404-0505-0606-0707-0808-09 P2 P4 P5 P4 P5 P4 P209-10 810 horas P3 1040 horas P3 P310-11 486 horas11-1212-1313-1414-1515-16 P4 P4 P416-17 P1 810 horas P117-18 486 horas18-1919-2020-2121-2222-23 P2 P223-24

MESES Demanda Eléctrica (KWh) Total (€)ENERO 472844 32372,46




TOTAL 4234958 283286,7195


Página 103

La demanda eléctrica referida a cada mes, se representa en la

siguiente gráfica.

DEMANDA ELECTRICA (kWh)

0

100000

200000

300000

400000

500000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

MESES

1.3.1.2. Datos térmicos

DEMANDA POR

PERIODOS ( kWh)P1 P2 P3 P4 P5 P6

ENERO 99.198 165.330 208.316FEBRERO 72.273 120.455 151.773

MARZO 65.008 108.347 136.517ABRIL 70.218 117.031 147.459MAYO 173.091 136.310JUNIO 244.768 192.755JULIO 87.784 146.307 184.347

AGOSTO 322.029SEPTIEMBRE 181.129 142.639

OCTUBRE 54.487 90.811 114.423NOVIEMBRE 73.370 122.284 154.077DICIEMBRE 73.935 123.224 155.263


Página 104

Los datos térmicos con los que realizamos el estudio

económico son las facturas de compra de combustible para el

año 2004, corresponden a los datos expresados a continuación.

Demanda Térmica (KWh)

0

200000

400000

600000

800000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

MESES

La estructura de las tarifas de venta de gas natural será la

siguiente de acuerdo con los distintos niveles de presión.

MESES Demanda Térmica (KWh) TOTAL (€)ENERO 584866,7 8414,01FEBRERO 396474,1 5947,19MARZO 349470 5331,72ABRIL 417256,4 6052,57MAYO 232403,6 3632,11JUNIO 126711,2 2248,18JULIO 110436,7 2035,08AGOSTO 100229,8 1901,43SEPTIEMBRE 169202 2804,55OCTUBRE 271416,2 4142,94NOVIEMBRE 381511,9 5584,54DICIEMBRE 362455,5 5335,01TOTAL 3502434,1 53429,34


Página 105

Grupo 2:Para consumidores conectados a un gaseoducto cuya

presión de diseño sea superior a 4 bares e inferior o igual a 60

bares.

Tarifa 2.2: Consumo superior a 500.000kWh/año e inferior o

igual a 5.000.000 kWh/año.

1.3.2. Estudio inicial económico comparativo

Éste estudio inicial económico se hace para centrar el estudio

y señalar las principales diferencias iniciales que se verán con

los datos precisos del estudio final.

Analizando las diferencias entre los bloques eléctrico y

térmico:

- Factura eléctrica: Inicialmente la factura eléctrica es un

gasto ya que es un consumo eléctrico que se debe pagar a

la Compañía, pero con la nueva instalación de

cogeneración dejará de ser un gasto para representar un

ingreso económico debido a que se vende un porcentaje

importante de excedente de energía eléctrica a un precio

muy bueno. En el caso de funcionar 4000 horas,

seguiríamos consumiendo de la red energía eléctrica de

lunes a viernes desde las 0 hasta las 8 horas , los fines de

semana las 24 horas, y el mes de agosto. En el caso de

trabajar 8000 horas, solo consumiríamos electricidad en

agosto.


Página 106

- Factura térmica: La factura térmica final, sin embargo,

será mayor que la inicial ya que se necesita mayor cantidad

de gas natural debido al consumo de los motores.

1.3.3. Cálculo de facturas

1.3.3.1. Cálculo de facturas sin cogeneración

Se va a realizar el estudio de los gastos que tiene mensualmente

el polideportivo antes de introducir la planta de cogeneración,

denominado como tarifa inicial.

La factura inicial del polideportivo está compuesta de dos

factores, un factor eléctrico y un factor térmico, por lo tanto la

factura será la suma de ésos dos términos, es decir, factor

eléctrico y factor térmico.

Se va a proceder al estudio de cada una de las facturas de

forma separada por ser completamente distintas:

- Factura eléctrica inicial: será un gasto que responde a la

compra de energía eléctrica a la red para el autoconsumo

eléctrico del polideportivo.

- Factura térmica inicial: será un gasto que se debe a la

compra de gas natural para poder satisfacer la demanda de

agua caliente sanitaria, climatización y calentamiento de

piscinas que tiene el polideportivo.

- Cálculo de la tarifa eléctrica sin cogeneración


Página 107

La factura eléctrica se calcula conociendo los datos de

autoconsumo del polideportivo, es la siguiente:

Las tarifas de acceso se componen de un termino de facturación

de potencia y un término de facturación de energía y, en su caso

un término por la facturación de la energía reactiva que se

determinarán tal como se expresa a continuación:

1.Término de facturación de potencia: El término de facturación

de potencia, el cálculo de la potencia a facturar que interviene

en el mismo, así como la forma en el caso de modificación de las

potencias contratadas a lo largo del año , se determinarán de la

forma siguiente:

Para cada uno de los periodos tarifarios aplicables a las tarifas,

definido anteriormente, se contratará una potencia, aplicable

durante todo el año.

MESES Demanda Eléctrica (KWh) Término de energía (€) Término de potencia (€) Total (€)ENERO 472844 30086,76 2285,70 32372,46

FEBRERO 344501 21920,39 2285,70 24206,09MARZO 309872 18239,11 2285,70 20524,81ABRIL 334708 19700,95 2285,70 21986,65MAYO 309401 16962,95 2285,70 19248,65JUNIO 437523 26067,79 2285,70 28353,49JULIO 418438 24629,31 2285,70 26915,01

AGOSTO 322029 12881,16 2285,70 15166,86SEPTIEMBRE 323768 17750,64 2285,70 20036,34

OCTUBRE 259721 15287,20 2285,70 17572,90NOVIEMBRE 349731 22253,17 2285,70 24538,88DICIEMBRE 352422 30078,85 2285,70 32364,56

TOTAL 4234958 283286,719


Página 108

El término de facturación de potencia será el sumatorio

resultante de multiplicar la potencia a facturar en cada periodo

tarifario, que se define mas adelante, por el término de potencia

correspondiente, según la formula correspondiente:

∑=

=6

1

Pfi*tpii

FP

Donde:

Pfi = potencia a facturar en el período tarifario i, expresada en

kW.

La potencia a facturar en cada período tarifario será la potencia

contratada.

tpi = precio anual del término de potencia del período tarifario i.

Se facturará mensualmente la dozava parte del resultado de

aplicar la fórmula anterior.

Se facturará mensualmente la dozava parte del resultado de

aplicar la fórmula anterior.

2. Término de facturación de energía activa. El término de

facturación de energía activa será el sumatorio resultante de

multiplicar la energía consumida y medida por contador en cada

período tarifario por el precio término de energía


Página 109

correspondiente, de acuerdo

con la fórmula siguiente:

∑=

=6

1

tei*Eii

FE

Donde:

Ei = energía consumida en el período tarifario i, expresada en

kWh.

tei = precio del término de energía del período tarifario i.

El término de facturación de energía activa se facturará

mensualmente, incluyendo la energía consumida en el mes

correspondiente a cada período tarifario i.

En las siguientes tablas mostramos en detalle los parámetros

anteriores:

PRECIOS DE LA COMERCIALICADORA

P1 0,0893P2 0,078P3 0,0784P4 0,0709P5 0,0665P6 0,04

PERIODOS P1 - P6 (€/KWh)

P1 959P2 960P3 961P4 962P5 963P6 964

POT. CONTRATADA EN CADA PERIODO (KW)


Página 110

Como conclusión, la factura eléctrica sin cogeneración, es decir

en la situación de referencia, asciende a:

283.286,719 €/año.

- Cálculo de la factura térmica sin cogeneración

La factura térmica se calcula con los datos iniciales de

consumo del polideportivo, los costes de combustible son los

costes correspondientes al gas natural utilizado párale agua

caliente sanitaria, climatización y calentamiento de piscinas.

La factura térmica en situación de referencia es la siguiente:

P1 10,317234P2 5,164035P3 3,782263P4 3,782263P5 3,782263P6 1,723151

T. POT (€/KW y año)

P1 318776P2 531293P3 277494P4 462496P5 598988P6 2045911

TOTAL 4234958

E. CONSUMIDA EN CADA PERIODO


Página 111

Como hemos dicho anteriormente, el polideportivo esta adscrito

a la tarifa 2.2.

Para cada una de las tarifas dentro de este grupo se

determinará un término fijo aplicable a la capacidad máxima

diaria contratada y un término variable aplicable a los kWh

consumidos.

El caudal diario a facturar será el caudal diario contratado, no

obstante en aquellos casos en que se compruebe que el caudal

diario contratado es inferior al medido por la empresa

suministradora, se tomará este último como base de facturación

como mínimo durante un período de tres meses.

La Orden Eco 33/2000 establece los siguientes términos:

Como conclusión, la factura térmica sin cogeneración, es decir

en la situación de referencia, asciende a:

MESES CONSUMO DIARIO(kWh) Q. CONTRATADO Término fijo 1 (€) Término Fijo 2 (€) Término variable (€) TOTAL (€)

ENERO 18866,67 13908,55 634,50 121,26 7658,24 8414,01

FEBRERO 14159,79 13908,55 634,50 121,26 5191,43 5947,19

MARZO 11273,23 13908,55 634,50 121,26 4575,96 5331,72

ABRIL 13908,55 13908,55 467,76 121,26 5463,56 6052,57

MAYO 7496,89 13908,55 467,76 121,26 3043,09 3632,11

JUNIO 4223,71 13908,55 467,76 121,26 1659,16 2248,18

JULIO 3562,47 13908,55 467,76 121,26 1446,06 2035,08

AGOSTO 3233,22 13908,55 467,76 121,26 1312,41 1901,43

SEPTIEMBRE 5640,07 13908,55 467,76 121,26 2215,53 2804,55

OCTUBRE 8755,36 13908,55 467,76 121,26 3553,92 4142,94

NOVIEMBRE 12717,06 13908,55 467,76 121,26 4995,52 5584,54

DICIEMBRE 11692,11 13908,55 467,76 121,26 4745,99 5335,01

TOTAL 9595,71 53429,34

FACTURA TÉRMICA SIN COGENERACIÓN

Termino fijo 1 = 0,033631 ( €/KWh/día ) / mesTermino variable = 0,013094 ( €/KWh )Termino fijo 2 = 121,26 ( €/cliente/mes )


Página 112

53.429,34 €/año

Luego la factura energética total antes de la cogeneración es de:

TERMICAFELECTRICAFTOTALF ... +=

336.716,059 €/año

En la siguiente gráfica representaremos los costes mensuales de

electricidad y gas natural en situación de referencia.

0

10000

20000

30000

40000

50000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

MESES

EU

RO

S

FACTURA TÉRMICA (€) FACTURA ELECTRICA (€)

FACTURA TOTAL (€)

Con éstos gráficos hemos podido determinar el porcentaje de

factura en energía eléctrica y térmica que consume el

polideportivo.

1.3.3.2. Cálculo de las facturas con cogeneración para

4000 y 8000 horas de funcionamiento.

La instalación de cogeneración debe permitir la producción de

energía eléctrica tanto para consumo propio como para la


Página 113

creación de un excedente que se vierta de nuevo a la red,

recibiendo beneficios por la venta.

Además debemos conseguir una reducción de energía térmica

mediante el aprovechamiento de la alta temperatura de los

gases de escape y del circuito de refrigeración de alta

temperatura.

Para que la cogeneración resulte rentable la factura total

deberá ser menor que la obtenida inicialmente sin cogeneración.

El cálculo de ésta factura al igual que en el caso anterior

estará formada por un término eléctrico y otro térmico.

Como ya se dijo anteriormente la factura térmica será mayor

que la anterior por introducir en el gasto de gas natural el

motor.

En el caso de funcionar 4000 horas, durante el horario de

lunes a viernes de 8 ha 24 horas, la energía eléctrica pasa a ser

un ingreso. Durante el resto del día y los fines de semana, se

consumirá de la red energía eléctrica en el periodo P6.

En el caso de funcionar 8000 horas la energía eléctrica será un

ingreso las 24 horas del día, todos los días del año. Como

excepción, en ambos caso(4000 y 8000 horas), la planta parará

su funcionamiento en el mes de agosto, mes en el que el motor

se detiene pero el polideportivo sigue funcionando.

- Cálculo de la factura térmica con cogeneració n


Página 114

Se calcula de forma análoga al caso anterior con la salvedad

de que incluimos el motor.

Para 4000 horas de funcionamiento tendremos en cuenta:

- Volumen de gas natural que consume el motor para

producir energía eléctrica y térmica, durante el horario de

funcionamiento de lunes a viernes de 8 de la mañana a 12

de la noche.

- Volumen de gas natural que necesitamos para suplir la

demanda térmica a la que no llegamos en el mes de enero,

el gas natural que debemos adquirir en el mes de paro del

motor, y el volumen de gas que consume el polideportivo en

horario de lunes a viernes de 0 hasta las 8 de la mañana y

los fines de semana las 24 horas.

En la siguiente tabla mostramos la factura térmica y sus

especificaciones.


Página 115


Página 116

En este caso los términos fijos y variable son:

La factura térmica total con cogeneración para 4000 horas de

funcionamiento del motor asciende a:

214.125,42€/año


- Volumen de gas natural que consume el motor para

producir energía eléctrica y térmica, durante el horario de

funcionamiento de lunes a domingo las 24 horas del día.

- Volumen de gas natural que necesitamos para suplir la

demanda térmica a la que no llegáramos en alguna

ocasión, el gas natural que debemos adquirir en el mes de

paro del motor, es decir en agosto.

En la siguiente tabla mostramos la factura térmica y sus

especificaciones.

Termino fijo 1 =0,043241 ( €/KWh/día ) / mesTermino variable = 0,012898 ( €/KWh )Termino fijo 2 =121,26 ( €/cliente/mes)


Página 117


Página 118

En este caso los términos fijos y variable son los mismos :

La factura térmica total con cogeneración para 8000 horas de

funcionamiento del motor asciende a:

209.766,48€/año

- Cálculo de la factura eléctrica con cogeneración


- Consumiremos energía eléctrica de lunes a viernes desde las 0

horas hasta las 8 de la mañana, los fines de semana las 24

horas y el mes de agosto. Estos intervalos de horas van a

coincidir con el periodo P6, lo que nos reportará ventajas

económicas. A continuación mostramos una tabla indicadora de

la factura eléctrica:

Con lo que concluimos que la factura eléctrica con

cogeneración para 4000 horas de funcionamiento asciende a :

Termino fijo 1=0,043241 ( €/KWh/día ) / mesTermino variable = 0,012898 ( €/KWh )Termino fijo 2=121,26 ( €/cliente/mes )

MESES Consumo electrico (KWh) Término de energía (€) Término de potencia (€) Total (€)ENERO 208316 8332,64 138,426 8471,07

FEBRERO 151773 6070,92 138,426 6209,35MARZO 136517 5460,68 138,426 5599,11ABRIL 147459 5898,36 138,426 6036,79MAYO 136310 5452,4 138,426 5590,83JUNIO 192755 7710,2 138,426 7848,63JULIO 184347 7373,88 138,426 7512,31

AGOSTO 322029 12881,16 138,426 13019,59SEPTIEMBRE 142639 5705,56 138,426 5843,99

OCTUBRE 114423 4576,92 138,426 4715,35NOVIEMBRE 154077 6163,08 138,426 6301,51DICIEMBRE 155263 6210,52 138,426 6348,95

Total anual ( € ) 83497,44

FACTURA ELECTRICA CON COGENERACION 4000 h/año.(L-V ; 8:00-24:00.)


Página 119

83.497,44 €/año


- Consumiremos energía eléctrica el mes de agosto y partes de

enero, ya que en ese mes el motor no es suficiente para

abastecer la demanda.

A continuación mostramos una tabla indicadora de la factura

eléctrica:

Con lo que concluimos que la factura eléctrica con cogeneración

para 8000 horas de funcionamiento asciende a :

14.544 €/año

MESES Consumo electrico (KWh) Término de energía (€) Término de potencia (€) Total (€)ENERO 7844 700,4692 823,941 1524,41

FEBRERO 0 0 0,000 0,00MARZO 0 0 0,000 0,00ABRIL 0 0 0,000 0,00MAYO 0 0 0,000 0,00JUNIO 0 0 0,000 0,00JULIO 0 0 0,000 0,00

AGOSTO 322029 12881,16 138,426 13019,59SEPTIEMBRE 0 0 0,000 0,00

OCTUBRE 0 0 0,000 0,00NOVIEMBRE 0 0 0,000 0,00DICIEMBRE 0 0 0,000 0,00

Total anual ( € ) 14544,00

FACTURA ELECTRICA CON COGENERACION 8000 h/año.(L-D, 24 horas)


Página 120

1.3.4. Ingresos por cogeneración para 4000 y 8000 horas de

funcionamiento

Los ingresos por la práctica de cogeneración, son regulados

por el Real Decreto 436/2004.

Nuestra instalación pertenece a la categoría a)

Autoproductores que utilicen la cogeneración u otras formas de

producción de electricidad asociadas a actividades no eléctricas,

siempre que supongan un alto rendimiento energético y

satisfagan los requisitos de REE y autoconsumo.

Dentro de la categoría a, nos encontramos en el grupo 1,

Instalaciones que incluyan una central de cogeneración, y

dentro del 1 nos encontramos en el a.1.1

Por otro lado la cantidad de energía excedente se venderá

directamente en el mercado diario, percibiendo el precio del

pool, mas un incentivo por participar en el mercado, y una

prima, si la instalación concreta tiene derecho a percibirla.

Según el articulo 32, se estable las siguientes primas e

incentivos.

Grupo 2: Instalaciones de l subgrupo a.1.1 de mas de un MW y

no más de 10MW de potencia instalada.

Prima: 30% durante los primeros 10 años desde su puesta en

marcha.

Incentivo: 10% durante los primeros 10 años desde su puesta

en marcha y 20 % a partir de entonces.


Página 121

Estos porcentajes son referidos a la tarifa media o de referencia,

establecida para el año 2004 en 7,2072 c€/kWh.

El precio del pool se calculara realizando un estudio anual y

calculando la media, establecida en 3,5 c€/kWh vendido.

Para 4000 horas tenemos:

INGRESOS POR VENTA DE E.E.( € )

0

5000

10000

15000

20000

25000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

MESES

€

Podemos concluir que los ingresos totales par un horario de

funcionamiento de 4000 horas asciende a:

204.448,625€/año

MESES CANTIDAD DE E.E.VENDIDA (kW) INGRESOS POR VENTA DE E.E.( € )ENERO 211248 13483,706


AGOSTO 0 0SEPTIEMBRE 317303 20253,070


TOTAL 3203078 204448,625


Página 122

Para 8000 horas tenemos:

Concluimos que los ingreso por cogeneración para un horario de

funcionamiento de 8000 asciende a:

71.161,3 €

MESES CANTIDAD DE E.E.VENDIDA (kW) INGRESOS POR VENTA DE E.E.( € )ENERO 0 0


AGOSTO 0 0SEPTIEMBRE 126232 8188,01


TOTAL 1097071 71161,3

INGRESOS POR VENTA DE E.E.( € )

0

5000

10000

15000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

MESES

EU

RO

S


Página 123

1.3.5. Gastos adicionales. Costes de operación y

mantenimiento

- Gastos de operación

Los costes de operación de la Planta de cogeneración

serán los costes del personal necesario para su

funcionamiento. La planta contará con un sistema de

control automatizado como se ha descrito anteriormente,

por lo que no será necesaria la contratación de demasiado

personal para su control.

- Gastos de mantenimiento

Los costes de mantenimiento de la Planta de Cogeneración

se añaden a los del polideportivo y serán:

Para 4000 horas de funcionamiento

Los gastos de mantenimiento se calculan en función de los kWh

generados al cabo del año, en nuestro caso son 5.392.128 kWh.

Cada kWh generado se asocia a un gasto de mantenimiento de

0.009€/kWh generado, de esta manera los gastos totales de

mantenimiento de la planta par 4000 horas asciende a:

48529,15 €/año

kWh generados Precio /kWh generado TOTAL (€)5392128 0,009 48529,15

GASTOS DE MANTENIMIENTO


Página 124

De manera análoga para 8000 horas de funcionamiento:

gastos de mantenimiento se calculan en función de los kWh

generados al cabo del año, en nuestro caso son 5.010.000 kWh.

Cada kWh generado se asocia a un gasto de mantenimiento de

0.009€/kWh generado, de esta manera los gastos totales de

mantenimiento de la planta par4 8000 horas asciende a :

45090 €/año

1.3.6. Resumen del presupuesto

A continuación se muestra un resumen del presupuesto total

de la instalación de cogeneración.

kWh generados Precio /kWh generado TOTAL (€)5010000 0,009 45090,00

GASTOS DE MANTENIMIENTO


Página 125

Para 4000 horas:

Código Concepto Precio (€)100 Grupo electrógeno GE Jenbacher JMS 420 430.000,00110 Sistema de combustible de gas natural 10.365,00200 Caldera a gas Prextherm 25.247,98300 Sistema de ventilación 6.365,00310 Sistema de insonorización 4.236,96400 Caldera de recuperación de gases de escape 36.919,43410 Chimeneas de escape 10.927,53420 Válvula de 3 vías y de corte de gases de escape 12.569,36430 Instalación completa de tuberías de los gases de escape 37.258,52440 Instalación completa de tuberías para vapor de la caldera 3.258,64500 Bomba de agua del circuito de alta 1.911,21510 Aerorefrigerador 5.368,25520 Aerorefrigerador centrífugo 7.125,36530 Vaso de expansión del circuito de alta 805,78540 Instalación de tuberías de alta 15.258600 Vaso de expansión del circuito de baja 524,00610 Bomba de circuito de baja 456,35620 Torre de refrigeración de circuito cerrado 9.258,36630 Instalación del circuito de baja 9.123,25700 Válvulas de corte 2.365,26710 Válvulas de 3 vías motorizadas 2.541,39720 Válvulas de regulación 265,25730 Medidores de caudal 224740 Manómetros 652,35750 Termómetros 124,35760 Sistema general de control 14.259,00800 Celdas funciones eléctricas 4238,75810 Transformadores 6.478,36820 Sistema eléctrico de media tensión 51.257,36830 Sistema eléctrico de baja tensión 33.147,28900 Sistema de seguridad contra incendios 4.258,45910 Obra civil 161.484,34920 Mano de obra especializada en el montaje 50.257,39930 Seguros 36257940 Permisos oficiales 2.016,56950 Visado del Colegio Oficial 1.210, 78960 Imprevistos 19.258,35970 Beneficio Industrial 20.258,00

TOTAL 1.036.322,42


Página 126

Para 8000 horas:

Código Concepto Precio (€)100 Grupo electrógeno GE Jenbacher JMS 320 310.000,00110 Sistema de combustible de gas natural 6.365,00200 Caldera a gas Prextherm 10.247,98300 Sistema de ventilación 6.465,00310 Sistema de insonorización 4.336,96400 Caldera de recuperación de gases de escape 37.919,43410 Chimeneas de escape 11.927,53420 Válvula de 3 vías y de corte de gases de escape 12.569,36430 Instalación completa de tuberías de los gases de escape 28.258,52440 Instalación completa de tuberías para vapor de la caldera 3.258,64500 Bomba de agua del circuito de alta 1.911,21510 Aerorefrigerador 5.368,25520 Aerorefrigerador centrífugo 7.125,36530 Vaso de expansión del circuito de alta 805,78540 Instalación de tuberías de alta 15.258600 Vaso de expansión del circuito de baja 524,00610 Bomba de circuito de baja 456,35620 Torre de refrigeración de circuito cerrado 9.258,36630 Instalación del circuito de baja 9.123,25700 Válvulas de corte 2.365,26710 Válvulas de 3 vías motorizadas 2.541,39720 Válvulas de regulación 265,25730 Medidores de caudal 224740 Manómetros 652,35750 Termómetros 124,35760 Sistema general de control 14.259,00800 Celdas funciones eléctricas 4825,77810 Transformadores 6.478,36820 Sistema eléctrico de media tensión 51.257,36830 Sistema eléctrico de baja tensión 33.147,28900 Sistema de seguridad contra incendios 4.258,45910 Obra civil 162349,24920 Mano de obra especializada en el montaje 53605,47930 Seguros 36257940 Permisos oficiales 2.016,56950 Visado del Colegio Oficial 1.210, 78960 Imprevistos 21.258,35970 Beneficio Industrial 20.122,12

TOTAL 897.186,54


Página 127

Con estos cálculos, concluimos que la inversión necesaria para

realizar la instalación completa de cogeneración es:

Para 4000 horas de funcionamiento: 1.036.322,4 €

Para 8000 horas de funcionamiento: 879.186,54 €

1.3.7. Análisis de rentabilidad para 4000 y 8000 ho ras

Este punto supone uno de los mas importantes del proyecto,

es decir, es el que decidirá cual es el horario de funcionamiento

óptimo para nuestro polideportivo desde el punto de vista

económico para la instalación. Se decidirá si el funcionamiento

más rentable es el de 4000 horas, (en este caso el motor

funcionaria de lunes a viernes desde las 8:00 hasta las 24:00, y

los fines de semana las 24h del día menos el mes de agosto), o

por el contrario si el horario óptimo es el de 8000 horas, (en ese

caso el motor funcionará todos los días las 24 horas menos el

mes de agosto).

Para ello utilizaremos tres herramientas de análisis de inversión:

El período de retorno simple (Pay-Back) es el plazo de tiempo

que debe transcurrir para que la cantidad de dinero

desembolsada en la inversión inicial se recupere. En ése

momento la diferencia entre el flujo de caja acumulado y la

inversión se anula.

En principio, será deseable que el dinero se recupere lo antes

posible, para a partir de ése momento considerar que los flujos

de cajas positivos ya son verdaderamente beneficios.


Página 128

La vida útil de la instalación se supone en torno a los 10 - 15

años.

No se han considerado los efectos de la inflación, ni se ha

supuesto ningún sistema de financiación. Tampoco se han

tenido en cuenta otros impuestos.

Tasa interna de retorno (TIR):, Es el valor de la tasa de

descuento i, que hace el valor actual neto igual a cero, en

función de la inversión realizada y de los flujos de caja. Viene

dado por la siguiente expresión general.

0)1(

.10

0

=

++− ∑

=nn

n

i

aFlujodecajinicialinv

Valor actual neto(VAN): Calcula el valor actual neto presente

de una inversión a partir de una tasa de descuento i, de la

inversión realizada y de los flujos de caja. Tomaremos un i=10%

en ambos caso, que es la rentabilidad esperada del proyecto.

++−= ∑

=

10

0 )1(.

nn

n

i

aFlujodecajinicialinvVAN

Tras describir el proceso general, pasaremos a analizar por

separado la rentabilidad del proyecto para 4000 y 8000 horas, y


Página 129

de aquí decidiremos cual será el horario optimo para nuestro

polideportivo.

Para 4000 horas:

Las factura total con cogeneración para 4000 horas es de:

COGMOCOGCOG INGRESOSGASTOSTERMICAFELECTRICAFTOTALF −++= &...

F.TOTAL = 83.497,44+214.125,42+48.529,15-204.448,625=

141.703,44€/año

En la siguientes tablas observamos el balance comparativo y el

ahorro que supone la cogeneración

GASTOS (€)INGRESOS (€)

TOTAL (€) -336716,059 -141703,44

BALANCE DE FACTURA ANUAL.

FACTURA SIN COGENERACIÓN-336716,059

0

FACTURA CON COGENERACIÓN-346152,06204448,625

Ahorro anual (€) 195012,62


Página 130

El Pay Back se calcula de la siguiente manera:

Como vemos en la tabla, a partir del sexto año es cuando

recuperamos la inversión inicial.

Tasa interna de retorno (TIR):

-1.036.322,42+1)1(

62,012.195

i++

2)1(

62,012.195

i++

3)1(

62,012.195

i++

4)1(

62,012.195

i++

5)1(

62,012.195

i++

6)1(

62,012.195

i++

7)1(

62,012.195

i+

+8)1(

62,012.195

i++

9)1(

62,012.195

i++

10)1(

62,012.195

i+=0; i= 14%

AÑO FLUJO DE CAJA CAJA ACUMULADA0 -1.036.322,42 -1.036.322,421 195012,622 -841.309,802 195012,622 -646.297,183 195012,622 -451.284,554 195012,622 -256.271,935 195012,622 -61.259,316 195012,622 133.753,317 195012,622 328.765,938 195012,622 523.778,569 195012,622 718.791,18

10 195012,622 913.803,80


Página 131

Valor actual neto (VAN): Para una i=10%, el 10% es la

rentabilidad que se espera sacar de la inversión:

-1.036.322,42+1)1,01(

62,012.195

++

2)1.01(

62,012.195

++

3)1.01(

62,012.195

++

4)1.01(

62,012.195

++

5)1.01(

62,012.195

++

6)1.01(

62,012.195

++

7)1.01(

62,012.195

+

+8)1.01(

62,012.195

++

9)1.01(

62,012.195

++

10)1.01(

62,012.195

+= 161.945,722

En este caso nos sale un VAN>0

Como conclusión podemos decir que para un tiempo de

funcionamiento del motor de 4000 horas, el proyecto nos sale

VIABLE.

Para 8000 horas:

Las factura total con cogeneración para 8000 horas es de:

COGMOCOGCOG INGRESOSGASTOSTERMICAFELECTRICAFTOTALF −++= &...

F.TOTAL = 14.544+209.766,48+45.090-71.161,291=

198.239,19€/año


Página 132

En la siguientes tablas observamos el balance comparativo y el

ahorro que supone la cogeneración

El Pay Back se calcula de la siguiente manera:

GASTOS (€)INGRESOS (€)

TOTAL (€)

BALANCE DE FACTURA ANUAL.FACTURA SIN COGENERACIÓN FACTURA CON COGENERACIÓN

-336716,059 -269400,480 71161,291

-336716,059 -198239,19

AÑO FLUJO DE CAJA CAJA ACUMULADA0 -897.186,54 -897.186,541 138476,872 -758.709,672 138476,872 -620.232,803 138476,872 -481.755,924 138476,872 -343.279,055 138476,872 -204.802,186 138476,872 -66.325,317 138476,872 72.151,568 138476,872 210.628,449 138476,872 349.105,31

10 138476,872 487.582,18

Ahorro anual € 138476,87


Página 133

Como vemos en la tabla, a partir del séptimo año es cuando

recuperamos la inversión inicial.

Tasa interna de retorno (TIR):

-897.186,54+1)1(

87,138476

i++

2)1(

87,138476

i++

3)1(

87,138476

i++

4)1(

87,138476

i++

5)1(

87,138476

i++

6)1(

87,138476

i++

7)1(

87,138476

i+

+8)1(

87,138476

i++

9)1(

87,138476

i++

10)1(

87,138476

i+=0; i= 9%

Valor actual neto (VAN): Para una i=10%, el 10% es la

rentabilidad que se espera sacar de la inversión:

-897.186,54+1)1,01(

87,138476

++

2)1.01(

87,138476

++

3)1.01(

87,138476

++

4)1.01(

87,138476

++

5)1.01(

87,138476

++

6)1.01(

87,138476

++

7)1.01(

87,138476

+

+8)1.01(

87,138476

++

9)1.01(

87,138476

++

10)1.01(

87,138476

+= -46.306,10

En este caso nos sale un VAN<0


Página 134

Como conclusión podemos decir que para un tiempo de

funcionamiento del motor de 8000 horas, el proyecto nos sale

NO VIABLE.

1.3.8. Conclusión final

� Como CONCLUSIÓN FINAL al estudio económico, tras

estudiar los distintos parámetros de análisis de inversión

como son Pay Back, TIR, VAN, podemos concluir que la

opción viable y económicamente mas rentable es la de

4000 horas de funcionamiento:

La siguiente tabla nos muestra la situación final de

funcionamiento de nuestro polideportivo.


Página 135

1.4 IMPACTO MEDIOAMBIENTAL

1.4.1. Impacto medioambiental

El Real Decreto 833/1975 del 6 de febrero sobre protección

del ambiente atmosférico, presenta un catálogo de actividades

industriales potencialmente contaminantes de la atmósfera por

su propia naturaleza o por los procesos utilizados.

Estas actividades se clasifican según su potencial de

peligrosidad para la atmósfera. La instalación objeto del

presente proyecto está englobada en el grupo B, centrales

LUNES MARTES MIERCOLES JUEVES VIERNES SABADO DOMINGO

00-0101-0202-0303-0404-0505-0606-0707-08

08-09

09-10

10-1111-12

12-13

13-14

14-1515-1616-1717-1818-1919-2020-21

21-22

22-23

23-24

COMPRO ENERGÍA ELÉCTRICA EN P6 Y ENERGÍA TÉRMICA

(PLANTA PARADA)

(PLANTA EN FUNCIONAMIENTO)

PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA YENERGÍA TÉRMICA, VENTA DE ENERGÍAELÉCTRICA EXCEDENTE.


Página 136

térmicas convencionales de potencia inferior a 50 MW,

generadores de vapor de capacidad superior a 20 toneladas

métricas de vapor por hora y generadores de calor de potencia

superior a 2000 termias por hora.

El polideportivo esta dado del alta como pequeño productor de

residuos peligrosos. Los residuos sólidos y líquidos generados

por la planta son recogidos cada seis meses por una empresa

dedicada a la gestión, recogida y tratamiento de residuos. Los

residuos almacenados en el polideportivo se encuentran dentro

de bidones y contenedores especializados para ello.

A continuación se describen los posibles focos de emisiones

previstos por el citado Real Decreto, así como las medidas

correctoras que se deberán tomar en cada caso.

Mostramos ahora varios focos de contaminación susceptibles

de ser analizados en instalaciones en las que funcionan motores

de combustión interna.

- Polvos, basuras y otros residuos sólidos. La planta puede

generar los siguientes residuos sólidos: Trapos

impregnados de aceite o cualquier otro componente,

serrines mezclados con aceites y bidones de aceite. Los

gases que se vierten a la atmósfera son filtrados para la

eliminación de partículas sólidas antes de su paso a la

chimenea de expulsión.


Página 137

- Efluentes líquidos. Son los debidos a los cambios de aceite,

purgas o averías del motor. Estos líquidos se almacenarán

en bidones de reciclado.

- Vibraciones. Los equipos susceptibles de provocar

vibraciones, como el grupo generador y los

transformadores eléctricos, serán montados sobre bases o

bancadas adecuadas para su funcionamiento, según se

establezca en la normativa correspondiente en cada caso.

De ésta forma se evitará la transmisión de vibraciones

provocadas por éstos equipos.

- Olores. Como se ha indicado, la combustión es completa, lo

que asegura la no aparición de olores.

- Ruidos. Los equipos que principalmente pueden provocar

ruido serán el grupo generador y la chimenea de by-pass

de gases de escape. Los suministradores de estos equipos

deberán garantizar que los niveles máximos de ruido a un

metro de distancia no superan los 85 dbA. Por lo tanto el

grupo generador deberá contar con un equipo de

insonorización que garantice ésta cifra. El polideportivo

está ubicado en una zona apartada de la ciudad o de

cualquier zona residencial, por lo que el impacto acústico

no sería apreciable.

- Gases de escape. Como cualquier máquina de combustión,

los motores de gas expulsan a la atmósfera junto con sus

gases de escape, determinadas sustancias consideradas


Página 138

como nocivas para la salud humana y para el medio

ambiente. Nuestra instalación cumple con la normativa

vigente mediante el sistema Lambda que ajusta la

combustión del motor ( es decir el nivel de aire y

combustible que entra en el motor) automáticamente para

satisfacer dicha disposición legal.

Estas sustancias pueden clasificarse en:

1. Hidrocarburos no quemados

2. Óxidos de nitrógenos

3. Monóxidos de carbono

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