Examen 080906 Teoría - Tecnun

Universidad de NavarraNafarroako UnibertsitateaEscuela Superior de IngenierosIngeniarien Goi Mailako EskolaNOTAASIGNATURA / GAIACURSO / KURTSOATECNOLOGÍA ENERGÉTICA 2005-06NOMBRE / IZENA Nº DE CARNÉ FECHA / DATA08/09/061. Máquinas hidráulicas y máquinas térmicas: Dé la definición de cada una de ellas, explique enqué se diferencian, explique cómo se clasifican e indique algún ejemplo de cada tipo. (6puntos)2. Explique las diferencias entre energía de la biomasa, biogás, biocarburantes y energía de losresiduos sólidos urbanos (R.S.U.). (4 puntos)1

3. En una empresa de tratamientos térmicos se realiza un estudio de viabilidad para laimplantación de un sistema de cogeneración con los siguientes datos:• Se empleará un motor alternativo de combustión interna con una potencia eléctricanominal de 1,5 MW.• También se utilizará una caldera de recuperación que aprovecha parte del calor de losgases de escape del motor para producir vapor.• Se estima una producción anual de energía eléctrica con el motor de cogeneración de10.500 MWh durante las 7.700 horas de funcionamiento de la fábrica.• El consumo de combustible (gas natural) estimado del motor es de 101,7·10 6 MJ/año.• 1,24 kg/s de los gases de escape del motor se emplearán en los procesos deprecalentamiento. Su potencia térmica equivalente es 0,54 MJ/s.• Del agua de refrigeración del motor se emplearán 0,56 MJ/s en un evaporador detratamiento de aguas residuales.• La caldera de recuperación que se alimenta con parte de los gases de escape del motorproduce 0,46 MJ/s de energía térmica en forma de vapor, de los cuales sólo se emplean0,15 MJ/s en el lavado de piezas y 0,13 MJ/s en una secadora de la planta de tratamiento deaguas.Conversión de unidades: 1 MJ = 0,278 kWh.a) Con los datos anteriores calcule la Relación Calor Electricidad del sistema decogeneración proyectado. (2 puntos)b) Calcule el rendimiento global. (2 puntos)c) Calcule el Rendimiento Eléctrico Equivalente de la planta proyectada y compruebe sicumple la normativa vigente sobre sistemas de autogeneración. (2 puntos)Valores del REE mínimos exigidos por la ley para ser productor en régimen especialCOMBUSTIBLE TECNOLOGÍA REE (%)Caldera 49LíquidoM.A.C.I. 56Sólido Caldera 49M.A.C.I. 55GaseosoTurbina de gas 59Otras tecnologías o combustibles 59A un ingeniero de la empresa (que no ha estudiado en TECNUN) se le ocurre la, a priori,brillante idea de instalar un motor de mayor potencia con la idea de producir mayor cantidadde energía eléctrica para vender. Este ingeniero propone instalar un sistema de cogeneracióncon un motor de potencia eléctrica nominal de 2 MW a la que le corresponde un consumo degas natural de 5,4 MJ/s.d) Suponiendo que el nuevo motor de cogeneración trabaja en los valores nominales durantelas 7.700 horas de trabajo de la fábrica y que los consumos de energía térmica útil siguensiendo los mismos, compruebe si el sistema de cogeneración propuesto por el ingenieroque no ha estudiado en TECNUN cumple el valor del REE mínimo exigido por la ley. (2puntos)2

4. Explique en qué consiste la cogeneración (definición), por qué se emplea, cuáles son lasventajas y desventajas para el cogenerador y cuáles son las ventajas para el SistemaEnergético. (8 puntos)5. Explique en qué consiste el “efecto parque o de proximidad” entre los aerogeneradores de unparque eólico. (3 puntos)4

6. Enumere las hipótesis de Rankine que se emplean para estudiar el flujo de aire a través de unrotor de aerogenerador. Dibuje los diagramas de presión y velocidad en el volumen de controldel flujo de aire afectado por el rotor del aerogenerador (no es necesario incluir las ecuacionesa partir de las cuales se obtienen dichos diagramas). (7 puntos)7. Explique el funcionamiento del sistema de control de potencia denominado «regulación porcambio del ángulo de ataque». (5 puntos)5

8. Explique las diferentes componentes en que se puede dividir la radiación solar que llega a laTierra. (3 puntos)9. Indique cinco de las hipótesis simplificadoras que se emplean para estudiar el funcionamientotérmico de un colector solar. (2 puntos)10. Explique alguna de las principales características de los sistemas de captación solar de mediatemperatura (colectores cilíndrico-parabólicos). (3 puntos)6

11. ¿Cuáles son los dos principales inconvenientes para la utilización a gran escala de la energíasolar fotovoltaica? (2 puntos)12. ¿Cuáles son las funciones del inversor y del convertidor en un sistema de generaciónfotovoltaico? (3 puntos)7