instalación de trigeneración mediante motores de gas

UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI)
INGENIERÍA INDUSTRIAL
PROYECTO FIN DE CARRERA
INSTALACIÓN DE TRIGENERACIÓN
MEDIANTE MOTORES DE GAS
GUILLERMO SUÁREZ VIDAL
MADRID, junio de 2007
Autorizada la entrega del proyecto al alumno:
D. Guillermo Suárez Vidal
EL DIRECTOR DEL PROYECTO
D. Francisco González Hierro
Fdo:
Fecha:
Vº Bº del Coordinador de Proyectos
D. Tomás Gómez San Román
Fdo:
Fecha:
ESTE PROYECTO CONTIENE LOS SIGUIENTES DOCUMENTOS:
DOCUMENTO Nº1: MEMORIA
1.1 Memoria
1.2 Cálculos
1.3 Estudio Económico
1.4 Análisis Medioambiental
1.5 Anexos
pág 14 a 63
pág 65 a 95
pág 101 a 115
pág 117 a 120
pág 123
DOCUMENTO Nº2: PLANOS
2.1 Planos
pág 1 a 4
DOCUMENTO Nº3: PLIEGO DE CONDICIONES
3.1 Generales y Económicas
3.2 Técnicas y Particulares
pág 4 a 31
pág 32 a 45
DOCUMENTO Nº4: PRESUPUESTO
4.1 Mediciones
4.2 Precios Unitarios
4.3 Sumas Parciales
4.4 Presupuesto General
pág 2
pág 3
pág 4
pág 4
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
iii
Resumen
El proyecto final de carrera trata sobre la trigeneración, que consiste en la
producción conjunta de calor, frío y electricidad. El objetivo del proyecto, es implantar
un sistema de poligeneración en un hospital que actualmente compra electricidad a la
red para abastecerse de alumbrado, fuerza, y compresores eléctricos para
climatización, y gas para calefacción y calderas auxiliares. Gracias a la nueva
tecnología, únicamente será necesario comprar gas para alimentar a los motores, que
generaran electricidad, parte destinada al autoconsumo, parte al mercado eléctrico. El
calor desprendido por los motores en su circuito de camisas y en los gases de escape
será aprovechado, en invierno por medio de unos intercambiadores de calor para
calefacción, y en verano gracias a una máquina de absorción, para producir frío.
Todo esto es posible gracias a la refrigeración por absorción, que aprovecha las
propiedades de ciertas sustancias que son capaces de absorber calor al cambiar de
estado líquido a gaseoso.
Típicamente se usa agua-bromuro de litio. En este caso, el agua, que actuará como
refrigerante, se mueve por un circuito de baja presión, es evaporada en un
intercambiador de calor (evaporador), donde enfría a otro fluido, que utilizaremos
para climatización fría de habitaciones por ejemplo.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
iv
Posteriormente, este vapor de agua, será absorbido por el absorbente, en este caso,
bromuro de litio, en el absorbedor, dando lugar a una solución. Dicha solución, se hace
pasar al calentador y se separan disolvente y soluto, por medio de calor procedente de
fuente externa. El agua vuelve al evaporador, y el bromuro al absorbedor,
reiniciándose así el ciclo.
La máquina de absorción, es una alternativa, al ya conocido sistema de refrigeración
por compresión, con la ventaja de que en el primer caso, prescindimos del compresor,
en detrimento del rendimiento (COP). Ésta pérdida de rendimiento, compensa siempre
que la energía provenga de una fuente calorífica de bajo coste, o como ocurre en este
tipo de aplicaciones, energía residual (aprovechamos los gases calientes procedentes de
la salida de la turbina/motor).
Los resultados de implantar este tipo de tecnologías en hospitales, hoteles, torres
residenciales, y en general cualquier edificio en el cual la utilización sea bastante
elevada son muy positivos, tanto desde el punto de vista energético, como desde el
económico. Económicamente, el periodo de retorno de la inversión es del orden de
cuatro años, es decir, a partir del quinto año se empiezan a notar los beneficios, y al
cabo de diez años se obtiene un ahorro acumulado de 800.000 €. Energéticamente la
trigeneración posee enormes ventajas, ya que al aprovechar los calores residuales, éstos
no son vertidos a la atmósfera a elevadas temperaturas. Por otra parte, este tipo de
instalaciones fomentan la generación distribuida, es decir, se consume donde se
genera, lo cual ayuda a no sobrecargar las líneas eléctricas, y dan gran seguridad en el
suministro, pudiendo trabajar tanto en isla como en paralelo con la red.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
v
Summary
The final degree project deals with “trigeneration”, which consists of the joint
production of heat, cold and electricity. The main objective is to carry out a new
generation system at a hospital which at the moment buys electricity to supply itself of
lighting, power and electrical compressors for air conditioning, and also gas for
heating and boilers. By using the new technology, it will only be necessary to buy gas
to feed the engines that will generate electricity. The heat given off by the engines in its
circuit of shirts and high temperatures from the exhaust gases will be used for heating
in winter passing through a heat exchanger and cooling in summer thanks to an
absorption machine.
This machine uses the properties of certain substances that are able to absorb heat
when changing from liquid to gaseous state. Typically lithium water-bromide is used.
In this case the water which will act like coolant is driven through a circuit of low
pressure is evaporated in a heat exchanger (evaporator), where it cools another fluid,
that will be used for cooling rooms. Later, this water steam will be absorbed by the
absorbent, in this case lithium bromide, in the absorbent area forming a solution. This
solution is conduced to the heater where dissolvent and solute are separated by means
of heat coming from outside. The water returns to the evaporator, and the bromide to
the absorbent area.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
vi
The absorption machine is an alternative to the already known compression
refrigeration system, with the advantage that we do not use the compressor in damage
of the performance (COP). This loss of performance is worth whenever the energy
comes from a low cost calorific source or as it happens in this type of applications,
residual energy.
The results of implanting this kind of technologies in hospitals, hotels, towers, and
in general any building in which the use is elevated enough are very positive, not only
from the power point of view but also from the economic one. Economically, the
period of return of the investment is about four years reaching a net profit of €800,000
at the end of the 10th year.
All in all, trigeneration has enormous advantages since the residual heats are not
spilled to the atmosphere at high temperature. On the other hand, this kind of
generation promotes the distributed generation. Electricity is consumed where it is
generated, which helps not to overload the electrical lines and gives great security in
the provision.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
viii
Índice
RESUMEN ...............................................................................................................................................III
SUMMARY .............................................................................................................................................. V
ÍNDICE..................................................................................................................................................VIII
1. MEMORIA DESCRIPTIVA
1 INTRODUCCIÓN............................................................................................................................ 14
1.1 Objetivos del proyecto ..................................................................................... 14
1.2 Generalidades sobre la cogeneración ............................................................ 14
1.2.1
Definición de cogeneración
14
1.2.2
Ventajas
14
1.3 Tecnologías aplicables en cogeneración........................................................ 15
1.3.1
Cogeneración con motor alternativo
16
1.3.2
Cogeneración con turbina de gas
16
1.3.3
Cogeneración con turbina de vapor
17
1.3.4
Cogeneración con microturbinas
17
1.4 Criterios de elección de la tecnología ............................................................ 18
1.5 Requisitos de una instalación de cogeneración ........................................... 19
1.5.1
Requisitos técnicos de la instalación
19
1.5.2
Requisitos legales de la instalación
19
1.6 Trigeneración .................................................................................................... 20
1.6.1
Introducción
20
1.6.2
Refrigeración por absorción
21
1.6.3
Variables de diseño de los sistemas de refrigeración por absorción
23
1.6.4
Aspectos económicos de la trigeneración
23
2 DATOS DEL HOSPITAL................................................................................................................ 24
2.1 Datos generales................................................................................................. 24
2.2 Consumos .......................................................................................................... 24
2.2.1
Demanda eléctrica
24
2.2.2
Demanda térmica
26
2.2.2.1
Demanda térmica para calefacción ....................................................................................... 26
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
2.2.3
ix
2.2.2.2
Demanda térmica para climatización................................................................................... 26
2.2.2.3
Tabla de datos.......................................................................................................................... 27
Demanda diarias de calor, frío y electricidad
27
3 DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓN ..................................................................................... 41
3.1 Elección de los equipos.................................................................................... 41
3.1.1
Elección del tipo de fuente de energía primaria
41
3.1.2
Elección del sistema de recuperación de calor
42
3.1.3
Tipos de combustibles
42
3.1.4
Solución adecuada
43
3.2 Funcionamiento de la instalación .................................................................. 45
3.2.1
Funcionamiento del equipo eléctrico
45
3.2.2
Funcionamiento del equipo térmico
46
3.2.3
3.2.4
3.2.2.1
Sistema de recuperación de calor.......................................................................................... 46
3.2.2.2
Demanda de potencia térmica recuperada .......................................................................... 46
Sistemas de control
47
3.2.3.1
Control de Temperaturas ....................................................................................................... 47
3.2.3.2
Control de la velocidad de los motores................................................................................ 48
3.2.3.3
Control de la presión de los circuitos ................................................................................... 48
Mantenimiento
48
3.2.4.1
Mantenimiento de los motores.............................................................................................. 48
3.2.4.2
Mantenimiento de la instalación de recuperación de calor ............................................... 49
3.3 Equipos instalados ........................................................................................... 49
3.3.1
3.3.2
3.3.3
Equipos motor-generador
50
3.3.1.1
Datos constructivos................................................................................................................. 50
3.3.1.2
Equipo de recuperación de calor........................................................................................... 51
3.3.1.3
Aeroenfriador .......................................................................................................................... 51
3.3.1.4
Recuperación de gases de escape.......................................................................................... 52
Intercambiador de calor para calefacción
52
3.3.2.1
Calderas auxiliares para calefacción..................................................................................... 52
3.3.2.2
Acumuladores de calor para agua caliente sanitaria.......................................................... 53
Equipo de absorción
3.3.3.1
53
Torre de refrigeración............................................................................................................. 54
3.3.4
Grupo de bombas
54
3.3.5
Instalación eléctrica
55
3.3.5.1
Centro de transformación ...................................................................................................... 56
3.3.5.2
Servicios auxiliares.................................................................................................................. 56
3.3.5.3
Distribución ............................................................................................................................. 56
3.3.5.4
Protecciones ............................................................................................................................. 57
3.4 Obra civil ........................................................................................................... 57
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
x
3.4.1
Recinto destinado a los motogeneradores
58
3.4.2
Recinto de los recuperadores de calor
59
3.4.3
Recinto auxiliar
59
3.4.4
Recinto de instalaciones eléctricas
59
3.4.5
Sala de control
60
3.4.6
Cimentación
60
3.4.7
Acabados
61
3.4.7.1
Motogeneradores .................................................................................................................... 61
3.4.7.2
Máquinas de absorción........................................................................................................... 62
3.4.7.3
Recinto auxiliar........................................................................................................................ 62
3.4.7.4
Instalaciones eléctricas ........................................................................................................... 62
3.4.7.5
Sala de control ......................................................................................................................... 63
4 RESUMEN DEL PRESUPUESTO FINAL .................................................................................... 63
2. CÁLCULOS
1 ELECCIÓN DEL MOTOR .............................................................................................................. 65
1.1 Elección del número de motores y de la potencia ....................................... 65
1.2 Régimen horario de funcionamiento............................................................. 65
1.3 Cumplimiento del régimen especial.............................................................. 66
1.3.1
Condición de autogenerador
67
1.3.2
Rendimiento eléctrico equivalente
68
2 CÁLCULO DE LA CALDERA DE RECUPERACIÓN............................................................... 70
2.1 Cálculo del caudal del circuito de camisas ................................................... 70
2.2 Calor aprovechable de los gases de escape .................................................. 70
2.3 Cálculo del circuito de refrigeración ............................................................. 71
3 CÁLCULO DE LA MÁQUINA DE ABSORCIÓN ..................................................................... 72
3.1 Cálculo de la potencia frigorífica ................................................................... 73
3.2 Cálculo de la carga del generador.................................................................. 74
3.3 Cálculo de la carga del condensador............................................................. 74
3.4 Cálculo de la carga del evaporador ............................................................... 75
3.5 Características de la máquina de absorción ................................................. 75
4 CÁLCULO DEL SISTEMA DE CALEFACCIÓN ....................................................................... 76
4.1 Cálculo de la potencia de calefacción ............................................................ 76
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
xi
4.2 Cálculo del circuito secundario de calefacción ............................................ 76
5 ACUMULADORES DE AGUA CALIENTE SANITARIA ....................................................... 77
5.1 Cálculo de los acumuladores.......................................................................... 77
5.2 Cálculo del circuito secundario de los acumuladores ................................ 77
6 CÁLCULO DE LOS EQUIPOS AUXILIARES ............................................................................ 78
6.1 Aeroenfriadores ................................................................................................ 78
7 TABLAS DE CARGA HORARIA.................................................................................................. 78
8 GRÁFICAS DE CARGA HORARIA DE LA INSTALACIÓN................................................. 91
8.1 Demanda eléctrica frente a producción en cada día tipo ........................... 91
8.2 Demanda térmica anual, frente a potencia térmica disponible ................. 95
3. ESTUDIO ECONÓMICO
1 INTRODUCCIÓN.......................................................................................................................... 101
2 SITUACIÓN SIN COGENERACIÓN ........................................................................................ 101
2.1 Factura eléctrica .............................................................................................. 102
2.2 Factura de gas ................................................................................................. 103
2.3 Gasto total sin trigeneración ......................................................................... 105
3 PREVISIONES CON TRIGENERACIÓN ................................................................................. 105
3.1 Factura de gas ................................................................................................. 105
3.2 Factura eléctrica .............................................................................................. 108
3.2.1
Compra de electricidad de la red eléctrica
108
3.2.2
Ingresos por venta de electricidad a la red
109
3.3 Gasto total con trigeneración ........................................................................ 111
4 COMPARACIÓN DE AMBOS MODOS DE FUNCIONAMIENTO ................................... 111
5 ESTUDIO DE VIABILIDAD........................................................................................................ 112
5.1 Periodo de retorno de la inversión .............................................................. 113
5.2 Valor Actual Neto (VAN) y Tasa Interna de Rentabilidad (T.I.R.) ......... 114
6 CONCLUSIONES........................................................................................................................... 115
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
xii
4. ANÁLISIS MEDIOAMBIENTAL
1 INTRODUCCIÓN.......................................................................................................................... 117
2 EMISIONES ATMOSFÉRICAS................................................................................................... 117
2.1 Monóxido de carbono.................................................................................... 117
2.2 Óxidos de nitrógeno....................................................................................... 118
2.2.1
EGR
118
2.2.2
Convertidores catalíticos
118
2.2.3
Lean Burn
119
3 RESIDUOS SÓLIDOS................................................................................................................... 119
4 CONTAMINACIÓN ACÚSTICA ............................................................................................... 119
4.1 Conducto de gases de escape ....................................................................... 119
4.2 Motores de gas natural .................................................................................. 120
5 VIBRACIONES............................................................................................................................... 120
ANEXOS
A BIBLIOGRAFÍA.............................................................................................................................. 123
1
Memoria Descriptiva
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
1
14
Introducción
1.1
Objetivos del proyecto
La mayor parte de las instalaciones, demandan de manera simultánea calor, frío y
electricidad. Las posibilidades de aprovechar el calor procedente de un sistema de
generación de electricidad, es un método muy eficiente desde el punto de vista
energético, y por tanto económicamente atractivo.
Éste interés por el aprovechamiento de la energía calorífica, se ha visto
incrementado debido a la gran diferencia existente entre los precios de la electricidad y
de los combustibles.
Este proyecto, tiene como objetivo el cálculo de los equipos necesarios para el
funcionamiento de una instalación de trigeneración, y la realización de un estudio
técnico-económico.
1.2
Generalidades sobre la cogeneración
1.2.1
Definición de cogeneración
Es un sistema alternativo de generación de energía, basado en el aprovechamiento
de los gases de escape de una turbina o motor, que poseen un elevado poder calorífico.
Dicho poder calorífico es fácilmente aprovechable por medio de un fluido portador de
calor como puede ser el agua.
Básicamente consiste en la generación simultánea de energía eléctrica y energía
térmica, que puede ser utilizada para producir vapor, agua caliente para calefacción,
etc.
1.2.2
Ventajas
Las principales ventajas que ofrece la cogeneración son las siguientes:
•
Elevados rendimientos.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
•
15
La energía se produce y se consume en el mismo sitio; esto favorece la no
saturación de las líneas eléctricas, y el evitar las pérdidas producidas en la
transformación y en el posterior transporte de la energía eléctrica.
•
Diversificación del sector eléctrico.
•
Autoconsumo: producimos independientemente del suministro eléctrico, lo
cual evita paradas por corte del suministro.
•
Venta de energía eléctrica sobrante, que se traduce en beneficios económicos.
•
Diversificación en el consumo de energía primaria y menor dependencia del
petróleo, al usar típicamente gas natural.
•
No supone la contaminación térmica de ríos y lagos, al consumir calores
residuales.
1.3
Tecnologías aplicables en cogeneración
Existen dos posibilidades, según la forma de energía de los eslabones de la
cadena:
•
Ciclo de cabecera: Es con diferencia el más utilizado en cogeneración. En el
primer escalón se genera energía mecánica, que a su vez es transformada a
energía eléctrica por medio de un alternador, a partir de la energía química
de un combustible, y el residuo de esta operación es una energía térmica,
que constituye el segundo escalón.
•
Ciclo de cola: La energía térmica residual de un proceso es utilizada para
producir electricidad. Estos ciclos están típicamente asociados con procesos
industriales en los que se presentan altas temperaturas, y por tanto resultan
calores residuales del orden de 900 º C que pueden ser utilizados
eficazmente
para
producir
vapor
y
electricidad.
El principal inconveniente que presentan estos ciclos es el elevado coste de
los intercambiadores de calor, ya que además de soportar temperaturas
elevadísimas, tienen que estar fabricados con materiales que resistan
efluentes corrosivos.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
1.3.1
16
Cogeneración con motor alternativo
El motor alternativo genera la mayor cantidad de energía eléctrica por unidad de
combustible consumido, del 34 al 41%, aunque los gases residuales son a baja
temperatura, entre 200 y 250 °C. Sin embargo, en aquellos procesos en los que se puede
adaptar, la eficiencia de cogeneración alcanza valores similares a los de las turbinas de
gas (85%). Con los gases residuales se puede producir vapor de baja presión (de 10 a 15
kg/cm2) o agua caliente de 80 a 100 °C.
1.3.2
Cogeneración con turbina de gas
En este arreglo un compresor alimenta aire a alta presión a una cámara de
combustión en la que se inyecta el combustible, que al quemarse generará gases a alta
temperatura y presión, que a su vez, alimentan a la turbina donde se expanden
generando energía mecánica que se transforma en energía eléctrica a través de un
generador acoplado a la flecha de la turbina.
Los gases de escape tienen una temperatura que va de 500 a 650 °C. Estos gases son
relativamente limpios y por lo tanto se pueden aplicar directamente a procesos de
secado, o pueden ser aprovechados para procesos de combustión posteriores, ya que
tienen un contenido de oxígeno de alrededor del 15%. Debido a su alta temperatura,
estos gases suelen ser empleados a su vez, para producir vapor, que se utiliza en los
procesos industriales e inclusive, como veremos más adelante para generar más
energía eléctrica por medio de una turbina de vapor.
La cogeneración con turbina de gas resulta muy adecuada para los procesos en los
que se requiere de una gran cantidad de energía térmica, o en relaciones de
calor/electricidad mayores a 2.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
1.3.3
17
Cogeneración con turbina de vapor
En esta configuración la energía mecánica es producida en una turbina, acoplada a
un generador eléctrico, mediante la expansión de vapor de alta presión generado en
una caldera convencional. En este sistema la eficiencia global es del orden del 85 al 90%
y la eléctrica del 20 al 25%.
Las turbinas de vapor se dividen en tres tipos: a contrapresión, a extracción y a
condensación. En las turbinas de contrapresión la principal característica es que el
vapor, cuando sale de la turbina, se envía directamente al proceso sin necesidad de
contar con un condensador y equipo periférico, como torres de enfriamiento. En la
turbina de extracción/condensación, una parte del vapor puede extraerse en uno o
varios puntos de la turbina antes de la salida al condensador, obteniendo así, vapor a
proceso a varias presiones, mientras que el resto del vapor se expande hasta la salida al
condensador.
Estos sistemas se aplican principalmente en aquellas instalaciones en las que la
necesidad de energía térmica respecto a la eléctrica es de 4 a 1 o mayor.
1.3.4
Cogeneración con microturbinas
Las microturbinas difieren substancialmente de la mayoría de los métodos
tradicionales de generación de energía eléctrica usados en la industria, con emisiones
sumamente bajas, y que resultan particularmente útiles en muchísimas aplicaciones
industriales y comerciales.
Una microturbina es esencialmente una planta de poder miniatura, autocontenida,
que genera energía eléctrica y calorífica en rangos desde 30kW hasta 1.2MW en
paquetes múltiples (multipacks). Tiene una sola parte móvil, sin cajas de engranes,
bombas u otros subsistemas, y no utiliza lubricantes, aceites o líquidos enfriantes. Estos
equipos pueden usar varios tipos de combustibles tanto líquidos como gasesos,
incluyendo gas amargo de pozos petroleros con un contenido amargo de hasta 7%, gas
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
18
metano, gases de bajo poder calorífico (tan bajo como 350 Btu) emanados de digestores
de rellenos sanitarios.
Uno de los usos más prácticos y eficientes de la microturbina está en la
cogeneración. Cogeneración, utilizando ambas formas de energía simultáneamente,
energía eléctrica y calor, implica precisamente maximizar el uso del combustible con
eficiencias del sistema entre 70-80%. Empresas comerciales, pequeñas industrias,
hoteles, restaurantes, clínicas, centros de salud, y una multitud de otras aplicaciones
pueden combinar sus necesidades de electricidad y energía térmica mediante el uso de
microturbinas como sistemas de cogeneración que anteriormente era difícil de lograr.
1.4
Criterios de elección de la tecnología
En la tabla anterior se ven las las eficiencias energéticas, tanto eléctricas como
térmicas, de las diferentes alternativas existentes en el mercado. Dependiendo de la
naturaleza de la instalación a diseñar se seleccionará una u otra. Además, entran en
juego otros factores como los costes de capital, costes de operación y mantenimiento,
combustible a utilizar, el funcionamiento a cargas parciales, tamaño, disponibilidad,
factores ambientales, … que serán analizados posteriormente.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
1.5
19
Requisitos de una instalación de cogeneración
Se deben de cumplir una serie de requisitos, tanto legales como técnicos. Los
primeros para actuar dentro del reglamento de instalaciones de cogeneración y operar
en condiciones ventajosas desde el punto de vista económico; los segundos para
obtener el máximo rendimiento de la instalación.
1.5.1
Requisitos técnicos de la instalación
•
Utilizar en cada punto del proceso energía de la menor calidad posible.
•
Sustituir los consumos directos de gas por consumos de vapor o agua
caliente procedente de la cogeneración.
•
Racionalizar el consumo de frío, utilizando máquinas de absorción que se
accionan mediante energía térmica (calor).
•
Utilizar combustible barato y abundante.
•
Trabajar el mayor número posible de horas al año (se recomienda más de
5000).
•
Seguridad en el suministro de energía térmica y eléctrica.
•
Facilidad para amoldarse a variaciones de consumo energético sin pérdida
de beneficios.
1.5.2
Requisitos legales de la instalación
Actualmente existen dos requisitos que debe cumplir toda instalación de
poligeneración. El primero de ellos hace referencia al autoconsumo de energía eléctrica,
que para este tipo de instalaciones ha de ser superior al 10%. Está previsto un nuevo
RD que no imponga ningún límite en cuanto al autoconsumo, pero aún no ha sido
aprobado. La otra restricción legal trata sobre el rendimiento eléctrico equivalente, que
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
20
es un indicador de la bondad de la instalación de cogeneración y se calcula de la
siguiente manera:
REE =
E
Q−
V
0 .9
Donde Q es el consumo de energía primaria con referencia al poder calorífico
inferior del combustible utilizado, V es el número de unidades térmicas de calor útil
demandado por el hospital y E es la energía eléctrica generada, medida en bornes del
alternador. Para la definición, se ha tenido en cuenta un rendimiento para la
producción útil del 90%.
Las instalaciones acogidas al régimen especial poseen una serie de derechos en las
relaciones con las empresas distribuidoras. Deben de garantizar la conexión en paralelo
de la instalación y facilitar la incorporación de su energía excedentaria al precio de
mayorista incluyendo la prima. También deben recibir la energía eléctrica necesaria
para el correcto funcionamiento de la instalación a la tarifa regulada.
1.6
Trigeneración
1.6.1
Introducción
Existen muchas formas de realizar la cogeneración, pero, en la mayoría de los casos,
las proporciones o ratios no son los adecuados en una determinada aplicación,
generalmente porque la demanda térmica durante los meses estivales se reduce
notablemente, y la demanda eléctrica por su parte aumenta debido al empleo de
compresores eléctricos para refrigeración.
Combinando la cogeneración con la refrigeración por absorción (trigeneración), ese
problema queda solventado, ya que los consumos eléctricos de los compresores se
verán sustituidos por consumos térmicos de las máquinas de absorción, contribuyendo
a aplanar tanto la curva eléctrica como la térmica, logrando un ratio calor/electricidad
mucho más constante.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
1.6.2
21
Refrigeración por absorción
El principio de absorción está basado en la solubilidad de un gas en una solución a
baja temperatura y en la propiedad de estas soluciones de eliminar el gas cuando
aumenta su temperatura. La absorción va acompañada de un desprendimiento de
calor.
En lugar de una compresión del vapor entre el evaporador y el condensador, en un
ciclo de absorción el refrigerante es absorbido por una sustancia secundaria llamada
absorbente para formar una solución líquida. Dicha solución se comprime hasta alta
presión con unas bombas. Al ser el volumen específico de esta solución mucho menor
que el del vapor refrigerante, el trabajo realizado por las bombas será
significativamente menor, luego necesitará menos potencia para la compresión que los
sistemas tradicionales.
La otra diferencia principal, es que en los sistemas de absorción debe introducirse
un medio para recuperar el refrigerante vapor a partir de la solución líquida antes de
que el refrigerante entre en el condensador, lo cual suponer transferir calor desde una
fuente a una temperatura relativamente alta. Para ello se utilizan los vapores y calores
residuales de la planta, que de otra manera serían evacuados al ambiente sin
aprovecharse.
El ciclo básico de absorción se realiza con cuatro componentes fundamentales:
generador, condensador, evaporador y absorbedor, trabajando los dos primeros en la
zona de alta presión y el resto a baja presión. Entre ambas zonas suele haber una
relación de presiones 10:1.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
22
En el generador, una disolución diluida de refrigerante en absorbente es
continuamente concentrada por acción de un fluido térmico. Los vapores de
refrigerante generados en el generador pasan al condensador, donde condensan
mediante agua de refrigeración, quedando en el generador una disolución concentrada
que será enviada al absorbedor para completar el ciclo del absorbente. Una vez en
estado líquido, el refrigerante pasa de la zona de alta presión a la de baja, donde se
produce una evaporación súbita, dando como resultado que el resto del refrigerante
líquido no evaporado se enfríe hasta la temperatura de saturación correspondiente a la
presión dentro del evaporador. Este refrigerante enfriado es el que se pone en contacto
con el sistema de fluido externo a enfriar (generalmente agua) produciéndose el efecto
refrigerante. Los vapores de refrigerante abandonan el evaporador y van hacia el
absorbedor, donde son absorbidos por la disolución concentrada, disminuyendo esta
su concentración, para dirigirse de nuevo al generador y así comenzar el ciclo
completo.
En el absorbedor es necesario enfriar con agua de refrigeración para disipar el calor
producido en el proceso de absorción. Típicamente se suele usar el mismo circuito que
el que condensa el vapor en el condensador.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
1.6.3
23
Variables de diseño de los sistemas de refrigeración por absorción
Las variables primarias para este diseño son:
•
Temperatura y caudal requerido de agua fría.
•
Temperatura de entrada del agua o fluido de proceso.
•
Presión de vapor o temperatura equivalente del agua caliente o de los gases
calientes disponibles.
El rendimiento de la máquina de absorción aumentará cuanto más elevada sea la
temperatura del fluido de salida, y además la capacidad de la máquina será mayor.
1.6.4
Aspectos económicos de la trigeneración
La cogeneración con absorción se plantea como una alternativa económica a los
sistemas convencionales de refrigeración. En una instalación de este tipo, el coste del
sistema de absorción completo puede suponer un 25% del coste total.
El sector que más partido puede sacarle a este sistema es el sector de servicios, ya
que la demanda es muy adecuada, especialmente para cubrir los picos de climatización
enverado.
Para edificios ya construidos, la sustitución del sistema convencional por uno con
absorción no es rentable por debajo de los 10.000 m2, salvo que tengan algún consumo
especial de calor o frío, como es el caso que nos ocupa.
Para edificios nuevos, los sistemas de trigeneración pueden ser rentables para
superficies superiores a 5000 m2 para utilizaciones de más de un 80% de los días del
año. La trigeneración constituye una alternativa muy atractiva desde el punto de vista
económico pero la mayor importancia de ello lo va a constituir el ahorro energético que
supone para una nación, ya que los rendimientos obtenidos son muy elevados y
superan notablemente a los sistemas convencionales.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
2
24
Datos del hospital
2.1
Datos generales
La instalación donde se va a implantar el sistema de trigeneración es un hospital
público con una capacidad de 735 camas, con una ocupación media anual de un 85%.
El complejo hospitalario consta de un solo edificio principal de 11 plantas con dos
sótanos.
Dado el tipo de edificio, presentará una gran demanda de energía térmica y eléctrica
a lo largo de todo el día. La energía térmica es debida a las demandas de calefacción y
ACS, mientras que la demanda eléctrica se debe a factores como alumbrado, fuerza o
refrigeración (que pasará a formar parte del consumo térmico una vez implantado el
sistema).
El hospital se haya ubicado en la costa levantina, por lo que la demanda frigorífica
durante los meses de verano es considerable.
Los datos de partida del hospital se obtienen a partir de las facturas mensuales tanto
de la compañía eléctrica como de la empresa suministradora de combustible para
calefacción.
2.2
Consumos
2.2.1
Demanda eléctrica
Se han tomado los datos de la factura eléctrica del hospital a lo largo del año 2005,
durante el cual la energía eléctrica se suministró a 20 KV, transformándola a 380 V
según distintos usos (alumbrado, fuerza, compresores, etc.), ascendiendo la potencia
contratada a 2600 KW. Un dato a señalar, es el factor de potencia de la instalación, de
un 0,95.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
25
Como se muestra en la siguiente gráfica, el consumo total del hospital permanece
constante a lo largo de todo el año, salvo durante los meses veraniegos, que presenta
picos correspondiéndose con el funcionamiento de los compresores.
Es necesario separar el consumo de dichos compresores del resto del consumo
eléctrico, ya que serán sustituidos por las máquinas de absorción. Se tomarán las
siguientes hipótesis:
-
El consumo de fuerza y de alumbrado se mantiene constante a lo largo de todo
el año.
-
El consumo de los compresores es lo que hace diferente el consumo en los
meses de verano.
Representando de forma gráfica observamos que los picos de demanda se
corresponden con el funcionamiento de los compresores, por lo que una vez
implantado el sistema de poligeneración la demanda presentará una forma totalmente
plana, lo cual favorece enormemente el funcionamiento de los motores para que
funcionen a un rendimiento máximo.
1800000
1600000
1400000
1200000
1000000
Frío (KWh)
800000
Alumbrado+ Fuerza (KWh)
600000
400000
200000
0
Enero
Abril
Julio
Octubre
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
2.2.2
26
Demanda térmica
El consumo térmico del hospital comprende el consumo de calefacción, ACS y
climatización, ya que al usar las máquinas de absorción se sustituyen los consumos
eléctricos de climatización por consumos térmicos, sustituyendo a los compresores.
2.2.2.1
Demanda térmica para calefacción
El consumo térmico del hospital será obtenido a partir de los consumos diarios de
gas natural de las calderas existentes, teniendo en cuenta el rendimiento de éstas y el
poder calorífico del combustible utilizado.
En las instalaciones actuales se utilizan calderas de gas natural y calderas de gasoil,
estas últimas para la producción de vapor a alta presión para lavandería y centro de
esterilización. Con la nueva instalación de trigeneración, este servicio será
subcontratado.
Partiendo de los datos de consumo mensual se puede estimar que la demanda para
la instalación de calefacción y ACS. Esta última permanece casi constante a lo largo de
todo el año, descendiendo ligeramente en los meses estivales. Los consumos de
lavandería y esterilización no son contemplados en las tablas al tener que ser
subcontratados.
2.2.2.2
Demanda térmica para climatización
La demanda frigorífica del hospital debe cubrir las habitaciones y las zonas
comunes de éste. Para ello se están utilizando unos compresores cuyo consumo
eléctrico se ha estimado anteriormente. A partir de ellos y tomando como base el
rendimiento COP = 2.5 y los rendimientos de las máquinas de absorción del 70% se
puede estimar una demanda frigorífica mensual de la siguiente forma:
Dte=Dts/0.7
Dts=COP·W
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
27
Donde:
-
Dte: demanda térmica de entrada a la máquina de absorción.
-
Dts: demanda térmica de salida de la máquina de absorción.
-
W: consumo eléctrico de frío.
Para estimar la potencia de los equipos es necesario calcularla con la punta de la
demanda del año, correspondiendo ésta a la del mes de agosto, debido a que el
hospital no puede perder servicio de climatización en ningún momento.
2.2.2.3
Tabla de datos
Mes
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiembre
Octubre
Noviembre
Diciembre
2.2.3
Consumo
electrico
(KWh)
1130599
1032759
1130599
1027322
1149613
1319096
1442605
1609817
1287329
1036059
1006395
1050152
Frio
(KWh)
0
0
0
0
116499
262124
436872
582496
291248
87375
0
0
Calefacción
(KWh)
1945749
1657675
1140401
974284
0
0
0
0
0
281193
627886
1453857
Dts (KWh)
0
0
0
0
308722
694629
1157711
1543614
771807
231544
0
0
Dte (KWh)
0
0
0
0
441032
992327
1653873
2205163
1102582
330777
0
0
ACS
(KWh)
194707
175866
194707
188428
194707
183429
144571
147598
225472
194707
188428
194706
Demanda diarias de calor, frío y electricidad
Además de las demandas mensuales de climatización, electricidad y térmicas, es
necesario tener en cuenta las fluctuaciones diarias. Para ello se toman anteriores
estudios de hospitales similares para la demanda eléctrica, y estudios de fluctuaciones
diarias de temperatura en la zona de construcción del hospital. Teniendo en cuenta
ello, se han elaborado doce días tipo, uno por cada mes del año, que permitirán simular
el funcionamiento de la instalación. Para ello se han tenido en cuenta las siguientes
premisas:
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
-
28
No se incluyen demandas de vapor a alta presión para lavandería y
esterilización. Serán servicios subcontratados dada la imposibilidad de obtener
vapor a esas temperaturas con cogeneración.
-
Se considera el consumo de ACS constante, dado que es posible su acumulación
con la nueva instalación.
-
Las necesidades de calefacción y de refrigeración siguen una curva inversa a la
de las temperaturas de la zona, teniendo todos los meses una forma similar
pero con diferentes valores absolutos.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
ENERO
Hora
Demanda Electrica (kW)
29
Demanda Térmica (kW)
Frio(KW)
1
1177
2342
0
2
1110
2214
0
3
1038
2078
0
4
996
1999
0
5
974
1854
0
6
947
1806
0
7
944
1799
0
8
960
1792
0
9
1211
2308
0
10
1645
3134
0
11
1956
3499
0
12
2079
3961
0
13
2182
4158
0
14
2252
4291
0
15
2247
4282
0
16
2208
4206
0
17
2043
3896
0
18
1941
3501
0
19
1455
2774
0
20
1426
2716
0
21
1442
2748
0
22
1453
2770
0
23
1458
2778
0
24
1324
2523
0
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
FEBRERO
Hora
Demanda Electrica (kW)
30
Demanda Térmica (kW)
Frio(KW)
1
1191
2168
0
2
1124
1857
0
3
1050
1735
0
4
1009
1666
0
5
984
1624
0
6
961
1587
0
7
956
1638
0
8
971
1655
0
9
1225
2071
0
10
1664
2750
0
11
1978
3269
0
12
2102
3354
0
13
2209
3379
0
14
2279
3391
0
15
2273
3457
0
16
2234
3493
0
17
2069
3417
0
18
1967
3249
0
19
1474
2637
0
20
1420
2546
0
21
1458
2561
0
22
1470
2579
0
23
1477
2550
0
24
1341
2316
0
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
MARZO
Hora
Demanda Electrica (kW)
31
Demanda Térmica (kW)
Frio(KW)
1
1215
1436
0
2
1147
1353
0
3
1073
1266
0
4
1030
1216
0
5
1006
1188
0
6
980
1157
0
7
974
1151
0
8
991
1172
0
9
1252
1478
0
10
1700
2008
0
11
2022
1506
0
12
2147
2537
0
13
2255
2663
0
14
2327
2748
0
15
2323
2743
0
16
2282
2693
0
17
2113
2495
0
18
2008
2370
0
19
1504
1776
0
20
1473
1739
0
21
1490
1760
0
22
1503
1773
0
23
1506
1779
0
24
1368
1616
0
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
ABRIL
Hora
Demanda Electrica (kW)
32
Demanda Térmica (kW)
Frio(KW)
1
1213
1373
0
2
1147
1298
0
3
1075
1216
0
4
1031
1167
0
5
1006
1137
0
6
980
1110
0
7
975
1105
0
8
1217
1122
0
9
1126
1274
0
10
1610
1822
0
11
1898
2148
0
12
1947
2204
0
13
2033
2300
0
14
2022
2289
0
15
1820
2059
0
16
1667
1888
0
17
1416
1602
0
18
1391
1574
0
19
1451
1641
0
20
1499
1697
0
21
1525
1725
0
22
1546
1749
0
23
1509
1706
0
24
1370
1551
0
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
MAYO
Hora
Demanda Electrica (kW)
33
Demanda Térmica (kW)
Frio(KW)
1
1369
91
525
2
1289
91
492
3
1209
91
457
4
1158
91
436
5
1131
91
423
6
1137
91
426
7
1098
91
410
8
1116
456
162
9
987
456
107
10
1534
456
342
11
1856
456
481
12
1806
364
523
13
1902
364
565
14
1890
274
623
15
1662
274
525
16
1448
274
433
17
1163
274
310
18
1223
274
336
19
1292
364
300
20
1344
364
323
21
1371
364
336
22
1525
274
466
23
1484
182
511
24
1328
182
445
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
JUNIO
Hora
Demanda Electrica (kW)
34
Demanda Térmica (kW)
Frio(KW)
1
1717
88
1275
2
1618
88
1199
3
1519
88
1121
4
1455
88
1070
5
1420
88
1044
6
1386
88
1017
7
1379
88
1011
8
1402
442
782
9
1255
442
667
10
1556
442
902
11
1962
442
1218
12
1758
354
1121
13
1876
354
1213
14
1863
266
1265
15
1577
266
1042
16
1252
266
789
17
894
266
509
18
1083
266
656
19
1167
354
659
20
1236
354
714
21
1268
354
740
22
1631
266
1084
23
1579
177
1106
24
1382
177
952
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
JULIO
Hora
Demanda Electrica (kW)
35
Demanda Térmica (kW)
Frio(KW)
1
1401
68
1706
2
1272
68
1446
3
1137
68
1376
4
1274
68
1347
5
1226
68
1388
6
1179
68
1329
7
1171
68
1418
8
1204
338
1271
9
1314
338
1388
10
1594
338
1759
11
2135
338
2205
12
1680
270
1914
13
1838
270
2111
14
1819
203
2135
15
1442
203
1662
16
988
203
1294
17
769
203
1019
18
857
203
1031
19
970
270
1076
20
1058
270
1176
21
1106
270
1205
22
1803
203
2116
23
1734
135
2076
24
1473
135
1749
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
AGOSTO
Hora
Demanda Electrica (kW)
36
Demanda Térmica (kW)
Frio(KW)
1
1479
68
2210
2
1351
68
2118
3
1213
68
1895
4
1229
68
1920
5
1178
68
1941
6
1132
68
1765
7
1124
68
1852
8
1157
344
1714
9
949
344
1691
10
1475
344
2123
11
2022
344
2120
12
1922
276
2688
13
2081
276
2945
14
2064
207
2964
15
1681
207
2449
16
1390
207
2084
17
908
207
1511
18
864
207
1540
19
980
276
1577
20
1068
276
1659
21
1116
276
1696
22
1721
207
2213
23
1650
138
1998
24
1386
138
2203
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
SEPT.
Hora
Demanda Electrica (kW)
37
Demanda Térmica (kW)
Frio(KW)
1
1338
108
1173
2
1235
108
1076
3
1127
108
974
4
1182
108
1028
5
1147
108
994
6
1108
108
959
7
1100
108
950
8
1129
544
672
9
894
544
453
10
1629
544
1137
11
2062
544
1544
12
1827
436
1401
13
1954
436
1519
14
1940
327
1582
15
1635
327
1298
16
1279
327
965
17
902
327
613
18
1110
327
807
19
1199
436
815
20
1272
436
883
21
1308
436
917
22
1716
327
1372
23
1659
217
1397
24
1449
217
1200
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
OCTUBRE
Hora
Demanda Eléctrica (kW)
38
Demanda Térmica (kW)
Frio(KW)
1
1121
432
364
2
1059
411
343
3
991
387
319
4
950
373
305
5
928
366
296
6
903
358
288
7
899
357
286
8
916
568
147
9
933
649
100
10
1348
790
250
11
1643
890
354
12
1675
878
382
13
1776
912
418
14
1841
883
478
15
1836
881
477
16
1764
867
442
17
1608
816
386
18
1579
783
393
19
1116
677
191
20
1087
668
180
21
1101
672
185
22
1214
624
286
23
1220
575
324
24
1094
530
279
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
NOVIEMBRE
Hora
Demanda Electrica (kW)
39
Demanda Térmica (kW)
Frio(KW)
1
1083
755
0
2
1023
712
0
3
956
666
0
4
916
638
0
5
896
624
0
6
873
608
0
7
867
606
0
8
883
616
0
9
1114
777
0
10
1514
1055
0
11
1800
1255
0
12
1912
1334
0
13
2007
1400
0
14
2071
1445
0
15
2066
1442
0
16
2030
1415
0
17
1880
1311
0
18
1788
1246
0
19
1340
935
0
20
1313
916
0
21
1327
925
0
22
1335
931
0
23
1343
937
0
24
1218
849
0
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
DICIEMBRE
Hora
Demanda Electrica (kW)
40
Demanda Térmica (kW)
Frio(KW)
1
1094
1717
0
2
1031
1618
0
3
964
1514
0
4
925
1452
0
5
907
1423
0
6
881
1383
0
7
877
1376
0
8
893
1402
0
9
1126
1767
0
10
1530
2401
0
11
1818
2853
0
12
1931
3030
0
13
2028
3182
0
14
2092
3283
0
15
2085
3273
0
16
2051
3219
0
17
1898
2980
0
18
1804
2832
0
19
1351
2122
0
20
1324
2078
0
21
1338
2100
0
22
1349
2118
0
23
1353
2126
0
24
1230
1930
0
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
3
41
Descripción de la instalación
3.1
Elección de los equipos
3.1.1
Elección del tipo de fuente de energía primaria
Como se vio anteriormente, existen tres tipos de tecnologías existentes en el
mercado, y será vital realizar una buena elección, ya que ésta limitará las posibilidades
de la instalación de cogeneración. Para este tipo de instalaciones, la decisión se centra
entre motores alternativos de combustión interna y turbinas de gas. Las principales
diferencias entre ambos, son las siguientes:
Motores alternativos:
•
Rendimiento eléctrico elevado, aunque influenciado en pequeña proporción
por el funcionamiento a cargas parciales (para ello se fracciona la potencia total
en varias unidades).
•
El fluido portador no necesita una temperatura muy elevada.
•
Favorable cuando la relación calor electricidad es cercana a la unidad.
•
Es importante diseñar correctamente los conductores para evitar pérdidas de
carga.
•
Independencia de condiciones atmosféricas.
Turbinas de gas:
•
Rango de potencias: 15 KW- 275MW
•
Compuesta por compresor de aire, cámara de combustión y turbina de
potencia. Ausencia de partes móviles.
•
Dependencia de condiciones atmosféricas. Aproximadamente, cada 100m de
altura, se pierde un 1% de potencia.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
•
42
También se producen pérdidas en la admisión y en el escape, aunque el calor
aprovechado en las turbinas es mayor, ya que es sencillo de recuperar al estar
todo confinado en un mismo lugar.
Finalmente, y atendiendo sobre todo a la magnitud de potencia necesaria (unos
pocos MW), se decidió instalar motores de combustión interna.
3.1.2
Elección del sistema de recuperación de calor
La recuperación de calor en los motores, se realiza en dos etapas, lo que permite
obtener dos temperaturas diferentes de agua de proceso. En la mayoría de las
instalaciones, se utiliza agua caliente, o vapor a presión de 1bar, el problema aparece
cuando se necesita vapor a alta presión, que es necesario utilizar compresores a la
salida de la caldera de baja presión, únicamente factible si es la única solución posible.
3.1.3
Tipos de combustibles
La implantación de un sistema de cogeneración, implica sustituir los consumos
eléctricos por consumos de gas, por lo que ahora el combustible será utilizado tanto
para el funcionamiento de las calderas auxiliares, como por los motores alternativos.
El tipo de combustible elegido ha sido el gas natural por los siguientes motivos:
•
El índice de octanos del gas natural es superior al de la gasolina, por lo que se
puede aumentar el grado de compresión, mejorando el rendimiento,
especialmente notable si trabajamos a cargas parciales.
•
Menor concentración de NOx y CO.
•
Posibilidad de realizar mezclas muy homogéneas, disminuyendo el consumo
específico, debido a la fácil difusión del gas en el aire.
Otras posibles alternativas podrían haber sido la gasolina, el gasoil, o el biogás,
generado mediante la fermentación anaerobia de los residuos orgánicos en
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
43
explotaciones agropecuarias, plantas de tratamiento de aguas residuales urbanas,
vertederos, etc.
3.1.4
Solución adecuada
La instalación constará de tres motores alternativos de gas natural, que
proporcionan una potencia total de 3x958 KWe. La instalación está prevista de un
equipo de recuperación de calor residual, formado por un circuito que se hace pasar
por la refrigeración de camisas, y posteriormente por el sistema de recuperación de
calor de los gases de escape, donde éstos son enfriados hasta 120ºC. La potencia total
recuperada asciende a 3x1168 KW, el fluido portador es agua a 1 bar, la temperatura
del agua de proceso se obtiene a 106,65ºC, y debe regresar al circuito de camisas a 82ºC,
como se observa en esquema.
La instalación descrita consta además de varios intercambiadores de calor para
calefacción de manera que se adecue la temperatura a la necesaria para calefacción,
entrada de la máquina de absorción, o agua caliente secundaria.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
44
Motor
82ºC
106,65ºC
106,65ºC
Equipo de
Recuperador
Absorción
para calefacción
84,3C º
84,3ºC
12,2ºC
80ºC
70ºC
6,7ºC
Equipos de aire
acondicionado
Sist. Distr. del
Agua Caliente
agua caliente
Sanitaria
10ºC
50ºC
ACS
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
3.2
45
Funcionamiento de la instalación
3.2.1
Funcionamiento del equipo eléctrico
El funcionamiento eléctrico del hospital, está basado en tres motores de gas natural
DEUTZ TGB 620 V12, de manera que podamos contar con tres escalones de potencia
para poder realizar una mejor regulación. Se instalará para cada uno de los motores un
sistema compuesto por un alternador síncrono, de marca Stamford, modelo HCI 734 E2
con una tensión de salida de 380 V y 50Hz de frecuencia.
El modo de funcionamiento normal del sistema será conectado a la red eléctrica,
pero debe ser capaz de funcionar aislado de la misma, cuando se produzcan cortes, y
por tanto habrá de aguantar cargas de cortocircuito durante breves períodos de
tiempo.
Los mecanismos eléctricos de control deberán detectar los cortes de suministro en
red para desconectarse de ésta y seguir funcionando en régimen aislado. Resumiendo,
los modos de funcionamiento son los siguientes:
1. Régimen paralelo con la red
Los motores son arrancados con la tensión de ésta, y una vez arrancados se
realiza la conexión en paralelo, bien sea de forma manual o automática. En este tipo
de régimen, la instalación demanda de los motores la potencia necesaria sin
sobrepasar la nominal. Si en algún momento faltara potencia, se tomaría energía
directamente de la red. Los motores siempre funcionarán a plena carga, para
maximizar el rendimiento, de forma que si en algún momento sobra energía, ésta
será vendida a la red.
2. Régimen aislado de red
Situación anormal que únicamente se dará cuando se produzca un corte en el
suministro eléctrico. El corte hará saltar al equipo eléctrico para que la instalación se
desconecte de red. La demanda del hospital será cubierta hasta la potencia máxima
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
46
de los motores. Las variaciones de carga deberán ser absorbidas por el equipo, por
lo que será necesario un variador de velocidad en los motores.
El grado de carga de los motores se establecerá en función de la demanda, pero
procurando el máximo número de horas de funcionamiento. Se intentará, siempre
que sea posible, tener los motores a máxima potencia para evitar disminuciones de
rendimiento.
Los equipos han sido elegidos de manera que cubran el máximo anual de
potencia eléctrica, y funcionen de la manera más económicamente rentable, siempre
respetando la normativa vigente.
3.2.2
3.2.2.1
Funcionamiento del equipo térmico
Sistema de recuperación de calor
La potencia térmica disponible para la instalación, depende directamente de la
potencia eléctrica generada, ya que el sistema utilizado para recuperar la energía
térmica se basa en un circuito cerrado de agua de presión 1 bar que se hace pasar por el
equipo de refrigeración del circuito de camisas y por la salida de los gases de escape.
La recuperación de calor se realiza en dos etapas: en el circuito de refrigeración de
camisas de los pistones, donde recuperamos una potencia de 474 KW por motor,
entrando el agua de refrigeración a 82ºC y abandonando el circuito a 92ºC. La otra
etapa consiste en la recuperación de calor generado por los gases de la combustión,
donde son recuperados 694 KW. La temperatura final del agua será de 106,65ºC, que
será posteriormente utilizada para calefacción/refrigeración, y generación de agua
caliente sanitaria.
3.2.2.2
Demanda de potencia térmica recuperada
La principal demanda de energía térmica se produce en el equipo de
refrigeración/calefacción. Dichos equipos funcionan en paralelo, refrigeración durante
los meses estivales, y calefacción en los meses más fríos.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
47
El sistema de refrigeración está compuesto únicamente por una máquina de
absorción, mientras que el equipo de calefacción está compuesto por un simple
intercambiador de calor, en el cual entra el agua a 106,65 ºC abandonándolo a 84,3 ºC.
La demanda de temperatura de calefacción es de 80 ºC y ésta es recuperada en un
circuito cerrado a 70 ºC.
Por su parte, el consumo térmico de agua caliente sanitaria del hospital, se
encuentra situado en serie con los dos descritos anteriormente, llegándole todo el
caudal de agua disponible a una temperatura de 84,3 ºC, y teniendo que abandonar el
intercambiador de calor a 82 ºC. Gracias a éste sistema es posible suministrar a cada
cama de un caudal de 250 litros/día a 50 ºC.
3.2.3
Sistemas de control
En la instalación descrita deben utilizarse para su correcto funcionamiento los
siguiente sistemas de control, que llevan asociados un sistema de recogida de datos.
3.2.3.1
Control de Temperaturas
Las temperaturas del circuito de agua caliente serás controladas por sensores en los
siguientes puntos:
•
Temperatura de entrada y salida de agua caliente sanitaria.
•
Temperatura de agua intercambiada en la calefacción.
•
Temperatura de entrada y salida de la torre de refrigeración de la máquina de
absorción, para mantener la evacuación de calor adecuada.
•
Temperatura de salida del circuito de recuperación de calor, que entrará en los
equipos de absorción y calefacción, dependiendo de la época del año.
•
Temperatura de gases de escape: deberá ser superior siempre a la temperatura
de rocío.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
•
48
Temperatura de entrada y de salida en el intercambiador de recuperación del
circuito de recuperación de camisas, para favorecer una correcta refrigeración.
Cuando dicho sistema falle, deberán darse órdenes a los Aeroenfriadores.
3.2.3.2
Control de la velocidad de los motores
La velocidad de los motores deberá ser constante e igual a 1500 rpm, debido a la
frecuencia de la instalación y al número de polos de la máquina síncrona, por lo que se
ha de utilizar un equipo capaz de controlar la frecuencia del motor, y otro que regule la
admisión del combustible en los motores.
3.2.3.3
Control de la presión de los circuitos
La presión deberá ser controlada en todas las entradas y salidas de bombas para que
éstas estén funcionando correctamente. Así mismo deberá ser controlada a la entrada y
salida de cualquier equipo que funcione a presión, como por ejemplo la máquina de
absorción, o la admisión de combustible en los motores.
3.2.4
Mantenimiento
3.2.4.1
Mantenimiento de los motores
Los motores instalados aseguran un funcionamiento de 48.000 horas antes de un
reacondicionamiento general, aunque deben realizarse una serie de controles, según el
fabricante, que ordenados según frecuencia son los siguientes:
•
Diariamente: control de lubricante, nivel de agua de refrigeración,
estanqueidad del motor, control de ruidos, de desagües, etc. Control
realizado por el usuario.
•
1500 horas de trabajo: inspección realizada por el fabricante, que incluye
válvulas, bujías, baterías, cables de encendido, aceite, filtros de aceite, filtro
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
49
de aire, punto de encendido, regulador de velocidad, sistemas de gases de
escape y además las operaciones diarias.
•
3000 horas de trabajo: además de las operaciones anteriores se controlan los
límites de mezcla aire/combustible.
•
12000 horas de trabajo: incluye todas las operaciones anteriores más cambiar
dispositivo pick-up, cojinetes, turbocompresor y limpiar el refrigerador de
aire de sobrealimentación, así como controlar el intercambiador de calor de
agua de refrigeración y gases de escape.
•
24000 horas de trabajo: reacondicionamiento intermedio ampliado, realizado
por la empresa.
•
3.2.4.2
48000 horas de trabajo: reacondicionamiento general.
Mantenimiento de la instalación de recuperación de calor
Deberá realizarse un control de limpieza del agua en circuito cerrado para evitar la
acumulación de suciedad, limpieza de filtros, etc. Se realizará en los meses de verano la
revisión del equipo de calefacción y en los meses de invierno el mantenimiento de los
equipos de absorción, en los que el cuidado más relevante es la cristalización.
Periódicamente se revisarán los acumuladores de ACS para evitar que se acumule
suciedad.
3.3
Equipos instalados
A continuación se realiza una breve descripción de los equipos utilizados en la
instalación, tanto de recuperación de calor como de producción de frío y elementos
auxiliares.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
3.3.1
50
Equipos motor-generador
3.3.1.1
Datos constructivos
El equipo motor-generador está constituido por tres unidades DEUTZ, modelo TGB
620 V12, con 968 KW de potencia nominal y calor útil de 1168 KW por unidad, con
gases hasta 120 ºC.
Los datos constructivos del motor son los siguientes:
•
Disposición: en ‘V’ a 90º;
•
Sentido de giro: antihorario mirando al volante de inercia;
•
Ciclo d trabajo: Otto, cuatro tiempos;
•
Sistema de arranque: eléctrico;
•
Diámetro de cilindros: 170 mm;
•
Carrera del pistón: 195 mm;
•
Cilindrada unitaria: 4,426 l;
•
Cilindrada total: 53,11 l;
•
Relación de compresión: 12;
•
Presión media efectiva: 7 a 17 bar;
•
Nº metano: >70.
El equipo puede utilizar gas natural, gas de vertedero o gas de depuradora. En la
presente instalación se alimentará con gas natural.
El generador utilizado es un generador síncrono de marca Stamford, modelo HCI
734 E2 con una tensión de salida de 380 V y 50Hz de frecuencia.
El sistema de formación de mezcla y admisión está formado por un filtro limpiador
de aire seco situado antes del compresor, un turbo compresor accionado por gases de
escape, un enfriador de mezcla aire-gas de dos etapas, un mezclador multigás DEUTZ
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
51
MWM tipo Ventura y un sistema de control electrónico de mezcla que controla la
proporción gas/aire.
3.3.1.2
Equipo de recuperación de calor
Está constituido de dos tramos, el primero que pasa por el circuito de refrigeración
de camisas, y el segundo por la salida de los gases de escape. Obtenemos un caudal
total de 11,33 Kg/s por cada motor. El sistema de refrigeración posee una válvula de
tres vías que permite realizar un bypass del circuito que se dirige al intercambiador de
calor, de tal forma que si éste no funciona o no puede recuperar el calor, entra en
funcionamiento el aeroenfriador, cuya descripción sigue a continuación.
3.3.1.3
Aeroenfriador
Cada motor dispone de su propio aeroenfriador, cuya finalidad es evacuar el calor
producido en las camisas de los pistones. En situación normal no funcionan a plena
carga, ya que es el propio circuito de refrigeración el que evacua el calor, por lo que
para el dimensionamiento de los Aeroenfriadores, se debe tomar el caso más
desfavorable, es decir, 474 KW a disipar, considerando una temperatura de entrada de
92 ºC y 82 ºC de salida.
Cada aeroenfriador está compuesto por:
•
Un haz tubular aleteado de cobre con aletas continuas. La alimentación se
realiza con bridas PN16, que van soldadas a los colectores de distribución de
cobre.
•
Paneles laterales de acero que incorporan orejetas para izado de haces.
•
Cajas de conexiones de motores.
•
Ventiladores
•
Planchas de acero galvanizado remachadas para caja de aire y estructura
soporte.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
•
3.3.1.4
52
Motores eléctricos con protección IP-55 y carcasa de aluminio.
Recuperación de gases de escape
La recuperación de gases de escape se realiza en un intercambiador de calor de
tubos y carcasa. Por el interior de los tubos circula el agua y por la carcasa los gases
procedentes de la combustión. Los gases abandonan el escape a 516 ºC y se enfrían
hasta 120 ºC. El caudal seco de gases de escape es de 5623 Kg/h.
Para cuando no sea necesario aprovechar la salida de los gases de escape a la salida,
se dispondrá de una válvula que permitirá el paso de los gases de escape por fuera del
intercambiador, y se expulsarán directamente a la atmósfera.
3.3.2
Intercambiador de calor para calefacción
A la salida del circuito intercambiador de calor de gases de escape el caudal de agua
a 106,65 ºC se llevará durante los periodos invernales al intercambiador de agua para
calefacción. La demanda de ésta se realiza a 80 ºC, y el retorno a la instalación a 70 ºC.
La potencia térmica por unidad motor-generador de la instalación asciende a 1168
KW, por lo que el caudal por el circuito primario del intercambiador es de 11,33 Kg/s.
En el circuito secundario se obtiene un caudal de agua a 80 ºC para calefacción de 25,3
Kg/s por cada motor conectado.
3.3.2.1
Calderas auxiliares para calefacción
En situaciones donde la demanda térmica de la instalación sea superior a la potencia
proporcionada por el equipo cogenerador se instalará, a modo de servicio de auxiliar,
calderas de calefacción a gas natural. Se realizará en paralelo con el circuito anterior, y
su potencia será igual a la requerida por la instalación en condiciones de no
funcionamiento de la cogeneración, debido al posible fallo de ésta.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
3.3.2.2
53
Acumuladores de calor para agua caliente sanitaria
La demanda de agua caliente sanitaria se supone constante a lo largo de todo el año.
Para ello se dispondrá de una bomba de alimentación de agua que sale del
intercambiador de agua para calefacción, o del equipo de absorción en invierno, cuyo
caudal es de 11,33 Kg/s por cada motor funcionando; su temperatura de entrada será
de 84,3 ºC y ha de volver al circuito de camisas a 82 ºC. El agua de suministro procede
de una red a una temperatura media anual de 10 ºC, y considerando que la demanda se
produce a 50 ºC, se obtiene un caudal medio de 250 litros de agua caliente por día y por
habitación, que es más que suficiente para satisfacer las necesidades.
Se instalarán en paralelo con el intercambiador de ACS dos acumuladores de ACS
por motor, para amortiguar las demandas diarias.
3.3.3
Equipo de absorción
Se procederá a instalar una única máquina de absorción (Bromuro de Litio / agua)
de simple efecto para toda la instalación, de una potencia frigorífica de 2221 Kw. La
alimentación de dicha máquina será de agua caliente a 106,65 ºC, el caudal será el
mismo que para el sistema de calefacción, ya que se encuentran en paralelo.
La capacidad frigorífica de la máquina le permite proporcionar un caudal de agua
fría a 6,7 ºC de 96,6 Kg/s que abastecerá la demanda del hospital. En funcionamiento
normal, el agua de refrigeración actúa en circuito cerrado regresando a la máquina de
absorción a una temperatura de 12,2 ºC.
Los circuitos del evaporador, absorbedor y condensador serán del tipo de
intercambiadores de calor con tubos de borde recto y envolvente. Todos los tubos irán
mandrinados en los alojamientos de las placas de tubos.
Las bombas de solución y de refrigerante serán del tipo autónomo hermético sin
sellos. La lubricación y refrigeración de la bomba de solución se realizarán por la
solución de bromuro de litio. La bomba de refrigerante será lubricada y refrigerada por
el mismo refrigerante. Las tuberías de agua de la red urbana no se aceptan para
refrigeración, lubricación o funcionamiento de la máquina. Los conjuntos moto bombas
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
54
se diseñarán para un mínimo de cinco años o 20.000 horas de funcionamiento normal
entre inspecciones. Los motores de las bombas deberán funcionar con corriente
trifásica, 50 Hz y 200 V con un error máximo del 10%.
3.3.3.1
Torre de refrigeración
Será necesaria la instalación de una torre de refrigeración, ya que durante el proceso
de absorción se genera calor que es necesario evacuar para el correcto funcionamiento
del equipo. La torre proporciona un caudal de 147,6 Kg/s de agua de refrigeración a
29,4 ºC, el cual es devuelto a la torre a 38,4 ºC.
El agua a refrigerar circula a través de los tubos de 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 trasmite
desde l 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 superior de la torre aspira el
aire que es conducido a contra corriente del agua, evaporando 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. Una pequeña cantidad de calor es
transmitida directamente al aire exterior por convección, como si se tratara de un aerorefrigerante.
3.3.4
Grupo de bombas
En la instalación se usarán motobombas de rotor húmedo para circulación de agua
caliente, que girarán a un régimen de 1450 rpm.
El equipo de bombas necesarias está compuesto por:
•
Una bomba de circulación que permite hacer pasar agua a través del
aeroenfriador o intercambiador de recuperación de baja temperatura. Se
instalará una por cada equipo motor.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
•
55
Una bomba para circulación a la salida del circuito secundario del
intercambiador de baja temperatura.
•
Una bomba para alimentación de agua fría a la instalación a la salida de la
máquina de absorción.
•
Una bomba de alimentación para los equipos de calefacción y ACS. Se instalará
una bomba por cada equipo motor.
•
Seis bombas para alimentación de agua para los intercambiadores de
calefacción.
•
Tres bombas de circulación para el circuito primario del intercambiador de
ACS.
•
Tres bombas principales de alimentación de agua caliente situadas en el
secundario del intercambiador para ACS.
•
Una bomba de circulación para la torre de refrigeración.
•
Una bomba de circulación del agua caliente a la salida de la máquina de
absorción.
•
Una bomba por cada equipo auxiliar, ya sea caldera de calefacción o compresor
para producir frío.
3.3.5
Instalación eléctrica
La instalación eléctrica de la planta a diseñar, consta de tres motores síncronos en
paralelo, cuya tensión en bornes del alternador será de 380 V, y que posteriormente se
elevará a 20 KV mediante tres transformadores de 1500 KVA.
Dado que la instalación puede exportar electricidad a la red será necesario equipar
con contadores de potencia para cada sentido de la energía, así como taxímetros
integradores de la energía reactiva.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
56
La instalación está compuesta por centro de transformación, servicios auxiliares,
distribución y protecciones.
3.3.5.1
Centro de transformación
Los transformadores elevadores se situarán en la subestación de 20 KV y a ellos se
llegará mediante una línea de cable aislado situado en la bandeja por el rack existente.
3.3.5.2
Servicios auxiliares
Para la alimentación de los equipos auxiliares que requieran los motogeneradores
para su arranque y durante su funcionamiento, se ha previsto un cuadro de servicios
auxiliares, cuya alimentación se realizará desde un transformador exterior. Este cuadro
alimentará a su vez a los respectivos cuadros de maniobra correspondientes a los
equipos, bombas, etc.
3.3.5.3
Distribución
La distribución de alumbrado se realizará con luminarias fluorescentes estancas de
AC, protección IP-55 para interior; en las zonas exteriores se montarán luminarias
apropiadas, previéndose luminarias autónomas de emergencia con la disposición
oportuna.
La distribución de la malla de tierra se realizará con una red enterrada mediante
picas cobreadas de 1,5 m de longitud y cable de cobre de 70 mm2 de sección. Los
alternadores irán convenientemente puestos a tierra a través de una pica con las
características anteriormente mencionadas. Cada equipo y armario se conectará a tierra
mediante cable de cobre de 35 mm2 de sección.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
3.3.5.4
57
Protecciones
En este apartado se recogen las protecciones mínimas en el punto de conexión para
garantizar la desconexión de la red en caso de falta, bien en la red, bien en la
instalación de autogeneración:
•
Tres relés de mínima tensión (27)
•
Un relé de máxima tensión con disparo temporizado en tiempo fijo regulable
entre 0,11 y 1 segundo.
•
Un relé de máxima tensión para desconexión del generador en caso de que se
produzca una tensión superior en un 7% a la nominal, que dispondrá de un
disparo temporizado en un tiempo fijo regulable entre 1 y 300 segundos.
•
Un relé de máxima tensión homopolar para detectar faltas a tierra en la red.
•
Teledisparo, es decir, desconexión del interruptor del acoplamiento por
apertura del interruptor en cabecera de línea.
•
Relés de máxima y mínima frecuencia para regular funcionamiento en red
aislada.
3.4
Obra civil
La planta de cogeneración contará con un recinto en el exterior al hospital de
reciente construcción donde se albergarán los diferentes equipos. El recinto destinado a
ello estará divido de la siguiente manera:
•
Recinto de motogeneradores con estructura para el apoyo de un puente grúa:
720 m2.
•
Recinto para recuperadores de calor: 120 m2.
•
Recinto máquina de absorción: 320 m2.
•
Sala de instalaciones eléctricas: 115 m2.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
•
Sala de control: 115 m2.
•
Recinto auxiliar: 115 m2.
•
Obras complementarias:
-
58
Drenaje de aguas resultantes de la purga de la caldera y tanque de
descalcificación.
3.4.1
-
Estructura para el apoyo de la torre de refrigeración.
-
Estructura para el apoyo de los filtros de aire de los motores.
-
Estructura para el apoyo de los depósitos del aceite.
-
Cimentación equipos, principalmente de la caldera y de los motores.
-
Canaletas de cables y tuberías.
-
Drenaje de goteos de calderas, condensadores y aguas de baldeo.
Recinto destinado a los motogeneradores
El recinto está formado por muros de bloque macizos armados de 0,20 metros de
espesor, con una altura libre cercana a los 9 metros. Estos muros deben garantizar la
insonorización del recinto. Longitudinalmente el área está recorrida por un puente
grúa de aproximadamente 13 metros de luz y una carga de servicio de 2 toneladas,
cuya viga carril va apoyada en pilares metálicos embebidos en los muros del recinto y
arriostrados en cabeza, por las cerchas intermedias de sustentación del forjado acústico
y los perfiles de los muros de los extremos.
El techo está formado por planchas insonorizantes, y la solera de hormigón
ligeramente armado de 15 cm de espesor lleva a los encajes necesarios que comunican
con la sala de instalaciones eléctricas, sala de control y recinto auxiliar.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
3.4.2
59
Recinto de los recuperadores de calor
De acuerdo a la legislación ITC MIE-API, los muros serán de hormigón armado de
20 cm de espesor. En ellos se dispondrán los huecos de entrada de ventilación de al
menos 1 m2.
La salida de aire se ha resuelto separando la cubierta metálica ligera con
cerramiento de la chapa metálica prelacrada en los bordes superiores de los muros.
La parte central del recinto está ocupada por la cimentación de las máquinas que
sustentará en elevación a la misma y a la chimenea. En la planta también habrá algunas
cimentaciones de bombas y posiblemente un depósito de condensados con sus
respectivas cimentaciones. La solera será del mismo tipo que en el recinto de los
motogeneradores.
Los goteos del condensador y de la caldera se llevarán al drenaje previsto.
3.4.3
Recinto auxiliar
Está situado entres los dos recintos auxiliares, siendo las otras dos fachadas de
bloques huecos armados de 20 cm de espesor, que garantizan una resistencia al fuego
de RF = 180 minutos.
La solera de hormigón será análoga a las descritas anteriormente y sobre ella, según
cargas o en cimentaciones propias se situarán intercambiadores y compresores,
elementos complementarios en el proceso de cogeración.
El techo estará formado por un forjado de viguetas metálicas y bovedillas cerámicas.
Esta cubierta es de uso y apoyo de los equipos de recuperación y condensación. Posee
acceso desde el distribuidor de entrada mediante una escalera metálica.
3.4.4
Recinto de instalaciones eléctricas
Está formado por muros de bloques armados de 20 cm de espesor con una altura
libre aproximada de 3,20 m.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
60
El techo del recinto está formado por un forjado de viguetas metálicas y bovedillas
cerámicas, mientras que la superficie de la cubierta será accesible y ocupada
funcionalmente por los mismos equipos descritos para el recinto auxiliar.
Se dispondrá de las canaletas necesarias en hormigón armado y de los elementos
metálicos de soporte y sustentación de los armarios eléctricos. Si en algún caso y por el
sistema de tendido de cables se cree oportuno el uso de tapas en el sitio donde no haya
armario eléctrico, se dispondrá de una tapa lagrimada 7/5 sobre el pavimento para
tapar el hueco.
3.4.5
Sala de control
Está formada por muros de bloques arados de 20 cm de espesor con una altura libre
aproximada de 3,20 m.
El recinto es de techo plano formado por forjado de viguetas metálicas y bovedillas
cerámicas, y la cubierta tiene el mismo uso que el descrito en los dos apartados
anteriores.
La solera apoyará un falso suelo flotante para una carga de 250 Kg/cm2. El hueco
del falso suelo comunica con el recinto auxiliar y con el recinto de motogeneradores a
través de conductos con las canaletas de la sala de instalaciones eléctricas.
3.4.6
Cimentación
La cimentación se ha concebido superficial, con cimentaciones aisladas, y zapatas
también aisladas con vigas de atado de apoyo de fachada para el edificio, salvo recinto
de la caldera, que por estar constituido por muros de hormigón tendrá cimentación
corrida.
Para la formación de las diversas cajas de cimentación se procederá a la realización
de la excavación sobre el terreno natural. Las paredes del cajeado se realizarán de tal
forma que garanticen el equilibrio, en cualquier fase de la realización de la cimentación
y que a su vez no provoque una sobreexcavación exagerada.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
61
La tensión admisible del terreno se estima en 1.5 Kg/cm2 para profundidad de
excavación de -1,60 m.
Para las cimentaciones corridas o de equipos en los que la tensión media sea de poca
entidad (inferior a
0.5 Kg/cm2), la cimentación se hará superficialmente sobre la
zahorra compactada.
3.4.7
3.4.7.1
Acabados
Motogeneradores
-
Piso: Solera de hormigón armado con acabado fratasado y con
tratamiento antipolvo. Parte del suelo lleva terminación en rejilla
galvanizada tipo 30.30.30.3 para tapar las canaletas.
-
Muros: Enfoscado y pintado en ambas caras. Cabe reseñar que para
bloques rugosos (sin enfoscar) de 20 cm de espesor queda garantizado
un amortiguamiento acústico de 43 dB.
-
Techo flotante.
-
Cubierta: Chapa metálica frecada y prelacada.
-
Puertas: Una puerta exterior metálica de dos hojas, insonorizadas y con
cerramiento antipático con muelle. Otra del recinto auxiliar, de una hoja.
-
Ventanas: Una ventana insonorizada de inspección ocular situada en el
muro lindante con la sala de control.
-
Otras disposiciones: Se realizarán los huecos necesarios de entrada y
salida de aire con dispositivo antirruido.
-
Los huecos de ventilación se dispondrán de acuerdo a la ITC MIE-API.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
3.4.7.2
62
Máquinas de absorción
-
Piso: Solera de hormigón armada con acabado fratasado y con
tratamiento antipolvo.
-
Muros: Se dispondrán muros cara vista de hormigón armado de 25 cm
de espesor.
-
Techos: No se dispone ninguno.
-
Cubierta: Chapa metálica grecada y prelacada.
-
Puertas: Se dispondrán tres puertas metálicas macizas de una hoja con
cerramiento antipático y muelle (según ITC MIE-API). Una hacia el
exterior, otra hacia el recinto auxiliar, y la tercera hacia el distribuidor
de entrada.
3.4.7.3
Recinto auxiliar
-
Piso: Solera de hormigón con acabado fratasado.
-
Muros: Todos los muros de bloques llevan ambas caras enfoscadas y
pintadas.
-
El muro de hormigón se quedará a la vista y en caras exteriores llevará
unos berenjenos.
-
Techo: Enfoscado y pintado en su cara interior.
-
Puertas: Una al exterior, metálica de una hoja con cerramiento antipático
y muelle.
3.4.7.4
Instalaciones eléctricas
-
Piso: Lámina de acabado en PVC sobre la solera (superficie antichispa).
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
-
63
Muros: Enfoscados y pintados en cara exterior, enlucidos y pintados en
la cara interior.
-
Techo: Enlucido y pintado.
-
Puertas: Una al distribuidor de entrada, metálica de dos hojas con
cerramiento antipático y muelle.
3.4.7.5
Sala de control
-
Piso: Solera con falso suelo flotante desmontable para una carga de 250
Kg/cm2.
-
Muros: Enfoscados y pintados en cara exterior, enlucidos y pintados en
cara interior.
-
Techo: Enlucido y pintado.
-
Puertas: Una al recinto auxiliar, metálica de una hoja. Otra al
distribuidor de entrada, metálica de dos hojas con cerradura antipático y
muelle.
-
4
Ventanas: Ver recinto de motogeneradores.
Resumen del presupuesto final
El presupuesto total de la instalación de suministro de calefacción, refrigeración y
agua caliente sanitaria mediante trigeneración asciende a 2.651.955 €.
Madrid, Junio 2007
Guillermo Suárez
2
Cálculos
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
1
1.1
65
Elección del motor
Elección del número de motores y de la potencia
Como ya se analizó en la memoria descriptiva del presente proyecto, la solución
óptima para cubrir las demandas térmica y eléctrica del hospital es la instalación de
tres motores de gas natural. Al poner tres motores, optimizamos las labores de
mantenimiento, permaneciendo dos motores en marcha, mientras el tercero se haya en
revisión.
Analizando los picos de demanda eléctrica y térmica que se muestran en la gráfica
siguiente, se observa que la demanda eléctrica permanece prácticamente constante a lo
largo del año, mientras que la demanda térmica presenta grandes oscilaciones, por lo
que se tratará de seguir a la demanda eléctrica, sobredimensionando los equipos para
poder vender excedente de energía a la red, y a la vez cubrir los grandes picos de
energía térmica.
La solución adecuada a la instalación consiste en tres motores de la marca DEUTZ,
modelo TGB 620 V8, con 968 KW de potencia nominal cada unidad.
1.2
Régimen horario de funcionamiento
Criterios a la hora de considerar las horas de funcionamiento de los motores:
•
Rendimiento eléctrico equivalente superior al 55% como exige el reglamento
para este tipo de instalaciones.
•
Los motores funcionarán a plena carga, para maximizar el rendimiento de la
instalación. Así mismo, se tratará de que funcionen el número máximo de
horas posibles, para procurar una rápida amortización de la instalación.
•
Para obtener una elevada rentabilidad económica, se trabajará con los tres
motores en los periodos en los que la energía eléctrica es más cara, para tener
la posibilidad de vender excedentes.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
66
Partiendo de esos criterios, las horas de funcionamiento elegidas para la instalación
se recogen en la tabla siguiente:
nº
Mes
días
horas
día tipo
Horas
mes
Enero
31
64
1984
Febrero
28
64
1792
Marzo
31
58
1798
Abril
30
56
1680
Mayo
31
48
1488
Junio
30
48
1440
Julio
31
64
1984
Agosto
31
72
2232
Septiembre
30
56
1680
Octubre
31
56
1736
Noviembre
30
64
1920
Diciembre
31
64
1984
Alcanzamos un funcionamiento de la instalación de 21718 horas, que frente a las 3 x
8760 horas posibles, suponen una disponibilidad de la instalación del 82,64%.
1.3
Cumplimiento del régimen especial
Se tienen que cumplir las dos condiciones siguientes:
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
1.3.1
67
Condición de autogenerador
En instalaciones de baja potencia, como es este caso, es necesario consumir al menos
un 10% de la energía eléctrica generada.
Para la producción se tiene en cuenta que un motor en plena carga produce 968
KWe en una hora, por lo que se multiplica por el número de horas calculado
anteriormente para cada mes y posteriormente lo comparamos con la energía
demandada, resultando lo expuesto en la siguiente tabla.
Consumo eléctrico
Mes
Producción
(Kwh.)
(Kwh.)
Enero
1130599
1900672
Febrero
1032759
1716736
Marzo
1130599
1722484
Abril
1027322
1609440
Mayo
1149613
1425504
Junio
1319096
1379520
Julio
1442605
1900672
Agosto
1609817
2138256
Septiembre
1287329
1609440
Octubre
1036059
1663088
Noviembre
1006395
1839360
Diciembre
1050152
1900672
14222345
21023024
Autoconsumo
68,35%
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
1.3.2
68
Rendimiento eléctrico equivalente
El Rendimiento Eléctrico Equivalente (R.E.E.) mínimo exigido para la instalación
por ley es del 55%. Dicho rendimiento se calcula aplicando la fórmula siguiente
REE =
E
Q −V
0,9
Donde:
Q es el consumo de energía primaria con referencia al poder calorífico inferior del
combustible utilizado
E es la energía eléctrica generada medida en bornes del alternador
V son las unidades térmicas de calor demandadas por la industria, la empresa de
servicios o el consumidor final para sus necesidades. Se considera para la evaluación
de la demanda de calor útil, los equipos consumidores de energía térmica, a los que
abastecerá la instalación.
Nota: Para la determinación del R.E.E. en el momento de extender el Acta de Puesta
en Marcha, se contabilizarán los parámetros E, V y Q durante un período
ininterrumpido de dos horas de funcionamiento a carga nominal, pero a los efectos de
justificar el cumplimiento de la legislación en la declaración anual, se utilizarán los
parámetros acumulados durante dicho periodo.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
69
Potencia
Producción
Mes
Consumo
Térmica
Eléctrica
combustible
Utilizada
(Kwh.)
(Kwh.)
(Kwh.)
Enero
1920512
4989760
2153247
Febrero
1734656
4506880
1706464
Marzo
1740464
4521970
1352257
Abril
1626240
4225200
1162696
Mayo
1440384
3742320
503711
Junio
1393920
3621600
877810
Julio
1920512
4989760
1302325
Agosto
2160576
5613480
1663565
Septiembre
1626240
4225200
997038
Octubre
1680448
4366040
707409
Noviembre
1858560
4828800
725311
Diciembre
1920512
4989760
1648527
21023024
54620770
14800360
Calculamos el R.E.E. como
REE =
21023024
54620770 − 14800360
= 55,06%
0,9
Cabe destacar, que un rendimiento eléctrico equivalente muy elevado, supone
rendimientos energéticos muy altos, en detrimento del rendimiento económico,
mientras que si el rendimiento eléctrico lo fijamos en el mínimo exigido por ley (55%),
la producción eléctrica será la máxima posible, por lo que podremos vender energía a
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
70
la red, a costa de verter energía térmica a la atmósfera en los momentos en los que no
podamos aprovecharla.
2
Cálculo de la caldera de recuperación
El sistema de recuperación de calor residual procedente de cada una de las tres
máquinas se basa en dos circuitos, uno que refrigera las camisas de los pistones, del
cual obtenemos una potencia de 474 KW por motor, y otro que aprovecha la alta
temperatura de los gases de escape, enfriándolos hasta los 120 ºC, recuperando así una
potencia térmica de 694 KW.
El sistema de recuperación de calor está basado en una corriente de agua, que
hacemos pasar por cada uno de los circuitos anteriores.
2.1
Cálculo del caudal del circuito de camisas
Cada unidad necesita evacuar 474 KW en el circuito de camisas para su correcto
funcionamiento. Considerando un intercambiador de calor de rendimiento 100% y los
datos técnicos del motor:
•
Calor a disipar: 474 KW
•
Temperatura de entrada: 82 ºC
•
Temperatura de salida: 92 ºC
Podemos calcular el caudal necesario:
m=
2.2
Q
474
=
= 11,33 Kg s
Cp·∆T 4,18·(92 − 82)
Calor aprovechable de los gases de escape
Las condiciones de salida de los gases de escape del motor son:
•
Temperatura de entrada: 516 ºC
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
•
71
Caudal: 5623 Kg/h
Considerando los gases de escape como aire, podemos calcular la entalpía de éstos a
la salida del motor:
Cp_aire (516 ºC) = 1,098 KJ/Kg ºK
Q1 = m·C p ·T1 =
5623
·1,098·(516 + 273) = 1353,1KW
3600
A la salida de la caldera de recuperación de los gases de escape tenemos una
temperatura fijada por diseño, que no se puede bajar más debido a la temperatura de
rocío de los gases de escape. Operando de manera análoga al caso anterior obtenemos:
•
Temperatura de salida: 120 ºC
•
Caudal: 5623 Kg/h
Cp_aire (120 ºC) = 1,0123 KJ/KgºK
Q2 = m·C p ·T2 =
5623
·1,0123·(120 + 273) = 621,39 KW
3600
Con estos datos podemos calcular la energía aprovechada en los gases de escape
cuando éstos son expulsados a 120 ºC como
Q1 − Q2 = 731,7 KW
Dicho valor difiere del mostrado en las especificaciones técnicas del motor, pero su
error es del orden del 5%, por lo que consideramos el cálculo como bueno, aunque para
las siguientes operaciones tomemos el valor del fabricante.
2.3
Cálculo del circuito de refrigeración
El circuito de refrigeración se hace pasar primero por el circuito de refrigeración de
camisas y después por la caldera de recuperación de los gases de escape, ascendiendo
el calor aprovechado a:
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
72
Calor _ total = 474 + 694 = 1168KW
El agua procedente de la instalación se hace pasar por el circuito de refrigeración de
camisas donde ya vimos anteriormente que el caudal de agua necesario para refrigerar
era de 11,33 Kg/s. Este flujo de agua se hace pasar por la caldera de recuperación de
los gases de escape, produciéndose un aumento de temperatura, para posteriormente
utilizar el agua para calefacción, ACS o refrigeración.
• Caudal de agua: 11,33 Kg/s
• Temperatura de entrada: 92 ºC
• Calor aprovechable: 694 KW
Aplicando el primer principio de la termodinámica obtenemos un incremento de
temperatura del agua de refrigeración de:
∆T =
Q
694
=
= 14,65º C
m·C p 11,33·4,18
Por lo que se obtiene una temperatura de agua para proceso de:
T = 92º +14,65º = 106,65º C
3
Cálculo de la máquina de absorción
La refrigeración del agua en el sistema de refrigeración corre a cargo de una
máquina de absorción de simple efecto, marca Ibersolar, modelo LWM-W067, de 2221
KW de poder de enfriamiento.
Para la elección de la máquina de absorción se han tenido en cuenta los siguientes
aspectos:
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
•
73
La potencia frigorífica de la máquina deberá cubrir en la medida de lo
posible la demanda frigorífica del hospital.
•
Únicamente se implantará una máquina de absorción debido al alto coste de
la tecnología, que hace que resulte mucho más barato comprar una de gran
potencia antes que tres de potencias inferiores, por lo cual perderemos
modularidad en la instalación.
3.1
Cálculo de la potencia frigorífica
Para elegir la potencia frigorífica de la máquina de absorción, se analiza como se
distribuye la energía térmica en los meses en los cuales se requiere refrigeración. En la
siguiente tabla se muestra la partición de la demanda térmica en esos meses.
Dem.
Mes
Dem. El
Term
Mayo
1149613
Junio
Frió
Calefacc
ACS
635739
0
194707
441032
1319096
1175756
0
183429
992327
Julio
1442605
1798444
0
144571
1653873
Agosto
1609817
2352761
0
147598
2205163
Septiembre
1287329
1328054
0
225472
1102582
Octubre
1036059
806677
281193
194707
330777
TOTAL
7844519
8097430
281193
1090484
6725753
(Dte)
A continuación se calcula el porcentaje de la demanda de frío en la demanda
térmica y se multiplica dicho porcentaje por el total de energía térmica útil cuando los
tres equipos funcionan a plena carga, obteniendo la potencia frigorífica de la que
dispondremos.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
Demanda _ de _ frio(%) =
74
6725753
= 83,06%
8097430
La potencia térmica útil de la que disponemos es de 1168 KW por motor, lo que hace
un total de 3504 KW, de los cuales están disponibles para la máquina de absorción 2910
KW.
Además se ha de tener en cuenta que la máquina de absorción posee un
rendimiento del 70%, por lo que la potencia que tendremos para satisfacer la demanda
será de 2037 KW.
3.2
Cálculo de la carga del generador
Conocidas la temperatura de entrada a la máquina de absorción, el caudal y la
potencia frigorífica, es posible calcular a que temperatura abandona el agua la
máquina:
•
Caudal: 34Kg/s
•
Temperatura de entrada: 106,65ºC
•
Potencia frigorífica: 3172 KW
∆T =
Q
3172
=
= 22,32º C
m·C p 34·4,18
Luego el agua abandonará la máquina de absorción a 84,3ºC
3.3
Cálculo de la carga del condensador
El circuito del condensador es refrigerado mediante el agua procedente de una torre
de refrigeración. Típicamente, la potencia de dicha torre, es 2.5 la potencia nominal
frigorífica:
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
75
Pot _ torre = 2,5·2221 = 5552 KW
Para calcular el caudal másico de la torre de refrigeración, se tienen en cuenta los
siguientes datos de diseño:
•
Temperatura de agua a la entrada: 29,4ºC
•
Temperatura de agua a la salida: 38,4ºC
m=
3.4
Q
5552
=
= 147,6 Kg / s
C p ·∆T 4,18·(38,4 − 29,4)
Cálculo de la carga del evaporador
En el evaporador, se produce el agua fría que será utilizada más adelante en el
sistema de climatización. Nuevamente, a partir de los datos de diseño, se calcula el
caudal másico:
•
Temperatura de agua a la entrada: 12,2ºC
•
Temperatura de agua a la salida: 6,7ºC
•
Potencia frigorífica: 2221KW
m=
3.5
Q
2221
=
= 96,6 Kg / s
C p ·∆T 4,18·(12,2 − 6,7)
Características de la máquina de absorción
A continuación se muestra una tabla resumen de todos los caudales y temperaturas
de los diferentes elementos de la máquina de absorción.
Tº Entrada (ºC)
Tº Salida (ºC)
Potencia (KW)
Caudal (KG/s)
Generador
106,65
84,3
3172
34
Condensador
29,4
38,4
5552
147,6
Evaporador
12,2
6,7
2221
96,6
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
4
76
Cálculo del sistema de calefacción
El intercambiador de calor destinado a calefacción, se encuentra colocado en
paralelo con la máquina de absorción, ya que ambos trabajan en distintos momentos.
4.1
Cálculo de la potencia de calefacción
Teniendo en cuenta las consideraciones tomadas anteriormente, y tomando como
datos de partida los mismos que quedaron fijos al diseñar la máquina de absorción:
•
Temperatura de entrada: 106,65ºC
•
Temperatura de salida: 84,3ºC
•
Caudal de agua: 34Kg/s
Aplicando el primer principio de la termodinámica se obtiene:
Q = m·C p ·∆T = 34·4,18·(106,65 − 84,3) = 3176 KW
Esta potencia será aprovechada para calentar el agua que circula por los radiadores
mediante el circuito secundario que se detalla a continuación.
4.2
Cálculo del circuito secundario de calefacción
•
Temperatura de entrada al radiador: 80ºC
•
Temperatura de salida del radiador: 70ºC
•
Potencia térmica: 3176KW
m=
Q
3176
=
= 75,98 Kg / s
C p ·∆T 4,18·(80 − 70)
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
5
5.1
77
Acumuladores de Agua Caliente Sanitaria
Cálculo de los acumuladores
El agua se calienta con el calor residual procedente de la salida de la máquina de
absorción, o del sistema de calefacción, dependiendo de la temporada del año.
Como datos de diseño, se tienen del esquema general de funcionamiento los
siguientes:
•
Temperatura de entrada del agua: 84,3ºC
•
Temperatura de salida: 82ºC
•
Caudal: 34Kg/s
Q = m·C p ·∆T = 34·4,18·(84,3 − 82) = 326,9 KW
5.2
Cálculo del circuito secundario de los acumuladores
Datos del circuito secundario:
•
Temperatura entrada: 10ºC
•
Temperatura de salida: 50ºC
•
Potencia térmica: 326,9KW
m=
Q
326,9
=
= 2,6 Kg / s
C p ·∆T 4,18·(40 − 10)
Teniendo en cuenta, que de media funcionan 2,5 motores y que el hospital tiene 735
camas, obtenemos un caudal medio por cama y por día de:
2,6 l ·3600 s ·24 h día 2,5
litros
s
h
·
= 254,69
735
3
cama·día
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
6
6.1
78
Cálculo de los equipos auxiliares
Aeroenfriadores
Cada motor debe ir previsto de un aeroenfriador, cuya misión es evacuar la
potencia térmica no aprovechada. Cada aeroenfriador debe ser capaz, pues, de evacuar
la potencia térmica total de cada motor (condición más desfavorable), es decir,
1168KW.
7
Tablas de carga horaria
En las siguientes tablas se recogen los resultados de la instalación en los diferentes
meses del año, así como de las cantidades de energía eléctrica y térmica que sobran o
faltan en cada momento.
Ha de tenerse en cuenta que durante los meses de verano, la energía térmica que la
instalación no es capaz de suministrar, tendrá que ser compensada con energía
eléctrica comprada al exterior, que alimente los compresores de los equipos de aire
acondicionada. Por motivos económicos, el excedente de energía eléctrica, irá
destinado única y exclusivamente a la venta en el mercado eléctrico, nunca a abastecer
a los compresores de aire acondicionado.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
ENERO
79
Dem.
Elec(KW)
Dem.
Térm(KW)
Gen.
Elec(KW)
Gen.
Term(KW)
Exc.
Ele(KW)
1
1177
2342
1936
2336
759
-6
2
2
1110
2214
1936
2336
826
122
2
3
1038
2078
1936
2336
898
258
2
4
996
1999
1936
2336
940
337
2
5
974
1854
1936
2336
962
482
2
6
947
1806
1936
2336
989
530
2
7
944
1799
1936
2336
992
537
2
8
960
1792
1936
2336
976
544
2
9
1211
2308
2904
3504
1693
1196
3
10
1645
3134
2904
3504
1259
370
3
11
1956
3499
2904
3504
948
5
3
12
2079
3961
2904
3504
825
-457
3
13
2182
4158
2904
3504
722
-654
3
14
2252
4291
2904
3504
652
-787
3
15
2247
4282
2904
3504
657
-778
3
16
2208
4206
2904
3504
696
-702
3
17
2043
3896
2904
3504
861
-392
3
18
1941
3501
2904
3504
963
3
3
19
1455
2774
2904
3504
1449
730
3
20
1426
2716
2904
3504
1478
788
3
21
1442
2748
2904
3504
1462
756
3
22
1453
2770
2904
3504
1451
734
3
23
1458
2778
2904
3504
1446
726
3
24
1324
2523
2904
3504
1580
981
3
Hora
Exc.
Term(KW)
nºmot
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
FEBR.
80
Dem.
Elec(KW)
Dem.
Térm(KW)
Gen.
Elec(KW)
Gen.
Term(KW)
Exc.
Ele(KW)
1
1191
2168
1936
2336
745
168
2
2
1124
1857
1936
2336
813
479
2
3
1050
1735
1936
2336
886
601
2
4
1009
1666
1936
2336
927
670
2
5
984
1624
1936
2336
952
712
2
6
961
1587
1936
2336
975
749
2
7
956
1638
1936
2336
981
698
2
8
971
1655
1936
2336
965
681
2
9
1225
2071
2904
3504
1679
1433
3
10
1664
2750
2904
3504
1240
754
3
11
1978
3269
2904
3504
926
235
3
12
2102
3354
2904
3504
802
150
3
13
2209
3379
2904
3504
695
125
3
14
2279
3391
2904
3504
626
113
3
15
2273
3457
2904
3504
631
47
3
16
2234
3493
2904
3504
670
11
3
17
2069
3417
2904
3504
836
87
3
18
1967
3249
2904
3504
937
255
3
19
1474
2637
2904
3504
1430
867
3
20
1420
2546
2904
3504
1484
958
3
21
1458
2561
2904
3504
1446
943
3
22
1470
2579
2904
3504
1434
925
3
23
1477
2550
2904
3504
1427
954
3
24
1341
2316
2904
3504
1563
1188
3
Hora
Exc.
Term(KW)
nºmot
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
MARZO
81
Dem.
Elec(KW)
Dem.
Térm(KW)
Gen.
Elec(KW)
Gen.
Term(KW)
Exc.
Ele(KW)
1
1215
1436
1936
2336
721
900
2
2
1147
1353
1936
2336
789
983
2
3
1073
1266
1936
2336
863
1070
2
4
1030
1216
1936
2336
906
1120
2
5
1006
1188
1936
2336
930
1148
2
6
980
1157
1936
2336
956
1179
2
7
974
1151
1936
2336
962
1185
2
8
991
1172
1936
2336
945
1164
2
9
1252
1478
2904
3504
1652
2026
3
10
1700
2008
2904
3504
1204
1496
3
11
2022
1506
2904
3504
882
1998
3
12
2147
2537
2904
3504
757
967
3
13
2255
2663
2904
3504
649
841
3
14
2327
2748
2904
3504
577
756
3
15
2323
2743
2904
3504
581
761
3
16
2282
2693
2904
3504
622
811
3
17
2113
2495
2904
3504
791
1009
3
18
2008
2370
1936
2336
-72
-34
2
19
1504
1776
1936
2336
432
560
2
20
1473
1739
1936
2336
463
597
2
21
1490
1760
1936
2336
446
576
2
22
1503
1773
1936
2336
433
563
2
23
1506
1779
1936
2336
430
557
2
24
1368
1616
1936
2336
568
720
2
Hora
Exc.
Term(KW)
nºmot
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
ABRIL
82
Dem.
Elec(KW)
Dem.
Térm(KW)
Gen.
Elec(KW)
Gen.
Term(KW)
Exc.
Ele(KW)
1
1213
1373
1936
2336
723
963
2
2
1147
1298
1936
2336
789
1038
2
3
1075
1216
1936
2336
861
1120
2
4
1031
1167
1936
2336
905
1169
2
5
1006
1137
1936
2336
930
1199
2
6
980
1110
1936
2336
956
1226
2
7
975
1105
1936
2336
961
1231
2
8
1217
1122
1936
2336
719
1214
2
9
1126
1274
2904
3504
1778
2230
3
10
1610
1822
2904
3504
1294
1682
3
11
1898
2148
2904
3504
1006
1356
3
12
1947
2204
2904
3504
957
1300
3
13
2033
2300
2904
3504
871
1205
3
14
2022
2289
2904
3504
882
1215
3
15
1820
2059
1936
2336
116
277
2
16
1667
1888
1936
2336
269
448
2
17
1416
1602
1936
2336
520
734
2
18
1391
1574
1936
2336
545
762
2
19
1451
1641
1936
2336
485
695
2
20
1499
1697
1936
2336
437
639
2
21
1525
1725
1936
2336
411
611
2
22
1546
1749
1936
2336
390
587
2
23
1509
1706
1936
2336
427
630
2
24
1370
1551
1936
2336
566
785
2
Hora
Exc.
Term(KW)
nºmot
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
NOV.
Hora
Dem.
Elec(KW)
Dem.
Térm(KW)
83
Gen.
Elec(KW)
Gen.
Term(KW)
Exc.
Ele(KW)
Exc.
Term(KW)
nºmot
1
1083
755
1936
2336
853
1581
2
2
1023
712
1936
2336
913
1624
2
3
956
666
1936
2336
981
1670
2
4
916
638
1936
2336
1020
1698
2
5
896
624
1936
2336
1040
1712
2
6
873
608
1936
2336
1063
1728
2
7
867
606
1936
2336
1069
1730
2
8
883
616
1936
2336
1053
1720
2
9
1114
777
2904
3504
1790
2727
3
10
1514
1055
2904
3504
1390
2449
3
11
1800
1255
2904
3504
1104
2249
3
12
1912
1334
2904
3504
992
2171
3
13
2007
1400
2904
3504
897
2104
3
14
2071
1445
2904
3504
833
2059
3
15
2066
1442
2904
3504
838
2062
3
16
2030
1415
2904
3504
874
2089
3
17
1880
1311
2904
3504
1025
2193
3
18
1788
1246
2904
3504
1116
2258
3
19
1340
935
2904
3504
1564
2570
3
20
1313
916
2904
3504
1592
2588
3
21
1327
925
2904
3504
1577
2579
3
22
1335
931
2904
3504
1569
2573
3
23
1343
937
2904
3504
1561
2567
3
24
1218
849
2904
3504
1686
2655
3
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
DIC.
84
Dem.
Elec(KW)
Dem.
Térm(KW)
Gen.
Elec(KW)
Gen.
Term(KW)
Exc.
Ele(KW)
1
1094
1717
1936
2336
842
619
2
2
1031
1618
1936
2336
905
718
2
3
964
1514
1936
2336
972
822
2
4
925
1452
1936
2336
1011
884
2
5
907
1423
1936
2336
1029
913
2
6
881
1383
1936
2336
1055
953
2
7
877
1376
1936
2336
1059
961
2
8
893
1402
1936
2336
1044
934
2
9
1126
1767
2904
3504
1778
1737
3
10
1530
2401
2904
3504
1374
1103
3
11
1818
2853
2904
3504
1086
651
3
12
1931
3030
2904
3504
973
474
3
13
2028
3182
2904
3504
876
323
3
14
2092
3283
2904
3504
812
221
3
15
2085
3273
2904
3504
819
231
3
16
2051
3219
2904
3504
853
285
3
17
1898
2980
2904
3504
1006
524
3
18
1804
2832
2904
3504
1100
672
3
19
1351
2122
2904
3504
1553
1382
3
20
1324
2078
2904
3504
1580
1426
3
21
1338
2100
2904
3504
1566
1404
3
22
1349
2118
2904
3504
1555
1386
3
23
1353
2126
2904
3504
1551
1378
3
24
1230
1930
2904
3504
1674
1574
3
Hora
Exc.
Term(KW)
nºmot
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
MAY
Hora
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
Dem.
Elec
.(KW)
85
Dem frio
(KW)
Dem.
Térm
(KW)
Dem term
motor
(KW)
1369
525
91
841
1936
2336
567
1495
2
1289
492
91
795
1936
2336
647
1541
2
1209
457
91
744
1936
2336
727
1592
2
1158
436
91
714
1936
2336
778
1622
2
1131
423
91
696
1936
2336
805
1640
2
1137
426
91
700
1936
2336
799
1636
2
1098
410
91
676
1936
2336
838
1660
2
1116
162
456
687
1936
2336
820
1649
2
987
107
456
609
1936
2336
949
1727
2
1534
342
456
945
1936
2336
402
1391
2
1856
481
456
1143
1936
2336
80
1193
2
1806
523
364
1111
1936
2336
130
1225
2
1902
565
364
1171
1936
2336
34
1165
2
1890
623
274
1164
1936
2336
46
1172
2
1662
525
274
1024
1936
2336
274
1312
2
1448
433
274
892
1936
2336
488
1444
2
1163
310
274
717
1936
2336
773
1619
2
1223
336
274
754
1936
2336
713
1582
2
1292
300
364
793
1936
2336
645
1543
2
1344
323
364
826
1936
2336
592
1510
2
1371
336
364
844
1936
2336
565
1492
2
1525
466
274
940
1936
2336
411
1396
2
1484
511
182
912
1936
2336
452
1424
2
1328
445
182
818
1936
2336
608
1518
2
Gen Elec. Gen Term
(KW)
(KW)
Exc
Elec.(KW)
Exc.Term
(KW)
nºm
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
JUN.
Hora
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
Dem.
Elec
.(KW)
86
Dem frio
(KW)
Dem.
Térm
(KW)
Dem term
motor
(KW)
1717
1275
88
1909
1936
2336
219
427
2
1618
1199
88
1801
1936
2336
318
535
2
1519
1121
88
1690
1936
2336
417
646
2
1455
1070
88
1617
1936
2336
481
719
2
1420
1044
88
1579
1936
2336
516
757
2
1386
1017
88
1542
1936
2336
550
794
2
1379
1011
88
1533
1936
2336
557
803
2
1402
782
442
1560
1936
2336
534
776
2
1255
667
442
1395
1936
2336
681
941
2
1556
902
442
1731
1936
2336
380
605
2
1962
1218
442
2182
1936
2336
-26
154
2
1758
1121
354
1956
1936
2336
178
380
2
1876
1213
354
2086
1936
2336
60
250
2
1863
1265
266
2073
1936
2336
73
263
2
1577
1042
266
1754
1936
2336
359
582
2
1252
789
266
1392
1936
2336
684
944
2
894
509
266
993
1936
2336
1042
1343
2
1083
656
266
1203
1936
2336
853
1133
2
1167
659
354
1296
1936
2336
769
1040
2
1236
714
354
1374
1936
2336
700
962
2
1268
740
354
1411
1936
2336
668
925
2
1631
1084
266
1814
1936
2336
305
522
2
1579
1106
177
1757
1936
2336
357
579
2
1382
952
177
1538
1936
2336
554
798
2
Gen Elec. Gen Term
(KW)
(KW)
Exc
Elec.(KW)
Exc.Term
(KW)
nºm
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
JUL
Hora
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
Dem.
Elec
.(KW)
87
Dem frio
(KW)
Dem.
Térm
(KW)
1401
1706
68
2506
2904
3504
1503
998
3
1272
1446
68
2133
1936
2336
664
203
2
1137
1376
68
2033
1936
2336
799
303
2
1274
1347
68
1992
1936
2336
662
344
2
1226
1388
68
2051
1936
2336
710
285
2
1179
1329
68
1967
1936
2336
757
369
2
1171
1418
68
2093
1936
2336
765
243
2
1204
1271
338
2153
1936
2336
732
183
2
1314
1388
338
2321
1936
2336
622
15
2
1594
1759
338
2851
2904
3504
1310
653
3
2135
2205
338
3488
2904
3504
769
16
3
1680
1914
270
3004
2904
3504
1224
500
3
1838
2111
270
3285
2904
3504
1067
219
3
1819
2135
203
3252
2904
3504
1085
252
3
1442
1662
203
2577
2904
3504
1462
927
3
988
1294
203
2051
2904
3504
1916
1453
3
769
1019
203
1658
2904
3504
2135
1846
3
857
1031
203
1676
2904
3504
2047
1828
3
970
1076
270
1807
2904
3504
1934
1697
3
1058
1176
270
1950
2904
3504
1846
1554
3
1106
1205
270
1991
2904
3504
1798
1513
3
1803
2116
203
3225
2904
3504
1101
279
3
1734
2076
135
3101
2904
3504
1170
403
3
1473
1749
135
2634
2904
3504
1431
870
3
Dem term
motor (KW)
Gen Elec.
(KW)
Gen
Term
(KW)
Exc
Elec.(KW)
Exc.Term
(KW)
nºm
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
AGOS
Hora
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
Dem.
Elec
.(KW)
88
Dem frio
(KW)
Dem.
Térm
(KW)
Dem term
motor
(KW)
1479
2210
68
3225
2904
3504
1425
279
3
1351
2118
68
3094
2904
3504
1553
410
3
1213
1895
68
2776
2904
3504
1691
728
3
1229
1920
68
2812
2904
3504
1676
692
3
1178
1941
68
2841
2904
3504
1726
663
3
1132
1765
68
2590
2904
3504
1772
914
3
1124
1852
68
2714
2904
3504
1781
790
3
1157
1714
344
2793
2904
3504
1747
711
3
949
1691
344
2760
2904
3504
1955
744
3
1475
2123
344
3377
2904
3504
1429
127
3
2022
2120
344
3373
2904
3504
882
131
3
1922
2688
276
4116
2904
3504
983
-612
3
2081
2945
276
4483
2904
3504
823
-979
3
2064
2964
207
4441
2904
3504
840
-937
3
1681
2449
207
3705
2904
3504
1223
-201
3
1390
2084
207
3184
2904
3504
1514
320
3
908
1511
207
2365
2904
3504
1996
1139
3
864
1540
207
2407
2904
3504
2040
1097
3
980
1577
276
2529
2904
3504
1924
975
3
1068
1659
276
2646
2904
3504
1836
858
3
1116
1696
276
2699
2904
3504
1788
805
3
1721
2213
207
3368
2904
3504
1183
136
3
1650
1998
138
2992
2904
3504
1254
512
3
1386
2203
138
3285
2904
3504
1518
219
3
Gen Elec. Gen Term
(KW)
(KW)
Exc
Elec.(KW)
Exc.Term
(KW)
nºm
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
SEPT
Hora
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
Dem.
Elec
.(KW)
Dem frio
(KW)
Dem.
Térm
(KW)
89
Dem term
motor
(KW)
Gen Elec. Gen Term
(KW)
(KW)
Exc
Elec.(KW)
Exc.Term
(KW)
nºm
1338
1173
108
1784
1936
2336
598
552
2
1235
1076
108
1646
1936
2336
701
690
2
1127
974
108
1500
1936
2336
809
836
2
1182
1028
108
1577
1936
2336
754
759
2
1147
994
108
1529
1936
2336
789
807
2
1108
959
108
1478
1936
2336
828
858
2
1100
950
108
1466
1936
2336
836
870
2
1129
672
544
1504
1936
2336
807
832
2
894
453
544
1190
2904
3504
2010
2314
3
1629
1137
544
2168
2904
3504
1275
1336
3
2062
1544
544
2749
2904
3504
842
755
3
1827
1401
436
2437
2904
3504
1077
1067
3
1954
1519
436
2606
2904
3504
950
898
3
1940
1582
327
2587
2904
3504
964
917
3
1635
1298
327
2181
2904
3504
1269
1323
3
1279
965
327
1705
2904
3504
1625
1799
3
902
613
327
1203
1936
2336
1034
1133
2
1110
807
327
1480
1936
2336
826
856
2
1199
815
436
1600
1936
2336
737
736
2
1272
883
436
1697
1936
2336
664
639
2
1308
917
436
1745
1936
2336
628
591
2
1716
1372
327
2287
1936
2336
220
49
2
1659
1397
217
2212
1936
2336
277
124
2
1449
1200
217
1932
1936
2336
487
404
2
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
OCT
Hora
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
Dem.
Elec
.(KW)
Dem frio
(KW)
Dem.
Térm
(KW)
90
Dem term
motor
(KW)
Gen Elec. Gen Term
(KW)
(KW)
Exc
Elec.(KW)
Exc.Term
(KW)
nºm
1121
364
432
952
1936
2336
815
1384
2
1059
343
411
901
1936
2336
877
1435
2
991
319
387
843
1936
2336
945
1493
2
950
305
373
808
1936
2336
986
1528
2
928
296
366
789
1936
2336
1008
1547
2
903
288
358
769
1936
2336
1033
1567
2
899
286
357
765
1936
2336
1037
1571
2
916
147
568
778
1936
2336
1020
1558
2
933
100
649
791
2904
3504
1971
2713
3
1348
250
790
1147
2904
3504
1556
2357
3
1643
354
890
1396
2904
3504
1261
2108
3
1675
382
878
1424
2904
3504
1229
2080
3
1776
418
912
1509
2904
3504
1128
1995
3
1841
478
883
1566
2904
3504
1063
1938
3
1836
477
881
1562
2904
3504
1068
1942
3
1764
442
867
1499
2904
3504
1140
2005
3
1608
386
816
1368
1936
2336
328
968
2
1579
393
783
1344
1936
2336
357
992
2
1116
191
677
950
1936
2336
820
1386
2
1087
180
668
924
1936
2336
849
1412
2
1101
185
672
936
1936
2336
835
1400
2
1214
286
624
1032
1936
2336
722
1304
2
1220
324
575
1039
1936
2336
716
1297
2
1094
279
530
929
1936
2336
842
1407
2
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
8
8.1
91
Gráficas de carga horaria de la instalación
Demanda eléctrica frente a producción en cada día tipo
ENERO
3500
3000
2500
2000
Dem. Elec
1500
Gen Elec
1000
500
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
FEBRERO
3500
3000
2500
2000
Dem. Elec
1500
Gen Elec
1000
500
0
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
23
25
27
29
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
92
MARZO
3500
3000
2500
2000
Dem. Elec
1500
Gen Elec
1000
500
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
ABRIL
3500
3000
2500
2000
Dem. Elec
1500
Gen Elec
1000
500
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
MAYO
2500
2000
1500
Dem. Elec
Gen Elec
1000
500
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
93
JUNIO
2500
2000
1500
Dem. Elec
Gen Elec
1000
500
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
JULIO
3500
3000
2500
2000
Dem. Elec
1500
Gen Elec
1000
500
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
AGOSTO
3500
3000
2500
2000
Dem. Elec
1500
Gen Elec
1000
500
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
94
SEPTIEMBRE
3500
3000
2500
2000
Dem. Elec
1500
Gen Elec
1000
500
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
OCTUBRE
3500
3000
2500
2000
Dem. Elec
1500
Gen Elec
1000
500
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
NOVIEMBRE
3500
3000
2500
2000
Dem. Elec
1500
Gen Elec
1000
500
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
95
DICIEMBRE
3500
3000
2500
2000
Dem. Elec
1500
Gen Elec
1000
500
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
8.2
Demanda térmica anual, frente a potencia térmica disponible
ENERO
5000
4500
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
Dem. Térm
Gen Term
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
FEBRERO
4000
3500
3000
2500
Dem. Térm
2000
Gen Term
1500
1000
500
0
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
23
25
27
29
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
96
MARZO
4000
3500
3000
2500
Dem. Térm
2000
Gen Term
1500
1000
500
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
ABRIL
4000
3500
3000
2500
Dem. Térm
2000
Gen Term
1500
1000
500
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
MAYO
2500
2000
1500
Dem term motor
Gen Term
1000
500
0
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
23
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
97
JUNIO
2500
2000
1500
Dem term motor
Gen Term
1000
500
0
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
23
JULIO
4000
3500
3000
2500
Dem term motor
2000
Gen Term
1500
1000
500
0
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
23
AGOSTO
5000
4500
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
Dem term motor
Gen Term
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
23
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
98
SEPTIEMBRE
4000
3500
3000
2500
Dem term motor
2000
Gen Term
1500
1000
500
0
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
23
OCTUBRE
4000
3500
3000
2500
Dem term motor
2000
Gen Term
1500
1000
500
0
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
23
NOVIEMBRE
4000
3500
3000
2500
Dem. Térm
2000
Gen Term
1500
1000
500
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
99
DICIEMBRE
4000
3500
3000
2500
Dem. Térm
2000
Gen Term
1500
1000
500
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
100
3
Estudio económico
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
1
101
Introducción
Uno de los aspectos claves en un proyecto de cogeneración es el estudio de la
viabilidad económica de la planta a instalar. Las grandes ventajas que ofrecen en
principio este tipo de plantas podrían verse empañadas debido a la fuerte inversión
inicial que suponen. Por ello es importante analizar los beneficios, que a corto plazo
suelen ser ya notables.
La principal ventaja de este tipo de instalaciones es el importante ahorro económico
que supone. Es por tanto imprescindible realizar unos cálculos acerca de la ventaja
económica que supone realizar este tipo de instalación en un hospital. En el presente
capítulo se realizará, a partir de la demanda inicial considerada para diseñar la
instalación, un cálculo del gasto que supone el funcionamiento de la instalación sin
cogeneración y otro del gasto que supondría el funcionamiento de la nueva instalación.
Además de comprobar el ahorro económico de una instalación frente a la otra, se
realizarán los cálculos típicos de rentabilidad sobre este tipo de proyectos, para
comprobar de esta manera la rápida recuperación de la inversión.
2
Situación sin cogeneración
En la situación actual de consumo del hospital los gastos más elevados se
corresponden con la tarifa eléctrica. Existe una tarifa de factura eléctrica con la
compañía suministradora de electricidad y otra tarifa de gas para consumo de las
calderas de calefacción y ACS. Los sistemas de aire acondicionado funcionan mediante
compresores eléctricos.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
2.1
102
Factura eléctrica
Con la electricidad comprada se satisfacen las demandas de alumbrado, fuerza y la
de frío a través de unos compresores eléctricos, con un COP de 2,65.
La instalación actual eléctrica del hospital posee una potencia contratada de 2600
KW, y se abastece a una tensión de 20 KV. EL sistema de tarifa eléctrica del hospital se
corresponde con un tipo de tarifa general de larga utilización, con una tensión no
superior a 36 KV; ésta es la tarifa 3.1.
Para el presente año, según el Real Decreto 1634/2006 de 29 de Diciembre (BOE
30/12/06), se establece la tarifa eléctrica:
Tipo de tarifa eléctrica
3.1
Térmico de potencia
Término de energía
(€/KW·mes)
(€/KWh)
12,532584
0,059690
Como se puede apreciar, hay dos costes a los que hay que hacer frente, uno fijo y
otro variable. El coste fijo es el término de potencia, que se aplica sobre la potencia
instalada para cada mes, que en el caso de estudio es de 2600 KW. El coste variable
hace referencia a la energía mensual consumida.
En la siguiente tabla se muestran todos los consumos mensuales con sus costes fijos
y variables correspondientes:
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
Mes
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Consumo de
Consumo
alumbrado + Compresores
fuerza (KWh)
(KWh)
TOTAL
Coste
variable (€)
Coste fijo
(€)
0
1130599
67485,45
32584,72
1032759
0
1032759
61645,38
32584,72
1130599
0
1130599
67485,45
32584,72
1027322
0
1027322
61320,85
32584,72
1033114
116499
1149613
68620,40
32584,72
1056972
262124
1319096
78736,84
32584,72
1005733
436872
1442605
86109,09
32584,72
1027321
582496
1609817
96089,98
32584,72
996081
291248
1287329
76840,67
32584,72
948684
87375
1036059
61842,36
32584,72
1006395
0
1006395
60071,72
32584,72
1050152
0
1050152
62683,57
32584,72
12445731
1776614
14222345
848931,77
391016,6
Octubre
Diciembre
Consumo
total (KWh)
1130599
Septiembre
Noviembre
103
Coste total de electricidad sin trigeneración Æ 1.239.948,39 €/año
2.2
Factura de gas
El gasto de gas natural era destinado a las calderas de calefacción y calentadores de
ACS. La tarifa para suministros de gas natural para su utilización exclusiva como
materia prima. El Real Decreto 949/2001 del 3 de Agosto, y la Orden ITC/3992/2006
del 29 de Diciembre de 2006 establece:
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
Tipo de tarifa de gas
104
Térmico fijo
Término variable (€/MWh)
(€/MWh/dia/mes)
2.3
50,298
21,346
Válido para instalaciones cuyo consumo se encuentre entre 5 y 30 GWh/año, a una
presión entre 4 y 60 bares.
El caudal de gas contratado por el hospital para satisfacer su demanda es de 12.000
Nm3/día, que equivalen a 103,2 MWh/día. En la siguiente tabla se muestran los
consumos en cada mes con sus gastos correspondientes:
Mes
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiembre
Octubre
Noviembre
Diciembre
TOTAL
Consumo de
gas
(MWh/día)
Gasto Fijo
(€)
Gasto
variable (€)
Gasto total (€)
104,07
5.190,75
66641,46
71832,22
94,53
5.190,75
60536,08
65726,84
73,50
5.190,75
47067,93
52258,68
68,43
5.190,75
43820,24
49011,00
35,03
5.190,75
22431,23
27621,98
34,83
5.190,75
22303,47
27494,23
33,13
5.190,75
21214,19
26404,94
33,24
5.190,75
21288,15
26478,91
36,48
5.190,75
23359,14
28549,89
40,90
5.190,75
26189,94
31380,69
54,84
5.190,75
35119,40
40310,15
85,40
5.190,75
54686,21
59876,96
694,365
62.289,04
444657,46
506946,50
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
105
El gasto total de gas natural sin implantar poligeneración asciende a 506.946,50 €.
2.3
Gasto total sin trigeneración
Es posible en este momento realizar una estimación del gasto total sin realizar
trigeneración como la adición del gasto eléctrico y el gasto en el consumo de gas
natural.
Gas natural (€)
Electricidad (€)
Gasto total sin
trigeneración (€)
506946,50
3
1.239.948,39
1.746.894,89
Previsiones con trigeneración
El gasto con la instalación de cogeneración para la misma demanda se desplaza
hacia un mayor consumo de gas natural. El consumo eléctrico por su parte
permanecerá prácticamente inalterado, mientras que se obtendrán grandes ingresos
por ventas de energía eléctrica a la red.
3.1
Factura de gas
Al ser la fuente de energía primaria, en esta instalación el consumo de gas natural es
muy importante y significativo. En esta ocasión, la tarifa a aplicar no será la 2.3, sino la
2.4, ya que el consumo ahora es superior a 30 GWh/año e inferior a 100 GWh/año.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
Tipo de tarifa de gas
106
Térmico fijo
Término variable (€/MWh)
(€/MWh/dia/mes)
2.4
47,504
21,248
Consumo de gas en los motores
Ahora el gasto de gas contratado del hospital asciende a 185 MWh/día.
En la siguiente tabla se muestran los consumos en cada mes con sus gastos
correspondientes.
Mes
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiembre
Octubre
Noviembre
Diciembre
TOTAL
Gasto fijo (€)
Consumo de
Horas
Gasto variable
gas (KWh/mes) motores/mes
(€)
Gasto total (€)
8788,24
4989760,00
1984,00
106022,42
114810,66
8788,24
4506880,00
1792,00
95762,19
104550,43
8788,24
4521970,00
1798,00
96082,82
104871,06
8788,24
4225200,00
1680,00
89777,05
98565,29
8788,24
3742320,00
1488,00
79516,82
88305,06
8788,24
3621600,00
1440,00
76951,76
85740,00
8788,24
4989760,00
1984,00
106022,42
114810,66
8788,24
5613480,00
2232,00
119275,22
128063,46
8788,24
4225200,00
1680,00
89777,05
98565,29
8788,24
4366040,00
1736,00
92769,62
101557,86
8788,24
4828800,00
1920,00
102602,34
111390,58
8788,24
4989760,00
1984,00
106022,42
114810,66
105458,88
54620770,00
21718,00
1160582,12
1266041,00
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
107
Consumo de gas en las calderas auxiliares
Las calderas auxiliares entrarán en funcionamiento cuando la demanda térmica para
agua de calefacción o agua caliente sanitaria supera la capacidad máxima de los
motores. Estos equipos funcionarán en paralelo con el sistema de cogeneración.
El funcionamiento de las calderas supondrá el siguiente gasto:
Mes
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiembre
Octubre
Noviembre
Diciembre
TOTAL
Consumo de calderas
auxiliares (KWh)
Gasto variable (€)
117045
2487
0
0
1049
22
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
118094
2509
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
3.2
108
Factura eléctrica
3.2.1
Compra de electricidad de la red eléctrica
A la hora de tener en cuenta los gastos incurridos se procede de manera análoga a la
expuesta en los apartados anteriores cuando no existía planta de cogeneración.
Tipo de tarifa eléctrica
3.1
Térmico de potencia
Término de energía
(€/KW·mes)
(€/KWh)
12,532584
0,059690
El COP de los compresores se estima en 2,65, diferencia entre la potencia frigorífica
que se le exige a éstos y la demanda eléctrica que consumen para generar dicha
potencia frigorífica.
En la siguiente tabla se muestra la electricidad prevista comprar en los diferentes
meses, teniendo en cuenta que, según la ley actual, se exige un 10% de autoconsumo
eléctrico, por lo que se comprará toda la electricidad necesaria menos un 10% de la
electricidad generada, que se consumirá en el hospital.
La potencia que se tiene instalada en el hospital para la planta de cogeneración es de
2600 KW, de manera que si los tres motores fallasen a la vez, se podría suplir la
demanda de fuerza y alumbrado a partir de la electricidad comprada a la red.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
Mes
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiembre
Octubre
Noviembre
Diciembre
TOTAL
Compra de
electricidad
(KWh)
109
Gasto
Variable (€)
Gasto fijo (€) Gasto total (€)
938548
56022
32585
88607
859293
51291
32585
83876
961785
57409
32585
89994
870506
51961
32585
84545
889076
53069
32585
85654
918360
54817
32585
87402
813682
48569
32585
81153
843199
50331
32585
82915
833457
49749
32585
82334
780639
46596
32585
79181
820539
48978
32585
81563
858101
51220
32585
83805
10387185
620011
391017
1011028
Por lo que el gasto total anual por la compra de electricidad resulta ser de
1.011.028€.
3.2.2
Ingresos por venta de electricidad a la red
Existen dos maneras de vender electricidad a la red: yendo a mercado, para lo cual
se exigen una serie de requisitos, y por precio fijo, que será la opción elegida debido a
la limitada cantidad de energía destinada a la venta y al tipo de instalación a estudiar.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
110
El Real Decreto del 28 de Julio de 2006, en el artículo 32 establece una tarifa para
régimen especial de 7,72 c€/KWh. En instalaciones con más de 1MW de potencia
instalada, el precio que el sistema pagará por la electricidad es del 80% de la tarifa
durante los diez primeros años.
La electricidad vendida en cada mes así como el precio que se espera recibir por ella
se muestra en la siguiente tabla:
Mes
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiembre
Octubre
Noviembre
Diciembre
TOTAL
Electricidad
vendida
(KWh)
Ingresos (€)
1728461
106750
1561190
96419
1539410
95074
1411344
87165
1296346
80062
1254528
77479
1728461
106750
1944518
120093
1463616
90393
1512403
93406
1672704
103307
1728461
106750
18841442
1163648
La instalación en cuestión tiene un factor de potencia de 0,95 por lo que según el
Real Decreto 1634/2006 no presenta ningún recargo ni descuento por energía reactiva.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
3.3
111
Gasto total con trigeneración
Para evaluar el gasto total o neto con trigeneración se agrupan los gastos en la
compra de electricidad, los gastos en el suministro de gas natural, tanto para los
motores como para las calderas auxiliares, y a esa cantidad se le descuenta los ingresos
por venta de electricidad a la red. El resultado final se muestra en la siguiente tabla:
Resultado
4
Compra
Compra gas Compra gas Venta
electricidad
natural
natural
motores
calderas
1.266.041
2.509
1.011.128
Gasto total
electricidad
1.163.648
1.116.030
Comparación de ambos modos de funcionamiento
A continuación se muestran los gráficos comparativos de ambas formas de
operación. En ellos se muestran los porcentajes de cada gasto/ingreso. Se puede
apreciar que, antes de instalar la planta el mayor gasto era el de la compra de
electricidad, mientras que una vez instalada el mayor gasto corre a cargo de la factura
del gas. También cabe mencionar que los ingresos por venta de electricidad son muy
elevados.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
112
Sin trigeneración
29%
Gas Natural
Electricidad
71%
Con trigeneración
35%
34%
Gas Natural
Compra Electricidad
Venta Electricidad
31%
5
Estudio de viabilidad
A continuación se procederá al cálculo del estudio de viabilidad de la instalación,
para comprobar la rentabilidad del proyecto. Se realizará de forma aproximada al
cálculo del periodo de retorno de la inversión y del Valor Actual Neto (VAN).
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
5.1
113
Periodo de retorno de la inversión
El periodo de retorno de la inversión (payback) es un dato fundamental para la
empresa que invierte el capital. La recuperación de la inversión es un valor indicativo
del tipo de proyecto que se realiza y constituye uno de los principales criterios para
decidir si el proyecto se llevará a cabo o no. Es necesario destacar que el payback no
tiene en cuenta el valor temporal del dinero.
Para su cálculo se han tenido en cuenta los siguientes flujos de caja, los cuales han
sido calculados anteriormente:
-
Inversión inicial: 2.651.955 €.
-
Gastos de energía eléctrica consumida de la red: 1.011.128 €
-
Ingresos por venta de energía eléctrica: 1.163.648 €
-
Gasto de gas natural por año de funcionamiento: 1.268.550 €
-
Gastos de operación y mantenimiento:: 49.778,21 €.
-
Gastos de la situación sin cogeneración: 1.746.894,89€
El ahorro ha sido calculado como la diferencia que supone la instalación de
cogeneración frente a la instalación actual, suponiendo constantes los gastos
anteriormente señalados.
Para el cálculo del periodo de retorno de la inversión se han supuesto constantes los
flujos de caja anteriores para un periodo de cinco años. Los únicos gastos que se
actualizan anualmente son los de mantenimiento a lo que se les aplica una inflación
constante del 2,5%. Los flujos utilizados para realizar los estudios serán la diferencia
entre los gastos reales con trigeneración y los que se producirían sin ésta, es decir, el
ahorro conseguido. El periodo de explotación considerado es de diez años. En la
siguiente tabla se puede observar que al cuarto año se ha recuperado la inversión
inicial, por lo que el periodo de retorno de la inversión es de cuatro años y medio.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
5.2
114
Valor Actual Neto (VAN) y Tasa Interna de Rentabilidad (T.I.R.)
El cálculo del valor actual neto es un dato que nos informa sobre el valor del dinero
en el tiempo, según el cual es preferible una cantidad de dinero ahora que la misma
cantidad en el futuro.
El VAN se calcula como la diferencia entre los flujos de caja (FC) ya sean positivos o
negativos, y la inversión Io del proyecto. La expresión del VAN viene dada por:
VAN = − I 0 + ∑
FC i
(1 + t ) i
El cálculo de este valor se realizará cada año del periodo de diez años considerado,
de tal forma que se pueda dar una orientación al inversor de la rentabilidad.
El valor tomado de referencia para t es del 10%. Esta tasa es tomada por decisión de
la empresa, y establece el límite a partir del cual está dispuesta a invertir.
En la siguiente gráfica se muestra el VAN a lo largo de los próximos diez años.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
115
Valor Actual Neto
1.000.000,00 €
V.A.N.
500.000,00 €
0,00 €
-500.000,00 € 0
2
4
6
-1.000.000,00 €
8
10
12
Series1
-1.500.000,00 €
-2.000.000,00 €
-2.500.000,00 €
-3.000.000,00 €
Años
Obteniéndose un VAN final de 807.532 €. Siempre que el VAN de un proyecto de
cogeneración resulte positivo, es interesante efectuar la inversión. Esta condición se
satisface en teoría solamente, es decir, si no hubiera limitaciones de presupuesto.
La Tasa Interna de Rentabilidad, se define como la tasa de interés que hace cero el
VAN para un determinado periodo. Este valor ha de ser superior a la oportunidad de
costes del capital. En este caso, calculado mediante el comando IRR de excel, se obtiene
un valor de 17,36%.
6
Conclusiones
A partir de los valores obtenidos en esta sección se puede comprobar la elevada
rentabilidad de este proyecto. El gran ahorro en la factura eléctrica permite recuperar
la inversión inicial que requiere la planta en un periodo menor de cuatro años.
El valor positivo del VAN pone de manifiesto esta rentabilidad, por lo que, una vez
realizados todos estos análisis podemos concluir que el proyecto para la planta de
trigeneración de este hospital es viable.
A todo ello hay que añadirle que actualmente existe un borrador que pretende
eliminar la restricción del 10% de autoconsumo, lo que haría aumentar el beneficio
ligeramente.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
116
4
Análisis Medioambiental
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
1
117
Introducción
Las instalaciones de cogeneración constituyen una de las alternativas actuales para
la reducción de emisiones a la atmósfera. El impacto medioambiental de este tipo de
instalaciones cumple con las normativas europeas sobre emisiones de motores
alternativos de combustión interna.
En el presente documento se analizarán las repercusiones medioambientales del
proyecto. Los equipos sobre los que se centra el análisis son los tres motores DEUTZ
funcionando con gas natural.
2
Emisiones atmosféricas
Los motores en su funcionamiento normal expulsan una serie de gases
contaminantes a la atmósfera. Estos gases contienen fundamentalmente nitrógeno,
dióxido de carbono y vapor de agua, pero también producen algunos contaminantes.
Los principales gases expulsados son los siguientes:
2.1
Monóxido de carbono
La reacción química:
CO2 Æ CO + ½ O2
Se caracteriza porque a presiones y temperaturas elevadas, el equilibrio de la
ecuación se desplaza hacia la derecha, mientras que con el descenso de la temperatura
que tiene lugar en el escape se desplaza hacia la izquierda, es decir, formando dióxido
de carbono. Se produce especialmente cuando hay escasez de oxígeno durante la fase
de combustión o por defecto en la mezcla aire/combustible.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
2.2
118
Óxidos de nitrógeno
La forma en que se emiten es mayoritariamente como monóxido de nitrógeno (NO),
que una vez en la atmósfera se oxida rápidamente a NO2. La formación de los óxidos
de nitrógeno se debe fundamentalmente a la reacción entre radicales de oxígeno
procedentes de la disociación térmica y moléculas de nitrógeno del aire comburente. El
NO formado de esta manera es el térmico, que se forma mientras los productos de la
combustión están a elevadas temperaturas.
Existen también otros mecanismos de formación de NO. En el caso de que el
combustible tenga nitrógeno, este nitrógeno combinado es susceptible de reaccionar
con el oxígeno a temperaturas más bajas que en el caso anterior. Este NO es
denominado “del combustible”, pero apenas tiene incidencia ya que los combustibles
comerciales están exentos de nitrógeno en su composición.
Con el fin de reducir las emisiones contaminantes de los motores se han
desarrollado varios sistemas entre los que destacan los siguientes:
2.2.1
EGR
Consiste en reconducir parte de los gases de escape nuevamente a la admisión.
Mediante este sistema, durante la fase de combustión hay una mayor presencia de
gases inertes que no entran a formar parte de la combustión y por lo tanto hacen de
colchón de temperatura en la cámara de combustión, lo que conlleva a reducir la
concentración de NOx en el escape. Este sistema, aparte de las complicaciones técnicas
de implantación de los circuitos de reconducción de gases tiene la desventaja de
penalizar en aproximadamente un 3% el consumo de combustible.
2.2.2
Convertidores catalíticos
Como su nombre indica son catalizadores que si instalan a la salida de los gases de
escape del motor con la función de transferir el oxígeno presente en los compuestos de
tipo NOx a los hidrocarburos no quemados (HCx) y al monóxido de carbono. Para que
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
119
funcionen correctamente es necesario controlar la concentración de oxígeno en el
escape, lo cual se consigue mediante una sonda de medición de concentración de
oxígeno llamada sonda Lambda y de mecanismos electrónicos de regulación de la
carburación.
2.2.3
Lean Burn
Los motores de combustión avanzada o con mezcla pobre pueden ralizar una
carburación con gran exceso de aire, logrando suficiente oxígeno en la combustión
desapareciendo los hidrocarburos no quemados y el CO. Adicionalmente disminuye la
temperatura de combustión produciéndose la correspondiente reducción de óxidos de
nitrógeno. El principal inconveniente de retrasar el encendido es la pérdida de
potencia, ya que gran parte de la combustión se realiza en fase de expansión.
3
Residuos sólidos
Esta planta no genera ningún tipo de residuo sólido. Los gases que se vierten a la
atmósfera sin filtrados con el fin de eliminar las partículas sólidas antes de su paso a la
chimenea de expulsión.
4
Contaminación acústica
Existen dos puntos en los que se genera ruido en la instalación:
4.1
Conducto de gases de escape
La presión acústica presente a un metro del conducto de los gases de escape es de
120 dB aunque el motor incorpora un silenciador diseñado para un nivl sonoro de 75
dB a una distancia de 10 metros.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
4.2
120
Motores de gas natural
El nivel de presión sonora de los motores alcanza los 100 dB en su valor energético
medio a un metro de distancia. El grupo de generación debe contar con un equipo de
insonorización que garantice que el entorno se va a mantener por debajo de los 85 dB
de presión sonora.
5
Vibraciones
Provocadas principalmente por los motores, los generadores síncronos y los
transformadores de potencia. Por ello han de ser montados sobre bancadas elásticas
con el fin de no transmitir sus vibraciones a la cimentación. El motor incluye un
amortiguador viscoso que no necesita mantenimiento.
Anexos
A
Bibliografía
A Bibliografía
123
A Bibliografía
[CEPC01]: “Costes Externos de una planta de cogeneración”. Autores: A. González
González, I. Flores Abascal, J.M. Sala Lizarraga. Editorial: RBI
[SCAE06]: “Sistemas de Cogeneración de Alta Eficiencia“. Autor: Jeff Bell, Andrés
Cabanillas, Ludovic Lacrosse. Editorial: Montané Comunicación.
[AEMT97]: “Ahorro energético mediante trigeneración”. Autor: Francisco García Bru.
Editorial: RBI.
[ATEN07]: “Apuntes de Tecnologías Energéticas”. Autores: Luis Enrique Herranz, José
Ignacio Linares, Beatriz Yolanda Moratilla. Editorial: ICAI.
[AEPC96]: “Ahorro energético en plantas de cogeneración”. Autor: S. Franco Trigueros,
Editorial: RBI.
[TERM03]: “Termodinámica”. Autores: Cengel, Yunus A. & Boles, Michel. Editorial:
McGraw-Hill.
DOCUMENTO 2:
PLANOS
Índice planos:
• Esquema Unificar Eléctrico
• Esquema de Funcionamiento
• Esquema Equipo Recuperador de Calor
• Esquema Máquina de Absorción
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
1
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
2
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
3
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
4
DOCUMENTO 3:
PLIEGO CONDICIONES
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
i
Índice
ÍNDICE........................................................................................................................................................I
PLIEGO DE CONDICIONES GENERALES
1 ELEMENTOS TÉCNICOS DEL CONTRATO .............................................................................. 4
1.1 Objeto ................................................................................................................... 4
1.2 Memoria justificativa ......................................................................................... 5
1.2.1
Propuesta técnica de obras
5
1.2.2
Modelo de operación de la CTE
6
1.2.3
Mantenimiento de instalaciones de climatización y frío industrial
7
1.3 Valoración del contrato ................................................................................... 10
1.4 Definición y alcance de las instalaciones de la CTE .................................... 11
1.4.1
Sala de calderas
11
1.4.2
Sala de producción de agua enfriada
12
1.4.3
Planta de cogeneración
13
1.4.4
Aljibe
13
1.4.5
Torre de refrigeración
13
1.5 Alcance de mantenimiento en instalaciones de climatización y frío
industrial del hospital...................................................................................... 14
1.6 Memoria técnica de mantenimiento y operación ........................................ 14
1.6.1
Medida de consumos y aporte de energía
14
1.6.2
Propuesta de plan de funcionamiento: Revisiones periódicas
16
1.6.3
Propuesta de plan de funcionamiento: Avisos de incidencias
17
1.6.4
Garantía de suministro
17
1.6.5
Estudio económico
17
2 CONDICIONES Y CARACTERÍSTICAS SUPLEMENTARIAS............................................. 18
2.1 Personal adscrito al contrato........................................................................... 18
2.1.1
Organigrama funcional
18
2.1.2
Turnos, jornada laboral y vacaciones
19
2.1.3
Seguridad del personal
19
2.1.4
Medios adscritos al contrato
20
2.2 Códigos y normas aplicables .......................................................................... 20
2.3 Proyecto de ejecución....................................................................................... 23
2.4 Ejecución de las obras ...................................................................................... 23
2.5 Obligaciones del contratista............................................................................ 24
2.6 Reconocimiento previo .................................................................................... 25
2.7 Normas de trabajo ............................................................................................ 26
2.8 Recepción y puesta en servicio....................................................................... 26
2.8.1
Generalidades
26
2.9 Garantías y penalidades .................................................................................. 27
2.10 Representantes.................................................................................................. 28
3 MEJORAS .......................................................................................................................................... 28
4 PROCEDIMIENTOS DE EVALUACIÓN Y CALIFICACIÓN ................................................ 29
5 AMORTIZACIÓN DE LAS INSTALACIONES......................................................................... 30
5.1 Importe de la inversión de obras ................................................................... 30
5.2 Plan de amortización ....................................................................................... 30
5.3 Subrogación de la deuda ................................................................................. 31
PLIEGO DE CONDICIONES PARTICULARES
1 EQUIPOS INSTALADOS............................................................................................................... 32
1.1 Equipos motor-generador ............................................................................... 32
1.1.1
Datos constructivos
32
1.1.2
Equipo de recuperación de calor
33
1.1.3
Aeroenfriador
33
1.1.4
Recuperación de gases de escape
34
1.2 Intercambiador de calor para calefacción ..................................................... 34
1.2.1
Calderas auxiliares para calefacción
35
1.2.2
Acumuladores de calor para agua caliente sanitaria
35
1.3 Equipo de absorción......................................................................................... 35
1.3.1
Torre de refrigeración
36
1.4 Grupo de bombas ............................................................................................. 37
1.5 Instalación eléctrica .......................................................................................... 38
1.5.1
Centro de transformación
38
1.5.2
Servicios auxiliares
38
1.5.3
Distribución
38
1.5.4
Protecciones
39
2 OBRA CIVIL...................................................................................................................................... 39
2.1 Recinto destinado a los motogeneradores .................................................... 40
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
iii
2.2 Recinto de los recuperadores de calor........................................................... 41
2.3 Recinto auxiliar ................................................................................................. 41
2.4 Recinto de instalaciones eléctricas ................................................................. 42
2.5 Sala de control................................................................................................... 42
2.6 Cimentación ...................................................................................................... 42
2.7 Acabados ........................................................................................................... 43
2.7.1.1
Motogeneradores .................................................................................................................... 43
2.7.2
Máquinas de absorción
44
2.7.3
Recinto auxiliar
44
2.7.4
Instalaciones eléctricas
45
2.7.5
Sala de control
45
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
1
1.1
4
ELEMENTOS TÉCNICOS DEL CONTRATO
Objeto
El presente Pliego de Prescripciones Técnicas (en adelante PPT) tiene por objeto:
1. Describir las condiciones técnicas que regirán las obras de modificación de las
instalaciones de la Central de Transformación Energética (en adelante CTE) del
Consorcio del Hospital de Valencia (en adelante el CHV).
2. Describir las condiciones técnicas que regirán el contrato de operación,
gestión y mantenimiento de la CTE.
3. Describir las condiciones técnicas para la prestación del servicio de
mantenimiento preventivo, correctivo y conductivo de las instalaciones de
climatización y frío industrial del CHV.
La finalidad del contrato es, por un lado, la de optimizar la generación de fluidos
energéticos consumidos en el Hospital para calefacción, refrigeración, agua caliente
sanitaria, vapor y energía eléctrica, manteniendo en todo caso la fiabilidad y calidad
del suministro. La empresa contratista que asume el compromiso de operación y
mantenimiento de las instalaciones de transformación energética (en adelante el
Contratista) tiene que garantizar que el CHV recibe en condiciones óptimas los
siguientes fluidos:
- Agua caliente para calefacción
- Agua enfriada para climatización
- Agua Caliente Sanitaria
- Energía eléctrica auto generada
Y por otro lado, el contrato tiene como finalidad
- La seguridad integral de la Central de Transformación Energética en lo que se refiere
a aspectos técnicos y del personal afectado
- el desarrollo de las operaciones de control y mantenimiento necesarias que aseguren
el funcionamiento continuado de las instalaciones de climatización y frío industrial
- El cumplimiento de la normativa referente a las instalaciones objeto del contrato
El PPT tiene por objeto regular y definir el alcance y condiciones que regirán el
contrato, junto a lo estipulado en el Pliego de Cláusulas Administrativas Particulares
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
5
(en adelante PCAP), de los que se derivarán los derechos y obligaciones de las partes
contratantes.
En caso de discrepancia entre el Pliego de Prescripciones Técnicas y el Pliego de
Cláusulas Administrativas Particulares y cualquiera del resto de los documentos
contractuales, prevalecerá lo establecido en el Pliego de Cláusulas Administrativas
Particulares.
1.2
1.2.1
Memoria justificativa
Propuesta técnica de obras
Con el fin de asegurar el nivel de calidad de los fluidos consumidos por el CHV y
mejorar la eficiencia de transformación energética, el Contratista debe modificar las
instalaciones existentes en la actualidad.
A la presentación de la oferta se presentará una propuesta técnica de obras, según lo
descrito en el PCAP, para mejoras técnicas de las instalaciones existentes.
La inversión en modificaciones o la instalación de nuevos equipos será asumida en su
totalidad por el propio contratista.
Se valorará especialmente propuestas que potencien los siguientes criterios:
- Disponibilidad y calidad de suministro
- Calidad de equipos
- Eficiencia energética
- Aspectos medioambientales.
La propuesta técnica de obras debe incorporar mediciones con descripción técnica y
precios unitarios de los equipos a instalar y de las modificaciones previstas. Dicha
propuesta técnica deberá adecuarse a los requisitos mínimos (apartado 3.1 del presente
pliego), pudiendo plantear alternativas técnicas no contempladas en dicho anexo si así
lo considera oportuno. La dirección técnica del CHV podrá descartar o aceptar dichas
propuestas en función de las necesidades reales del hospital.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
1.2.2
6
Modelo de operación de la CTE
A la terminación de las obras de modificación de las instalaciones de la Central de
Transformación Energética el Contratista entrará en la fase de operación y
mantenimiento de la CTE, asegurando al CHV una transformación de fluidos
energéticos con totales garantías de disponibilidad y calidad, y con las condiciones de
coste contractualmente acordadas.
Este modelo tendrá las siguientes características:
- Suministro de energía primaria
En los contratos de compra - venta de energía eléctrica y en la compra de gas natural, el
CHV figura como titular del contrato, y el Contratista actúa como asesor para las
gestiones de compra – venta de energía.
El Hospital asume las facturas de suministro de energía primaria, pero se descontarán
íntegramente las partes proporcionales de consumos de energía eléctrica y gas natural
en la CTE (motores de cogeneración y sala de calderas) de la factura mensual que
presenta la empresa contratista para el servicio de operación y mantenimiento al CHV.
- Operación y Mantenimiento de la CTE
El Contratista se hace cargo de la Central de Transformación Energética, la que incluye
las instalaciones siguientes:
- Sala de calderas
- Sala de producción de frío
- Planta de cogeneración.
- Aljibe.
- Torres de refrigeración.
- Sala de bombeos.
- Válvulas, tuberías y accesorios.
- Contadores, aparatos de medida.
- Control centralizado, incluso hardware y software necesarios
En sus obligaciones están incluidas todas las labores de mantenimiento y de operación
de las instalaciones.
El contrato incorpora el concepto de garantía total sobre las instalaciones de
transformación energética, lo que significa que el contratista correrá a cargo de todos
los gastos y labores de mantenimiento predictivo, preventivo y correctivo incluyendo
la renovación de equipos, la sustitución de equipos por averías, etc.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
7
El Contratista asume además todos los riesgos técnicos y desviaciones de eficiencia en
la transformación energética.
- Disponibilidad de fluidos energéticos para el Hospital. El Contratista asumirá la
responsabilidad de garantizar la disponibilidad de los siguientes fluidos energéticos al
Hospital, en la cantidad y calidad requeridas:
- Agua caliente para calefacción
- Agua enfriada para refrigeración
- Agua Caliente Sanitaria
El Contratista garantiza la disponibilidad de estos fluidos, asumiendo penalizaciones
en el caso de incumplimiento según los parámetros de disponibilidad fijados.
Adicionalmente el CTE podrá producir energía eléctrica durante el horario de
funcionamiento de los motores de gas. El plan de funcionamiento de los
motogeneradores lo determinará la empresa Contratista en función de las necesidades
energéticas (consumos de calor y frío) y de la rentabilidad que en cada momento se
pueda obtener mediante la autogeneración, además del plan de mantenimiento de
motores y componentes de la instalación, siempre en consonancia con los criterios y
necesidades establecidas por los responsables del CHV.
El consumo de los fluidos energéticos en el Hospital quedará contabilizado mediante la
instalación de equipos de medida adecuados.
Cada licitador presentará un plan de mantenimiento y calibración de los equipos de
medida, que formará parte del contrato una vez que sea aprobado por el CHV.
1.2.3
Mantenimiento de instalaciones de climatización y frío industrial
El mantenimiento de las instalaciones de climatización y frío industrial incluye los
siguientes trabajos:
OPERACIÓN DE INSTALACIONES
MANTENIMIENTO PREVENTIVO PROGRAMADO
MANTENIMIENTO TECNICO LEGAL
MANTENIMIENTO CORRECTIVO
MANTENIMIENTO MODIFICATIVO
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
8
OPERACIÓN DE INSTALACIONES: Entre las labores de mantenimiento se
encuentran la operación, que comprende todas las labores con relacionadas con la
puesta en marcha y la parada de las instalaciones, su supervisión y correcto
funcionamiento de las mismas. Del mismo modo se incluyen las maniobras de ajuste y
control a fin de restablecer los valores de funcionamiento dentro de los parámetros
normales.
MANTENIMIENTO
PREVENTIVO
PROGRAMADO:
Las
operaciones
de
Mantenimiento Preventivo sobre los equipos permiten regular y conservar las
instalaciones para su óptimo y seguro funcionamiento, detectando cualquier avería o
eventual defecto en las instalaciones, fallos evidentes, ocultos o potenciales. El
Mantenimiento Preventivo programado se realizará sobre todos los equipos e
instalaciones objeto de la instalación considerada, y por lo tanto requiere de la
realización de un inventario de las instalaciones donde que de reflejado al menos:
- Código
- Instalación a la que pertenece y localización
- Grupo funcional
- Subgrupo
- Marca
- Modelo
- Fecha de fabricación e instalación.
- Emplazamiento
Dicho inventario deberá de estar disponible en un plazo de 60 días a contar desde la
fecha de comienzo de las labores de mantenimiento. Durante el período de vigencia del
contrato la empresa Contratista se verá obligada a la actualización permanente de
dicho inventario.
El mantenimiento preventivo-programado se fundamenta en el cumplimiento de las
GAMAS DE MANTENIMIENTO, recopilación del conjunto de tareas a realizar y su
periodicidad.
TECNICO – LEGAL: Se refiere al cumplimiento de la normativa en lo referente a los
reglamentos de obligado cumplimiento en vigor o que puedan promulgarse durante el
período de vigencia del contrato, estando la empresa adjudicataria en la obligación de
informar en tiempo y forma de las actualizaciones pertinentes.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
9
La empresa adjudicataria ostentará la titularidad de los libros de mantenimiento,
siendo responsable de los mismos.
La empresa adjudicataria tendrá satisfechos los libros en los siguientes apartados:
- Titularidad de los libros de mantenimiento.
- Anotación de los resultados de las operaciones periódicas de mantenimiento.
- Relación de las tareas periódicas.
La normativa de obligado cumplimiento para las instalaciones de climatización es la
siguiente:
. INSTALACIONES DE CLIMATIZACION: R.D. 1751/1998 DE 31 DE JULIO Y
MODIFICACIONES CONTENIDAS EN EL R.D. 1218/2002, POR EL QUE SE
APRUEBA EL REGLAMENTO DE INSTALACIONES TÉRMICAS EN EDIFICIOS
(RITE) Y SUS INSTRUCCIONES TÉCNICAS COMPLEMENTARIAS (ITE) Y SE CREA
LA COMISIÓN ASESORA PARA LAS INSTALACIONES TÉRMICAS DE LOS
EDIFICIOS. EN PARTICULAR, INSTRUCCIÓN TÉCNICA COMPLEMENTARIA ITE
08.1.2, OBLIGATORIEDAD DEL MANTENIMIENTO:
Desde el momento en que se realiza la recepción provisional de la instalación, el titular
de esta debe realizar las funciones de mantenimiento, sin que éstas puedan ser
sustituídas por la garantía de la empresa instaladora.
El mantenimiento será efectuado por empresas mantenedoras o por mantenedores
debidamente autorizados por la correspondiente Comunidad Autónoma.
Además, en el caso de instalaciones cuya potencia total instalada sea mayor que 5.000
kW en calor y/o 1.000 kW en frío, existirá un Director Técnico de mantenimiento que
debe poseer, como mínimo, el título de grado medio de una especialidad competente.
Las instalaciones cuya potencia térmica instalada sea menor que 70 kW, deben ser
mantenidas de acuerdo con las instrucciones del fabricante de los equipos
componentes”.
CORRECTIVO: Se refiere a las actuaciones destinadas a solucionar fallos, averías o
anomalías que eventualmente pudieran producirse en los equipos e instalaciones.
La aparición de averías de cualquier naturaleza, quedará registrada en su
correspondiente parte y en el caso de que las averías surjan de la propia actividad de
inspección
preventiva
realizada
se
pondrá
en
marcha
inmediatamente
la
correspondiente actuación correctiva. En el caso de que la avería necesitase de medios
extraordinarios para su resolución, se aislaría para una subsiguiente reparación.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
10
En el caso de que la avería se produzca fuera del horario de permanencia, existirá un
servicio 24 horas, con atención permanente las 24 horas del día, los 365 días del año, y
con un tiempo de confirmación de recepción del aviso inferior a 4 horas.
MODIFICATIVO: Se refiere a todas las operaciones cuyo objeto sea la modificación o
reforma de instalaciones existentes, como consecuencia de las necesidades de
adaptación, ampliaciones o mejoras.
Cualquier actividad que derive en un mantenimiento modificativo tendrá antes un
estudio o proyecto valorado que serán presentados a la propiedad para su aprobación.
FRANQUICIA: La franquicia se aplicará a cualquier material que intervenga en los
trabajos que se realicen por parte de la contrata de mantenimiento, sea cual sea el
origen de estos, es decir correctivo, preventivo, mejora, ampliación, etc.
Si el precio unitario del material es igual o inferior a 300 euros se encuentra incluido en
la franquicia. En el caso de duda sobre precios unitarios se utilizará como referencia los
precios vigentes del Instituto Valenciano de la Edificación (I.V.E.).
1.3
Valoración del contrato
En lo referente a la Central de Transformación Energética (CTE), el Contratista asumirá
todos los gastos derivados de la operación y mantenimiento de la misma, asumirá
todas las inversiones necesarias para mejoras, renovación y sustitución de
instalaciones, tanto al inicio como durante la ejecución del contrato.
En cuanto a sus ingresos, el Contratista recibe:
1. Un pago mensual del término fijo, donde se incluye el coste fijo de
mantenimiento de las instalaciones de climatización y frío industrial y de la
CTE y los costes de amortización de la inversión realizada.
2. Un pago del término variable correspondiente a los costes de transformación
de fluidos energéticos, que se contabilizará mediante los contadores instalados
a tal efecto, en base a los consumos de fluidos energéticos reales del hospital
8agua caliente para calefacción, agua caliente sanitaria, agua fría para
climatización, según los precios pactados
3. Un pago por la producción de energía eléctrica que el hospital consume
directamente de los motores de gas, que se contabilizará mediante los
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
11
contadores instalados a tal efecto, en base a los consumos de energía eléctrica
reales del hospital, según los precios pactados.
El Hospital descontará de la factura del Contratista los costes causados por el consumo
de energía primaria (antes de la transformación), esto es, de gas natural, así como la
energía eléctrica consumida en la planta de cogeneración y la energía consumida en las
maquinas de producción de frío. En el caso de funcionamiento de los motores este
consumo eléctrico se contabilizará al precio de venta de la venta de energía eléctrica
auto generada, y en caso de parada de motores se contabilizará a coste de compra
desde la Cia. Suministradora Eléctrica.
1.4
Definición y alcance de las instalaciones de la CTE
El límite de responsabilidad del Contratista en lo que se refiere a gestión, operación y
mantenimiento de la Central de Transformación Energética se define en los siguientes
elementos:
1.4.1
Sala de calderas
La sala de calderas incorpora todos los elementos necesarios para producir vapor, agua
caliente para calefacción, agua caliente sanitaria y todos los elementos necesarios para
su distribución y control.
Tubería y accesorios de gas natural:
Se incluye toda la tubería de distribución y equipos de regulación de gas a partir de la
ERM de la sala de caldera (incluyendo la propia ERM)
Sistema de producción de agua caliente sanitaria
Se incluye toda la instalación para el calentamiento del acs a partir de la entrada de la
tubería de agua potable a la sala de caldera. No se incluye la tubería de distribución de
ACS del hospital, pero si las válvulas mezcladoras para el control de temperatura de
impulsión y el, bombeo de recirculación ubicadas en la propia sala de calderas.
Sistema de producción de agua caliente para calefacción
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
12
Se incluye todos los elementos de generación de agua caliente para calefacción, incluso
las tuberías de distribución. Se incluye el sistema de expansión del circuito y los
bombeos de distribución con sus cuadros de alimentación en BT asociados. Se incluye
el tratamiento de agua del circuito de distribución.
Tratamiento de agua de aporte a calderas y a la torre de refrigeración
El coste del aporte del agua potable a las instalaciones asume el hospital, y no significa
coste alguno para el Contratista. El tratamiento del agua para su uso en la caldera o en
la torre de refrigeración es tarea del Contratista. Se incluye una instalación de
descalcificación y tratamiento químico de agua de aporte a la torre de refrigeración y
calderas.
1.4.2
Sala de producción de agua enfriada
La sala de generación de agua enfriada, incluye todos los componentes para abastecer
al hospital con agua enfriada:
Máquinas enfriadoras
Se dispone de una máquina de absorción.
Depósitos de acumulación de hielo
Existen dos depósitos de acumulación de hielo con circuitos cerrados de agua glicolada
para la acumulación de hielo durante horas nocturnas y desacumulación durante horas
de consumo punta.
Bombeos de circulación y distribución de agua fría
Se incluye todos los bombeos de circulación y distribución de agua enfriada cuya
ubicación está dentro de la sala de frío, así como válvulas motorizadas y depósitos de
expansión, así como toda la red de distribución y retorno de agua enfriada.
Cuadros de control y distribución en baja tensión
Se incluye todos los cuadros de baja tensión para control y alimentación de los equipos
mencionados. No se incluye la línea de alimentación en BT entre la sala de frío y el
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
13
Centro de Transformación, ni los equipos y elementos del Centro de Transformación
del Hospital.
1.4.3
Planta de cogeneración
La planta de cogeneración se ubica dentro de un edificio propio y contiene
principalmente los siguientes elementos:
- Tres grupos motogeneradores DEUTZ
- Tres Transformadores de potencia
- Celdas de Media Tensión para seccionamiento y sincronismo de motores
- Armarios de BT y de control
- ERM de gas natural, tubería y rampas de gas
- Bombeos y equipos auxiliares
- Sistema de recuperación de calor de gases de escape
- Intercambiadores de placas
- Ventilación de la sala
No se incluye en el alcance el Centro de transformación y seccionamiento del hospital,
ubicado en el edificio anexo.
1.4.4
Aljibe
El aljibe se alimenta desde un pozo con una motobomba, y otros tres bombeos sirven
para circular el agua entre aljibe y la sala de frío.
1.4.5
Torre de refrigeración
La torre de refrigeración en la cubierta del Hospital incluye tratamiento con biocida y
antiincrustante, así como una purga automática. La empresa contratista garantizará el
cumplimiento de la normativa y de las disposiciones legales nacionales y autonómicas
para prevención de legionella.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
1.5
14
Alcance de mantenimiento en instalaciones de climatización y frío industrial
del hospital
Las instalaciones correspondientes a los edificios o espacios a mantener objeto de este
contrato son a título general las que se enumeran a continuación:
- Instalaciones de climatización de habitaciones y despachos y zonas comunes.
- Instalaciones de climatización en zonas especiales.
- Cámaras mortuorias del servicio funerario.
- Cámaras de almacenamiento de análisis clínicos del servicio de microbiología.
- Cámaras de almacenamiento de medicamentos en Farmacia
- Arcones de ultracongelaión de –40 ºC y –80 ºC
- Neveras de tipo industrial ubicadas en zonas de servicio.
En un plazo máximo de 60 días a contar desde el inicio del contrato la empresa
adjudicataria presentará Informe del estado de las instalaciones de climatización y frío
industrial determinando de forma exacta las máquinas y equipos integrantes de las
instalaciones, con sus características, comprobando el funcionamiento de las mismas y
su capacidad para realizar las prestaciones previstas.
La totalidad de las instalaciones de climatización y frío industrial del HV quedan
incluidas en el presente Pliego, pudiendo los licitadores proceder a su visita para
comprobación de las mismas con la debida autorización.
1.6
Memoria técnica de mantenimiento y operación
El contratista entregará un plan de explotación para el periodo de duración del
contrato, detallando los resultados mensuales de compra – venta de energía eléctrica,
compra de combustible y consumo de fluidos energéticos por el Hospital.
1.6.1
Medida de consumos y aporte de energía
La medida de los fluidos energéticos consumidos por el CHV, se define a continuación:
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
15
- La medida de Agua caliente para Calefacción
La unidad de medida para el consumo térmico del fluido Agua Caliente Calefacción se
define en [kWh]. Las mediciones a realizar son:
Caudal de agua caliente aportado al colector de impulsión de calefacción
Temperatura de colector de impulsión de calefacción
Temperatura de colector de retorno de calefacción
Resultado de la medida:
QCAL: [kWh] de energía térmica aportada
- La medida de Agua enfriada para Refrigeración
La unidad de medida para el consumo térmico del fluido agua enfriada se define en
[kWh]. Las mediciones a realizar son:
Caudal de agua enfriada aportado al colector de impulsión de frío
Temperatura de colector de impulsión de frío
Temperatura de colector de retorno de frío
Resultado de la medida:
QFRI: [kWh] de energía frigorífica
- La medida de Agua Caliente Sanitaria
La unidad de medida para el consumo térmico del fluido Agua Caliente Sanitaria se
define en [kWh]. Las mediciones a realizar son:
Caudal de agua potable aportada al sistema de distribución de ACS
Temperatura de entrada de agua potable
Temperatura de entrega de ACS
Resultado de la medida:
QACS: [kWh] de energía térmica aportada
La medida de Energía Eléctrica Autogenerada (EEA)
La unidad de medida para la energía eléctrica se define en [kWh], con medida en
barras de baja tensión de cada motogenerador (EGEN) multiplicado por un factor de
0,985 para reflejar las perdidas en los transformadores
Medida en baja tensión de los consumos eléctricos en la propia planta de cogeneración
(ECOG)
Medida de baja tensión de consumos eléctricos de las maquinas enfriadoras en la sala
de frío (EMF)
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
16
Todas las medidas se realizan en [kWh] y para cada hora, con la finalidad de
contemplar las distintas tarifas eléctricas para compra y venta.
Resultado de la medida:
EEA = EGEN * 0,985 – ECOG – EMF si EEA > 0
Las medidas de los contadores se comunican al sistema SCADA, el que efectúa para
cada hora esta operación, y emite el resultado mensual de Energía autogenerada.
El cálculo de la EEC se hace mediante el sistema SCADA para cada hora, similar a la
EEA. El valor de EEC incrementará siempre y cuando el balance eléctrico de la CTE es
negativo, como puede ocurrir en caso de parada de motores o de insuficiencia de la
autoproducción.
La medida de consumo de Gas Natural en la planta de Cogeneración:
La planta de cogeneración dispone de una propia ERM, para regulación y medida de
consumos de gas en los motogeneradores.
La medida de consumo de Gas Natural en la sala de caldera .
La sala de caldera dispone de una propia ERM, para consumos de gas en calderas.
1.6.2
Propuesta de plan de funcionamiento: Revisiones periódicas
La empresa Adjudicataria debe de realizar las revisiones dentro de las fechas
propuestas en el cuadro de revisiones, indicando la fecha de realización de las mismas
y confirmando la realización de estas. La empresa adjudicataria, deberá remitir
después de cada revisión un informe al CHV junto con las fichas de revisión, en el que
se justifiquen los trabajos realizados.
La empresa adjudicataria deberá presentar en el plazo de 30 días naturales desde la
notificación de la adjudicación una colección de fichas de mantenimiento de acuerdo
con los modelos presentados GAMAS DE MANTENIMIENTO, que se consideran
como un mínimo a cumplimentar, debiendo ser aprobadas por el CHV. Tras la
aprobación de las fichas de mantenimiento la empresa adjudicataria deberá editar los
Libros de mantenimiento de las instalaciones donde se recoja de cada máquina la
codificación y conjunto de tareas de mantenimiento a realizar.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
1.6.3
17
Propuesta de plan de funcionamiento: Avisos de incidencias
En lo referente a las instalaciones de climatización y frío industrial, la empresa
adjudicataria recibirá por parte del Hospital, de forma diaria, unos Avisos de
Incidencia de las instalaciones, presentando de forma semanal un informe del estado
de los mismos.
Una vez realizado el trabajo, la empresa adjudicataria se pondrá en contacto con el
Hospital para su verificación.
1.6.4
Garantía de suministro
El Contratista garantiza el suministro de fluidos energéticos (Agua Caliente Sanitaria,
Agua caliente Calefacción, Agua enfriada) en cantidad y calidad requerida para
abastecer en cualquier momento la demanda del Hospital. Siempre y cuando la
demanda este dentro de los límites máximos especificados y no se produce ninguna
anomalía en el suministro de energía primaria.
Siendo la disponibilidad mínima a obtener del suministro de fluidos energéticos (Agua
Caliente Sanitaria, Agua caliente Calefacción, Agua enfriada) con exclusión de la
energía eléctrica autogenerada, de un 99% y la disponibilidad esperada de un 100%.
1.6.5
Estudio económico
Cada ofertante elaborará un estudio económico representando todos los gastos
energéticos del CHV, de manera que quede perfectamente justificada la viabilidad
económica del proyecto.
Compra de energía eléctrica a la Cía Suministradora (A) Incrementado por Compra de
gas natural para sala de caldera y cogeneración (B) Incrementado por Suma de las
facturas mensuales de la empresa adjudicataria según PCAP ( C) Disminuido por
Venta de Energía Eléctrica (D)
Resultado económico anual del CHV = A + B + C - D
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
2
18
Condiciones y características suplementarias
2.1
Personal adscrito al contrato
En un plazo de 10 días naturales desde la adjudicación del contrato, la empresa
adjudicataria dispondrá del personal necesario para satisfacer el presente Pliego
informando al CHV del organigrama funcional del mismo e indicando nombre y lugar
que ocupan en el Organigrama. En cualquier caso el CHV se reserva el derecho a
establecer las modificaciones que considere oportunas en el Organigrama establecido
como consecuencia de la evaluación del servicio prestado.
Será Obligación de la empresa Adjudicataria facilitar al CHV una copia sellada del
ingreso de las cuotas de la Seguridad Social.
Será por cuenta de la empresa Adjudicataria el pago del importe de los salarios y
cargas sociales de todo el personal adscrito al contrato.
2.1.1
Organigrama funcional
TECNICO TITULADO: La empresa adjudicataria pondrá a disposición del contrato
como responsable del mismo e interlocutor con la CHV a un técnico titulado (Ingeniero
Técnico Industrial o Ingeniero Industrial), con experiencia demostrable con plena
autoridad para resolver cuantas incidencias acontezcan en la prestación del servicio.
JEFE DE EQUIPO: Con experiencia demostrable en instalaciones o servicios similares
durante por lo menos cinco años, y con capacidad demostrable como para asumir el
normal funcionamiento de la Central de Transformación Energética.
OFICIALES: En número de 7 (siete), con distintas especialidades a fin de ejecutar las
labores propias del mantenimiento, de forma que dos de ellos (como mínimo) sean
oficiales de Primera. Del conjunto de los 7 Oficiales dedicado al contrato 4 deben de
tener un mínimo de 18 (dieciocho) meses de experiencia demostrable en este tipo de
instalaciones. El CHV se reserva el derecho a evaluar el personal presentado en la
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
19
oferta y aceptar o rechazar a las personas propuestas. Además deberá la empresa
adjudicataria de disponer de sede con Domicilio Social en la Provincia de Valencia
disponiendo de un local definido con teléfono, fax y correo electrónico,
proporcionando un teléfono de atención los 365 días del año las 24horas del día. Así
mismo la empresa adjudicataria deberá de dispones de otros peones y oficiales para
realizar trabajos extraordinarios en el CHV.
2.1.2
Turnos, jornada laboral y vacaciones
Se establecen como turnos de funcionamiento los siguientes:
De lunes a Viernes:
De 7:00 a.m. a 15:00 p.m.
De 15:00 p.m. a 23:00 p.m.
En cualquier caso el CHV se reserva el derecho a la modificación del presente turno sin
que por ello la empresa Adjudicataria pueda por ello solicitar aumento de los precios
concertados.
Durante los turnos de noche y fines de semana, la empresa adjudicataria deberá
disponer de un servicio de atención de averías, garantizando la presencia en las
instalaciones en un plazo no superior a 30 minutos en caso necesario.
2.1.3
Seguridad del personal
Es responsabilidad de la empresa Adjudicataria el estricto cumplimiento de lo
dispuesto en la Ley 31/1995 de 8 de noviembre de Prevención de Riegos Laborales y el
R.D: 1627/1997 de 24 de Octubre. Las empresa que opten a licitación deben de
acreditar documentalmente la formación específica del personal destinado al contrato
en materia de de Seguridad y Salud.
La empresa Adjudicataria presentará en el plazo de 30 días desde el inicio del contrato
un Plan de Seguridad y Salud, deforma que se aseguré el suministro de los
correspondientes equipos de seguridad al personal adscrito al contrato, así como la
correcta utilización de los mismos.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
2.1.4
20
Medios adscritos al contrato
La empresa adjudicataria deberá disponer en el plazo de 15 días naturales desde la
notificación oficial de la adjudicación de al menos un vehículo motorizado (furgoneta)
para el transporte de personas y materiales. Así mismo debe de disponer de teléfonos
móviles para la comunicación del personal.
La empresa adjudicataria debe de tener domicilio social o una delegación en la ciudad
de Valencia o, como máximo a una distancia que permita el servicio en las condiciones
establecida en el presente Pliego, disponiendo de teléfono, fax y correo electrónico.
La empresa adjudicataria debe de disponer de personal y medios materiales no
adscritos al contrato que permitan ante eventuales necesidades dotar de apoyo al
servicio que es objeto del presente pliego.
2.2
Códigos y normas aplicables
Como detalla en el PCAP, el Adjudicatario deberá cumplir toda normativa oficial
aplicable, tanto nacional, como autonómica y local, sea de índole técnica, laboral,
social, administrativa, etc.
Cuando se produzcan contradicciones entre las distintas normas, se aplicará la más
exigente. En particular, deberá cumplirse la siguiente normativa de índole técnica:
Obra civil:
Instrucción para el proyecto y ejecución de obras de hormigón en masa o armado (EH91).
Normas Básicas de la Edificación (NBE).
Normas Tecnológicas de la Edificación (NTE).
Pliego de prescripciones técnicas generales para la recepción de cementos (RC-88).
Instrucción para el Proyecto y la ejecución de forjados unidireccionales de hormigón
armado o pretensado (EF-88).
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
21
Aparatos a presión:
Reglamento de aparatos a presión. Aprobado según Real Decreto 1244/1979 de fecha 4
de Abril.
Instrucción Técnica Complementaria ITC-MIE-AP1 del Reglamento de Aparatos a
Presión,
relativa
a
Calderas,
Economizadores,
Precalentadores
de
Agua,
sobrecalentadores y Recalentadores de vapor. Aprobada según orden del 17 de Marzo
de 1.981.
Instrucción Técnica Complementaria ITC-MIE-AP2 del Reglamento de Aparatos a
Presión, relativa a Tuberías para Fluidos Relativos a Calderas. Aprobada según orden
del 6 de Octubre de 1.980.
Instrucción Técnica Complementaria ITC-MIE-AP17 del Reglamento de Aparatos a
Presión, relativa a Instalaciones de Tratamiento y Almacenamiento de aire
comprimido. Aprobada según orden del 28 de Junio de 1.988.
Códigos de diseño: CODAP/ ASME/ ADMERKBLATTER.
Instalación eléctrica de baja tensión:
Decreto 842/2002, de 2 de agosto, por el que se aprueba el Reglamento Electrotécnico
para Baja Tensión (REBT).
Serán de aplicación igualmente las Instrucciones Técnicas Complementarias (ITC) del
REBT.
Norma NTE-IEB/2971.
Norma UNE 20k-322 de clasificación de emplazamientos con peligro de explosión
debido a la presencia de gases, vapores y nieblas inflamables.
Protección contra incendios:
RD 2177/1996, de 4 de octubre (NBE-CPI-96).
RD 1942/1993, de noviembre, por el que se aprueba el Reglamento de Instalaciones de
Protección contra Incendios (RIPCI).
ITC-MIE-AP5, de extintores de incendios.
RD 486/97, de 14 de abril, sobre disposiciones mínimas de seguridad y salud en los
lugares de trabajo.
Instalación de gas:
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
22
Reglamento del Servicio Público, de Gases Combustibles, Decreto 2913/73 de 26 de
Octubre, y el Reglamento de Redes y Acometidas de Combustibles Gaseosos, orden del
26.10.93 (B.O.E. nº 167 de 08.11.83). ITC-MIG-R.7.1., ITC-MIG-R.5.1. Normas UNE60.002, UNE-60.302, UNE-60.620.
Norma UNE-14.011.
Condiciones de seguridad y medioambientales:
Ley 31/95, de 8 de noviembre, de Prevención de Riesgos Laborales, y sus normas de
desarrollo, en particular:
R.D. 485/97, de 14 de abril, sobre disposiciones mínimas en materia de señalización de
seguridad y salud en el trabajo.
R.D. 486/97, de 14 de abril, sobre disposiciones mínimas en seguridad y salud en los
lugares de trabajo.
R.D. 487/97, de 14 de abril, sobre disposiciones mínimas de seguridad y salud relativas
a la manipulación manipula de cargas que entrañe riesgos, en particular
dorsolumbares, para los trabajadores.
R.D. 1215/97, de 18 de julio, sobre disposiciones mínimas de seguridad y salud para la
utilización por los trabajadores de los equipos de trabajo.
R.D. 1627/97, de 24 de octubre, sobre disposiciones mínimas de seguridad y salud en
las obras de construcción.
R.D. 1495/86, de 26 de mayo, por el que se aprueba el reglamento de seguridad en
máquinas.
Ordenanza laboral de seguridad e higiene en el trabajo, en aquello que no esté
derogada.
Decreto 21461, de 30 de noviembre, por el que se aprueba el Reglamento de
Actividades
Molestas,
Insalubres,
Nocivas
y
Peligrosas
(RAMINP),
y
sus
modificaciones posteriores.
Ley 38/72, de 22 de diciembre, de Protección del Ambiente Atmosférico.
Decreto 833/75, de 6 de febrero, por el que se desarrolla la Ley 38/72, de 22 de
diciembre, de Protección del Ambiente Atmosférico.
Real Decreto 547/79, de 20 de febrero de modificación del Decreto 833/75, de 6 de
febrero.
Real Decreto 1613/85, de 1 de agosto, por el que se modifica parcialmente el Decreto
833/75, de 6 de febrero, y se establecen nuevas normas de calidad del aire en lo
referente a contaminación por dióxido de azufre y partículas. Modificado por el Real
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
23
Decreto 1154/86, de 11 de abril. B.O.E. núm. 146, de 19.6.86. incorpora Directiva
80/779, de 15 de julio.
Real Decreto 717/87, de 27 de mayo, por el que se modifica parcialmente el Decreto
833/75, de 6 de febrero, y se establecen nuevas normas de calidad de aire en lo
referente a contaminación por dióxido de nitrógeno y plomo. B.O.E. núm. 135, de
6.6.87. Incorpora Directivas 82/884, de 3 de diciembre, 85/203, de 7 marzo y 85/580, de
20 de diciembre.
Orden de 18 de octubre de 1976 sobre prevención y corrección de la contaminación
industrial de la atmósfera.
2.3
Proyecto de ejecución
Conforme a lo estipulado en el PCAP, el adjudicatario deberá realizar el Proyecto de
Ejecución de las obras de reforma definidas en la oferta. Este proyecto incluirá como
mínimo:
Memoria descriptiva
Memoria de cálculos
Planos
Mediciones y presupuesto
Estudio de seguridad y salud
La memoria descriptiva incluirá las características de las instalaciones, con: hojas de
datos, condiciones de instalación, etc.
En los planos se reflejará la ingeniería de detalle necesaria para que el montaje de todos
los elementos sea correcta y conforme a los criterios de diseño.
2.4
Ejecución de las obras
Conforme a lo estipulado en el PCAP, el contratista se obliga a entregar la instalación
completamente terminada, probada y lista para su explotación comercial conforme a
los términos del presente Contrato.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
24
Previo al inicio de los trabajos, el adjudicatario deberá entregar al hospital el Plan de
Seguridad y Salud exigible reglamentariamente.
Los equipos de construcción, instalaciones temporales y materiales sobrantes será
retirados por el contratista una vez terminada la obra, dejando el terreno totalmente
limpio y expedito para su entrega.
El adjudicatario implantará una estructura de obra adecuada al volumen de la misma.
La custodia de estos elementos corresponderá al adjudicatario.
El hospital entregará al adjudicatario los terrenos, locales e instalaciones determinados
en los pliegos para la ejecución de los trabajos objeto del contrato, permitiendo el
acceso a los mismos.
Para la realización de estas obras, el hospital permitirá al adjudicatario la utilización de
energía eléctrica y agua del propio centro.
La ejecución de obras proyectadas y su puesta en servicio se hará de forma que no se
interfiera el normal funcionamiento del hospital. Para ello, el contratista planificará y
coordinará la puesta en servicio de nuevas instalaciones, la reforma de otras existentes
y los desmontajes, de modo que no se interrumpan los suministros de energía térmica.
Para coordinar los trabajos, el adjudicatario deberá acatar las instrucciones del hospital.
El adjudicatario, al final de cada jornada dejará las zonas de trabajo ordenadas y
limpias.
Salvo que el hospital reclame repuestos útiles, los elementos desmontados de las
instalaciones serán retirados por el adjudicatario y llevados a vertedero autorizado, a
chatarra u otro destino legalmente autorizado. En su caso, aquellos repuestos útiles
serán depositados en el lugar del recinto hospitalario que indique el hospital.
Las instalaciones deberán recepcionarse previamente al inicio de la explotación, como
se describe en los pliegos.
2.5
Obligaciones del contratista
Una vez recepcionadas las obras de reforma, el adjudicatario realizará la operación y
mantenimiento de las instalaciones incluidas, con los límites de batería que se
determinan en el contrato. Estas instalaciones son:
Producción de agua caliente sanitaria (ACS).
Producción de agua caliente de calefacción.
Producción de agua enfriada para climatización
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
25
Autogeneración eléctrica
Supeditado al PCAP se definen en este apartado aspectos técnicos de la relación entre
las artes contratantes.
El adjudicatario realizará a su cargo las actividades necesarias para entregar al hospital
la energía térmica objeto del contrato en las condiciones de calidad exigidas. Entre
estas actividades, se citan: aprovisionamientos, pagos a proveedores, operación y
mantenimiento de instalaciones, inspecciones reglamentarias, etc.
Serán, igualmente, por cuenta del adjudicatario todos los gastos que la actividad
genere, tales como, consumos de energía, mano de obra, fungibles, gestión de residuos,
etc. Conforme a la legislación vigente, el adjudicatario deberá realizar una evolución de
riesgos de los puestos de trabajo del dominio, e implantar las medidas de seguridad
que se deriven de la misma.
El adjudicatario realizará la conservación y mantenimiento, limpieza, etc. y mantendrá
las instalaciones en orden y perfecto estado de revista.
A la extinción del contrato, previo a la entrega al hospital, el adjudicatario realizará
una reparación general de las instalaciones del contrato, de modo que se garantice la
entrega de las prestaciones de diseño.
El Adjudicatario tendrá teléfonos de atención al usuario, para información y
notificación de incidencias, atendidos las 24 horas del día, todos los días del año.
2.6
Reconocimiento previo
Las empresas licitadoras girarán visitas a las dependencias hospitalarias, para
comprobar el alcance y dificultad de los trabajos solicitados y comprobarán todos los
requisitos y características detalladas en esta especificación ya que es responsable del
diseño e instalación, conforme a las normas aplicables.
La presentación de proposiciones presupone que los licitantes han hecho un
reconocimiento de las instalaciones y un estudio de los documentos de la licitación, no
teniendo derecho a indemnización ni reclamación alguna por defectos o errores en los
mismos.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
2.7
26
Normas de trabajo
La seguridad de los trabajadores y de terceros es la norma básica que debe presidir las
actuaciones del adjudicatario. A este fin se realizarán:
Estudio de seguridad y salud.
Plan de seguridad y salud de las obras
Evaluación de riesgos de puestos de trabajo.
Todos los trabajos se realizarán conforme a la buena práctica de la construcción y el
montaje, y acorde a lo establecido en los proyectos de ejecución.
2.8
2.8.1
Recepción y puesta en servicio
Generalidades
Con carácter previo a la recepción de las obras proyectadas se realizarán los ensayos de
aceptación previstos en la cláusula siguiente. Requisito previo al inicio de los ensayos
es haber entregado toda la documentación de la instalación que se recoge en el
apartado 4 del presente PPT, así como los protocolos de prueba y la documentación de
legalización de las instalaciones y equipos.
Entre otros para los equipos mecánicos y tuberías se entregarán los siguientes
certificados:
- Certificados de calidad de materiales.
- Certificado de construcción.
- Certificado de la Delegación de Industria.
- Placas de industria
- Informe de prueba hidrostática.
- Informe de fabricación según código CODAP/ ASME/ ADMER/ AMERBLATTER.
En aquellos ensayos que lo requieran podrá participar una entidad colaboradora de la
Administración, que emitirá los certificados correspondientes.
Superados con éxito los ensayos y de encontrarse las obras en buen estado y con
arreglo a las prescripciones técnicas el Representante del CHV, las dará por recibidas,
levantándose la correspondiente acta y comenzando entonces el plazo de garantía.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
27
Cuando las obras no se encuentren en estado de ser recibidas se hará constar así en el
acta y el Representante del CHV señalará los defectos observados y detallará las
instrucciones precisas fijando un plazo para remediar aquéllos. Si transcurrido dicho
plazo el contratista no lo hubiere efectuado, podrá concedérsele otro nuevo plazo
improrrogable o declarar resuelto el contrato.
Dentro del plazo de quince días anteriores al cumplimiento del plazo de garantía, un
representante del CHV o un tercero a instancia del contratista, redactará un informe
sobre el estado de las obras. Si éste fuera favorable, el contratista quedará relevado de
toda responsabilidad, salvo lo dispuesto para los vicios ocultos en la cláusula 8.3.5 del
PCAP, procediéndose a la devolución o cancelación de la garantía definitiva
correspondiente a las obras.
En el caso de que el informe no fuera favorable y los defectos observados se debiesen a
deficiencias en la ejecución de la obra y no al uso de lo construido, durante el plazo
garantía, el CHV procederá a dictar las oportunas instrucciones al contratista para la
debida reparación de lo construido, concediéndole un plazo par ello durante el cual
continuará encargado de la conservación de las obras.
Podrán ser objeto de recepción parcial aquellas partes de obra susceptibles de ser
ejecutadas por fases que puedan ser entregadas al uso especificado, según lo
establecido en este PPT.
Siempre que por razones excepcionales de interés público debidamente motivadas en
el expediente, el órgano de contratación acuerde la ocupación efectiva de las obras o su
puesta en servicio para el uso especificado, aun sin el cumplimiento del acto formal de
recepción, desde que concurran dichas circunstancias se producirán los efectos y
consecuencias propios desde que concurran dichas circunstancias se producirán los
efectos y consecuencias propios del acto de recepción de las obras y en los términos en
que reglamentariamente se establezcan.
2.9
Garantías y penalidades
En los términos establecidos en el PCAP y este PPT, el adjudicatario garantizará sus
equipos contra todo defecto de diseño, fabricación o funcionamiento.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
28
Una vez extinguido el contrato y revertidos los bienes a la Administración, no se
considera período de garantía, salvadas las responsabilidades que se establezcan en los
pliegos, ya que los equipos deben entregar las prestaciones de diseño conforme a lo
establecido en el contrato.
2.10 Representantes
Para coordinar las relaciones que con motivo del desarrollo del objeto del Contrato
necesariamente se tiene que establecer entre el hospital y el adjudicatario, ambas partes
designarán un representante, que tendrá capacidad suficiente para actuar como
portavoz de las partes en todas las actuaciones que precisen de su conformidad,
relativas a la organización y control de la explotación de la CTE.
El cambio de representante deberá ser comunicado a la otra parte.
3
MEJORAS
Cumpliendo los requisitos mínimos que se establecen en los pliegos, los licitadores
pueden incluir mejoras respecto al estado actual de las instalaciones. Las mejoras
ofertadas deben estar perfectamente definidas en la Propuesta Técnica de Obras, donde
se detallen su justificación, descripción y características técnicas, planos (en su caso),
mediciones y presupuesto. Como se indica en el PCAP, en cualquier caso el hospital
tendrá la facultad de rechazar modificaciones que proponga el adjudicatario, aunque
estuvieran definidas en su oferta.
Requisitos mínimos para las obras en la Central de Transformación Energética
Las propuestas técnicas de Obra de cada licitador tienen que incluir como mínimo las
siguientes modificaciones en las instalaciones que componen la Central de
Transformación Energética.
- Calderas
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
29
Sustitución de todas las calderas de vapor por equipos nuevos de generación de vapor
o de agua caliente. La potencia total instalado para aporte de calor debe superar los
6500 kW térmicos.
- Sistema producción ACS
Renovación completa del sistema de producción y almacenamiento de ACS.
- Actualización del sistema de supervisión y telegestión
El CHV dispone de un sistema de supervisión y telegestión de sus instalaciones de
clima. Se requiere una migración del software al estándar actual, y una integración de
la Central de Cogeneración.
- Montaje de contadores de energía térmica
Para el control y la facturación de los fluidos energéticos como son el agua enfriada, el
agua caliente calefacción y ACS se instalará equipos de medida de energía térmica en
los circuitos de distribución de cada fluido.
4
Procedimientos de evaluación y calificación
La Mesa de Contratación procederá a la entrega de los sobres Nº 2 a una comisión
técnica asesora (órgano evaluador) para que elabore un informe técnico sobre las
mismas. El Director de Servicio Económico Financiero, o persona en quien delegue,
constituirá el órgano evaluador y les informará de los objetivos y plazos, pondrá a su
disposición la documentación técnica necesaria y fijará fechas de reunión.
- PARÁMETROS Y MEDIDAS
En el cuadro de características del PCAP se detallan los criterios de adjudicación y la
puntuación ponderada máxima de cada uno, incluidos los de calificación de la oferta
técnica.
- CALIFICACIÓN
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
30
Cada miembro del órgano evaluador estudiará la documentación técnica de los
licitadores y, al menos, los criterios y procedimientos de evaluación técnica
establecidos en el PCAP y PPT.
En reunión de calificación técnica del órgano evaluador se pondrán en común las
puntuaciones propuestas por cada miembro y su justificación, acordándose la
puntuación técnica definitiva de cada apartado. Dichos acuerdos se reflejarán en el
informe técnico correspondiente, que deberá ser firmado por cada miembro.
- INFORME TÉCNICO
Tras el estudio de las ofertas y la documentación técnica presentada por los licitadores,
el órgano evaluador entregará un informe técnico al órgano de contratación que, como
mínimo, incluirá:
Tabulación técnica, indicando la calificación obtenida por cada licitante en cada uno de
los criterios técnicos de puntuación establecidos en el PCAP.
Memoria justificativa de las calificaciones asignadas.
5
5.1
Amortización de las instalaciones
Importe de la inversión de obras
El importe de la inversión en obras e instalaciones, de acuerdo con lo especificado en el
presente pliego de condiciones técnicas, no podrá superar, en ningún caso, la cifra de
800.000 euros (iva incluido), debiendo estar dicho importe debidamente justificado en
la memoria descriptiva y presupuesto de obras presentados.
5.2
Plan de amortización
El contratista, en la presentación de su oferta económica, presentará un Plan de
amortización de la instalación realizada durante un periodo de 8 años, a contar desde
la fecha de inicio del contrato, indicando las cantidades previstas a amortizar para cada
una de las anualidades. En dicho plan se indicará, para cada ejercicio, el importe total
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
31
pendiente de amortización, así como el capital total amortizado al vencimiento de cada
anualidad del contrato.
5.3
Subrogación de la deuda
En el caso de que el contrato no llegase a su término por cualquiera de las causas
estipuladas en el PCAP, el CHV se compromete a asumir el capital pendiente de
amortización según el plan de amortización presentado por el contratista. Para que ello
tenga validez, el CHV deberá, una vez adjudicado el contrato y revisado el Proyecto de
Ejecución, aprobar el Presupuesto de Ejecución presentado por el contratista, así como
su Plan de Amortización.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
1
32
Equipos instalados
A continuación se realiza una breve descripción de los equipos utilizados en la
instalación, tanto de recuperación de calor como de producción de frío y elementos
auxiliares.
1.1
Equipos motor-generador
1.1.1
Datos constructivos
El equipo motor-generador está constituido por tres unidades DEUTZ, modelo TGB
620 V12, con 968 KW de potencia nominal y calor útil de 1168 KW por unidad, con
gases hasta 120 ºC.
Los datos constructivos del motor son los siguientes:
•
Disposición: en ‘V’ a 90º;
•
Sentido de giro: antihorario mirando al volante de inercia;
•
Ciclo d trabajo: Otto, cuatro tiempos;
•
Sistema de arranque: eléctrico;
•
Diámetro de cilindros: 170 mm;
•
Carrera del pistón: 195 mm;
•
Cilindrada unitaria: 4,426 l;
•
Cilindrada total: 53,11 l;
•
Relación de compresión: 12;
•
Presión media efectiva: 7 a 17 bar;
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
•
33
Nº metano: >70.
El equipo puede utilizar gas natural, gas de vertedero o gas de depuradora. En la
presente instalación se alimentará con gas natural.
El generador utilizado es un generador síncrono de marca Stamford, modelo HCI
734 E2 con una tensión de salida de 380 V y 50Hz de frecuencia.
El sistema de formación de mezcla y admisión está formado por un filtro limpiador
de aire seco situado antes del compresor, un turbo compresor accionado por gases de
escape, un enfriador de mezcla aire-gas de dos etapas, un mezclador multigás DEUTZ
MWM tipo Ventura y un sistema de control electrónico de mezcla que controla la
proporción gas/aire.
1.1.2
Equipo de recuperación de calor
Está constituido de dos tramos, el primero que pasa por el circuito de refrigeración
de camisas, y el segundo por la salida de los gases de escape. Obtenemos un caudal
total de 11,33 Kg/s por cada motor. El sistema de refrigeración posee una válvula de
tres vías que permite realizar un bypass del circuito que se dirige al intercambiador de
calor, de tal forma que si éste no funciona o no puede recuperar el calor, entra en
funcionamiento el aeroenfriador, cuya descripción sigue a continuación.
1.1.3
Aeroenfriador
Cada motor dispone de su propio aeroenfriador, cuya finalidad es evacuar el calor
producido en las camisas de los pistones. En situación normal no funcionan a plena
carga, ya que es el propio circuito de refrigeración el que evacua el calor, por lo que
para el dimensionamiento de los Aeroenfriadores, se debe tomar el caso más
desfavorable, es decir, 474 KW a disipar, considerando una temperatura de entrada de
92 ºC y 82 ºC de salida.
Cada aeroenfriador está compuesto por:
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
•
34
Un haz tubular aleteado de cobre con aletas continuas. La alimentación se
realiza con bridas PN16, que van soldadas a los colectores de distribución de
cobre.
•
Paneles laterales de acero que incorporan orejetas para izado de haces.
•
Cajas de conexiones de motores.
•
Ventiladores
•
Planchas de acero galvanizado remachadas para caja de aire y estructura
soporte.
•
1.1.4
Motores eléctricos con protección IP-55 y carcasa de aluminio.
Recuperación de gases de escape
La recuperación de gases de escape se realiza en un intercambiador de calor de
tubos y carcasa. Por el interior de los tubos circula el agua y por la carcasa los gases
procedentes de la combustión. Los gases abandonan el escape a 516 ºC y se enfrían
hasta 120 ºC. El caudal seco de gases de escape es de 5623 Kg/h.
Para cuando no sea necesario aprovechar la salida de los gases de escape a la salida,
se dispondrá de una válvula que permitirá el paso de los gases de escape por fuera del
intercambiador, y se expulsarán directamente a la atmósfera.
1.2
Intercambiador de calor para calefacción
A la salida del circuito intercambiador de calor de gases de escape el caudal de agua
a 106,65 ºC se llevará durante los periodos invernales al intercambiador de agua para
calefacción. La demanda de ésta se realiza a 80 ºC, y el retorno a la instalación a 70 ºC.
La potencia térmica por unidad motor-generador de la instalación asciende a 1168
KW, por lo que el caudal por el circuito primario del intercambiador es de 11,33 Kg/s.
En el circuito secundario se obtiene un caudal de agua a 80 ºC para calefacción de 25,3
Kg/s por cada motor conectado.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
1.2.1
35
Calderas auxiliares para calefacción
En situaciones donde la demanda térmica de la instalación sea superior a la potencia
proporcionada por el equipo cogenerador se instalará, a modo de servicio de auxiliar,
calderas de calefacción a gas natural. Se realizará en paralelo con el circuito anterior, y
su potencia será igual a la requerida por la instalación en condiciones de no
funcionamiento de la cogeneración, debido al posible fallo de ésta.
1.2.2
Acumuladores de calor para agua caliente sanitaria
La demanda de agua caliente sanitaria se supone constante a lo largo de todo el año.
Para ello se dispondrá de una bomba de alimentación de agua que sale del
intercambiador de agua para calefacción, o del equipo de absorción en invierno, cuyo
caudal es de 11,33 Kg/s por cada motor funcionando; su temperatura de entrada será
de 84,3 ºC y ha de volver al circuito de camisas a 82 ºC. El agua de suministro procede
de una red a una temperatura media anual de 10 ºC, y considerando que la demanda se
produce a 50 ºC, se obtiene un caudal medio de 250 litros de agua caliente por día y por
habitación, que es más que suficiente para satisfacer las necesidades.
Se instalarán en paralelo con el intercambiador de ACS dos acumuladores de ACS
por motor, para amortiguar las demandas diarias.
1.3
Equipo de absorción
Se procederá a instalar una única máquina de absorción (Bromuro de Litio / agua)
de simple efecto para toda la instalación, de una potencia frigorífica de 2221 Kw. La
alimentación de dicha máquina será de agua caliente a 106,65 ºC, el caudal será el
mismo que para el sistema de calefacción, ya que se encuentran en paralelo.
La capacidad frigorífica de la máquina le permite proporcionar un caudal de agua
fría a 6,7 ºC de 96,6 Kg/s que abastecerá la demanda del hospital. En funcionamiento
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
36
normal, el agua de refrigeración actúa en circuito cerrado regresando a la máquina de
absorción a una temperatura de 12,2 ºC.
Los circuitos del evaporador, absorbedor y condensador serán del tipo de
intercambiadores de calor con tubos de borde recto y envolvente. Todos los tubos irán
mandrinados en los alojamientos de las placas de tubos.
Las bombas de solución y de refrigerante serán del tipo autónomo hermético sin
sellos. La lubricación y refrigeración de la bomba de solución se realizarán por la
solución de bromuro de litio. La bomba de refrigerante será lubricada y refrigerada por
el mismo refrigerante. Las tuberías de agua de la red urbana no se aceptan para
refrigeración, lubricación o funcionamiento de la máquina. Los conjuntos moto bombas
se diseñarán para un mínimo de cinco años o 20.000 horas de funcionamiento normal
entre inspecciones. Los motores de las bombas deberán funcionar con corriente
trifásica, 50 Hz y 200 V con un error máximo del 10%.
1.3.1
Torre de refrigeración
Será necesaria la instalación de una torre de refrigeración, ya que durante el proceso
de absorción se genera calor que es necesario evacuar para el correcto funcionamiento
del equipo. La torre proporciona un caudal de 147,6 Kg/s de agua de refrigeración a
29,4 ºC, el cual es devuelto a la torre a 38,4 ºC.
El agua a refrigerar circula a través de los tubos de 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 trasmite
desde l 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 superior de la torre aspira el
aire que es conducido a contra corriente del agua, evaporando 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. Una pequeña cantidad de calor es
transmitida directamente al aire exterior por convección, como si se tratara de un aerorefrigerante.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
1.4
37
Grupo de bombas
En la instalación se usarán motobombas de rotor húmedo para circulación de agua
caliente, que girarán a un régimen de 1450 rpm.
El equipo de bombas necesarias está compuesto por:
•
Una bomba de circulación que permite hacer pasar agua a través del
aeroenfriador o intercambiador de recuperación de baja temperatura. Se
instalará una por cada equipo motor.
•
Una bomba para circulación a la salida del circuito secundario del
intercambiador de baja temperatura.
•
Una bomba para alimentación de agua fría a la instalación a la salida de la
máquina de absorción.
•
Una bomba de alimentación para los equipos de calefacción y ACS. Se instalará
una bomba por cada equipo motor.
•
Seis bombas para alimentación de agua para los intercambiadores de
calefacción.
•
Tres bombas de circulación para el circuito primario del intercambiador de
ACS.
•
Tres bombas principales de alimentación de agua caliente situadas en el
secundario del intercambiador para ACS.
•
Una bomba de circulación para la torre de refrigeración.
•
Una bomba de circulación del agua caliente a la salida de la máquina de
absorción.
•
Una bomba por cada equipo auxiliar, ya sea caldera de calefacción o compresor
para producir frío.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
1.5
38
Instalación eléctrica
La instalación eléctrica de la planta a diseñar, consta de tres motores síncronos en
paralelo, cuya tensión en bornes del alternador será de 380 V, y que posteriormente se
elevará a 20 KV mediante tres transformadores de 1500 KVA.
Dado que la instalación puede exportar electricidad a la red será necesario equipar
con contadores de potencia para cada sentido de la energía, así como taxímetros
integradores de la energía reactiva.
La instalación está compuesta por centro de transformación, servicios auxiliares,
distribución y protecciones.
1.5.1
Centro de transformación
Los transformadores elevadores se situarán en la subestación de 20 KV y a ellos se
llegará mediante una línea de cable aislado situado en la bandeja por el rack existente.
1.5.2
Servicios auxiliares
Para la alimentación de los equipos auxiliares que requieran los motogeneradores
para su arranque y durante su funcionamiento, se ha previsto un cuadro de servicios
auxiliares, cuya alimentación se realizará desde un transformador exterior. Este cuadro
alimentará a su vez a los respectivos cuadros de maniobra correspondientes a los
equipos, bombas, etc.
1.5.3
Distribución
La distribución de alumbrado se realizará con luminarias fluorescentes estancas de
AC, protección IP-55 para interior; en las zonas exteriores se montarán luminarias
apropiadas, previéndose luminarias autónomas de emergencia con la disposición
oportuna.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
39
La distribución de la malla de tierra se realizará con una red enterrada mediante
picas cobreadas de 1,5 m de longitud y cable de cobre de 70 mm2 de sección. Los
alternadores irán convenientemente puestos a tierra a través de una pica con las
características anteriormente mencionadas. Cada equipo y armario se conectará a tierra
mediante cable de cobre de 35 mm2 de sección.
1.5.4
Protecciones
En este apartado se recogen las protecciones mínimas en el punto de conexión para
garantizar la desconexión de la red en caso de falta, bien en la red, bien en la
instalación de autogeneración:
•
Tres relés de mínima tensión (27)
•
Un relé de máxima tensión con disparo temporizado en tiempo fijo regulable
entre 0,11 y 1 segundo.
•
Un relé de máxima tensión para desconexión del generador en caso de que se
produzca una tensión superior en un 7% a la nominal, que dispondrá de un
disparo temporizado en un tiempo fijo regulable entre 1 y 300 segundos.
•
Un relé de máxima tensión homopolar para detectar faltas a tierra en la red.
•
Teledisparo, es decir, desconexión del interruptor del acoplamiento por
apertura del interruptor en cabecera de línea.
•
Relés de máxima y mínima frecuencia para regular funcionamiento en red
aislada.
2
Obra civil
La planta de cogeneración contará con un recinto en el exterior al hospital de
reciente construcción donde se albergarán los diferentes equipos. El recinto destinado a
ello estará divido de la siguiente manera:
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
•
40
Recinto de motogeneradores con estructura para el apoyo de un puente grúa:
720 m2.
•
Recinto para recuperadores de calor: 120 m2.
•
Recinto máquina de absorción: 320 m2.
•
Sala de instalaciones eléctricas: 115 m2.
•
Sala de control: 115 m2.
•
Recinto auxiliar: 115 m2.
•
Obras complementarias:
-
Drenaje de aguas resultantes de la purga de la caldera y tanque de
descalcificación.
2.1
-
Estructura para el apoyo de la torre de refrigeración.
-
Estructura para el apoyo de los filtros de aire de los motores.
-
Estructura para el apoyo de los depósitos del aceite.
-
Cimentación equipos, principalmente de la caldera y de los motores.
-
Canaletas de cables y tuberías.
-
Drenaje de goteos de calderas, condensadores y aguas de baldeo.
Recinto destinado a los motogeneradores
El recinto está formado por muros de bloque macizos armados de 0,20 metros de
espesor, con una altura libre cercana a los 9 metros. Estos muros deben garantizar la
insonorización del recinto. Longitudinalmente el área está recorrida por un puente
grúa de aproximadamente 13 metros de luz y una carga de servicio de 2 toneladas,
cuya viga carril va apoyada en pilares metálicos embebidos en los muros del recinto y
arriostrados en cabeza, por las cerchas intermedias de sustentación del forjado acústico
y los perfiles de los muros de los extremos.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
41
El techo está formado por planchas insonorizantes, y la solera de hormigón
ligeramente armado de 15 cm de espesor lleva a los encajes necesarios que comunican
con la sala de instalaciones eléctricas, sala de control y recinto auxiliar.
2.2
Recinto de los recuperadores de calor
De acuerdo a la legislación ITC MIE-API, los muros serán de hormigón armado de
20 cm de espesor. En ellos se dispondrán los huecos de entrada de ventilación de al
menos 1 m2.
La salida de aire se ha resuelto separando la cubierta metálica ligera con
cerramiento de la chapa metálica prelacrada en los bordes superiores de los muros.
La parte central del recinto está ocupada por la cimentación de las máquinas que
sustentará en elevación a la misma y a la chimenea. En la planta también habrá algunas
cimentaciones de bombas y posiblemente un depósito de condensados con sus
respectivas cimentaciones. La solera será del mismo tipo que en el recinto de los
motogeneradores.
Los goteos del condensador y de la caldera se llevarán al drenaje previsto.
2.3
Recinto auxiliar
Está situado entres los dos recintos auxiliares, siendo las otras dos fachadas de
bloques huecos armados de 20 cm de espesor, que garantizan una resistencia al fuego
de RF = 180 minutos.
La solera de hormigón será análoga a las descritas anteriormente y sobre ella, según
cargas o en cimentaciones propias se situarán intercambiadores y compresores,
elementos complementarios en el proceso de cogeración.
El techo estará formado por un forjado de viguetas metálicas y bovedillas cerámicas.
Esta cubierta es de uso y apoyo de los equipos de recuperación y condensación. Posee
acceso desde el distribuidor de entrada mediante una escalera metálica.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
2.4
42
Recinto de instalaciones eléctricas
Está formado por muros de bloques armados de 20 cm de espesor con una altura
libre aproximada de 3,20 m.
El techo del recinto está formado por un forjado de viguetas metálicas y bovedillas
cerámicas, mientras que la superficie de la cubierta será accesible y ocupada
funcionalmente por los mismos equipos descritos para el recinto auxiliar.
Se dispondrá de las canaletas necesarias en hormigón armado y de los elementos
metálicos de soporte y sustentación de los armarios eléctricos. Si en algún caso y por el
sistema de tendido de cables se cree oportuno el uso de tapas en el sitio donde no haya
armario eléctrico, se dispondrá de una tapa lagrimada 7/5 sobre el pavimento para
tapar el hueco.
2.5
Sala de control
Está formada por muros de bloques arados de 20 cm de espesor con una altura libre
aproximada de 3,20 m.
El recinto es de techo plano formado por forjado de viguetas metálicas y bovedillas
cerámicas, y la cubierta tiene el mismo uso que el descrito en los dos apartados
anteriores.
La solera apoyará un falso suelo flotante para una carga de 250 Kg/cm2. El hueco
del falso suelo comunica con el recinto auxiliar y con el recinto de motogeneradores a
través de conductos con las canaletas de la sala de instalaciones eléctricas.
2.6
Cimentación
La cimentación se ha concebido superficial, con cimentaciones aisladas, y zapatas
también aisladas con vigas de atado de apoyo de fachada para el edificio, salvo recinto
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
43
de la caldera, que por estar constituido por muros de hormigón tendrá cimentación
corrida.
Para la formación de las diversas cajas de cimentación se procederá a la realización
de la excavación sobre el terreno natural. Las paredes del cajeado se realizarán de tal
forma que garanticen el equilibrio, en cualquier fase de la realización de la cimentación
y que a su vez no provoque una sobreexcavación exagerada.
La tensión admisible del terreno se estima en 1.5 Kg/cm2 para profundidad de
excavación de -1,60 m.
Para las cimentaciones corridas o de equipos en los que la tensión media sea de poca
entidad (inferior a
0.5 Kg/cm2), la cimentación se hará superficialmente sobre la
zahorra compactada.
2.7
Acabados
2.7.1.1
Motogeneradores
-
Piso: Solera de hormigón armado con acabado fratasado y con
tratamiento antipolvo. Parte del suelo lleva terminación en rejilla
galvanizada tipo 30.30.30.3 para tapar las canaletas.
-
Muros: Enfoscado y pintado en ambas caras. Cabe reseñar que para
bloques rugosos (sin enfoscar) de 20 cm de espesor queda garantizado
un amortiguamiento acústico de 43 dB.
-
Techo flotante.
-
Cubierta: Chapa metálica frecada y prelacada.
-
Puertas: Una puerta exterior metálica de dos hojas, insonorizadas y con
cerramiento antipático con muelle. Otra del recinto auxiliar, de una hoja.
-
Ventanas: Una ventana insonorizada de inspección ocular situada en el
muro lindante con la sala de control.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
-
44
Otras disposiciones: Se realizarán los huecos necesarios de entrada y
salida de aire con dispositivo antirruido.
-
2.7.2
Los huecos de ventilación se dispondrán de acuerdo a la ITC MIE-API.
Máquinas de absorción
-
Piso: Solera de hormigón armada con acabado fratasado y con
tratamiento antipolvo.
-
Muros: Se dispondrán muros cara vista de hormigón armado de 25 cm
de espesor.
-
Techos: No se dispone ninguno.
-
Cubierta: Chapa metálica grecada y prelacada.
-
Puertas: Se dispondrán tres puertas metálicas macizas de una hoja con
cerramiento antipático y muelle (según ITC MIE-API). Una hacia el
exterior, otra hacia el recinto auxiliar, y la tercera hacia el distribuidor
de entrada.
2.7.3
Recinto auxiliar
-
Piso: Solera de hormigón con acabado fratasado.
-
Muros: Todos los muros de bloques llevan ambas caras enfoscadas y
pintadas.
-
El muro de hormigón se quedará a la vista y en caras exteriores llevará
unos berenjenos.
-
Techo: Enfoscado y pintado en su cara interior.
-
Puertas: Una al exterior, metálica de una hoja con cerramiento antipático
y muelle.
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
2.7.4
45
Instalaciones eléctricas
-
Piso: Lámina de acabado en PVC sobre la solera (superficie antichispa).
-
Muros: Enfoscados y pintados en cara exterior, enlucidos y pintados en
la cara interior.
-
Techo: Enlucido y pintado.
-
Puertas: Una al distribuidor de entrada, metálica de dos hojas con
cerramiento antipático y muelle.
2.7.5
Sala de control
-
Piso: Solera con falso suelo flotante desmontable para una carga de 250
Kg/cm2.
-
Muros: Enfoscados y pintados en cara exterior, enlucidos y pintados en
cara interior.
-
Techo: Enlucido y pintado.
-
Puertas: Una al recinto auxiliar, metálica de una hoja. Otra al
distribuidor de entrada, metálica de dos hojas con cerradura antipático y
muelle.
-
Ventanas: Ver recinto de motogeneradores.
DOCUMENTO 4:
PRESUPUESTO
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
i
Índice
ÍNDICE........................................................................................................................................................I
1 MEDICIONES..................................................................................................................................... 2
2 PRECIOS UNITARIOS ..................................................................................................................... 3
3 SUMAS PARCIALES......................................................................................................................... 4
4 PRESUPUESTO GENERAL.............................................................................................................. 4
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
1
2
MEDICIONES
Se muestran a continuación, los distintos elementos y equipos a utilizar, así como la
cantidad necesaria de cada uno de ellos.
•
Grupos motogeneradores: 3 unidades
•
Torres de refrigeración: 1 unidad
•
Máquina de absorción: 1 unidad
•
Compresor: 1 unidad
•
Calderas auxiliares: 1 unidad
•
Elementos de instalación de mecánica menores, tuberías, válvulas, accesorios,
bombas, etc : 1 unidad
•
Transformadores: 3 unidades
•
Celdas de media tensión: 3 unidades
•
Elementos de instalación eléctrica secundarios, protecciones, transformadores
de medida, PLC, control y regulación: 1 unidad
•
Obra civil: 1 unidad
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
2
3
PRECIOS UNITARIOS
Elemento
€/ud
Grupo Motogenerador
530.931
Torre Refrigeración
19.658
Máquina absorción
177.999
Compresor
35.045
Calderas auxiliares
86.350
Elementos mec. Aux.
343.937
Transformadores
12.518
Celdas de media tensión
21.670
Elementos Elec. Aux.
162.630
Obra Civil
700
Instalación de Trigeneración mediante motores de gas
3
4
SUMAS PARCIALES
Elemento
€/ud
uds
Coste
Grupo Motogenerador
530.931
3
1.591.173
Torre Refrigeración
19.658
1
19.658
Máquina absorción
177.999
1
177.999
Compresor
35.045
1
35.045
Calderas auxiliares
86.350
1
86.350
Elementos mec. Aux.
343.937
1
343.937
Transformadores
12.518
3
37.554
Celdas de media tensión
21.670
3
65.010
Elementos Elec. Aux.
162.630
1
162.630
Obra Civil
700
190
132.598
4
PRESUPUESTO GENERAL
El presupuesto total de toda la instalación asciende a 2.651.955 €