Varios sobre eficiencia

1. EFICIENCIA ENERGÉTICA

2. Conceptos
Eficiencia.
En la segunda ley de la termodinámica la Eficiencia se utiliza para medir el funcionamiento
de cualquier proceso, dispositivo o sistema. El parámetro mas ampliamente usado está
basado en el concepto de energía, con lo cual no se hace distinción de energía de baja o alta
calidad. Es importante saber que, según la segunda ley de la termodinámica, el límite
superior de la eficiencia es 100%, que corresponde al caso ideal en el que no se presenta una
destrucción de la energía.
𝜂 =
𝑆𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎
𝐸𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎
=
𝐿𝑜 𝑞𝑢𝑒 𝑠𝑒 𝑜𝑏𝑡𝑖𝑒𝑛𝑒
𝐿𝑜 𝑞𝑢𝑒 𝑠𝑒 𝑝𝑎𝑔𝑎

3. Conceptos
Eficiencia.
Ejemplo de máquina de calor. (conjunto de elementos mecánicos que permiten intercambiar
calor generando trabajo). En termodinámica se ha calculado que la eficiencia de una máquina
de calor se pude calcular como:
𝜂 = 1 −
𝑇 𝐿
𝑇 𝐻
.
Consideremos el diseño de una termoeléctrica que funciona entre un depósito caliente de
3000ºF y uno rio a 60ºF. Cuál es la eficiencia térmica ideal? Ojo. Se deben trabajar en º
absolutos. (ºR)
𝜂 = 1-
519,67
3459,67
= 84,98%.
Comentario.
El promedio de eficiencia de las termoeléctricas a nivel mundial no
supera el 50%, lo que muestra la gran oportunidad que tenemos en
este campo.

4. Conceptos
Eficiencia.
Ejemplo Refrigerador.
Para este tipo de equipos se utiliza el concepto de Coeficiente de Funcionamiento y está dado
por
𝛽 𝑟 =
𝑄𝑙
𝑊
=
𝑄𝑙
𝑄 𝐻 − 𝑄𝐿
=
1
𝑄 𝐻
𝑄 𝐿
− 1
Como se puede apreciar en la imagen en este proceso el trabajo entra al sistema.

5. Conceptos
Eficiencia.
Ejemplo Refrigerador.
Determinemos el coeficiente de funcionamiento ideal para un refrigerador que trabaja entre
un depósito de calor de baja temperatura a 0ºC y un depósito a alta temperatura a 21ºC.
Tenemos:
𝛽 𝑟 =
273,15
294,15 − 273
= 13,05
Los grados mostrados corresponden a ºK para trabajar en unidades absolutas.
Comentario.
Un refrigerador casero normal trabaja aproximadamente en un coeficiente de 4 lo que
constituye un ejemplo mas de las posibilidades de mejora que existen.

6. Conceptos
Generación distribuida.
“Generación de electricidad mediante instalaciones que son suficientemente pequeñas en
relación con las grandes centrales de generación y que se pueden conectar casi en
cualquier punto de un sistema eléctrico” (IEEE)
Beneficios.
Disminución de pérdidas por transporte
Descongestiona la red de distribución y comercialización pues produce energía cerca de los
centros de consumo.
Aplaza la necesidad de ampliación de los sistemas de transporte
Estabiliza el voltaje de red
Posibilita la comercialización de excedentes a centros de consumo cercanos

7. Conceptos
Sobre las pérdidas.
En sistemas convencionales los sistemas de transporte y distribución genera
pérdidas de acuerdo al voltaje de transporte y su distancia.
En Colombia estas pérdidas están alrededor del 18%, 2 en el STN y 16 en STR/SDL
Las pérdidas se hacen mayores cuando el transporte debe se de poca energía
como ocurre en centros poblados pequeños.

8. Conceptos
Ciclo Simple de Generación
Posibles Combustibles.
Gas Natural, GLP, Biogás, Diésel, Syngas

9. Conceptos
Fuente:www.cogenportugal.com
Igual se puede generar con motores de
combustión interna que pueden funcionar
con combustibles como:
Gas Natural
Biogás.
GLP
Diésel
Fuel Oíl
Petróleo

10. Conceptos
Ciclo Simple de Generación con Carbón o Biomasa

11. Conceptos
Autogeneración
Definido por la Ley 1715 como “aquella actividad realizada por personas naturales o jurídicas que
producen energía eléctrica principalmente, para atender sus propias necesidades. En el evento en que se
generen excedentes de energía a partir de tal actividad, estos podrán entregarse a la red, en los términos
que establezca la Comisión de Regulación de Energía y Gas (CREG) para tal fin.
Cogeneración
La misma ley define la Cogeneración como la “ Producción combinada de energía eléctrica y energía
térmica que hacen parte de una actividad productiva”
Comprende el uso de diferentes tecnologías pero siempre incluye un sistema generador y sistema(s) de
recuperación de calor.
Conocida por sus siglas en ingles “Combined Heat and Power -CHP”.
Un ciclo de cogeneración puedes ser: o ciclo superior (Topping cycle)
o ciclo Inferior (bottoming cycle)

12. Conceptos
Cogeneración - Ciclo Superior

13. Conceptos
Cogeneración – Ciclo inferior

14. Conceptos
Eficiencia Energética
La ley 1715 define.
“Es la relación entre la energía aprovechada y la total utilizada en cualquier proceso de la
cadena energética, que busca ser maximizada a través de buenas prácticas de reconversión
tecnológica o sustitución de combustibles. A través de la eficiencia energética se busca
obtener el mayor provecho de la energía, bien sea a partir del uso de una forma primaria de
energía o durante cualquier actividad de producción, transformación, transporte, distribución
y consumo de las diferentes formas de energía, dentro del marco de desarrollo sostenible y
respetando las normatividad vigente sobre ambiente y los recursos naturales renovables.

15. Conceptos
Trigeneración.
Producción de tres tipos de energía diferentes, que se aprovechan en un ciclo productivo y que
tienen la mima fuente (GLP, Biogás, Etc.)
Tetra-Generación (Quad-generación o Poli-Generación)
Es la producción de cuatro o mas tipos de energía a partir de la misma fuente.

16. Conceptos
 Sincronización o Sincronismo. Condición en la cual los valores de voltaje y frecuencia de un equipo de
generación están lo suficientemente cercanos a los valores de la red a la cual interactúa, permitiendo
conectarse (sincronizarse). Los equipos de generación deben cumplir con normatividad eléctrica para poderse
conectar, generalmente la norma IEEE 519
 Factor de Carga. Es la intensidad promedio, en el uso de la energía expresado como porcentaje de la capacidad
máxima o de diseño.
 Confiabilidad. Es la medida de la susceptibilidad de que ocurra una parada no planeada.
 Disponibilidad. Es la relación del tiempo en que el equipo/sistema es apto para suministrar el servicio tomado
en cuenta el tiempo de paradas planeadas y no planeadas.
% Confiabilidad = [ T - (S+U) ] / (T – S)
%Disponibilidad=[T-(S+U)]/T
Donde:
S = Horas de parada por mantenimiento planeado.
U = Paradas no planeadas.
T = Tiempo en que la planta es requerida en servicio.

17. Conceptos
Poder Calorífico. Energía térmica disponible por unidad de masa de
un combustible, cuando este se expone a combustión completa.
Poder calorífico Superior. Es la energía térmica total que se puede
obtener de una combustión completa mas el calor recuperado
al condensar vapor de agua contenido en los gases.
Poder calorífico inferior. Es la energía térmica total que se puede
obtener de una combustión completa sin recuperar el calor
latente.
Heat Rate. Es la relación de energía térmica consumida por cada
unidad de energía eléctrica generada.

18. Conceptos
Eficiencia
mínima
requerida para
cogenerar en
Colombia.
La ley 1215 de
2008

19. Conceptos
Eficiencia
mínima
requerida para
cogenerar en
Colombia.
La ley 1215 de
2008
Tabla 2. Valores mínimos de REE para Cogeneración
Tipo de Combustible REE (%)
Gas Natural 53,5
Carbón 39,5
Hidrocarburos API < 30 30,0
Hidrocarburos API > 30 51,0
Combustibles de origen
agrícola
30,0

20. Conceptos
Eficiencia
mínima
requerida para
cogenerar en
Colombia.
La ley 1215 de
2008

21. Conceptos
Cuadro de Carga. Cuadro que resume que cargas y de que tamaño están cargadas a cada
una de las redes de un sistema eléctrico.
Cuadro de Demanda. Matriz que muestra el comportamiento del consumo hora-hora
Curva de demanda. Gráfica que muestra el consumo hora - hora
Curva de Trabajo. Gráfica que muestra las horas – Día de operación de un sistema
Unifilar. Plano que esquematiza una instalación eléctrica

22. Conceptos
Cuadro de
Cargas

23. Conceptos

24. Mil Gracias