Cogeneración

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La Cogeneración
Dr Miguel ASUAJEDr Miguel ASUAJE
Octubre 2005
Contenido
Cogeneración
Definición 
Ventajas de los sistemas de Cogeneración
Clasificación de los Diferentes Sistemas
Recuperación de Energía Calorífica en los 
Sistemas de Cogeneración
A partir de Turbinas a Gas
A partir de Motores Alternativos
Cogeneración Definiciones
Otra Definición:
Termino empleado para definir 
una serie de procedimientos 
empleados para la producción 
conjunta de de energía 
mecánica (eléctrica) y de 
energía calorífica aprovechable 
en forma de gases o líquidos 
calientes
Definición
Se denomina cogeneración a la 
utilización combinada del ciclo 
Brayton para producir energía 
eléctrica y un
ciclo Rankine/Hirn para 
producir vapor de proceso
Definición
Producción simultanea 
(en el mismo proceso) 
de varia formas de 
energía útil 
Cogeneración
Esquema de Sistema de Cogeneración
Se recicla la energía perdida en el proceso primario de generación (en este caso, 
una turbina de gas) en un proceso secundario La energía restante se emplea para 
producir vapor y ser expandido por una turbina para la generación de electricidad
Cogeneración
El calor de los gases de escape es utilizado en dos procesos:
Para Secado
Para la producción de vapor y posterior expansión en una turbina para la 
generación de electricidad
Cogeneración
El calor de los gases de escape es utilizado para la producción de vapor Aspecto 
innovador BIOMASA
Elementos 
Fuente de Energía Primaria
Elemento Motor
Sistema de Aprovechamiento 
de la Energía Calorífica
Sistema de Aprovechamiento 
de la Energía Mecánica
Gas Natural
Combustible Líquidos
Basura
otros
Turbinas a Gas
Turbinas a Vapor
Motores Alternativos
Caldera Convencional
Caldera de Recuperación
Secadero
Intercambiadores
Accionamiento de Generadores 
eléctricos
Accionamientos Mecánicos
Ventajas de la Cogeneración
Ahorro Energético
A Nivel Nacional
Sistema 
Cogeneración 100 
kWh de energía 
primaria
Con un Sistema Convencional, se 
requerirían 132 kWh de energía primaria
TAG 
y
CR
Ahorro Económico
20 0 kWh Energía Eléctrica
67 5 kWh Energía Calorífica
Más 
combustible 
para 
exportación
Ventajas de la Cogeneración
Mejora del Medio Ambiente
A Nivel Nacional
Se consume menor cantidad de energía 
Primaria
Combustibles que normalmente se emplean en 
sistemas de Cogeneración son menos 
contaminantes
Menor Impacto ambiental por Extracción y 
Transporte de combustibles
Se pueden quemar desechos?
Ventajas de la Cogeneración
Disminución de la dependencia energética Exterior
A Nivel Nacional
Posibilita la Industrialización de zonas alejadas de las
Redes de distribución de Alta Tensión
No aplica mucho en nuestro caso
Nuevos ejes de desarrollo del país
Para el Industrial
Ahorro Económico
Independencia de suministro de Energía Eléctrica de 
la Red 
Ventajas de la Cogeneración
Incrementa la eficiencia de distribución y transmisión
A todo Nivel
Difiere inversiones requeridas para ampliar la capacidad
instalada del país
Confiabilidad en el suministro y la calidad de energía
Clasificación
Según el orden 
donde se realiza la 
generación de la 
energía Calorífica
Sistemas Superiores
Sistemas Inferiores
También llamados sistemas de 
cabeza (Topping Cycles)
Energía
Primaria
Fluido 
Caliente a 
Presión
Energía
Mecánica
Calor 
Residual
Proceso 
Industrial
También llamados sistemas de 
cola (Bottoming Cycles)
Energía
Primaria
Proceso 
Industrial
Energía
Mecánica
Calor 
Residual
Clasificación
Según el 
elemento 
motor
Con Turbina a Gas
Con Turbinas a Vapor
Con Turbinas a Vapor 
y a Gas (Ciclos 
Combinados)
Con Motores 
Alternativos
Figura mas Claras
Con Motores 
Alternativos
Con Turbina a GasCon Turbinas a Vapor
Con Turbinas a Vapor y a Gas 
(Ciclos Combinados)
Cogeneración con TAV 
Características
Descripción
Se produce energía Mecánica por la 
expansión de vapor generado en una 
caldera convencional
La relación Unidad de energía Eléctrica / 
Unidad de combustibles menor (15%) que 
para las turbinas a gas
Eficiencia Global más elevada (85-90%)
Cogeneración con TAV
De contrapresión pura
Según el 
Tipo de 
Turbina
De contrapresión 
con Extracción
De condensación pura
De condensación 
con extracción
Cogeneración con TAG 
Ventajas y Desventajas
Ventajas
Capacidades de 
500 kW hasta de 
100 mW
Eficiencia global del 
sistema alta, 
(90%)
Alta seguridad de 
operación
Vida útil larga (25 
años)
Desventajas
Altos costos de 
inversión
Tiempo de 
arranque muy lento
Baja relación de 
energía 
eléctrica/energía 
térmica (15%)
Cogeneración con TAG 
Características
Descripción
Se produce energía Mecánica por la 
expansión de los gases generados en la 
cámara de combustión
T salida de los gases elevada (500 a 650 °C)
Los gases de escape pueden ser post-
quemados y utilizados para la producción de 
otro fluido caliente (vapor)
Adecuada para procesos donde se requiere 
una gran cantidad de energía Térmica
Cogeneración con TAG 
Ventajas y Desventajas
Ventajas
Amplia gama de capacidades, 
desde 500 kW hasta 265 MW 
Altas eficiencias de conversión 
de energía térmica 
Eficiencias de conversión a 
energía eléctrica del 27% 
Alcanza eficiencias globales 
arriba del 80% 
Alta seguridad de operación 
Bajo costo relativo de 
inversión 
Tiempo corto de arranque 
Requiere de poco espacio
Desventajas
Baja eficiencia en 
carga parcial 
Vida útil 
relativamente baja
Limitantes en 
cuanto al 
combustible usado
Cogeneración con Ciclos Combinado
Descripción
Emplea una turbina de gas y una turbina de vapor
Producción de energía eléctrica en una primera fase en la 
TAG
Los gases producidos en la combustión de la turbina de 
gas, se emplean para producir vapor a alta presión a 
través de una caldera de recuperación
El vapor alimenta a la turbina de vapor, sea de 
contrapresión o extracción-condensación y producir por 
segunda vez energía eléctrica, 
El vapor a la salida de la turbina o de las extracciones es 
utilizado en los procesos
Cogeneración con Ciclos Combinado 
Ventajas y Desventajas
Ventajas
Alta producción de 
electricidad
Elevada eficiencia 
térmica
Operación flexible
Desventajas
Limitantes en 
cuanto al empleo 
de combustibles
Alto costo de 
inversión
Cogeneración con MCI Características
Descripción
Mayor generación eléctrica por unidad de combustible 
consumido, alrededor del 34% al 40%
Gases residuales a baja temperatura 200° a 250°C
Se puede producir vapor de baja presión (alrededor 
de 10 a 15 kg/cm2) o agua caliente de 80° C a 100° C
Valores de la eficiencia de cogeneración similares a 
los de las turbinas de gas en procesos en los que se 
puede adaptar
Cogeneración con MCI 
Ventajas y Desventajas
Ventajas
Alta eficiencia de producción 
de energía eléctrica (hasta 
40%).
Eficiencia global del sistema 
del orden del 70%.
Bajo costo de inversión.
Vida útil larga (25 años).
Capacidades desde 15 kW a 
mayores de 20,000 kW.
Alta eficiencia a baja carga
Consumo medio de agua de 
enfriamiento.
Requiere de poco espacio 
para su instalación
Desventajas
Altos costos de 
mantenimiento
Baja temperatura 
de la energía 
térmica producida
Dispersidad de la 
energía
Cogeneración con MCI 
Ventajas y Desventajas
Ventajas
Alta eficiencia de producción 
de energía eléctrica (hasta 
40%).
Eficiencia global del sistema 
del orden del 70%.
Bajo costo de inversión.
Vida útil larga (25 años).
Capacidades desde 15 kW a 
mayores de 20,000 kW.
Alta eficiencia a baja carga
Consumo medio de agua de 
enfriamiento.
Requiere de poco espacio 
para su instalación
Desventajas
Altos costos de 
mantenimiento
Baja temperatura 
de la energía 
térmica producida
Dispersidad de la 
energía
En conclusión
La aplicación correcta de cada sistema 
de cogeneración dependerá
principalmente de la relación de: 
energía térmica/eléctrica
tiempo de operación anual
de los procesos 
la variación de la demanda eléctrica,
espacio para su instalación
otros
	Contenido
	Cogeneración Definiciones
	Cogeneración
	Cogeneración
	CogeneraciónElementos 
	Ventajas de la Cogeneración
	Ventajas de la Cogeneración
	Ventajas de la Cogeneración
	Ventajas de la Cogeneración
	Clasificación
	Clasificación
	Figura mas Claras
	Cogeneración con TAV Características
	Cogeneración con TAV
	Cogeneración con TAG �Ventajas y Desventajas
	Cogeneración con TAG Características
	Cogeneración con TAG �Ventajas y Desventajas
	Cogeneración con Ciclos Combinado
	Cogeneración con Ciclos Combinado �Ventajas y Desventajas
	Cogeneración con MCI Características
	Cogeneración con MCI �Ventajas y Desventajas
	Cogeneración con MCI �Ventajas y Desventajas