Schools’ use of the Code of Practice 1994 to fulfil their SEN aims

Para definir la propuesta de instalación de la microturbina fue necesario realizar una revisión de los equipos de cogeneración de la empresa Supernova Energy Services, distribuidora exclusiva de microturbinas CAPSTONE en Colombia. Existen muchos tipos de microturbinas ofrecidas en el mercado por la empresa CAPSTONE. La capacidad de generación va desde 30 kW en la microturbina más pequeña hasta 1000 kW en las más grandes. En la tabla 31, se resumen las características principales de todas las referencias de microturbinas ofrecidas por CAPSTONE. Tabla 31. Características de las microturbinas disponibles

1. Rendimiento nominal de plena potencia en condiciones ISO: 59 °F, 14,696 psia, 60% RH

2. Las medidas de alturas son a la línea del techo de la unidad. Salida de escape de gases puede llegar hasta 7 pulgadas (17,8 centímetros) por encima de la línea del techo de la unidad.

3. Modelos disponibles que operan con distintos combustibles: NG - Gas Natural; P-Propano; LG – Biogás de rellenos Sanitarios; DG – Biogás de Digestores

4. Las unidades Hazardous locations son adecuadas para uso en atmósferas potencialmente explosivas (UL Clase I, División 2 o Atex Clase I Zona 2)

5. Modelos disponibles que operan con distintos combustibles; D – Diesel; BD – Biodiesel; A–Turbosina/JP1; K – Keroseno *Las especificaciones no están garantizadas y están sujetos a cambio sin previo aviso.

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8.3.1. Selección de alternativas

8.3.1.1. Selección de la microturbina por potencia nominal y tipo de combustible

Teniendo en cuenta la información de los consumos del sistema actual del CJFD se dimensionó la microturbina más adecuada en éste caso. Por esto se presenta en la tabla 32, un resumen de la información relevante sobre la potencia activa observada del edificio y el tipo de combustible disponible.

Tabla 32. Resumen de requerimientos energéticos del CJFD

Potencia mínima observada Potencia máxima observada Combustible disponible Presión de entrada del gas

19,8 kW 76,6 kW Gas Natural 10 psi

Fuente: Por los autores

Según éstos datos no valdría la pena instalar una microturbina que superara los 80 kW de potencia nominal, lo cual indica que para las dimensiones de éste proyecto solamente se tendrían en cuenta los modelos C65 y C30.

Adicionalmente, teniendo en cuenta que el combustible disponible para el edificio es el Gas Natural que llega a una presión de 10 psi, las microturbinas deben trabajar con valores de presión baja (Low Pressure Natural Gas - LPNG). Por otro lado, analizando la curva de potencia, si se escoge el modelo C65 de 65 kW de potencia eléctrica generada, la mayor parte del tiempo la energía producida va a sobrepasar la demanda del edificio, desperdiciando la energía eléctrica generada.

8.3.1.2. Selección del combustible para la microturbina

Para la selección de la microturbina, se realizó un análisis de los posibles combustibles que se pueden utilizar para las diferentes referencias y su costo por hora de funcionamiento. Para analizar los combustibles gaseosos se tuvo en cuenta que la presión de entrada del gas natural que llega al CJFD es de 10 psi, lo cual es considerado un valor de presión baja de gas natural.

La microturbina C30 tiene varias referencias que varían dependiendo del tipo de combustible que utilizan. Entre los combustibles gaseosos se encuentran el Gas Natural, Propano, Biogás de Relleno Sanitario y Biogás de Digestor (ver tabla 31), sin embargo debido a que cerca de la universidad no existen rellenos sanitarios, ni biodigestores o distribuidores de propano, solamente se puede utilizar gas natural. Adicionalmente como éste llega a baja presión se analizaron únicamente las referencias de la microturbina C30 LPNG. Los combustibles líquidos que puede utilizar la microturbina son el Diesel, Bio-Diesel, Queroseno y la Turbosina/JP1, sin embargo éste último no se analizó debido a su baja disponibilidad comercial en Colombia (ACIEM).

Para conocer el combustible óptimo, el rendimiento térmico neto de la microturbina para combustibles líquidos (13700BTU/kWh o 14454,27 KJoules/kWh) se obtuvo de la tabla 31, lo cual al ser multiplicado por la potencia nominal (29 kW) da como resultado el requerimiento de energía por hora proveniente del combustible de la micorturbina (energía del flujo de combustible). Este resultado se divide entre el poder calorífico de los diferentes tipos de combustibles en KJ/m3 _para

78 hallar el consumo en m3_{/h de cada tipo de combustible. Teniendo en cuenta también el costo por}

metro cúbico de cada combustible se encontró el costo por hora de utilizar la microturbina con cada una de ellos. Los resultados de éste análisis se muestran en la tabla 33 y 34. El valor de la energía de flujo de combustible para la microturbina de combustibles gaseosos se tomó del observado en la tabla 40 del capítulo de reducción de potencia debido a la temperatura ambiental en el numeral 8.5.2.2.1., más adelante en éste mismo documento.

Tabla 33. Costo por combustible

MICROTURBINA COMBUSTIBLES LIQUIDOS MICROTURBINA COMBUSTIBLES GASEOSOS Rendimiento térmico (BTU/kWh) 13.700,00 Energía flujo de combustible(BTU/h) 397.300,00 Energía flujo de combustible(BTU/h) 394.000,00 Rendimiento térmico (kJ/kWh)

14.454,27 Energía del flujo de

combustible(kJ/h) 419.173,70

Energía flujo de

combustible(kJ/h) 415.692,01

Potencia

nominal (kW) 29,00

Fuente: Por los autores

Tabla 34. Costo por combustible

Tipo de combustible Poderes caloríficos Consumo de combustible (m3) Precios combustibles _$/hora KJ/m3 m3/h $/m3 DIESEL 38.462.864,40 0,0109 1791205,92 19.520,81 QUEROSENO 37.348.004,89 0,0112 1330868,42 14.936,94 BIODIESEL 35.118.259,46 0,0119 2136662,52 25.503,33

GAS NATURAL PUJ 42.661,49 9,7440 1035,78 10.092,60

Fuente: Por los autores

8.3.1.3. Microturbina escogida para el estudio

Debido a que la potencia requerida por el edificio tiene un valor mínimo de 20 kW, la microturbina C30 de CAPSTONE, que genera 30 KW nominales, cubriría de manera suficiente la potencia eléctrica mínima observada del edificio. Más adelante se evaluará la pertinencia del equipo en el caso del CJFD, realizando un análisis de los sistemas eléctrico y térmico, teniendo en cuenta los requerimientos energéticos actuales.

Entre las diferentes turbinas que se encuentran en el mercado se decidió el estudio de la C30, no solo por el consumo actual del edificio, sino también por el tipo de combustible (gas natural) que se esta utilizando para suplir la demanda del sistema térmico del centro deportivo. Como la presión de entrada del gas en el edificio es de 10 PSI (presión baja de gas natural), se escogió la alternativa C30 LP, que trabaja bajo ésta condición.

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