TAZ-TFG-2021-3971


Diseño de una planta de poligeneración

Mercader Campo, Sergio
Uche Marcuello, Francisco Javier (dir.)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2021
Ingeniería Mecánica department, Máquinas y Motores Térmicos area

Graduado en Ingeniería Mecánica

Abstract: En este trabajo se ha realizado el diseño, cálculo y análisis de una planta de poligeneración
instalada en un hotel de la costa mediterránea. Se han definido las características y la
localización del hotel ya que no se trata de un edificio real, sino de un ejemplo de aplicación.
En primer lugar, se han calculado las demandas térmicas (calefacción y refrigeración), de
electricidad y de agua en el hotel durante el año. Estas demandas varían constantemente a lo
largo del año dependiendo del mes, el clima, la temperatura exterior, la ocupación, la hora del
día… Por tanto, para poder realizar un cálculo preciso se ha discretizado la demanda
empleando 12 días tipo, uno por cada mes, divididos en 24 periodos de una hora. De esta
forma se han obtenido las demandas horarias para un día tipo de cada mes del año.
Dada la gran cantidad de variables, se ha realizado el cálculo mediante el software Engineering
Equation Solver (EES), creando un fichero por cada mes donde se han ido calculando las
demandas horarias en función de los datos de las variables particularizadas para cada mes.
A continuación, se ha modelado cada una de las tecnologías de la planta de poligeneración de
forma independiente. La planta está formada por un motor de combustión interna (MACI)
alimentado con gas natural que proporciona la energía eléctrica, unos intercambiadores de
calor que extraen el calor generado en el motor para producir agua caliente sanitaria (ACS) y
calefacción, un ciclo de absorción para la refrigeración, una planta de desalación de agua de
mar por osmosis inversa y una caldera auxiliar para garantizar la producción de calor.
El modelado se ha realizado también con el software EES dada su gran utilidad para el cálculo
de propiedades termodinámicas. Para cada tecnología se ha creado un fichero donde se
calculan todos los parámetros relevantes con sus ecuaciones y balances de energía.
Una vez calculadas las demandas y hechos los modelos se ha seleccionado un motor inicial de
un tamaño razonable para la demanda existente y se ha dimensionado la planta de
poligeneración integrando todas las tecnologías, utilizando el modelado previamente
desarrollado con EES. También se ha calculado el grado de cobertura de la demanda para cada
hora de cada día tipo y se ha realizado un análisis del rendimiento de la planta de
poligeneración y un análisis económico para estudiar la viabilidad de su implantación.
Posteriormente, se ha realizado un análisis de sensibilidad en el que se ha repetido el proceso
de dimensionamiento de la planta utilizando otros cuatro motores diferentes, siguiendo otras
tantas estrategias de cogeneración. Los resultados obtenidos se han comparado y analizado
para, finalmente, elegir el motor óptimo para la planta de poligeneración.
Por último, con el motor optimo seleccionado se ha calculado el ahorro de energía primaria y
de emisiones al medio ambiente que se consigue con la planta de poligeneración diseñada
frente a la generación convencional


Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Grado

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