Diseño de una central eléctrica de cogeneración empleando biocombustible para cubrir la demanda eléctrica en zonas rurales andinas

Abstract

En el capítulo I se redacta la introducción de la tesis de investigación; en ella se encuentran las generalidades, la descripción de la problemática de la investigación, los objetivos del trabajo, tanto general como específicos, y la mención de los antecedentes investigativos citados dentro de la tesis. Posterior a ello, conformando el capítulo II, se describe un marco teórico y conceptual de las definiciones y experiencias imprescindibles en torno al diseño de la central eléctrica de cogeneración. El capítulo III comprende la explicación provisional: la hipótesis. Así mismo se describirá la relación entre las dos variables independientes (biocombustibles y diseño de instalación de una central termoeléctrica cogenerativa) con nuestra variable dependiente, la cual es la demanda eléctrica de la región. Dentro del siguiente capítulo, el capítulo IV, se abarca el tipo y el diseño de la investigación, elementos importantes para que el presente trabajo de investigación pueda ser usado como referente en otros acerca del tema; acompañado de la unidad de análisis en la que se describe el origen y el ambiente del desarrollo del proyecto. Después de haberse explayado las condiciones para el desarrollo de la tesis, se procede a la realización de los cálculos de la central en el capítulo V el cual abarca distintos parámetros. En primer lugar, se menciona la potencia a implementar en el lugar, la cual se estima en base al crecimiento poblacional de la zona y el incremento de la demanda energética per cápita. Además de ello, se explica el equipamiento que tendrá la central de acuerdo a las etapas del ciclo termodinámico habido en la central, donde se mencionan las condiciones en las que se encuentra el fluido, sea líquido o vapor. También se detalla el tratamiento de agua que ejecutará la central y el sistema de tuberías que la planta contará. Continuando, se presenta la cantidad de combustible, sea biomasa, GLP o gas natural, necesario para la caldera. El capítulo culmina con los cálculos para la cogeneración, los cuales son medidos en base al diseño de un deshidratador de frutos de cosecha. En el Capítulo VI se argumentan los resultados realizados en el capítulo anterior, centrándonos en el aumento de la energía eléctrica producida por la central y la cantidad de productos deshidratados anualmente, producto del proceso de cogeneración entregado. El trabajo finaliza con las conclusiones y recomendaciones establecidas para futuras investigaciones relacionadas con el diseño de la central. En los anexos se dispondrán de todas las gráficas y tablas que fueron necesarias para la investigación. La metodología empleada en la siguiente tesis es aplicativa debido a que se emplearán todos los conocimientos obtenidos tanto de la bibliografía científica y de la región misma, como de la experiencia en la carrera universitaria de ingeniería mecánica para implementar la central termoeléctrica en la zona rural de Ayacucho.

In chapter I the introduction of the research thesis is written; in it are the generalities, the description of the research problem, the objectives of the work, both general and specific, and the mention of the research background cited within the thesis. Subsequent to this, conforming chapter II, a theoretical and conceptual framework of the essential definitions and experiences around the design of the cogeneration power plant is described. Chapter III includes the provisional explanation: the hypothesis. Likewise, the relationship between the two independent variables (biofuels and installation design of a cogenerative thermoelectric plant) with our dependent variable, which is the electricity demand of the region, will be described. Within the next chapter, chapter IV, the type and design of the investigation is covered, important elements so that this research work can be used as a reference in others about the subject; accompanied by the unit of analysis in which the origin and environment of the development of the project are described. After having explained the conditions for the development of the thesis, we proceed to carry out the calculations of the plant in chapter V which covers different parameters. In the first place, the power to be implemented in the place is mentioned, which is estimated based on the population growth of the area and the increase in energy demand per capita. In addition to this, the equipment that the plant will have is explained according to the stages of the thermodynamic cycle that occurred in the plant, where the conditions in which the fluid is found, whether liquid or vapor, are mentioned. It also details the water treatment that the plant will carry out and the piping system that the plant will have. Continuing, the amount of fuel, be it biomass, LPG or natural gas, necessary for the boiler is presented. The chapter culminates with the calculations for cogeneration, which are measured based on the design of a harvest fruit dehydrator. In Chapter VI, the results made in the previous chapter are argued, focusing on the increase in electrical energy produced by the plant and the amount of dehydrated products annually, product of the cogeneration process delivered. The work ends with the conclusions and recommendations established for future research related to the design of the plant. In the annexes there will be all the graphs and tables that were necessary for the investigation. The methodology used in the following thesis is applicative because all the knowledge obtained from both the scientific bibliography and the region itself will be used, as well as the experience in the mechanical engineering university career to implement the thermoelectric power plant in the rural area of Ayacucho.