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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA

MECÁNICA Y ELÉCTRICA

APROVECHAMIENTO DE LOS GASES DE ESCAPE DE UNA

TURBINA DE GAS PARA LA PRODUCCIÓN DE REFRIGERACIÓN

MEDIANTE CICLOS DE ABSORCIÓN

TESIS

QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE:

INGENIERO MECÁNICO

PRESENTA

ESTRADA VILLEDA JOSE LUIS

ASESOR

ING. FELIPE DE JESÚS GARCÍA MONROY

NUM. BOLETA

2004360086

MÉXICO D.F. DICIEMBRE DE 2008

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICAUNIDAD AZCAPOTZALCO

APROVECHAMIENTO DE LOS GASES DE ESCAPE DE UNA TURBINA DE GAS PARA LAPRODUCCIÓN DE REFRIGERACIÓN MEDIANTE CICLOS DE ABSORCIÓN

INDICE

ÍNDICE DE FIGURAS IIABREVIATURAS IIIINTRODUCCIÓN IV

CAPÍTULO I

1.1 ANTECEDENTES 1.1.1 Proyecto en Tecolotlán, Jalisco 2 1.1.2 Proyecto en Toluca 3 1.1.3 Proyecto Planta Guadalajara 4 1.1.4 Proyecto en Orizaba Veracruz 5 1.1.5 Proyecto en Ixtazotitlán Ver. 1.1.6 Proyecto en Cuautitlán Estado deMéxico (Becton Dickinson)

6

1.1.7 Proyecto en Tlalnepantla Estado deMéxico (Minsa)

7

1.2 MARCO TEÓRICO1.2.1 Refrigeración por absorción 8

1.2.2 Enfriador de absorción 8 1.2.3 Tipos de equipos de absorción. 10

1.2.4 Trigeneración 10

CAPÍTULO II

2.1 DESCRIPCION Y FUNCIONAMIENTO DELSISTEMA

13

2.1.1 Evaporador 172.1.2 Absorsor 182.1.3 Generador 182.1.4 Condensador 182.1.5 Intercambiador de calor 192.1.6 Eductor 192.1.7 Tubos de cristalización automático 192.1.8 Sistema de purga 202.1.9 Válvula de control 212.1.10 Válvula de solución 21

CAPÍTULO III

3.1 BALANCE TÉRMICO 28



CAPÍTULO IV

4.1 ANÁLISIS ECONÓMICO 35CONCLUSIONES 44

APÉNDICE 45

GLOSARIO 49

REFERENCIAS 53

ÍNDICE DE FIGURAS

CAPÍTULO I.- ANTECEDENTES Y MARCOTEÓRICO

Figura 1.1 Recuperación de calor en turbinas de gas durante el montajede equipos

2

Figura 1.2 Horno de calcificación de cal 3Figura 1.3 Recuperación de calor en calderas 4Figura 1.4 Recuperación de calor en calderas 5Figura 1.5 Recuperación de calor en calderas 5Figura 1.6 Caldera de recuperación 6Figura 1.7 Recuperación de calor de una turbina de gas 7

Figura 1.2.1 Componentes del sistema de absorción (enfriador) 9Figura 1.2.2 Intercambiador de calor 9Figura 1.2.3 Diagrama esquemático del sistema de trigeneración conabsorción

11

CAPÍTULO II.- DESCRIPCIÓN Y FUNCIONAMIENTO DELSISTEMAY ENFRIADOR DE ABSORCIÓN (BrLi-H2O)

Figura 2.1 Sistema de trigeneración 22Figura 2.2 Recuperador de calor (HRSG) 23Figura 2.3 Enfriador por absorción 24Figura 2.4 DTI-001 25Figura 2.4.1 DTI-002 26



ABREVIATURAS

BTU Unidad Térmica Británica

BrLi Bromuro de Litio

ºC Grados Celsius

Cal Caloría

COP Coeficiente de Operación

MDL Mecanismo de Desarrollo

Limpio

MM Miles de Millón

h Hora

T/h Tonelada-Hora

Kw/h Kilowatt-hora

Kg/h Kilogramo-hora

Kw Kilowatt

Kg Kilogramo

m3/h Metros cúbicos-hora

m3 Metros cúbicos

REE Rendimiento Eléctrico Equivalente

J Joule

PCI Poder Calorífico Inferior

KJ/s KiloJoule-segundo

s Segundos

ρ Densidad

Pa Pascales

Psig Libra por pulgada cuadrada

manométrica

ηgv Eficiencia de los gases de vapor

kPa Kilo Pascales

mm Milímetros

Hg Mercurio

mm Hg Milímetros de mercurio

H2O Agua

mmH2O Milímetros de mercurio

rpm Revoluciones por minuto

Hp Caballo de potencia

in Pulgada

in H2O Pulgada de agua

º F Grados Fahrenheit

W máx Trabajo máximo

gpm Galones por minuto

Pa Presión absoluta

Pb Presión barométrica

Pm Presión manométrica

PCI Poder Calorífico Inferior

QR Calor retirado

Factor de corrección por altitud

v Volumen

HRSG Generador de vapor con



recuperador de calor

INTRODUCCIÓN



INTRODUCCIÓN

Durante los últimos años el consumo energético en distintas industrias ha

experimentado un gran crecimiento, por ello es, que para las industrias es muy importante

reducir al mínimo los costos de energía y el impacto al medio ambiente dentro de sus

actividades.

El producir energía conlleva a impactar el medio ambiente a través de la salida de

gases que generan un efecto invernadero, este es el caso, las turbinas de gas que se utilizan

para generar energía eléctrica, utilizan como combustible el gas natural, la energía

calorífica de estos gases puede ser aprovechada para producir refrigeración mediante un

ciclo de absorción.

Además el producir refrigeración por el método de absorción, es una manera de

ahorrar energía eléctrica que se tendría que suministrar por otro medio para obtener un

ciclo de refrigeración.

Por mucho tiempo nuestro país disfrutó un bajo costo en los energéticos,

combustibles y electricidad, y esto llevo a la industria a seleccionar sus equipos en función

del precio descuidando la eficiencia térmica y eléctrica, esto trajo como consecuencia la

baja eficiencia térmica y eléctrica de estos equipos que disipan demasiado calor a la

atmósfera y generan altos costos en su operación.

El objetivo primario de este trabajo es: evaluar la factibilidad técnica y económica del

aprovechamiento de los gases de combustión de una turbina de gas para producir

refrigeración, con un ciclo de absorción, y así utilizar la energía de los gases de

combustión.



Objetivos particulares:

Establecer los principios termodinámicos y de comportamiento de la turbina de

gas así como los ciclos de absorción.

Determinar los parámetros de comportamiento de una turbina de gas respecto al

medio ambiente.

Establecer la factibilidad de producción de refrigeración.

Determinar el monto de inversión del estudio elaborado.

Con el incremento en el precio del combustible y con el cambio del combustóleo por

gas natural y el gran compromiso de preservar el medio ambiente, se abre un abanico de

oportunidades para mejorar la eficiencia de los equipos y de emplear la cogeneración y/o

trigeneración como una alternativa de fuente de energía.

El proyecto que se desarrolla en este trabajo se ubicara en la ciudad de Monterrey que

se localiza a 537 metros sobre el nivel del mar, al norte 27º 49' y al sur 23º 11' de latitud

norte, al este 98º 26' y al oeste 101º 14' de longitud oeste.

El clima es extremoso. La temperatura media anual es de 23º C, la mínima absoluta de

8º C y la máxima de 43º C, los meses más calurosos son Julio y Agosto.

Los vientos dominantes provienen del oeste y del sureste, estos últimos del Cañón del

Huajuco. En el invierno predominan los del norte, que en Febrero y Marzo soplan con

mayor fuerza.

Con respecto a la humedad relativa presentada en el Área Metropolitana de Monterrey

se mantiene un promedio anual del 56%, observando que los meses con mayor cantidad

fueron septiembre, octubre y diciembre con 69, 70 y 69% de humedad relativa

respectivamente.


APROVECHAMIENTO DE LOS GASES DE ESCAPE DE UNA TURBINA DE GAS PARA LA PRODUCCIÓNDE REFRIGERACIÓN MEDIANTE CICLOS DE ABSORCIÓN 1

1.1 ANTECEDENTES

En México existen muchas empresas que han invertido en este tipo de proyectos y

presentan los casos exitosos de ahorro de energía y cogeneración que por ejemplo Heat &

Power Systems, S. A. de C. V., ha realizado en diversas industrias cuyo periodo de

recuperación de la inversión han sido menores a 18 meses, los proyectos han sido

realizados para las empresas Calteco, Cervecería Cuauhtémoc-Moctezuma plantas Toluca,

Tecate y Guadalajara, Becton Dickinson, Conservas La Costeña, Micase, Sabritas, Ingenio

Tres Valles (figura 1.1).

Los proyectos realizados aplican con el Mecanismo de Desarrollo Limpio

(MDL) acorde con el Protocolo de Kyoto ya que invariablemente todos sus proyectos están

orientados a la reducción del consumo de combustible por la recuperación de energía en los

procesos industriales. El conjunto de proyectos que se han desarrollado e instalado, a la

fecha generan a las empresas ahorros cercanos a 2.7 millones de dólares anuales, evitan la

quema de 47 MMBTU/hr que equivalen a 9.0 millones de litros de combustóleo al año y al

mismo tiempo evitan la generación de 25,000 toneladas de CO2 a la atmósfera cada año.

Figura 1.1 Recuperación de calor en turbinas de gas durante el montaje de equipos



1.1.1 Proyecto en Tecolotlán, Jalisco

Recuperación del calor de los gases de escape a 300 °C de seis hornos de

calcinación de cal que queman combustóleo y su transformación en vapor para el

calentamiento y atomización del propio combustible. Proyecto ubicado en la Ciudad de

Tecolotlán, Jalisco. Considerando que estos equipos están operando desde 1997, a la fecha

han evitado la quema de 13´000,000 litros de combustóleo, la disipación a la atmósfera de

50,000 toneladas de CO2, así como 1,300 toneladas de SO2. Se diseñó, fabricó e instaló un

recuperador de calor para cada horno así como un tanque separador de vapor común

generando 3.5 T/h de vapor sustituyendo a una caldera, evitando la quema de 210 litros de

combustóleo por hora que al año suman 1´680,000 litros y ahorros a la empresa a valores

actuales por 235,200 USD por año (figura 1.2).

Figura 1.2 Horno de calcificación de cal



1.1.2 Proyecto en Toluca

Cervecería Cuauhtémoc-Moctezuma planta Toluca en dos de sus cuatro calderas en

el año 1999. El propósito fue la recuperación del calor de los gases de escape de dos

calderas de 14 y 36 T/h (vapor) que registraban una temperatura de 300 °C y de 250 °C

respectivamente. Aprovechando las bondades de limpieza del gas natural, el diseño de estos

equipos consideró reducir al mínimo la temperatura de los gases de escape y maximizar la

recuperación de calor, logrando abatir la temperatura de escape de los gases del orden de

140 °C. Con el conjunto de ambas calderas se recuperaron 6.5 MMBTU/h de gas natural,

que al año suman 52,000 MMBTU generando ahorros a la empresa a valores actuales por

208,000 USD por año. Considerando la operación de estos equipos a inicios de 2000, a la

fecha han evitado la disipación a la atmósfera de 10,500 toneladas CO2 (figura 1.3).

Figura 1.3 Recuperación de calor en calderas



1.1.3 Proyecto Planta Guadalajara

Recuperación del calor de los gases de escape de tres calderas de 14 T/h de vapor

saturado quemando gas natural de Cervecería Cuauhtémoc-Moctezuma planta Guadalajara

(figura 1.4).


1.1.3 Proyecto en Orizaba Veracruz

Recuperación del calor de los gases de escape de tres calderas de 60 T/h, 20

T/h y 14 T/h de vapor saturado quemando gas natural para Sabritas en la Ciudad de

Orizaba, Veracruz (figura 1.5).




1.1.4 Proyecto en Ixtazotitlán Ver.

En el año 2002 se construyeron tres equipos de recuperación de calor para las tres

calderas de la Sabritas en su planta de Ixtazotitlán, Ver. De las cuales se espera ahorrar 6.5

MMBTU/h y generar ahorros anuales por 230,000 USD/año así como reducción anual de

emisiones de CO2 por 9,500 toneladas.

1.1.5 Proyecto en Cuautitlán Estado de México (Becton Dickinson)

Caldera de recuperación de calor. Equipo productor de vapor a partir del calor de

los gases de escape de un motor de combustión interna a gas de 3,000 KW produciendo

2,600 Kg/h de vapor saturado a 7 bar que alimenta a una máquina de refrigeración por

absorción de 600 toneladas de refrigeración para alimentar el proceso de fabricación de

jeringas hipodérmicas. Proyecto ubicado en Cuautitlán, Estado de México (figura 1.6).

Figura 1.6 Caldera de recuperación



1.1.6 Proyecto en Tlalnepantla Estado de México (Minsa)

Equipo de calentamiento de agua a partir del calor residual de una turbina de gas de

10,000KW con capacidad para calentar 60 m3/h de agua de 20 °C a 60 °C para el proceso

de cocimiento de maíz. Planta ubicada en Tlalnepantla, Estado de México. Proyecto

galardonado con el primer lugar en el Primer Certamen Nacional de Ahorro de Energía

Térmica realizado 8 de septiembre del 2004 (figura 1.7).

Figura 1.7 Recuperación de calor de una turbina de gas



1.2 MARCO TEÓRICO

1.2.1 Refrigeración por absorción

En el ciclo de refrigeración por absorción se emplea un refrigerante volátil

(Amoniaco-Agua ó BrLi-Agua) que alternativamente se vaporiza por la baja presión en el

evaporador absorbiendo calor latente del material que está enfriando y se condensa a la

presión alta que se tiene en el condensador entregando el calor latente al medio

condensante.

La energía de entrada en el ciclo de absorción es en forma de calor suministrada

directamente al generador. Por lo general, la fuente de calor suministrada al generador es

vapor de baja presión o agua caliente.

1.2.2 Enfriador de absorción

El sistema de absorción consiste de cuatro componentes básicos (figura 1.2.1): un

evaporador y un absorsor, que se localizan en el lado de baja presión del sistema, y de un

generador y un condensador, los cuales se localizan en el lado de alta presión del sistema.

Se emplean dos fluidos, un refrigerante y un absorbente.



Figura 1.2.1 Componentes del sistema de absorción (enfriador)

Se puede mejorar la eficiencia del sistema introduciendo un intercambiador (figura

1.2.2) de calor entre la solución fuerte que va al generador y la solución débil de alta

temperatura que regresa del generador hacia el absorbedor.

Figura 1.2.2 Intercambiador de calor

Entradade

fluido

Salidade

fluidoSalida

defluido

Entradade

fluido



1.2.3 Tipos de equipos de absorción.

Existen en el mercado básicamente dos tipos de equipos de absorción: Simple efecto

que requiere agua caliente o vapor de baja presión, para cálculos hemos supuesto que sea

vapor saturado a baja presión. Sistema de doble efecto en dos modalidades como equipo

solo de enfriamiento o con calentador de agua integrado (muy utilizado en hoteles). Estos

equipos requieren vapor de alta presión.

1.2.4 Trigeneración

Otro concepto que va a tener gran importancia en el futuro es la llamada planta de

energía total, en la cual se aprovecha la energía calorífica de los gases de escape colocando

un recuperador de calor, y por medio del ciclo de absorción hacer útil ésta para producir

refrigeración, aire acondicionado y/o calefacción. Esta idea esta muy extendida en los

Estados Unidos y Europa donde es muy común la generación de electricidad a nivel

privado, habiéndose aplicado en escuelas, centros comerciales y edificios importantes. La

temperatura de los gases al entrar a la turbina puede variar desde aproximadamente 900 ºC

a 1200 ºC, lo que requiere un metal específico que resista estas temperaturas.

Tomando en cuenta el tipo de sistema que va a emplearse para la disminución del

consumo de energía eléctrica, una alta eficiencia y la baja emisión de gases de efecto

invernadero a la atmósfera, se tienen los sistemas de absorción, estos son sistemas muy

antiguos pero desde hace algunos años se usan con menos frecuencia, hoy en día se

presentan como una opción interesante que permiten por un lado disminuir a la industria su

consumo de energía eléctrica, y en algunos casos como se ha mencionado, utilizar los gases

residuales de la combustión para la producción de refrigeración vía ciclo de absorción.



La trigeneración (figura 1.2.3) es un procedimiento similar a la cogeneración, el frío

normalmente es obtenido por el método de absorción ya que, aunque su rendimiento es

bastante menor, utiliza calor residual de la producción de electricidad con la producción de

frío es mucho más económica y ecológica.

El calor residual que se obtiene es la suma del producido por la generación de

electricidad, más el sustraído del proceso de refrigeración. Con lo que se consigue más

cantidad de calor aunque a menor temperatura, con la desventaja de que las posibles

aplicaciones de este calor pueden verse reducidas.

La eficiencia de las plantas de cogeneración medida a través del REE (Rendimiento

Eléctrico Equivalente), cuando producen frío (trigeneración), se evalúan en forma distinta

en diversas comunidades autónomas debido a diferencias de criterio en la transformación

del frío en energía primaria.

Figura 1.2.3 Diagrama esquemático del sistema de trigeneración con absorción.



2.1 DESCRIPCION Y FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA

La eficiencia de las plantas de cogeneración medida cuando producen frío

(trigeneración), se evalúan en forma distinta debido a diferencias de criterio en la

transformación del frío en energía primaria. La forma de evaluación más simple es

considerar que el frío obtenido se ha realizado en una máquina de absorción que utiliza el

calor producido en la planta de cogeneración.

Este método, utilizado en la mayoría es simple, pero puede dar lugar a situaciones

no acordes con la eficiencia energética. Efectivamente, las plantas que utilizan máquinas de

absorción con el COP más bajo (simple efecto), permiten aprovechar más calor que si se

utilizaran plantas de doble efecto (que consumen la mitad del calor aproximadamente) y

esto favorece la instalación de las plantas menos eficientes. Esto crea situaciones

discriminatorias, ya que tiene igual consideración un frío de 6 ºC para climatización que

uno a –40 ºC (para túneles de congelación), cuando en realidad ambos requieren energías

muy diferentes, tanto en cantidad, como en calidad. Otro criterio podría ser el de la

electricidad no consumida que en un sistema de compresión convencional se utilizaría para

producir el mismo frío.

En este trabajo se presenta una metodología para el análisis y selección de turbinas

de gas en sistemas de trigeneración. En el siguiente capítulo se desarrolla un modelo

termodinámico para mostrar el desempeño de una turbina de gas comercial en condiciones

reales en el lugar donde opera. Se desarrolla un caso de estudio donde se realiza la

integración térmica del sistema de trigeneración utilizando los conceptos básicos. Una vez

integrada la turbina se analiza la operación bajo diferentes escenarios de producción de

calor y potencia. Se demuestra que el sistema integrado más eficiente es aquel que

proporciona la potencia requerida por el proceso y que minimiza las pérdidas al ambiente.



La cogeneración es la técnica más importante de producción simultánea de potencia

y calor. Sí, además, un proceso requiere de niveles de enfriamiento por debajo de la

temperatura ambiente (refrigeración) y este servicio se produce a partir de la misma fuente

de energía, entonces el sistema global se convierte en trigeneración. Esta técnica se utiliza

en esquemas de calentamiento y enfriamiento. Sin embargo, cada vez es más usada en la

industria alimenticia, energética, hotelera, química y petroquímica debido a la frecuente

necesidad de estos tres servicios en las plantas de proceso. A pesar de que estos esquemas

tienen varios años de funcionamiento en plantas industriales, son pocos los trabajos que

hacen referencia a su diseño aquí en México, pero que en los últimos años se han

incrementado.

El principio de la trigeneración se da cuando se dispone de calor de bajo costo ó de

desperdicio (gases de escape), el esquema de refrigeración por absorción puede resultar

atractivo, mientras que la refrigeración por compresión mecánica es la opción ideal cuando

se tienen excesos de energía eléctrica. (Ver figura 2.1 al final del capitulo).

El primer paso para realizar la integración térmica de los gases de escape de una

turbina es definir la manera en que se utilizará esta energía, ya sea mediante el uso directo

del calor de los gases sobre las corrientes de proceso, el calentamiento de un fluido térmico

o la generación de vapor a una o varias presiones. Esta elección, en algunos casos, se

determina por el proceso (vapor para evaporadores o reactores) o se restringe por el arreglo

de la planta (los gases de escape son difícilmente transportables); sin embargo, para los

casos en donde se pueden considerar varias opciones de calentamiento, resulta necesario

evaluar diferentes modelos de turbinas de gas para cada esquema de integración. En este

caso, el diseño del sistema de trigeneración deberá ser capaz de satisfacer las necesidades

de calentamiento, tanto en cantidad como en niveles de temperatura requeridos. Con la

recuperación de la energía térmica de los gases de escape de la turbina de gas la cual será

utilizada para la producción de vapor mediante un recuperador de calor (HRSG), (ver

figura 2.2 al final del capitulo) esto basado en el fenómeno físico denominado convección.



La operación del sistema de absorción depende de dos factores: un refrigerante

(agua) que hierve ó evapora a una temperatura inferior a la del líquido que enfría y un

absorbente (bromuro de litio) que tiene gran afinidad con el refrigerante. El refrigerante

hierve ó evapora a una temperatura de 100º C al nivel del mar cuando se le aplica calor,

haciendo hermético el recipiente podemos hacer que la presión y temperatura de

evaporación se incrementen. Si, de otro lado, creamos un vacío en el recipiente cerrado de

refrigerante, la evaporación se realizará a una presión y temperatura más baja (Tabla 2.1),

así la temperatura de evaporador deseada dictará el vacío que debe mantenerse.

PUNTO DE PRESIÓNEBULLICION DEL PRESIÓN ABSOLUTA DE VACIO

AGUA°C °F PSIA MMHG MMHG100 212 14.700 0.000 0.00026 79 0.500 25,400.000 29.00022 72 0.400 20,080.000 29.8000 32 0.090 4,579.000 29.990

-31 -25 0.005 250.000 29.990-40 -40 0.002 97.000 29.996-51 -60 0.001 25.000 29.999

Tabla 2.1

Como absorbente, pueden utilizarse muchos tipos de sales, la sal común de mesa

(Cloruro de Sodio) es un elemento absorbente, usted sabe que le sucede al salero durante el

tiempo húmedo; se obstruye a causa de que la sal ha absorbido la humedad del aire. El

bromuro de litio es también una sal que se encuentra en forma cristalina cuando está seca.

Se hicieron pruebas con muchos tipos de sales antes de que el bromuro de litio fuera

seleccionado como el de mejores características totales para el uso de enfriadores de

absorción de grandes capacidades.



Para el uso en el enfriador de absorción, los cristales de bromuro de litio se

disuelven en el agua; la mezcla se conoce como solución de bromuro de litio. La cantidad

de bromuro de litio y agua en una solución, se mide por peso y no por volumen. La

concentración de la solución se establece de bromuro de litio en la solución total. Una

concentración del 65% quiere decir que del peso total de la solución el 65% es bromuro de

litio.

El absorbente (bromuro de litio) sirve como vehículo para absorber y transportar el

refrigerante (agua) de la parte del sistema en donde no se necesita a otra parte del sistema

donde el refrigerante pueda recuperarse para ser utilizado de nuevo. El enfriador de líquido

por absorción (mostrado en la figura 2.3) consta de dos principales carcazas. La carcaza

superior contiene el generador y el condensador y se mantiene con vacío de

aproximadamente un décimo de atmósfera, la carcaza inferior contiene el evaporador y el

absorsor y se mantiene con un vacío de aproximadamente una centésima de atmósfera.

Todos los enfriadores por absorción incluyen cuatro componentes básicos de

intercambio de calor, los cuales, cuando están apropiadamente balanceados, enfriarán un

líquido a la temperatura deseada, los componentes son:

1. Evaporador

2. Absorsor

3. Generador

4. Condensador

Además hay auxiliares que ayudan a los cuatro componentes básicos a realizar sus

funciones, típicamente son:



1. Intercambiador de calor (1)

2. Bomba de fluido (2)

3. Unidad de purga (1)

4. Bomba de vacío (1)

5. Aparato de descristalización automática (1)

6. Válvula de control de solución (1)

7. Válvula de vapor (1)

8. Eductor (1)

9. Centro de control (1)

Todo esto suena complicado hasta que se analiza cada paso a su vez, a través de

esta discusión, ciertas temperaturas y presiones se mencionan para permitir un mejor

entendimiento del trabajo hecho en cada parte del sistema, estas condiciones pueden variar

para otras temperaturas de salida del agua helada.

2.1.1 Evaporador

El propósito del evaporador es enfriar un líquido para usarlo en un proceso de

refrigeración y/o aire acondicionado, el agua entra a 13º C al evaporador y se enfría hasta 7º

C para lograr esto la carcaza inferior se mantiene a una presión 6 mmHg, bajo estas

condiciones el refrigerante (agua) se evapora a 4º C suministrando por lo tanto la suficiente

diferencia de temperatura para enfriar el agua a 7º C. ya que el refrigerante puede

evaporarse más fácilmente si se rompe en pequeñas gotas se utiliza una bomba de

recirculación del sistema. El refrigerante entra a la parte superior de la carcaza inferior,

parte del mismo se evapora cuando se pone en contacto con los tubos relativamente más

calientes y el líquido que no se evapora se recoge bajo los tubos del evaporador, una bomba

recircula el refrigerante a través de un cabezal aspersor sobre los tubos del evaporador, este

sistema hace uso máximo del refrigerante y mejora la transferencia de calor manteniendo la

superficie de los tubos húmeda todo el tiempo.



2.1.2 Absorsor

El vapor refrigerante del evaporador pasa por los eliminadores, los cuales retiran

cualquier líquido refrigerante arrastrado. El bromuro de litio puede absorber vapor de agua

más fácilmente si su área superficial se incrementa; por consiguiente se usa una bomba para

hacer circular la solución desde el fondo del absorsor. El vapor es absorbido por el bromuro

de litio, la cual fluye sobre el exterior de los tubos del absorsor. La mezcla de bromuro de

litio y agua refrigerante se denomina la solución diluida. El calor generado en este proceso

se denomina calor de absorción, este es retirado por agua de condensación que fluye a

través de los tubos del absorsor.

2.1.3 Generador

La solución diluida del absorsor se bombea al generador localizado en la carcasa

superior. La solución diluida fluye sobre el exterior de los tubos calientes del generador. El

vapor o agua caliente en el generador sube la temperatura de la solución al punto de

ebullición y evapora una parte del refrigerante. De nuevo hay dos sustancias, una solución

concentrada de bromuro de litio y vapor de agua refrigerante, el vapor refrigerante se

mueve sobre el condensador y la solución concentrada de bromuro de litio retorna al

absorsor para ser reusada.

2.1.4 Condensador

El vapor refrigerante liberado en el generador pasa a través de eliminadores, los

cuales retiran cualquier solución de bromuro de litio arrastrada. Una presión de 70 mmHg,

se mantiene en la carcasa superior y hace que refrigerante condense a 44º C, sobre los tubos

del condensador. Se utiliza agua de condensación la cual después de pasar por los tubos de

absorsor fluye al interior de los tubos del condensador. El refrigerante condensado fluye por

gravedad y presión diferencial por un orificio, al evaporador. Este refrigerante mas el

recirculado por la bomba de refrigerante se distribuye sobre los tubos del evaporador para

completar el ciclo refrigerante.



2.1.5 Intercambiador de calor

Para hacer el ciclo de absorción más eficiente, normalmente se añaden varios ítems

accesorios; el primero es un intercambiador calentador en la línea entre absorsor y el

generador. El intercambiador de calor pone la solución concentrada de bromuro de litio

caliente, que viene del generador en contacto con una solución diluida, relativamente fría,

que viene del absorsor. La solución diluida sale del absorsor a una temperatura de 39º C y

la solución concentrada de bromuro de litio está a una temperatura de 101º C cuando viene

del generador. La introducción de un intercambiador de calor mejora la eficiencia del ciclo,

reduciendo la cantidad de vapor o agua caliente requerida en el generador.

2.1.6 Eductor

Un segundo ítem accesorio es el eductor, el cual suministra la circulación de la

solución de bromuro de litio sobre los tubos del absorsor. Esto incrementa la eficiencia de

absorber vapor de agua. Una porción de la solución diluida que sale de la bomba de

solución en el fondo del absorsor, se dirige a través de un eductor, lo cual induce a que la

solución concentrada Cemex que por la solución diluida de la bomba. Ésta mezcla se envía

a los cabezales difusores sobre haz de tubos del absorsor.

2.1.7 Tubos de descristalización automático

Un tercer ítem accesorio es el tubo de descristalización automático, el cual se diseña

para evitar la cristalización de la solución de bromuro de litio. La cristalización puede

ocurrir cuando la solución de bromuro de litio llega a ser demasiado concentrada. En

ocasiones el enfriador se detiene debido a una falla prolongada de potencia; la temperatura

del refrigerante y de la solución de bromuro de litio, eventualmente alcanzarían la

temperatura del cuarto del equipo, causando posiblemente la cristalización de la solución

concentrada en el generador, el intercambiador de calor y la tubería de la conexión. Cuando



retorna la potencia, el calor del vapor o del agua caliente, incrementará la temperatura de la

solución concentrada en el generador, haciendo que la licue. Sin embargo, la solución

concentrada en la tubería y en el intercambiador de calor, permanecerá en forma cristalina y

se requiere adición de calor para licuarlo. La solución liquida del generador retrocederá en

la tubería sobre el lado del generador del intercambiador de calor hasta que sobre fluye a la

tubería de descristalización automática y luego al absorsor. La temperatura de la solución

en el absorsor se incrementará hasta cerca de 101º C. La bomba de solución entonces

bombeará solución concentrada a 101º C a través del intercambiador de calor. Este calor

adicional licuará la solución en el intercambiador de calor y la tubería. Cuando el flujo del

generador al absorsor vuelva a ser normal, el flujo a través de la tubería de descristalización

automática, se estará y el sistema retornará a operación normal. En operación normal la

tubería de descristalización automática está diseñada para que sea un sello entre las

carcazas superior e inferior, para evitar la igualdad de presión. Para mantener la tubería de

descristalización, lista para ser utilizada a cualquier momento, una pequeña cantidad de

solución diluida fluye constantemente a través de la misma.

2.1.8 Sistema de purga

Un cuarto de ítem accesorio es el sistema de purga, y cual se diseña para remover

no-condensables. Los gases no-condensables se recolectan en la cámara de purga enfriada

por agua y son removidos por medio de la operación periódica de un motor eléctrico tipo

compresor como unidad de purga. La operación anual de la unidad de purga asegura que el

operador conozca la cantidad de no-condensable en el sistema. Si la unidad fuera purgar

automáticamente, ésta podría tener una gran fuga que no sería detectada hasta que ocurriera

un daño extenso.



2.1.9 Válvula de control

La operación del enfriador por absorción se controla como un quinto accesorio, una

válvula de control de vapor o agua caliente. Esta válvula modula para controlar el flujo a

los tubos del generador. Esta activada por un elemento censor en la línea de agua enfriada

que sale del evaporador de este modo la energía suplida al generador es sólo la cantidad

requerida para mantener la temperatura del agua helada, en el sistema.

2.1.10 Válvula de solución

El sistema básico incluye el evaporador, absorsor, generador, condensador y

también el intercambiador de calor, el eductor, la tubería de descristalización, la unidad de

purga y la válvula de control, todos los cuales son equipos estándar en la mayoría de las

unidades. Un ítem accesorio adicional es la válvula de control de la solución. Se diseña

para suministrar el máximo en operación económica con cargo parcial. Bajo condiciones

normales, a plena carga, doce libras de solución diluida de bromuro de litio. Se suple al

generador, por cada libra de refrigerante que ebulle. A 25% de la carga, sin una válvula de

solución todavía circulan doce libras de solución al generador, pero sólo un cuarto de libra

de refrigerante ebulle. La adición de una válvula de solución restringe el flujo de solución

diluida, el generador, de acuerdo con los requisitos de la carga reducida. La válvula de

solución se actúa mediante un elemento censor en la caja de salida del generador, el cual

mantiene una temperatura constante de la solución concentrada, independientemente de la

carga. La válvula de solución mejora grandemente la eficiencia del sistema con carga

parcial.



Figura 2.1 Sistema de trigeneración



Figura 2.2 Recuperador de calor (HRSG)



Figura 2.3 Enfriador por absorción



Figura 2.4 DTI-001



Figura 2.4.1 DTI-002



3.1 BALANCE TÉRMICO

La turbina de gas de este estudio, es una turbina Centaur Taurus de la marca Solar

Turbines Incorporated que se emplea como accionador de equipo mecánico.

Se tomara la Ciudad de Monterrey como lugar de la instalación debido a que es una

de las ciudades de la republica con mayor infraestructura para soportar este proyecto.

Datos de la Ciudad de Monterrey.

Presión barométrica: 715 mmHg = 95.32 kPa

Altura nivel del mar: 534 m

Temperatura de cálculo (bulbo seco): 38 ºC

Temperatura de bulbo húmedo: 26 ºC

Latitud norte: 25º 40’

Longitud oeste: 100º 18’

Consideraciones:

Pérdidas de ductos a la entrada = 4 pl. 100 mm H2O

Pérdidas de ductos a la salida = 7 pl. 100 mm H2O

(Por el silenciador y recuperador.)

Velocidad de trabajo de la turbina = 95 %. (Npt) = 3600 rpm



Para los cálculos de pérdidas a la entrada, pérdidas a la salida, máximo poder

permitido y consumo específico de combustible se utilizan los datos obtenidos en el manual

de operación de la turbina Centaur Taurus.

Corrección de valores debido a la altitud, pérdida en ductos y velocidad de la

turbina óptima (Npt).

De la grafica 2-A (ver apéndice) con una temperatura de 38 º C, y un Npt de 95%

obtenemos:

2625 Kw. /

De la figura 1-A (ver apéndice) a una altura de 534m, se obtiene:

= Presión ambiente kPa / 101.4 kPa

&=0.935

De la figura 3-A (ver apéndice) con los datos obtenidos: 2625 Kw. /&, obtenemos:

Pérdidas de presión a la entrada 52 Kw. / mm H2O

Pérdidas de presión a la salida 26.5 Kw. / mm H2O

Para calcular la pérdida total a la entrada y pérdida total a la salida, se utiliza la formula:

(Pérdidas de presión X pérdidas de ductos)



Pérdidas a la entrada

a) 0.52 Kw. / mm H2O X 100 mm H2O = 52 Kw.

Pérdidas a la salida

a) 0.265 Kw. / mm H2O X 100 mm H2O = 26.5 Kw.

.

Pérdidas totales por ductos.

Sumando las pérdidas la entrada y las pérdidas a la salida se obtienen las pérdidas

totales por ductos.

a) 52Kw + 26.5Kw = 78.5 Kw.

Máximo poder permitido.

Con los datos de potencia de la turbina, (&) y pérdida total por ductos obtenidos

anteriormente, se calcula el máximo poder permitido de la turbina, utilizando la formula:

W (&) – (pérdidas totales por ductos)

a) 2625 Kw. /& X .935 – 78.5 Kw. = 2375.875 Kw.



Consume específico de combustible

De la figura 13-3 (ver apéndice) con una temperatura de 38 º C, (100.40 º F) y un Npt de

95% se obtiene:

9900 Btu/ Hp-hr =13.98KJ/Kw-hr

Pérdidas por reductor

El reductor utilizado en este proyecto tiene una velocidad de salida de 3600 rpm a 95 %

Npt y del manual e la turbina obtenemos:

a) 50Kw

Máximo poder permitido real

Con este dato obtenido obtenemos la potencia real de la turbina utilizando la formula:

W máx. r = W máx. – W reduct.

a) 2375.875 Kw. – 50 Kw. = 2325.875 Kw.

Consumo específico de combustible real

Para calcular el consume de combustible específico real se utilizaran los datos de consumo

específico, máximo poder permitido y máximo poder permitido real utilizando la formula:

Consumo especifico de combustible (W máx. / W máx. real)

9900 Btu/Hp-hr. (3148.4 Hp. / 3048.4 Hp.) = 10224.76 Btu/Hp-hr =

14.459KJ/Kw-hr



En este proyecto se utilizaran dos enfriadores de la marca Carrier Sanyo con las siguientes

especificaciones. (Las especificaciones son por cada enfriador).

Unidad 16TJ 53

Capacidad de refrigerante = 700 Ton.

Chilled water

Flow Rate = 6.359 m3/hr

Pressure Drop = 6.77 m.

Cooling water

Flow rate = 9.537 m3/hr

Pressure drop = 7.13 m.

Steam =12040 lb / hr

Del catalogo del enfriador tenemos un flujo másico de vapor de:

12040 lb./ hr. = 1.517 kg / s.

Para poder calcular el calor del vapor )(Qv es necesario calcular la presión absoluta:

Pa = Pb + Pm

Pa = Presión absoluta

Pb = Presión barométrica (Monterrey)

Pm = Presión manométrica



Del catalogo de Carrier enfriador modelo 16-TJ53 tenemos una Pm = 15 psig (103.421

kPa) y una Pb = 95.32 kPa.

Pa = 95.32 kPa + 103.421 kPa

= 198.741 kPa

De las tablas de propiedades termodinámicas del vapor de agua (ref.), en la Tabla II con

una presión de 1.987 Bar. Tenemos

Interpolando

Presión (Bar) Entalpía (kJ/kg)

(P) )( hlhg

1.900 2206.128

1.987 2202.179

2.000 2201.590

Usando la siguiente formula tenemos:

)( hlhgmQv

)(lg hlhghhfg

Qv 1.517 Kg. /s. (2202.179 kJ/Kg.)

= 3340.705 kW.



4.1 ANÁLISIS ECONÓMICO

En este capitulo se hacen dos análisis de costos, con diferentes combustibles que

son: el gas natural y el diesel, el primero considerando que se tiene que adquirir el equipo

completo que consiste en: una turbina, dos enfriadores, la instalación y la instrumentación;

el segundo análisis suponiendo que se tiene el equipo ambos para la cuidad de monterrey.

Para obtener los costos de operación tomando en cuenta que el equipo ya se

encuentra instalado para esto es necesario tener los siguientes valores utilizados del análisis

energético.

Análisis económico con gas natural

DATOS

ηgv= 0.900

m= 1.517 kg/s

Ya que se ocuparan dos enfriadores es necesario duplicar el gasto másico de vapor,

por lo tanto se tiene:

m= 3.034 kg/s

Qv= 3,340.705 kW

PCI= 45,000.000 kJ/kg (apéndice A)

ρgas natural= 1.159 Kg/m3

Precio del gas natural = 4.48 $/m3

Para obtener el análisis económico primero se tiene que el calor retirado:

3,711.894 Kw 9.0

705.3340 KwQQ

gv

vR



Ya que el calor retirado es igual al calor del combustible, se relaciona con el PCI y

el flujo másico del combustible se tiene que:

Despejando la masa obtenemos:

0.082 Kg/s

Obteniendo el flujo másico del combustible podemos relacionar la densidad del gas

natural para obtener el volumen en función del tiempo

0.071 m3/Kg

Si se tiene que 1 m3 = 4.480 pesos

0.319 pesos/s

PCImQQ combR

Kg

Kjseg

Kj

PCI

Qm R

combv

45000

849.3711

3159.1

082.0

m

Kgseg

Kg

mV

3

3

1

$48.4071.0

mseg

mV



Se tiene que se consume .0319 pesos por segundo de combustible haciendo el

análisis para un año se tiene que:

1,148.213 pesos/hr

27,557.104 pesos/día

10,058,343.087 pesos/año

En total con el calculo tenemos que se va a consumir 10,058,343.087 pesos al año de

combustible (gas natural).

Análisis económico con diesel

DATOS

ηgv= 0.900

m= 1.517 kg/s

Ya que se ocuparan dos enfriadores es necesario duplicar el gasto másico de vapor,

por lo tanto se tiene:

m= 3.034 kg/s

Qv= 3,340.705 kW

PCI= 43200 kJ/kg (apéndice A)

ρgas natural= 800 Kg/m3 (apéndice A)

Precio del diesel = 6350 $/m3

hora

seg

seg

pesosV

1

3600319.0

dia

hr

hr

pesosV

1

24213.1148

año

dias

dia

pesosV

1

365104.27557



Para obtener el análisis económico primero se tiene que el calor retirado:

3,711.894 Kw

Ya que el calor retirado es igual al calor del combustible, se relaciona con el PCI y

el flujo másico del combustible se tiene que:

Despejando la masa obtenemos:

0.086 Kg/s

Obteniendo el flujo másico del combustible podemos relacionar la densidad del gas

natural para obtener el volumen en función del tiempo

1.075x10-4 m3/Kg

Si se tiene que 1 m3 = 6350 pesos

9.0

705.3340 KwQQ

gv

vR

PCImQQ combR

Kg

Kjseg

Kj

PCI

Qm R

combv

43200

849.3711

3800

086.0

m

Kgseg

Kgm

V



0.00

5,000,000.00

10,000,000.00

15,000,000.00

20,000,000.00

25,000,000.00

gas natural diesel

peso

s

Serie1

0.683 pesos/s

Se tiene que se consume 0.683 pesos por segundo de combustible haciendo el

análisis para un año se tiene que:

2,457.45 pesos/hr

58,978.8 pesos/día

21,527,262 pesos/año

Por lo tanto el consuelo de diesel al año será de 21,527,262 pesos al año

3

34

1

$635010075.1

mseg

mxV

hora

seg

seg

pesosV

1

3600683.0

dia

hr

hr

pesosV

1

2445.2457

año

dias

dia

pesosV

1

3658.58978



Para este segundo análisis económico se usara el valor presente teniendo en cuenta

la taza de interés del banco agregando el costo del gas natural que so obtuvo en el análisis

anterior para saber en cuanto tiempo se recuperara la inversión teniendo en cuenta que se

comparara una turbina, dos enfriadores, la instrumentación y la instalación.

Este análisis se realizara tomando en cuenta que se recupera la inversión en 15 años.

Intereses del banco= 3,5%= 0.035

Precios de equipos de turbina, dos enfriadores (chiller), instrumentación e

instalación.

Instrumentación= 100,000.000 pesos

Chiller= 41,551,000.000 pesos

Chiller= 41,551,000.000 pesos

Turbina= 83,102,000.000 pesos

Total= 166,304,000.000 pesos

Costo del gas natural= 10,058,343.087 pesos/año

F=Valor presente neto

P= Inversión inicial en el año cero

i= Taza de referencia

n= Años

P= 10,058,343.087 pesos

i= 0.035

n= 1,2,3,4,5,6…15 años



F=P(1+i)n

F= 10058343.087(1+0,35)1

F= 10,410,385.095 pesos

F= 10058343.087(1+0,35)2

F= 18,331,330.276 pesos

F= 10058343.087(1+0,35)3

F= 24,747,295.873 pesos

F= 10058343.087(1+0,35)4

F= 33,408,849.428 pesos

F= 10058343.087(1+0,35)5

F= 45,101,946.728 pesos

F= 10058343.087(1+0,35)6

F= 60,887,628.083 pesos

F= 10058343.087(1+0,35)7

F= 82,198,297.912 pesos

F= 10058343.087(1+0,35)8

F= 110,967,702.181 pesos

F= 10058343.087(1+0,35)9

F= 149,806,397.944 pesos



F= 10058343.087(1+0,35)10

F= 202,238,637.224 pesos

F= 10058343.087(1+0,35)11

F= 273,022,160.253 pesos

F= 10058343.087(1+0,35)12

F= 368,579,916.342 pesos

F= 10058343.087(1+0,35)13

F= 497,582,887.061 pesos

F= 10058343.087(1+0,35)14

F= 671,736,897.533 pesos

F= 10058343.087(1+0,35)15

F= 906,844,811.669 pesos

Podemos decir que en 15 años se recuperaran 906,844,811.7 pesos



CONCLUSIONES

En la actualidad, los sistemas de refrigeración y/o acondicionamiento de aire

empleados en las industrias energéticas y plantas marinas, utilizan equipos de refrigeración

por compresión mecánica de vapor, ya sea con serpentines de agua helada o de expansión

directa; el equipo de refrigeración por absorción propuesto tiene como ventajas la ausencia

de partes móviles y rotativas significativas, ya que se sustituye al compresor por el

absorbedor, además de que el refrigerante que se utiliza (agua) es cien por ciento ecológico;

y por ultimo, un requerimiento mínimo de energía mecánica debido a que utiliza la energía

térmica residual contenida en el calor de desecho de los gases de escape de la turbina de

gas, lo cual nos hace aprovechar energía térmica de otro proceso.



APÉNDICE …A”

PROPIEDAD DE ALGUNOS COMBUSTIBLES E HIDROCARBUROS

Combustible(fase)

Fórmula Masamolar

Densidad1 Entalpía deoperación2

Calorespecifico1

(Cp)

Valorcaloríficosuperior3

Valorcaloríficoinferior 3

(kg/kmol) (kg/L) (kJ/kg) (kJ/kg . ºC) (kJ/kg) (kJ/kg)

1-Pentano C5H10 70.134 0.641 363 2.2 47,760 44630Acetileno C2H2 26.038 — — 1.69 49970 48280

Benceno C6H6 78.114 0.877 433 1.72 41800 40100

Butano C4H10 58.123 0.579 362 2.42 49150 45370Carbono C 12.011 2 — 0.708 32800 32800

Decano C10H22 142.285 0.73 31 2.21 47640 44240

Diesel ligero CnH1.8n 170 0.78–-0.84 270 2.2 46100 43200

Diesel pesado CnH1.8n 200 0.82–-0.88 230 1.9 45500 42800

Etano C2H6 30.07 — 172 1.75 51900 47520

Etanol C2H6O 46.069 0.79 919 2.44 29670 26810

Gas natural CnH3.8nN0.1n 18 — — 2 50000 45000

Gasolina CnH1.87n 100-110 0.72–-0.78 350 2.4 47300 44000

Heptano C7H16 100.204 0.684 365 2.24 48100 44600

Hexano C6H14 86.177 0.66 366 2.27 48310 44740

Hexeno C6H12 84.161 0.673 392 1.84 47500 44400

Hidrógeno H2 2.016 — — 14.4 141800 120000

Isopentano C5H12 72.15 0.626 — 2.32 48570 44910

Metano CH4 16.043 — 509 2.2 55530 50050

Metanol CH4O 32.042 0.79 1168 2.53 22660 19920Monóxido decarbono CO 28.013 — — 1.05 10100 10100

Octano C8H18 114.231 0.703 363 2.23 47890 44430

Propano C3H8 44.097 0.5 420 2.77 50330 46340

Tolueno C7H8 92.141 0.867 412 1.71 42400 405001A 1 atm y 20 ºC.2A 25 ºC para combustibles, y 1 atm y temperatura normal de ebullición para combustibles gaseosos.3A 25 ºC. Multiplique por la masa molar para obtener los valores calóricos en kJ/kmol.



0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100750

(1500)

1500

(2500)

(3500)

(4500)

2250

3000

OU

TPU

T PO

WER

PA

RAM

ETER

, KW

/ d

(hp

/d)

POWER TURBINE SPEED, PERCENT Npt (100 PERCENT = 15,700 rpm)

-29 (-20)

-18 (0)

-7 (20)

4(40)

16 (60)

27 (80)

32 (90)

38 (100)

43 (110)

49 (120)

ENG

INE

AIR

INLE

T TE

MPE

RATU

RE,

ºC (

ºF)

OPTIMUMNpt

25

20

18

16

14

13

12

11.5

11

10.5

109.8 9.6 9.5

Grafica 1-A



Grafica 2-A



Grafica 3-A



GLOSARIO

Aire Acondicionado. Es el proceso que calienta, enfría, limpia, circula aire y controla su

contenido de humedad respecto a una base continúa.

Calor. Es una forma de energía transferida en virtud de una diferencia de temperatura. El

calor existe en cualquier parte en mayor o menor grado, como cualquier forma de energía

no puede ser creado ni destruido.

Calor Latente. El calor latente es el que se necesita para cambiar de fase una sustancia sin

variar su temperatura. La palabra latente significa …oculto”, o sea que este calor requerido

para cambiar al estado de una sustancia, no es percibido por los sentidos.

Cámara De Combustión. Es el componente mecánico del sistema de combustión en el que

se quema el combustible para aumentar la temperatura del medio de trabajo.

Cogeneración. Se denomina cogeneración a la producción conjunta de energía eléctrica y

energía calorífica aprovechable, en forma de gases calientes. La cogeneración es una forma

eficiente de cubrir las necesidades energéticas de las instalaciones industriales en

prácticamente todos los sectores de la actividad (calefacción, calentamiento de agua, etc.)

Compresor. Es el componente mecánico en el que se incrementa la presión del medio de

trabajo.

Condensador. Es un intercambiador de calor entre fluidos, de modo que mientras uno de

ellos se enfría, pasando de estado gaseoso a estado líquido, el otro se calienta. Se fabrican

en tamaños y disposiciones diversas para ser empleados en numerosos procesos térmicos.

Convección. La transmisión de calor por convección se debe al movimiento de un fluido.

Una película de fluido frió en contacto con una superficie caliente recibe calor que se

imparte a todo el fluido por mezclado.



Efecto Invernadero. Se llama así al fenómeno por el que determinados gases componentes

de una atmósfera planetaria retienen parte de la energía que el suelo emite por haber sido

calentado por la radiación solar. Afecta a todos los cuerpos planetarios dotados de

atmósfera. De acuerdo con el actual consenso científico, el efecto invernadero se está

viendo acentuado en la Tierra por la emisión de ciertos gases, como el dióxido de carbono y

el metano, debida a la actividad económica humana.

Efecto Joule. Se da cuando en un conductor circula corriente eléctrica, parte de la energía

cinética de los electrones se transforma en calor debido al choque que sufren con las

moléculas del conductor por el que circulan, elevando la temperatura del mismo.

Energía. Es el proceso más importante de la Física y, sin embargo resulta muy difícil

Energía Mecánica. Es simplemente ¨trabajo¨. Es la energía necesaria para desplazar un

cuerpo venciendo una resistencia.

Energía Térmica. Energía liberada en forma de calor, obtenida de la naturaleza (energía

geotérmica), mediante la combustión de algún combustible fósil (petróleo, gas natural o

carbón), mediante energía eléctrica por efecto Joule, por rozamiento, por un proceso de

fusión nuclear o como residuo de otros procesos mecánicos o químicos.

Entalpía. (Del prefijo en y del griego thalpein calentar), tal palabra fue acuñada en 1850

por el físico alemán Clausius. La entalpía es una magnitud de termodinámica simbolizada

con la letra H, la variación de entalpía expresa una medida de la cantidad de energía

absorbida o cedida por un sistema termodinámico, o, lo que es lo mismo, la cantidad de

energía que tal sistema puede intercambiar con su entorno.

Evaporador. Es un intercambiador de calor entre fluidos, de modo que mientras uno de

ellos se enfría, disminuyendo su temperatura, el otro se calienta aumentando su

temperatura, pasando de su estado líquido original a estado vapor.



Gases De Efecto Invernadero (GEI) Ó Gases Invernadero. Se denomina así a los gases

cuya presencia en la atmósfera contribuye al efecto invernadero. Dentro del grupo se

incluyen los siguientes: Vapor de agua (H2O), Dióxido de carbono (CO2), Metano (CH4),

Óxidos de nitrógeno (NOx), Ozono (O3), y Clorofluorocarburos (artificiales).

Recuperación Del Calor De Escape. Es el proceso de extracción de calor del medio de

trabajo que sale de la turbina de gas y transferirlo a una segunda corriente de fluido.

Refrigeración. Es la remoción de calor no deseado de espacios u objetos seleccionados,

este baja la temperatura y puede ser llevado a cabo mediante el uso de hielo, agua fría o

refrigeración mecánica (refrigeración por absorción)

Sistema De Refrigeración. Consiste en una máquina refrigeradora y una serie de

dispositivos para aprovechar el frío "producido" (en realidad, la absorción de calor).

Sistema De Refrigeración Por Absorción. Es un medio de producir frío que, al igual que

en el sistema de refrigeración por compresión, aprovecha que ciertas sustancias absorben

calor al cambiar de estado líquido a gaseoso.

Termodinámica. Rama de la física que de encarga de estudiar todo lo relativo a las

transformaciones de la energía, en sus formas de calor y trabajo, así como de las relaciones

entre las diferentes propiedades físicas de las sustancias en las cuales se llevan a cabo

dichas transformaciones (principalmente de aquellas propiedades que están relacionadas

funcionalmente con la temperatura).

Trigeneración. Procedimiento similar a la cogeneración en el que se utiliza el calor

residual para producir frió, mediante el método de absorción además del calor y la energía

eléctrica.

Turbina. Es un componente mecánico en el que la energía de un medio de trabajo se

convierte en energía mecánica por acción cinética en un elemento giratorio.



Turbina De Gas. Es un motor primario giratorio en la que un medio gaseoso de trabajo,

generalmente aire, se comprime, calienta y expande para producir fuerza utilizable.



REFERENCIAS

The Industrial Press, Gas Turbina Manual (19-23), EUA, 1965.

Ing. Cupido González, Jorge y Tapia Dávila, Alberto A; Maquinas Térmicas, CapituloII¨Termodinamica¨ (5).

Ing. Ocadiz, Benhumea, Apuntes de Maquinas Térmicas, 2006

Ing. Álvarez Barajas, Alberto, Seminario de Eficiencia Energética en la Industria, 2005

Ing. Díaz Jara, Rosa María de la Luz, Diseño Preliminar de una Cámara de RefrigeraciónUtilizando Energías Alternas, Trabajo de tesis, 2005

Ing. Ochoa Vivanco, Rubén D. Absorción como una alternativa de ahorro de energía

Catalogo solar turbines

BOWMAN, Exhaust Gas Heat Exchanger

Manual de Aire Acondicionado y Refrigeración, ed. Prentice Hall

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