“SISTEMAS ENERGÉTICOS".

Edgar Hernan Cando NarvaezPROFESOR

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA MAESTRIA EN EFICIENCIA ENERGÉTICA

PUNTOS A TRATAR

• IMPORTANCIA DEL ESTUDIO

• MOTIVACIÓN

• OBJETIVOS

• PLANIFICACIÓN

• PROBLEMÁTICA ENERGÉTICA

• REVISIÓN DE CONCEPTOS

IMPORTANCIA DEL ESTUDIO

• Los Sistemas energéticos son aquellos arreglos de componentes y/o elementos que se

utilizan para los procesos de transformación de la energía, tales como: generación,

transporte, etc.

• Los Sistemas energéticos presenta muchos dispositivos importantes en la ingeniería tales

como: Calderos, Evaporadores, etc

• El estudio de Sistemas Energéticos permite realizar diseño adecuados con la mayor

eficiencia posible.

La Reducción del consumo de energía:

Reduce costos

Reduce las emisiones de Gases de efecto invernadero, GEI (GHG)

El Rol de la Eficiencia Energética

MOTIVACIÓN

• A pesar de la caída de los MDLs, el cambio climático aun es una preocupación mundial , por lo

cual se destina gran cantidad de recurso para investigación de Eficiencia Energética.

• Los costos por baja eficiencia en muchos casos son muy elevados lo que produce que el costo de

inversión sea muy inferior al costo de operación en determinado tiempo.

• En las industria a nivel mundial se investiga sobre los mecanismos de generación en cascada ,

ciclos combinados , cogeneración y regeneración, regenerados , etc

MOTIVACIÓN

La era de la energía barata ha finalizado (en muchos países)

Los Beneficios de un acercamiento sistemático al manejo de la energía

Mensaje central: En la mayoría de las empresas no es dificil reducir el consumo de energía

El acceso a la fuentes de energía es cada vez más costoso y ambientalmente peligroso.

OBJETIVOS DEL CURSO.

OBJETIVO PRINCIPAL

Entender la energía y las relaciones que esta tiene con su medio, además de

comprender las diferentes variables involucrada en los procesos energéticos.

• OBJETIVOS SECUNDARIOS

- Entender los procesos termodinámicos y de transferencia de calor asociados a

instalaciones energéticas.

- Identificar oportunidades de optimización de sistemas energéticos.

- Analizar la conceptualización actual de Gestión de energía ( ISO 50001) en

sistemas energéticos

- Revisar criterios de eficiencia energético para el diseño de sistemas

energéticos

DEFINICIÓN

Los Sistemas energéticos son aquellos arreglos de componentes y/o

elementos que se utilizan para los procesos de transformación de la energía,

tales como: generación, transporte, etc.

PLANIFICACIÓN

Introducción e importancia al estudio de sistemas energéticos , Problemática

energética, Revisión de Conceptos, Coeficiente Global de Transferencia de

Calor, coeficiente de transferencia de calor por convección, Ciclos de

potencia.

Energía - Entropía y energía, análisis de energía, Componentes principales de

los sistemas energéticos.

PLANIFICACIÓN

Balances energéticos , fuentes de energía renovable y fuentes de energía no

renovable, uso de la energía, dispositivos de demanda , demanda.

Control de motores eléctricos utilizados a sistemas de bombeo y ventilación:

Control de fluidos y control de movimientos, eficiencia energética en correas y

engranes

PLANIFICACIÓN

Sistemas de Gestión de Energía: Introducción a la Norma ISO

50001,Planeaciòn del SGE, Revisión Energética.

Sistemas de Gestión de energía: Desempeño Energético, Requisitos legales ,

Control operacional, Medición y Monitoreo, No conformidades y acciones

Correctivas. Explicación de trabajo

PLANIFICACIÓN

Diseño de Sistemas térmicos: Desarrollo de modelos de equipos térmicos.

Optimización de Sistemas Térmicos

PRUEBA

PROBLEMATICA ENERGÉTICA

El Sistema Energético Nacional. La presencia del fenómeno

energético en nuestra vida diaria nos afecta de manera directa, por

ejemplo en el sectores industrial, comercial, transporte, comunicación,

doméstico, por ejemplo; la sobrevivencia de nuestra sociedad depende

de ella. Es por ello que, lo que podríamos denominar como el problema

de la energía, es un problema de Política de Estado, la energía es un

bien público.

Uso de Energía en la Industria

A nivel mundial, la energía de la industria representa:

• 40% del uso de electricidad• 77% del uso del carbón y sus derivados• 37% del uso de gas natural y• 1/3 de las emisiones de CO21

La Industria tiene el potencial de reducir entre el 26 y 32 % de su intensidad de energía y emisiones, resultando en una reducción entre el 8 y 12% de la energía total usada y de sus emisiones de CO22

1 / 2 : 1,2 Fuente: IEA, 2006 and 2007

PROBLEMATICA ENERGÉTICA

PROBLEMATICA ENERGÉTICA

PROBLEMATICA ENERGÉTICA

PROBLEMATICA ENERGÉTICA

PROBLEMATICA ENERGÉTICA

PROBLEMÁTICA ENERGÉTICA

Existen investigaciones que estudian los ciclos energéticos de

vida de los bienes y servicios. Tales estudios se centran en

analizar, cualitativamente y cuantitativamente, las energías

involucradas en las cadenas de producción de los productos y

bienes. Así por ejemplo se estudia la cantidad de energía

involucrada en la producción block de motores, analizando

todas las cadenas energéticas desde la obtención del hierro

hasta la obtención del producto mismo, el block

PROBLEMÁTICA ENERGÉTICA

La calidad de vida está ligada directamente a los niveles de consumo de la

energía, mientras más alto son los Kw-h consumidos por habitante en un

país mejores son sus estándares de vida. En el año 1990 los programas

para el desarrollo de las Naciones Unidas, elaboraron el Índice a

dimensional de Desarrollo Humano (IDH), valorado entre 0 y 1, que

pondera a partes iguales la renta per cápita, el nivel educativo y la

esperanza de vida de un país, es un factor que permite conocer con mayor

precisión el desarrollo de un país. Al momento, se están desarrollando

métodos y formas de correlación entre los niveles de consumo de energía y

el IDH, pretendiendo determinar los consumos de energía que mejoren

este índice.

PROBLEMÁTICA ENERGÉTICA

Por lo antes expuesto se induce que existen una especie de estratos o sistemas interdependientes que podrían ser caracterizados como: a.- El sistema Socio Económico Nacional, Mercado Energéticob.- Es sistema Energético Nacional, Tecnológico. Este conjunto de sistemas definen lo que podríamos llamar la Sistema Energético Global.

Entendemos por Sistema un conjunto de elementos interdependientes con interacciones estables entre si. La interdependencia entre ellos es evidente, afectaciones en el sistema energético técnico inciden en el mercado energético, decisiones tomadas en el sistema socio económico afectan al tecnológico.

El conjunto de sistemas definen lo que podríamos llamar la Política Energética Estatal, sustentada en el Sistema Energético Global.

1.7.- La política Energética Nacional. Iván Camargo nos dice que “La política energética es una acción estratégica y multidisciplinaria del Estado que debe tener en cuenta aspectos técnicos, económicos sociales y ambientales ….”, que garanticen un consumo justo y apropiado de la energía a sus habitantes. La disciplina encargada de organizar dicho consumo es la de Planificación Energética Orientada al Desarrollo Sostenible.

 

2.- POLITICA ENERGÉTICA NACIONAL ECUATORIANA   2.1.- De las investigaciones realizadas, se determina que existen estudios sobre la

problemática energética nacional que se caracterizan por presentar un enfoque no sistémico, son visiones parciales sobre ciertos sectores, particularmente el eléctrico, incompletas, que revelan una carencia de instrumentos de trabajo importantes como el de la modelación del sistema energético global.

  También evidencia que el desarrollo energético del país en el pasado ha obedecido a

intereses económicos particulares como por ejemplo los relacionados con el gas licuado de petróleo (LPG) o a la inexistencia del desarrollo de centrales hidroeléctricas (pese al gran potencial hidro energético); el Estado, en el pasado, ha dispensando una serie de privilegios que en su momento fortalecieron el emprendimiento de empresas particulares en los negocios asociados al sistema energético nacional, que no necesariamente coincidían con los intereses nacionales.

3.- EL SISTEMA ENERGETICO NACIONAL. TECNOLOGICO   3.1.- La incidencia e impacto del fenómeno energético es complejo, su

presencia y afectación en la sociedad están presentes a través de lo que podríamos llamar el Sistema Energético Nacional Tecnológico , que se evidencia a través de vectores de flujo de energía, en complejas relaciones entre los diferentes subsistemas que lo componen.

Este Sistema se integra con los subsistemas de Fuentes de Energía, Conversión y Procesos Energéticos, Dispositivos de Demanda, y Demanda., están interrelacionados a través de complejas correspondencias que hacen que su funcionamiento sea sistémico, variaciones o perturbaciones que se tengan en cualquiera de ellos o en la compleja red de interacciones afecta al sistema energético global y por ende a las actividades de un país.

COEFIENCIENTE GLOBAL DE TRANSFERENCIA DE CALOR

Re

CICLO DE POTENCIA RANKINE

Q entra

Q sale

ANALISIS MATEMATICO CICLO RANKINE

CICLO DE POTENCIA BRAYTON

Q entra

Q sale

1-2 compresión isentropica 2-3 adición de calor a presión constante3-4 expansión isentropica en la turbina4-1 Rechazo de calor por salida del gas al ambiente

ANALISIS MATEMATICO CICLO BRAYTON

CICLO DE POTENCIA COMBINADO

CICLO DE POTENCIA COMBINADO

CICLO DE POTENCIA COMBINADO

CICLO DE POTENCIA COMBINADO

CICLO DE POTENCIA COMBINADO

CICLO DE POTENCIA COMBINADO

CICLO DE POTENCIA COMBINADO

CICLO DE POTENCIA COMBINADO

ANALISIS MATEMATICO DEL CICLO COMBINADO

COEFICIENTE GLOBAL DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR

Q-punto = U * A * ( Ts - Ti )

COEFICIENTE GLOBAL DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR

El coeficiente global de transferencia, U, depende de la superficie que se considere, interior ( A1 ) o exterior ( A2 ) .)

Gracias por la Atención !