Diseño de un sistema de trigeneración para distritos térmicos alimentados por energía solar/calor residual de un motogenerador a gas natural

Abstract

Litoplas cuenta con un grupo electrógeno y un chiller de absorción que aprovecha el calor de la chaqueta, pero los gases de escape también podrían ser utilizados. Este chiller presenta una disminución de su vida útil por componentes internos que se pueden corroer debido a que no opera a máxima capacidad. Se hace la comparación de los equipos que tiene la empresa para suplir necesidades de fluidos térmicos: para el aire caliente se usan quemadores a gas natural y para el agua fría chillers eléctricos; esto supone un alto costo de energía eléctrica. Por ende, se propone de manera conceptual 2 distritos térmicos: uno de calor en donde se aprovechan los gases de escape mediante un economizador que calienta el agua con el calor residual y posteriormente pasa a un sistema de bombeo que lleva esta agua caliente a una zona de colectores solares para obtener una mayor temperatura y ser distribuida a las diferentes zonas de la empresa. Por otro lado, está el distrito de frío que centralizará el chiller de absorción para utilizarlo en su máxima capacidad y llevar el agua fría a las diferentes manejadoras que distribuirán el agua en los establecimientos según su requerimiento, mediante un sistema de bombeo. Con el fin de utilizar la energía solar en la zona, se realiza el diseño de un campo de colectores solares. A través de TRNSYS se extraen datos climatológicos con el objeto de simular varios tipos de colectores solares para medir su rendimiento en las particularidades de la zona y evaluar la rentabilidad del proyecto. Para el soporte de los colectores solares se diseña una estructura metálica industrial realizada con perfiles en acero laminado de la serie HEB en 5 pórticos de 40 m de luz y 20 m de longitud, con cerramiento en cubierta para soportar colectores solares a una altura entre 8 m y 12 m, calculada y simulada por medio del software CYPE, cumpliendo con la norma NRS-10, capaz de soportar cargas muertas y vivas. Armada por encima de una bodega previamente construida.

Litoplas has a generator set and an absorption chiller that takes advantage of the heat from the jacket, but the exhaust gases could also be used. This chiller has a decrease in its useful life due to internal components that can corrode because it does not operate at maximum capacity. A comparison is made of the equipment that the company has to meet the needs of thermal fluids: natural gas burners are used for hot air and electric chillers for cold water; This supposes a high cost of electrical energy. Therefore, 2 thermal districts are conceptually proposed: one of heat where the exhaust gases are used through an economizer that heats the water with the residual heat and later passes to a pumping system that takes this hot water to a zone of solar collectors to obtain a higher temperature and be distributed to the different areas of the company. On the other hand, there is the cold district that will centralize the absorption chiller to use it at its maximum capacity and take the cold water to the different managers that will distribute the water in the establishments according to their requirements, through a pumping system. In order to use solar energy in the area, a field of solar collectors is designed. Through TRNSYS, climatological data is extracted in order to simulate various types of solar collectors to measure their performance in the particularities of the area and evaluate the profitability of the project. To support the solar collectors, an industrial metal structure is designed made with HEB series rolled steel profiles in 5 frames with a span of 40 m and a length of 20 m, with an enclosure on the roof to support solar collectors at a height between 8 m and 12 m, calculated and simulated using the CYPE software, complying with the NRS-10 standard, capable of supporting dead and live loads. Armed above a previously built warehouse.