1. Conceptos Fundamentales

   1.1.- Conceptos Fundamentales. Energía: Cualidad que posee un sistema para producir trabajo. Ley de Conservación de Energía: En un sistema aislado, la cantidad total de energía es constante, independientemente de las transformaciones energéticas sucedidas. Muerte Térmica del Universo: Toda la energía tenderá a acabar en la forma más degradada, la energía térmica, a una temp. Cercana al 0 absoluto, que impedirán la extracción de energía útil. Energías primarias y uso final: La energía primaria está constituida por la materia prima que nos proporciona la naturaleza (carbón, gas natural, petróleo…). Para su utilización son transformadas en energía secundaria (mecánica, eléctrica…). El consumidor las utiliza en forma de calor (térmica) o trabajo (mecánica, eléctrica).

1. TEMA 2. Clasificación Fuentes Energéticas. 2.1 Clasificación Fuentes Energéticas. 1.1. Renovables. 2.1 Hidráulica 2.2 Solar 2.3 Eólica 2.4. Biomasa. 2.5. Geotérmica 2.6. Maremotriz 1.2. No renovables. 2.7 Carbón 2.8 Petróleo 2.9 Uranio 2.10 Gas Natural. 2.2 Fuentes Renovables. Hidráulica: Energía que obtenemos de aprovechar la energía cinética y potencial de las corrientes de agua. Solar: La energía solar es una energía que llega a la tierra en forma de radiaciones electromagnéticas, desde el Sol donde es generada por un proceso de fusión nuclear. Hay 3 formas de aprovechamiento: -Arquitectura Solar. Conjunto de soluciones arquitectónicas, que permite la captura, almacenamiento y distribución de la energía solar que incide sobre un edificio. Puede ser de 2 formas: Procedimientos pasivos, cuyo objetivo es obtener el rendimiento máximo de los sistemas convencionales mediante aislamientos adecuados, orientaciones óptimas, empleo de sombras, etc. Procedimientos activos como el empleo de muros de inercia térmica, efecto invernadero, cubiertas de inercia térmica, etc. – Conversión Térmica. Implica la transformación de la radiación solar que llega a la tierra en energía térmica almacenada en un fluido (agua), para su posterior aprovechamiento. Rayos X y otras radiaciones de onda corta son absorbidas O2, N, etc. La mayor parte del UV es absorbida por el ozono. Radiaciones de onda larga son absorbidas por el CO2 y el H2O. Componentes de una instalación solar a baja temp. 1) Sistema Captación, cuyo objetivo es captar la energía solar y transmitirla al fluido. Utiliza tanto radiación directa como difusa y no sigue la posición del Sol. Para una exposición máxima será necesario que la inclinación del captador sea aproxim. La latitud y que esté orientado hacia el Sur geográfico. 2) Sistema de Almacenamiento 3) Sistema de Distribución. Clasificación de Instalaciones Solares. 1 Criterios de Clasificación 2.1 Principio de Circulación 3.1 Circulación Natural 3.2 Circulación Forzada 2.2 Sistema de transf. De calor 3.3 Instalaciones directas 3.4. Instalaciones indirectas 2.3 Sistema de expansión 3.5 Abierto 3.6 Cerrado 2.4 Sistema de Energía Auxiliar 3.7 Sistemas Instantáneos 3.8 Sistemas con acumulación 2.5 Aplicación 3.9 ACS 3.10 Calefacción 3.11 Uso combinado ACS/Calefacción 3.12 Usos industriales 3.13 Refrigeración 3.14 Climatización de Piscinas 3.15 Instalación de Precalentamiento… Circulación Natural. Se trata de las instalaciones más sencillas, donde el agua se mueve por la diferencia de densidad debida al gradiente de temp. Su principal ventaja es la sencillez de la instalación, mientras que sus inconvenientes radican en que la posición del depósito debe estar situado por encima de los captadores y poseer menor eficiencia de captación. Circulación Forzada. El movimiento del agua es debido a la inclusión de un bomba en el circuito, solventando los inconvenientes de la circulación natural, mientras que añadimos complejidad en la instalación como desventaja. Sistemas Principales de las Centrales Termosolares. 1) Colectores cilindroparabólicos. 2) Receptor Central 3) Discos parabólicos. Conversión Fotovoltaica: Transformación directa de la energía solar en energía eléctrica en las células fotovoltaicas. Energía eólica: Transformación de la energía cinética del viento en energía mecánica o eléctrica.

1. Energía de la Biomasa. Clasificación: 1.1 Biomasa residual 1.2 Biomasa Residual 2.1 Residuos forestales y agrícolas. 2.2 Residuos de industrias forestales y agrícolas 2.3 Efluentes ganaderos, lodos de depuradoras, etc. 1.3 Biomasa de cultivos energéticos Tecnologías de conversión: 1 Biomasa 2.1 Procesos Termoquímicos 3.1 Combustión -> Energía térmica 3.2 Gasificación -> Gas pobre, de síntesis 3.3 Pirólisis -> Diversos combustibles 2.2 Procesos bioquímicos 3.4 Fermentación alcohólica -> Etanol 3.5 Digestión Anaerobia -> Metano Requisitos: 1) El balance energético producción – uso debe ser positivo (Eneta obtenida de la biomasa > Einvertida en el ciclo de vida de la biomasa). 2) El balance de carbono del sistema producción-uso debe ser inferior o igual a cero (Cliberado a la atmósfera por el sistema producción-uso de la biomasa Variables de Selección de Recursos. 1) Cantidad 2) Coste 3) Calidad 4) Continuidad 5)Otros factores externos. Diferencias entre Biomasa y otras fuentes: 1) Tiene dueño, que no ocurre ni con solar ni eólica, lo que marca el precio y condiciona la continuidad. 2) Hay que transportarla hasta las instalaciones, que tampoco ocurre con solar ni eólica. 3) Se requiere una preparación antes de su empleo, además de demandar cantidades enormes de materia. Biomasa utilizable para usos térmicos: – Pellets de biomasa: pequeños cilindros de biomasa compactada, con diámetros de 4-6 mm y longitudes no superiores a 50 mm (los hay de baja, estándar y alta calidad). –Briquetes de biomasa: Cilindros de biomasa compactada, pero de mayor diámetro (50-150 mm) y longitud (200-400 mm) que los pellets. – Astillas de madera: Pequeños trozos de madera, de longitud entre 5-100 mm, y cuya calidad depende de la materia prima de la que procede y del sistema de recogida. – Residuos Agroindustriales: Se emplean como combustibles en el caso de calderas. Previo secado, suelen tratarse de biocombustibles con una buena calidad y precio. – Leña: Casi se reduce a estufas en geografías con alta disponibilidad de este recurso. Sus principales atractivos son su bajo coste de adquisición, siempre que exista disponibilidad, y los aromas naturales desprendidos (leña de encina).

1. Sistemas de Almacenamiento de Biomasa: Almacenamiento prefabricados de contenedor exterior: fácil instalación, sin exigencias de obra, diseño específico en función del producto que va a contener. Almacenamientos prefabricados flexibles: Emplean lonas y polímeros textiles como materiales de construcción, de montaje simple y rápido, económicos y flexibles. Almacenamiento prefabricados subterráneos: Se emplean cuando no existe espacio en la superficie, y debe ser resistente a la corrosión y al paso del tiempo, por su compleja localización para su sustitución. Almacenamientos prefabricados integrados: algunos sistemas de calefacción disponen de un almacenamiento tipo tolva integrado en la propia caldera. Tienen menor capacidad, obligando a un suministro en menores intervalos de tiempo. Almacenamiento de obra con suelo horizontal: Se trata de sistemas que optimizan el volumen del silo, y necesitan rascadores horizontales para la alimentación del sinfín o sistema neumático de alimentación a la caldera. Inclinado de un lado: Inclinación dada al suelo determina la necesidad o no de rascadores, idóneo para salas cuadradas. Inclinado de dos lados: Idóneo para silos de planta rectangular, es muy importante la inclinación de las rampas para que no se atasque la biomasa en caso de diseño inadecuado. Sistemas de Alimentación de Biomasa a la Caldera: Sistema Manual: Se emplea para instalaciones pequeñas donde el almacenamiento está integrado. Sistema de tornillo sinfín recto: Puede ser abierto, en el interior de un canal, o cerrado dentro de un tubo. El límite de la granulometría queda determinado por los parámetros de diseño del sinfín para evitar atascos. Sistema tornillo sinfín en codo: Apropiado para silos de planta rectangular, cercanos a la sala de calderas. Se compone de un sinfín de extracción y otro de subida de material. Sistema neumático: Una bomba aspira la biomasa del silo y la transporta a la caldera. De los más económicos en cuanto a manipulación, si bien es muy exigente en cuanto a la granulometría del combustible. Tipologías de Sistemas Térmicos de Biomasa Estufas: Aplicación en el sector doméstico, alimentadas de leña o pellets. – Estufa de Pellets: Fácil instalación y presentan alto grado de automatización. Pueden ser de aire (calefacción directa) o de agua (ACS). Potencia entre 5-15 KW. Calderas: Producción de ACS o calefacción, de baja potencia destinada a unidades domésticas y de alta potencia para edificios. – Caldera específica de pellets: Coste competitivo, alto rendimiento y automatización, tamaño compacto y potencia entre 15-50 KW. –Calderas de Pellets de condensación: Recupera el calor latente de los gases consiguiendo eficacias de hasta el 103%. – Calderas de biomasa: El combustible puede ampliarse a una gran variedad de materiales, su potencia oscila de 50 a 500 KW. – Calderas mixtas: Permite variar entre distintos tipos de combustible, aunque requiere de un sistema de almacenamiento distinto para cada uno de ellos. Se emplean en instalaciones para potencias medianas y grandes (a partir de 200 KW). Usos eléctricos de la Biomasa: 1 Biomasa 2.1 Único recurso 3.1 Combustión directa (ciclo de potencia con TV) 3.2 Ciclo de potencia con MCIA 2.2 Biomasa + combustible convencional 3.3 Co-Combustión -> Ciclo de potencia con TV Efluentes centrales térmicas de biomasa: 1 Efluentes 2.1 Sólidos 3.1 Escorias 3.2 Cenizas 2.2 Líquidos 3.3 Agua Caliente 2.3 3.4 Agua caliente 3.5 Baja presencia de cloro y azufre 3.6 Balance de CO2 neutro.

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2. TEMA 3. Energía Eléctrica. 1. Clasificación (en función de la energía primaria): 2.1 Centrales Hidroeléctricas 3.1 f(Pi) 4.1 Tradicionales 4.2 Minihidráulicas 3.2 f(régimen de trabajo) 4.3 Convencionales 4.4 De bombeo 4.5 Mixtas 2.2 C. Térmicas 3.3 f(Tipo de combustible) 4.6 Combustible fósil 5.1 f (motor térmico) 6.1 MCE 7.1 TV 7.2 TG 7.3 TV + TG 6.2 MCI 7.4 MCIA 7.5 Diésel 4.7 Nucleares 5.2 f(tecnología) 6.3 PWR 6.4 BWR 2.3 C. Solares 3.4 f(tipo de conversión) 4.8 Térmicas 4.9 Fotovoltaicas 2.4 C. Eólicas 2. Clasificación (en función misión dentro del SEP). 1.1 De base: funcionan a un régimen anual muy uniforme. Grandes CC TT y nucleares. 1.2 De punta: se encargan de suministrar grandes demandas en cortos periodos. CCHH y CCTT GT. 1.3 De reserva: Funcionan en caso de avería o paradas programadas de otras centrales. Se trata de centrales más antiguas, pero con capacidad para cubrir una deficiencia. 1.4 De socorro: Alimentan cargas aisladas en la red. C. con MCIA. 1.5 De acumulación:  CCHH de bombeo.

TEMA 4. Ciclos de Potencia. –Ciclo de Rankine con sobrecalentamiento. Después de obtener vapor seco y saturado, y antes de introducirlo en la turbina, se calienta con los gases de combustión, para incrementar aún más su temp., con lo que incrementa siempre T_m y su rendimiento total. – Influencia de la presión del condensador sobre el rendimiento: Fijadas las condiciones de entrada del vapor a la turbina, cuanto menor sea la presión de entrada en el condensador, menor será T_o y mayor será el rendimiento total del ciclo. Si la salida de la turbina fuese a presión atmosférica, se obtendría un rendimiento menor por lo que el condensador debe trabajar en vacío, con presiones entre 0.044 y 0.07 atm. –Influencia de los parámetros iniciales del vapor vivo sobre el rendimiento. A) Presión: Manteniendo invariable la Tª de entrada a la turbina, un aumento de la presión conlleva una mayor temp. De vaporización (aumenta T_m) y por tanto el rendimiento total del ciclo. B) Temperatura: Manteniendo fijada la presión del vapor vivo, se observa como al aumentar la temp. De sobrecalentamiento se aumenta T_m y por tanto el rendimiento total. –Modificaciones del Ciclo de Rankine. 1) Recalentamiento intermedio: A mayores presiones y temperaturas, mayores rendimientos totales, sin embargo, trabajar con altas presiones conlleva a la aparición de la humedad en el escape, para resolver este problema, se recurre a un recalentamiento intermedio del vapor. Se produceuna mejora del rendimiento, pero ésta es mínima. Ciclo de Rankine con Calentamiento Regenerativo del agua de alimentación: Calentamiento previo del agua de alimentación que llega al economizador, con vapor procedente del cuerpo de la turbina. – El tipo de calentadores más idóneos para el calentamiento regenerativo de agua de alimentación son los calentadores de superficie (Carcasa y tubo). Sólo se necesita una bomba para proporcionarles presión hasta el calderín. – El drenaje de los calentadores superficiales más frecuentes es el de cascada, puesto que el fluido circula naturalmente por diferencia de presiones. –Balance Térmico: El objetivo es solucionar la EEneta cedida a la red con el consumo de combustible y determinar el grado de perfeccionamiento tecnológico avanzado. Aplicaciones del Balance Térmico: 1) Fase de Diseño. De una planta de producción de EE, para la elección de los equipos e interconexiones adecuadas. 2) Fase de seguimiento. Sobre una planta ya construida, con el objetivo de detectar los puntos en los que la realidad se separa de lo previsto.

TEMA 6. Balance en una TG de Ciclo Abierto. 1. 100% energía contenida en el combustible 2.1 5% Pérdidas electromecánicas 2.2 30% Energía eléctrica 2.3 65% Energía térmica en gases de escape. –Posibles aplicaciones de la energía térmica de los gases de escape: 1. Secado térmico de productos 2.1 Si importa la contaminación -> Senderos de contacto indirecto o intercambiadores. 2.2 Si no importa la contaminación -> Senderos de contacto directo. – Como aire comburente para la combustión en los hornos. – Para el calentamiento de fluidos de proceso. – En sistemas de refrigeración de agua por ciclo de absorción. – En la producción de vapor saturado de procesos a baja presión. – Producción de vapor a alta presión para la generación eléctrica. – Aplicaciones de cogeneración. –Clasificación y Configuración. (No copiar esto: de niveles superiores a inferiores) 1. Ciclo combinado gas- vapor. 2.1 Sin post combustión 2.2 Con Postcombustión 3.1 Planta Punta 3.2 Planta Base 4 Combustible 5.1 Mismo en TG y CR. 5.2 Distinto en TG y CR (convergen 2.1 con 5.1 y 5.2) 6 Ciclo de vapor 7.1 CR simple presión 7.2 CR doble presión 8 Precalentador- desgasificador 9.1 Por sangrado de la CR 9.2 Por sangrado de la TV 7.3 CR triple presión.