IMPACTO DE LA COGENERACIÓN CALIFICADA
EN ABASTECIMIENTO DE ENERGÍA EN PLANTAS
DE HARINA DE PESCADO
IMPACT OF QUALIFIED COGENERATION ON ENERGY SUPPLY IN
FISHMEAL PLANTS.
Robert Fabian Guevara Chinchayan
Universidad Nacional del Santa
Denis Javier Aranguri Cayetano
Universidad Nacional del Santa
Jenneviene Janet Sosa Sandoval
Universidad Nacional del Santa
Guillermo Edward Gil Albarran
Universidad Nacional del Santa
pág. 1664
DOI: https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v9i6.21190
Impacto de la cogeneración calificada en abastecimiento de energía en
plantas de harina de pescado
Robert Fabian Guevara Chinchayan1
rguevara@uns.edu.pe
https://orcid.org/0000-0002-3579-3771
Universidad Nacional del Santa.
Peru
Denis Javier Aranguri Cayetano
daranguri@uns.edu.pe
https://orcid.org/0000-0002-6119-2072
Universidad Nacional del Santa
Peru
Jenneviene Janet Sosa Sandoval
jsosa@uns.edu.pe
https://orcid.org/0000-0002-8200-7577
Universidad Nacional del Santa.
Peru.
Guillermo Edward Gil Albarran
ggil@uns.edu.pe
https://orcid.org/0000-0003-3782-6765
Universidad Nacional del Santa.
Peru.
RESUMEN
La cogeneración es una tecnología de autoabastecimiento de energía eléctrica y térmica de forma
simultanea aplicado al sector industrial o servicios. El objetivo es evaluar el impacto de cogeneración
calificada en abastecimiento de energía primaria en plantas de harina de pescado. El diseño de la
investigación pre- experimental. Emplea el método deductivo y descriptivo. La muestra de estudio es
una planta de harina de pescado de 60 t/h de capacidad de procesamiento, también los cálculos se aplican
a plantas de 10, 30, 90, 120 y 180 t/h de capacidad. Se elaboro una matriz de selección de alternativas
para cogeneración calificada, seleccionándose a las turbinas de gas operando con gas natural. Se
dimensiono la planta de cogeneración calificada para una empresa de harina de pescado de 60 t/h, con
un límite metalúrgico de 4,9, exceso de aire de 360%, relación de presiones entre 10 a17, cumpliendo
con los criterios de calificación de 0,833 para la relación de cogeneración y de 0,802 para el rendimiento
eléctrico efectivo. Se estimo una reducción de costos entre 18,3 a 34,4 % con una matriz energética con
gas natural, para una operación de 100 horas mensuales y una reducción de emisiones de 507,3 Ton.
CO2.
Palabras clave: cogeneracion calificada, tecnologia energetica, plantas industriales, autoabastecimiento
de energia
1 Autor principal
Correspondencia: rguevara@uns.edu.pe
DOI: https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v9i6.21190
Impacto de la cogeneración calificada en abastecimiento de energía en
plantas de harina de pescado
Robert Fabian Guevara Chinchayan1
rguevara@uns.edu.pe
https://orcid.org/0000-0002-3579-3771
Universidad Nacional del Santa.
Peru
Denis Javier Aranguri Cayetano
daranguri@uns.edu.pe
https://orcid.org/0000-0002-6119-2072
Universidad Nacional del Santa
Peru
Jenneviene Janet Sosa Sandoval
jsosa@uns.edu.pe
https://orcid.org/0000-0002-8200-7577
Universidad Nacional del Santa.
Peru.
Guillermo Edward Gil Albarran
ggil@uns.edu.pe
https://orcid.org/0000-0003-3782-6765
Universidad Nacional del Santa.
Peru.
RESUMEN
La cogeneración es una tecnología de autoabastecimiento de energía eléctrica y térmica de forma
simultanea aplicado al sector industrial o servicios. El objetivo es evaluar el impacto de cogeneración
calificada en abastecimiento de energía primaria en plantas de harina de pescado. El diseño de la
investigación pre- experimental. Emplea el método deductivo y descriptivo. La muestra de estudio es
una planta de harina de pescado de 60 t/h de capacidad de procesamiento, también los cálculos se aplican
a plantas de 10, 30, 90, 120 y 180 t/h de capacidad. Se elaboro una matriz de selección de alternativas
para cogeneración calificada, seleccionándose a las turbinas de gas operando con gas natural. Se
dimensiono la planta de cogeneración calificada para una empresa de harina de pescado de 60 t/h, con
un límite metalúrgico de 4,9, exceso de aire de 360%, relación de presiones entre 10 a17, cumpliendo
con los criterios de calificación de 0,833 para la relación de cogeneración y de 0,802 para el rendimiento
eléctrico efectivo. Se estimo una reducción de costos entre 18,3 a 34,4 % con una matriz energética con
gas natural, para una operación de 100 horas mensuales y una reducción de emisiones de 507,3 Ton.
CO2.
Palabras clave: cogeneracion calificada, tecnologia energetica, plantas industriales, autoabastecimiento
de energia
1 Autor principal
Correspondencia: rguevara@uns.edu.pe
pág. 1665
Impact of qualified cogeneration on energy supply in fishmeal plants.
ABSTRACT
Cogeneration is a technology for the simultaneous self-supply of electrical and thermal energy applied
to the industrial or service sectors. The objective is to evaluate the impact of qualified cogeneration on
the primary energy supply of fishmeal plants. The research design is pre-experimental and employs a
deductive and descriptive method. The study sample is a fishmeal plant with a processing capacity of
60 t/h; the calculations are also applied to plants with capacities of 10, 30, 90, 120, and 180 t/h. A matrix
for selecting qualified cogeneration alternatives was developed, and gas turbines operating on natural
gas were selected. The qualified cogeneration plant was sized for a 60 t/h fishmeal company, with a
metallurgical limit of 4.9, 360% excess air, and pressure ratios between 10 and 17, meeting the
qualification criteria of 0,833 for the cogeneration ratio and 0,802 for effective electrical efficiency. A
cost reduction of between 18,3% and 34,4% was estimated with a natural gas-based energy mix, for an
operation of 100 hours per month, and a reduction in CO2 emissions of 507,3 tons.
Keywords: qualified cogeneration, energy technology, industrial plants, energy self-sufficiency
Artículo recibido 20 octubre 2025
Aceptado para publicación: 15 noviembre 2025
Impact of qualified cogeneration on energy supply in fishmeal plants.
ABSTRACT
Cogeneration is a technology for the simultaneous self-supply of electrical and thermal energy applied
to the industrial or service sectors. The objective is to evaluate the impact of qualified cogeneration on
the primary energy supply of fishmeal plants. The research design is pre-experimental and employs a
deductive and descriptive method. The study sample is a fishmeal plant with a processing capacity of
60 t/h; the calculations are also applied to plants with capacities of 10, 30, 90, 120, and 180 t/h. A matrix
for selecting qualified cogeneration alternatives was developed, and gas turbines operating on natural
gas were selected. The qualified cogeneration plant was sized for a 60 t/h fishmeal company, with a
metallurgical limit of 4.9, 360% excess air, and pressure ratios between 10 and 17, meeting the
qualification criteria of 0,833 for the cogeneration ratio and 0,802 for effective electrical efficiency. A
cost reduction of between 18,3% and 34,4% was estimated with a natural gas-based energy mix, for an
operation of 100 hours per month, and a reduction in CO2 emissions of 507,3 tons.
Keywords: qualified cogeneration, energy technology, industrial plants, energy self-sufficiency
Artículo recibido 20 octubre 2025
Aceptado para publicación: 15 noviembre 2025
pág. 1666
INTRODUCCIÓN
En el mundo, los países han iniciado procesos de transformación dentro de sus matrices de energía, así
como en sus esquemas y estructuras de mercado y consumo de la energía, básicamente por la imperiosa
necesidad de reducir costos, cumplir con compromisos medioambientales y brindar seguridad al sistema
energético, a través de reformas que impulsan implementar tecnologías tal como la generación
distribuida y la cogeneración, las cuales se presentan como soluciones alternas para el aumento de la
demanda (Gielen et al., 2019). Los centros productivos requieren día a día ingentes volúmenes de
electricidad para poder satisfacer su consumo y máxima demanda, la cual es abastecida a través de los
sistemas eléctricos de potencia, donde predominan las matrices de generación del tipo hidrotérmica,
donde las centrales termoeléctricas por lo general cubran las máximas demandas del sistema, estas
centrales operan con un grado de eficiencia según su tipo de tecnología, aprovechándose tan solo una
fracción de la energía primaria disponible (Huertas y Santos, 2020). El sector industrial de harina de
pescado tiene un esquema de producción standard a nivel mundial, para lo cual es indispensable la
disponibilidad de energía eléctrica empleados en fuerza motriz y energía térmica para extraer grandes
volúmenes de agua en las operaciones unitarias de secado, cocción, evaporación y calentamiento (FAO,
2003). Se tiene una estructura de consumo promedio de energía equivalente en el cual el 5% consumo
está asociada a la energía eléctrica y el 95% a la energía térmica, este grado de participación predomina
independientemente si la planta está ubicada en Noruega o en Chile (Høyli & Aarsaether, 2023).
La cogeneración se define como la producción secuencial y/o simultanea de energía eléctrica y/o
mecánica y de energía térmica aprovechable (calor útil) en los procesos industriales de una Planta
Consumidora de Energía a partir de una misma fuente de energía primaria. (Godos, 2011). La
cogeneración es una tecnología que permite la producción y el aprovechamiento combinado de calor y
electricidad con un elevado rendimiento, por lo que es posible conseguir un ahorro considerable de
combustible y de paso reducir las emisiones de CO2, SO2 y NOx que son causantes del efecto
invernadero. La cogeneración es en la práctica un concepto muy antiguo. La American Society of
Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers, define la Cogeneración como un proceso
energético en el que una fuente primaria produce dos formas útiles de energía: calor y electricidad.
(Aguilar, 2021). La reducción de consumo de energía primaria obtenido es de 36%, debido a que el
INTRODUCCIÓN
En el mundo, los países han iniciado procesos de transformación dentro de sus matrices de energía, así
como en sus esquemas y estructuras de mercado y consumo de la energía, básicamente por la imperiosa
necesidad de reducir costos, cumplir con compromisos medioambientales y brindar seguridad al sistema
energético, a través de reformas que impulsan implementar tecnologías tal como la generación
distribuida y la cogeneración, las cuales se presentan como soluciones alternas para el aumento de la
demanda (Gielen et al., 2019). Los centros productivos requieren día a día ingentes volúmenes de
electricidad para poder satisfacer su consumo y máxima demanda, la cual es abastecida a través de los
sistemas eléctricos de potencia, donde predominan las matrices de generación del tipo hidrotérmica,
donde las centrales termoeléctricas por lo general cubran las máximas demandas del sistema, estas
centrales operan con un grado de eficiencia según su tipo de tecnología, aprovechándose tan solo una
fracción de la energía primaria disponible (Huertas y Santos, 2020). El sector industrial de harina de
pescado tiene un esquema de producción standard a nivel mundial, para lo cual es indispensable la
disponibilidad de energía eléctrica empleados en fuerza motriz y energía térmica para extraer grandes
volúmenes de agua en las operaciones unitarias de secado, cocción, evaporación y calentamiento (FAO,
2003). Se tiene una estructura de consumo promedio de energía equivalente en el cual el 5% consumo
está asociada a la energía eléctrica y el 95% a la energía térmica, este grado de participación predomina
independientemente si la planta está ubicada en Noruega o en Chile (Høyli & Aarsaether, 2023).
La cogeneración se define como la producción secuencial y/o simultanea de energía eléctrica y/o
mecánica y de energía térmica aprovechable (calor útil) en los procesos industriales de una Planta
Consumidora de Energía a partir de una misma fuente de energía primaria. (Godos, 2011). La
cogeneración es una tecnología que permite la producción y el aprovechamiento combinado de calor y
electricidad con un elevado rendimiento, por lo que es posible conseguir un ahorro considerable de
combustible y de paso reducir las emisiones de CO2, SO2 y NOx que son causantes del efecto
invernadero. La cogeneración es en la práctica un concepto muy antiguo. La American Society of
Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers, define la Cogeneración como un proceso
energético en el que una fuente primaria produce dos formas útiles de energía: calor y electricidad.
(Aguilar, 2021). La reducción de consumo de energía primaria obtenido es de 36%, debido a que el
pág. 1667
consumo de combustible representa la energía primaria a través la cual se genera los distintos tipos de
energía útil que requiere la planta consumidora de energía, a diferencia del sistema convencional de
energía en la cual debe adquirirse externamente tanto el combustible como la energía eléctrica. (Rojas,
2021). Dentro de la integración global de los procesos, la cogeneración ocupa un nivel muy importante
para su implementación en los centros industriales, en los cuales aún las energías renovables son difíciles
de implementar (por diversos factores como espacio, elevado valor de la máxima demanda, consumo de
energía eléctrica a cualquier instante de tiempo, entre otros) (Turboden, 2025). En cambio, en nuestro
país, al margen de la promulgación del Reglamento de cogeneración, el cual no se ha promovido de
manera responsable, tan solo 5 empresas (independientemente de las empresas azucareras) han
implementado en el Perú destacando las plantas de cogeneración en las Empresas Fibras Sudamericanas
y las Refinerías de Talara y La Pampilla, sin tener aun aplicación en las industrias de harina de pescado
(Robles & Valera, 2022). El 2016 la Dirección de Eficiencia Energética del MINEM publico la Guía
del Uso Eficiente de la Energía para la Industria Pesquera con la finalidad el objetivo de establecer los
procedimientos que permitan optimizar el consumo de energía evaluar y cuantificar el uso racional de
los recursos energéticos en todas sus formas, con lo cual la cogeneración se presenta como una
tecnología que puede cubrir la demanda energética del sector que en unidades de energía equivalente el
95% esta referido al consumo de energía térmica y el 5% al consumo eléctrico (AF-Mercados, 2016).
Del mismo modo Stenevik et al. (2023) las máximas demandas de energía eléctrica en la industria
pesquera varían según la capacidad de planta desde 4,5 MW a 0,25 MW, con capacidad de generación
de vapor entre 4 000 a 1 000 BHP en promedio.
Karaali, R. y Öztürk, I (2016) en su artículo de investigación Performance analyses of gas turbine
cogeneration plants, plantean un diseño experimental, dentro de sus resultados tenemos que el aumento
de la relación de presión resulta en una mayor potencia eléctrica para ciclos de potencia pura,
incrementándose, pero el flujo de calor sensible de los gases para aprovechar se reduce. El aumento en
la tasa de exceso de aire incrementa la cantidad de combustible por unidad de electricidad, pero una
reducción de la potencia efectiva. Concluyen que al cambiar la relación de presión de 6 a 16, la eficiencia
energética y la potencia eléctrica aumentan aproximadamente un 12 % y un 22 %, pero la eficiencia
energética y la potencia térmica disminuyen aproximadamente un 7 % y un 28 %, respectivamente. La
consumo de combustible representa la energía primaria a través la cual se genera los distintos tipos de
energía útil que requiere la planta consumidora de energía, a diferencia del sistema convencional de
energía en la cual debe adquirirse externamente tanto el combustible como la energía eléctrica. (Rojas,
2021). Dentro de la integración global de los procesos, la cogeneración ocupa un nivel muy importante
para su implementación en los centros industriales, en los cuales aún las energías renovables son difíciles
de implementar (por diversos factores como espacio, elevado valor de la máxima demanda, consumo de
energía eléctrica a cualquier instante de tiempo, entre otros) (Turboden, 2025). En cambio, en nuestro
país, al margen de la promulgación del Reglamento de cogeneración, el cual no se ha promovido de
manera responsable, tan solo 5 empresas (independientemente de las empresas azucareras) han
implementado en el Perú destacando las plantas de cogeneración en las Empresas Fibras Sudamericanas
y las Refinerías de Talara y La Pampilla, sin tener aun aplicación en las industrias de harina de pescado
(Robles & Valera, 2022). El 2016 la Dirección de Eficiencia Energética del MINEM publico la Guía
del Uso Eficiente de la Energía para la Industria Pesquera con la finalidad el objetivo de establecer los
procedimientos que permitan optimizar el consumo de energía evaluar y cuantificar el uso racional de
los recursos energéticos en todas sus formas, con lo cual la cogeneración se presenta como una
tecnología que puede cubrir la demanda energética del sector que en unidades de energía equivalente el
95% esta referido al consumo de energía térmica y el 5% al consumo eléctrico (AF-Mercados, 2016).
Del mismo modo Stenevik et al. (2023) las máximas demandas de energía eléctrica en la industria
pesquera varían según la capacidad de planta desde 4,5 MW a 0,25 MW, con capacidad de generación
de vapor entre 4 000 a 1 000 BHP en promedio.
Karaali, R. y Öztürk, I (2016) en su artículo de investigación Performance analyses of gas turbine
cogeneration plants, plantean un diseño experimental, dentro de sus resultados tenemos que el aumento
de la relación de presión resulta en una mayor potencia eléctrica para ciclos de potencia pura,
incrementándose, pero el flujo de calor sensible de los gases para aprovechar se reduce. El aumento en
la tasa de exceso de aire incrementa la cantidad de combustible por unidad de electricidad, pero una
reducción de la potencia efectiva. Concluyen que al cambiar la relación de presión de 6 a 16, la eficiencia
energética y la potencia eléctrica aumentan aproximadamente un 12 % y un 22 %, pero la eficiencia
energética y la potencia térmica disminuyen aproximadamente un 7 % y un 28 %, respectivamente. La
pág. 1668
potencia eléctrica aumenta un 20 %, pero la potencia térmica disminuye aproximadamente un 11 % para
el ciclo simple.
Morales (2013) evaluó un sistema de cogeneración para una industria química con una máxima demanda
de 1,4 MW que abastece el 100% las demandas eléctrica y térmica, del mismo modo el periodo de
retorno de la inversión es mayor a 4 años, aplicando un análisis económico de los beneficios de
certificación de cogeneración eficiente, tal como lo son el pago por capacidad y participación en bolsa
de energía, los indicadores de inversión oscilan entre 1 000 y 2 000 U$/KW. Lara (2021) indica que la
cogeneración es una alternativa para un abastecimiento seguro y eficiente de energía. Se cuenta
disponible con un alto potencial de cogeneración, el cual no es aprovechado, sobre todo por falta de
políticas de incentivos y promoción. Las ventajas de la cogeneración con turbinas a gas en comparación
a la generación con motores de combustión interna esta referido a sus bajas emisiones de NO y CO2.
Tiemensma, J. (2019) en su tesis Gas Turbines for Heat Generation: Conceptual Comparison & Design
for Stack Loss Reduction, tiene por objetivo desarrollar un diseño conceptual del método de
aprovechamiento del calor para un alto rendimiento. Su diseño es aplicativo. Dentro de sus resultados
se identificaron cuatro conceptos que podrían mejorar la operación de una turbina de gas de
cogeneración los cuales son: inyección de vapor, recirculación de gases de combustión, combustión
suplementaria e implementación de una caldera en la cámara de combustión. Concluye que el sistema
de inyección de vapor a la cámara de combustión genera una mayor potencia efectiva, pero el
aprovechamiento del flujo de calor en generar el vapor para la inyección, reduce en parte el flujo de
calor útil de los gases para generar el flujo de calor útil de planta.
Rojas, L. (2021) en su tesis Relación entre la capacidad de cogeneración y la cobertura de la demanda
en empresa Cantarana S.A, plantea como objetivo evaluar la relación entre la capacidad de cogeneración
y la cobertura de la demanda en la Empresa. Su investigación es descriptiva, cuantitativa y no
experimental. Dentro de sus resultados tenemos que la potencia térmica útil saliente de la turbina de gas
si cubre la totalidad de la potencia térmica útil requerida que es igual a: 42,15 MW el cual deberá ser
cubierto por el flujo de calor sensible de los gases de la combustión. Concluye que la capacidad de la
planta de cogeneración en función a la cobertura de la máxima demanda eléctrica, genera 2,4 MW, con
lo cual tan solo se genera el 12 % de la potencia térmica útil requerida de un valor de 5,06 MW,
potencia eléctrica aumenta un 20 %, pero la potencia térmica disminuye aproximadamente un 11 % para
el ciclo simple.
Morales (2013) evaluó un sistema de cogeneración para una industria química con una máxima demanda
de 1,4 MW que abastece el 100% las demandas eléctrica y térmica, del mismo modo el periodo de
retorno de la inversión es mayor a 4 años, aplicando un análisis económico de los beneficios de
certificación de cogeneración eficiente, tal como lo son el pago por capacidad y participación en bolsa
de energía, los indicadores de inversión oscilan entre 1 000 y 2 000 U$/KW. Lara (2021) indica que la
cogeneración es una alternativa para un abastecimiento seguro y eficiente de energía. Se cuenta
disponible con un alto potencial de cogeneración, el cual no es aprovechado, sobre todo por falta de
políticas de incentivos y promoción. Las ventajas de la cogeneración con turbinas a gas en comparación
a la generación con motores de combustión interna esta referido a sus bajas emisiones de NO y CO2.
Tiemensma, J. (2019) en su tesis Gas Turbines for Heat Generation: Conceptual Comparison & Design
for Stack Loss Reduction, tiene por objetivo desarrollar un diseño conceptual del método de
aprovechamiento del calor para un alto rendimiento. Su diseño es aplicativo. Dentro de sus resultados
se identificaron cuatro conceptos que podrían mejorar la operación de una turbina de gas de
cogeneración los cuales son: inyección de vapor, recirculación de gases de combustión, combustión
suplementaria e implementación de una caldera en la cámara de combustión. Concluye que el sistema
de inyección de vapor a la cámara de combustión genera una mayor potencia efectiva, pero el
aprovechamiento del flujo de calor en generar el vapor para la inyección, reduce en parte el flujo de
calor útil de los gases para generar el flujo de calor útil de planta.
Rojas, L. (2021) en su tesis Relación entre la capacidad de cogeneración y la cobertura de la demanda
en empresa Cantarana S.A, plantea como objetivo evaluar la relación entre la capacidad de cogeneración
y la cobertura de la demanda en la Empresa. Su investigación es descriptiva, cuantitativa y no
experimental. Dentro de sus resultados tenemos que la potencia térmica útil saliente de la turbina de gas
si cubre la totalidad de la potencia térmica útil requerida que es igual a: 42,15 MW el cual deberá ser
cubierto por el flujo de calor sensible de los gases de la combustión. Concluye que la capacidad de la
planta de cogeneración en función a la cobertura de la máxima demanda eléctrica, genera 2,4 MW, con
lo cual tan solo se genera el 12 % de la potencia térmica útil requerida de un valor de 5,06 MW,
pág. 1669
consumiendo un total de 0.155 kg/s de gas natural, con un heat rate de 12.97 MMBTU/MWh. Siendo
sus parámetros técnicos de diseño: relación de presiones igual a 10, limite metalúrgico igual a 4.8 y un
exceso de aire de 360 °C.
Las centrales de cogeneración se dimensionan según la demanda eléctrica y térmica de cada centro de
consumo para el suministro de sus requerimientos energéticos a diferentes características de carga
térmica y eléctrica o diversos regímenes de operación teniendo en cuenta modos de funcionamiento. Se
presentan las alternativas para los modos de operación: Cobertura de la demanda eléctrica y un
requerimiento adicional de combustible para cubrir la demanda de energía térmica, cobertura de la
demanda eléctrica y con el total de la demanda térmica, suministrar la energía térmica necesaria y
comercializar los excedentes de energía eléctrica a la red exterior o suministrar la demanda térmica y
adquirir la falta de energía eléctrica para cubrir el total de la demanda eléctrica. (Aguilar, 2021)
La tecnología de cogeneración con turbinas a gas permite la cobertura de grandes y medianas demandas
térmicas, para un rango amplio rango de presiones y temperaturas de operación. La potencia efectiva
varia desde 1 MW y puede alcanzar valores de 300 MW. Las nuevas turbinas de gas son turbomáquinas
térmicas con rendimientos específicos altos, alcanzando eficiencias de planta cercana a 37%. Con un
óptimo diseño de cogeneración, se puede recuperar el flujo de calor sensible remanente de los gases de
la combustión en una fracción del 80% aproximadamente; así mismo la eficiencia global de la central
de cogeneración alcanza valores del 80%. (Afranchi, et al. 2021). Una turbina de gas acoplada a un
recuperador del calor sensible de los gases de la combustión es una alternativa tecnológica de vital
importancia para ser instaladas en los centros de consumo de energía. Es posible recuperar hasta el 80%
del flujo de calor sensible haciendo uso de equipos térmicos especiales con diseños de flujo en
contracorriente y empleando materiales como superaleaciones de titanio de alta conductividad térmica.
El generador de vapor recuperador de calor asociada a la turbina de gas aprovecha el flujo de calor
sensible de los gases de combustión. (Campos, et al., 2015)
En el Perú se promulgo el Reglamento de Cogeneración el año 2006, a través del Decreto Supremo Nº
037-2006 del 07.07.2006, que tiene 2 modificaciones, las cuales son los Decretos Supremos Nº 082-
2007 (24.11.2007) y Nº 052-2009 (20.06.2009). En esta normativa se establecen los requisitos y
condiciones para optar por calificar a las centrales de cogeneración. Una central de cogeneración
consumiendo un total de 0.155 kg/s de gas natural, con un heat rate de 12.97 MMBTU/MWh. Siendo
sus parámetros técnicos de diseño: relación de presiones igual a 10, limite metalúrgico igual a 4.8 y un
exceso de aire de 360 °C.
Las centrales de cogeneración se dimensionan según la demanda eléctrica y térmica de cada centro de
consumo para el suministro de sus requerimientos energéticos a diferentes características de carga
térmica y eléctrica o diversos regímenes de operación teniendo en cuenta modos de funcionamiento. Se
presentan las alternativas para los modos de operación: Cobertura de la demanda eléctrica y un
requerimiento adicional de combustible para cubrir la demanda de energía térmica, cobertura de la
demanda eléctrica y con el total de la demanda térmica, suministrar la energía térmica necesaria y
comercializar los excedentes de energía eléctrica a la red exterior o suministrar la demanda térmica y
adquirir la falta de energía eléctrica para cubrir el total de la demanda eléctrica. (Aguilar, 2021)
La tecnología de cogeneración con turbinas a gas permite la cobertura de grandes y medianas demandas
térmicas, para un rango amplio rango de presiones y temperaturas de operación. La potencia efectiva
varia desde 1 MW y puede alcanzar valores de 300 MW. Las nuevas turbinas de gas son turbomáquinas
térmicas con rendimientos específicos altos, alcanzando eficiencias de planta cercana a 37%. Con un
óptimo diseño de cogeneración, se puede recuperar el flujo de calor sensible remanente de los gases de
la combustión en una fracción del 80% aproximadamente; así mismo la eficiencia global de la central
de cogeneración alcanza valores del 80%. (Afranchi, et al. 2021). Una turbina de gas acoplada a un
recuperador del calor sensible de los gases de la combustión es una alternativa tecnológica de vital
importancia para ser instaladas en los centros de consumo de energía. Es posible recuperar hasta el 80%
del flujo de calor sensible haciendo uso de equipos térmicos especiales con diseños de flujo en
contracorriente y empleando materiales como superaleaciones de titanio de alta conductividad térmica.
El generador de vapor recuperador de calor asociada a la turbina de gas aprovecha el flujo de calor
sensible de los gases de combustión. (Campos, et al., 2015)
En el Perú se promulgo el Reglamento de Cogeneración el año 2006, a través del Decreto Supremo Nº
037-2006 del 07.07.2006, que tiene 2 modificaciones, las cuales son los Decretos Supremos Nº 082-
2007 (24.11.2007) y Nº 052-2009 (20.06.2009). En esta normativa se establecen los requisitos y
condiciones para optar por calificar a las centrales de cogeneración. Una central de cogeneración
pág. 1670
calificada faculta la posibilidad de inyección de los excedentes de energía y potencia al SEIN. (Carranza,
2021). La Relación de Cogeneración, es la relación entre la Potencia efectiva generada en bornes del
generador eléctrico (E) y el flujo de calor útil empleado en los centros de consumo de energía. (Gobierno
del Perú, 2007). El Rendimiento Eléctrico Efectivo, es un parámetro que relaciona la energía eléctrica
producida en bornes del generador con la diferencia entre el calor suministrado a la unidad de
cogeneración y el calor suministrado para generar el calor útil por medio de un generador de vapor
convencional cuyo rendimiento es 90% (Gobierno del Perú, 2007)
El autoabastecimiento o autogeneración es la tecnología de generación de energía eléctrica por una
misma empresa de producción, de servicios o entidad pública con la finalidad de autoabastecerse de
forma parcial o total de la electricidad y energía térmica para procesos. Dentro del autoabastecimiento
de energía se incluye la generación distribuida aun no implementada en el Perú, los sistemas híbridos
con recursos energéticos renovables y la tecnología de la cogeneración, permite la generación simultanea
de energía eléctrica y térmica por medio de una única fuente de energía. (Vásquez, 2017)
Conocida la demanda de energía eléctrica y térmica de un centro consumidor y el resto de los factores
de diseño, surgen las siguientes interrogantes acerca del sistema de cogeneración a elegir: ¿Qué
tecnologías deben instalarse?, esta cuestión se aborda como un problema de síntesis. El término síntesis
involucra a la selección de tecnologías que constituirán la estructura productiva del sistema. (García, et
al. 2013). La potencia eléctrica demandada está ligada a la potencia térmica, ya que las dos dependen
de la producción y la demanda de calor es mayor con respecto a la de electricidad. Para ambas energías
habrá una potencia nominal de cálculo. Debido a que es de interés evitar los excedentes de calor y
aprovechar el máximo de energía cogenerada, la potencia eléctrica nominal de la demanda será útil para
seleccionar la potencia del equipo de cogeneración, el tipo de equipo y la modulación de potencia
instalada en una o más maquinas. La potencia de un equipo de cogeneración deberá seleccionarse de
manera que se optimice su aprovechamiento. Para esto es necesario considerar que las potencias tanto
eléctrica como térmicas demandadas por un sistema, pueden variar entre un valor máximo y un valor
mínimo, a lo largo de un día, así como a lo largo de un año. De acuerdo con la potencia del equipo, se
presentarán periodos en los que se producirá energía eléctrica en exceso y horas en las que la energía
generada tanto eléctrica como térmica será insuficiente. (Carranza,2021)
calificada faculta la posibilidad de inyección de los excedentes de energía y potencia al SEIN. (Carranza,
2021). La Relación de Cogeneración, es la relación entre la Potencia efectiva generada en bornes del
generador eléctrico (E) y el flujo de calor útil empleado en los centros de consumo de energía. (Gobierno
del Perú, 2007). El Rendimiento Eléctrico Efectivo, es un parámetro que relaciona la energía eléctrica
producida en bornes del generador con la diferencia entre el calor suministrado a la unidad de
cogeneración y el calor suministrado para generar el calor útil por medio de un generador de vapor
convencional cuyo rendimiento es 90% (Gobierno del Perú, 2007)
El autoabastecimiento o autogeneración es la tecnología de generación de energía eléctrica por una
misma empresa de producción, de servicios o entidad pública con la finalidad de autoabastecerse de
forma parcial o total de la electricidad y energía térmica para procesos. Dentro del autoabastecimiento
de energía se incluye la generación distribuida aun no implementada en el Perú, los sistemas híbridos
con recursos energéticos renovables y la tecnología de la cogeneración, permite la generación simultanea
de energía eléctrica y térmica por medio de una única fuente de energía. (Vásquez, 2017)
Conocida la demanda de energía eléctrica y térmica de un centro consumidor y el resto de los factores
de diseño, surgen las siguientes interrogantes acerca del sistema de cogeneración a elegir: ¿Qué
tecnologías deben instalarse?, esta cuestión se aborda como un problema de síntesis. El término síntesis
involucra a la selección de tecnologías que constituirán la estructura productiva del sistema. (García, et
al. 2013). La potencia eléctrica demandada está ligada a la potencia térmica, ya que las dos dependen
de la producción y la demanda de calor es mayor con respecto a la de electricidad. Para ambas energías
habrá una potencia nominal de cálculo. Debido a que es de interés evitar los excedentes de calor y
aprovechar el máximo de energía cogenerada, la potencia eléctrica nominal de la demanda será útil para
seleccionar la potencia del equipo de cogeneración, el tipo de equipo y la modulación de potencia
instalada en una o más maquinas. La potencia de un equipo de cogeneración deberá seleccionarse de
manera que se optimice su aprovechamiento. Para esto es necesario considerar que las potencias tanto
eléctrica como térmicas demandadas por un sistema, pueden variar entre un valor máximo y un valor
mínimo, a lo largo de un día, así como a lo largo de un año. De acuerdo con la potencia del equipo, se
presentarán periodos en los que se producirá energía eléctrica en exceso y horas en las que la energía
generada tanto eléctrica como térmica será insuficiente. (Carranza,2021)
pág. 1671
En el caso de las turbinas a gas, la temperatura máxima de las turbinas a gas está limitada por los
materiales y la refrigeración disponible. Un ligero sobrecalentamiento puede destruir la TG. Las turbinas
más sencillas funcionan con 1 000- 1 200 ºC a potencia nominal, mientras que las de aviación soportan
hasta más de 1 200 ºC. Para aplicaciones críticas, como turborreactores militares, se admite hasta unos
1 400 ºC, especialmente para tiempos cortos. La temperatura de ingreso a la turbina es primordial para
el valor final de la temperatura de gases. (Lecuona, 2020)
La recuperación del calor de los gases de escape en turbinas de gas, que son emitidas entre 650 a 500
°C constituye uno de los pilares de la cogeneración moderna, ya que permite transformar la energía
térmica residual en vapor útil o agua caliente, incrementando la eficiencia global del sistema y
reduciendo el consumo de combustibles fósiles o fuentes de energía primaria (Singh, 2023). Diversos
estudios señalan que esta tecnología puede elevar la eficiencia energética total por encima del 75%,
comparada con valores menores al 40% en sistemas de generación simple (Eriksen y Sørensen, 2021).
Según lo detallado se plantea el siguiente problema: ¿Cuáles son los impactos de la implementación de
la cogeneración calificada en el abastecimiento de energía primaria en plantas de harina de pescado?
Como Objetivo general, plantea evaluar el impacto de cogeneración calificada en abastecimiento de
energía primaria en las plantas de harina de pescado. Y como objetivos específicos: elaborar una matriz
de selección de alternativas de tecnologías de cogeneración para las empresas de harina de pescado,
dimensionar la capacidad de la planta de cogeneración calificada para la cobertura de demanda térmica
y eléctrica en plantas de harina de pescado, evaluar la reducción de costos la planta de cogeneración
calificada para la en plantas de harina de pescado y estimar la reducción de emisiones de gases de efecto
invernadero en las plantas de harina de pescado al implementarse la cogeneración calificada.
METODOLOGÍA
Se aplico el método deductivo, en la cual la investigación va desde lo general a lo específico; esta es de
tipo cuantitativo y aplicada. Seguidamente se halló los diversos efectos que se genera con la
cogeneración calificada para la autogeneración de energía en las empresas de harina de pescado. Y el
método descriptivo. Porque se busca responder cómo la cogeneración calificada impacta sobre la
cobertura de energía en las empresas de harina de pescado. La cual incluye el autoabastecimiento tal de
la demanda requerida con una única fuente primaria de energía.
En el caso de las turbinas a gas, la temperatura máxima de las turbinas a gas está limitada por los
materiales y la refrigeración disponible. Un ligero sobrecalentamiento puede destruir la TG. Las turbinas
más sencillas funcionan con 1 000- 1 200 ºC a potencia nominal, mientras que las de aviación soportan
hasta más de 1 200 ºC. Para aplicaciones críticas, como turborreactores militares, se admite hasta unos
1 400 ºC, especialmente para tiempos cortos. La temperatura de ingreso a la turbina es primordial para
el valor final de la temperatura de gases. (Lecuona, 2020)
La recuperación del calor de los gases de escape en turbinas de gas, que son emitidas entre 650 a 500
°C constituye uno de los pilares de la cogeneración moderna, ya que permite transformar la energía
térmica residual en vapor útil o agua caliente, incrementando la eficiencia global del sistema y
reduciendo el consumo de combustibles fósiles o fuentes de energía primaria (Singh, 2023). Diversos
estudios señalan que esta tecnología puede elevar la eficiencia energética total por encima del 75%,
comparada con valores menores al 40% en sistemas de generación simple (Eriksen y Sørensen, 2021).
Según lo detallado se plantea el siguiente problema: ¿Cuáles son los impactos de la implementación de
la cogeneración calificada en el abastecimiento de energía primaria en plantas de harina de pescado?
Como Objetivo general, plantea evaluar el impacto de cogeneración calificada en abastecimiento de
energía primaria en las plantas de harina de pescado. Y como objetivos específicos: elaborar una matriz
de selección de alternativas de tecnologías de cogeneración para las empresas de harina de pescado,
dimensionar la capacidad de la planta de cogeneración calificada para la cobertura de demanda térmica
y eléctrica en plantas de harina de pescado, evaluar la reducción de costos la planta de cogeneración
calificada para la en plantas de harina de pescado y estimar la reducción de emisiones de gases de efecto
invernadero en las plantas de harina de pescado al implementarse la cogeneración calificada.
METODOLOGÍA
Se aplico el método deductivo, en la cual la investigación va desde lo general a lo específico; esta es de
tipo cuantitativo y aplicada. Seguidamente se halló los diversos efectos que se genera con la
cogeneración calificada para la autogeneración de energía en las empresas de harina de pescado. Y el
método descriptivo. Porque se busca responder cómo la cogeneración calificada impacta sobre la
cobertura de energía en las empresas de harina de pescado. La cual incluye el autoabastecimiento tal de
la demanda requerida con una única fuente primaria de energía.
pág. 1672
El diseño es pre- experimental y se usa estableciendo una relación entre la causa y el efecto de un
problema o situación problemática.
Para una nuestra investigación la muestra fue seleccionada por conveniencia en función al acceso de
información de las plantas de harina de pescado disponibles en la Provincia del Santa donde se concentra
el 20% de las empresas del país. Las plantas de harina de pescado tienen 6 tamaños estandarizados según
su capacidad de planta y por lo tanto incluye las capacidades de planta, según la siguiente descripción:
10, 30, 60,90,120 y 180 toneladas/hora de capacidad.
La parte energética de la muestra de estudio se caracteriza por lo siguiente: El suministro de energía
eléctrica a los centros de consumo se efectúa a través de contratos de compraventa del Mercado libre o
el mercado regulado, ya sea desde la red de distribución en media o baja tensión, o desde el sistema de
transmisión en alta tensión. Con respecto al suministro de combustible, estas son comercializadas por
empresas como PECSA, Costa Gas, Energías, etc., las cuales comercializan Petróleo R500 o Biodiesel
o GLP. La concesión de la distribución de gas natural en el Perú lo tiene la Empresa Quavii S.A.
La secuencia del informe realizado es el siguiente:
Determinación de la demanda térmica útil según las 6 capacidades de planta de harina de pescado, para
ello se tomó como caso de estudio una planta de harina de pescado de 60 toneladas/hora. Básicamente
realizando un balance de energía en las zonas de cocinado y secado. Del mismo modo se recogió la
información de la máxima demanda eléctrica. Se recogió la información de las tecnologías de
cogeneración existente y se realiza una matriz de selección de la mejor alternativa a implementar en una
empresa de harina de pescado.
Se elaboro un modelo de cobertura de la energía total con la tecnología seleccionada según las
restricciones del articulo 4° y 5° del reglamento de cogeneración teniendo en cuenta el abastecimiento
de la totalidad de la demanda térmica y eléctrica.
Figura 1
Algoritmo para la determinación de la cogeneración calificada con turbinas a gas
Definición de los parámetros de la Central Termoelectrica con turbina a gas
Determinación de los valores de temperaturas y presiones del Ciclo
Termodinámico
Determinación de los indicadores de desempeño técnico
El diseño es pre- experimental y se usa estableciendo una relación entre la causa y el efecto de un
problema o situación problemática.
Para una nuestra investigación la muestra fue seleccionada por conveniencia en función al acceso de
información de las plantas de harina de pescado disponibles en la Provincia del Santa donde se concentra
el 20% de las empresas del país. Las plantas de harina de pescado tienen 6 tamaños estandarizados según
su capacidad de planta y por lo tanto incluye las capacidades de planta, según la siguiente descripción:
10, 30, 60,90,120 y 180 toneladas/hora de capacidad.
La parte energética de la muestra de estudio se caracteriza por lo siguiente: El suministro de energía
eléctrica a los centros de consumo se efectúa a través de contratos de compraventa del Mercado libre o
el mercado regulado, ya sea desde la red de distribución en media o baja tensión, o desde el sistema de
transmisión en alta tensión. Con respecto al suministro de combustible, estas son comercializadas por
empresas como PECSA, Costa Gas, Energías, etc., las cuales comercializan Petróleo R500 o Biodiesel
o GLP. La concesión de la distribución de gas natural en el Perú lo tiene la Empresa Quavii S.A.
La secuencia del informe realizado es el siguiente:
Determinación de la demanda térmica útil según las 6 capacidades de planta de harina de pescado, para
ello se tomó como caso de estudio una planta de harina de pescado de 60 toneladas/hora. Básicamente
realizando un balance de energía en las zonas de cocinado y secado. Del mismo modo se recogió la
información de la máxima demanda eléctrica. Se recogió la información de las tecnologías de
cogeneración existente y se realiza una matriz de selección de la mejor alternativa a implementar en una
empresa de harina de pescado.
Se elaboro un modelo de cobertura de la energía total con la tecnología seleccionada según las
restricciones del articulo 4° y 5° del reglamento de cogeneración teniendo en cuenta el abastecimiento
de la totalidad de la demanda térmica y eléctrica.
Figura 1
Algoritmo para la determinación de la cogeneración calificada con turbinas a gas
Definición de los parámetros de la Central Termoelectrica con turbina a gas
Determinación de los valores de temperaturas y presiones del Ciclo
Termodinámico
Determinación de los indicadores de desempeño técnico
pág. 1673
Nota. Se esquematiza la secuencia del dimensionamiento de la planta de cogeneración calificada, independiente de la capacidad
de procesamiento de la planta de harina de pescado.
Nota. Se esquematiza la secuencia del dimensionamiento de la planta de cogeneración calificada, independiente de la capacidad
de procesamiento de la planta de harina de pescado.
pág. 1674
Los criterios de calificación se definen la tabla 1
Tabla 1
Criterios de Calificación
Rendimiento Relación de
Tecnología/Combustible Eléctrico Efectivo Cogeneración
REE =E/(Q-(V/0,9)) C=E/V
Turbina de Vapor de Contrapresión 0.70 0.15
Turbina de vapor de condensación 0.68 0.30
Turbina de gas ciclo simple 0.55 0.40
Turbina de gas ciclo combinado 0.55 0.50
Motores de Combustión Interna 0.55 0.60
Biomasa 0.30
Nota. Informacion extraída del D.S Nº 037-2006 EM
Se determino el impacto de la cogeneración calificada en las empresas de harina de pescado según la
capacidad. de planta de la muestra de estudio seleccionada determinándose el ahorro de energía primaria,
disminución de costos y disminución de emisión de dióxido de carbono.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Se presenta el comportamiento medio de la máxima demanda térmica en una empresa de harina de
pescado independiente de su capacidad, identificándose que existe una proporcionalidad directa entre la
potencia térmica útil con la capacidad de planta, así tenemos por ejemplo para una planta de 60 Ton/hora
se tiene una potencia térmica media de 18 390 MCal/h en plena operación. Se presenta el consumo de
energía termica en una planta standard de harina de pescado independiente de su capacidad.
Los criterios de calificación se definen la tabla 1
Tabla 1
Criterios de Calificación
Rendimiento Relación de
Tecnología/Combustible Eléctrico Efectivo Cogeneración
REE =E/(Q-(V/0,9)) C=E/V
Turbina de Vapor de Contrapresión 0.70 0.15
Turbina de vapor de condensación 0.68 0.30
Turbina de gas ciclo simple 0.55 0.40
Turbina de gas ciclo combinado 0.55 0.50
Motores de Combustión Interna 0.55 0.60
Biomasa 0.30
Nota. Informacion extraída del D.S Nº 037-2006 EM
Se determino el impacto de la cogeneración calificada en las empresas de harina de pescado según la
capacidad. de planta de la muestra de estudio seleccionada determinándose el ahorro de energía primaria,
disminución de costos y disminución de emisión de dióxido de carbono.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Se presenta el comportamiento medio de la máxima demanda térmica en una empresa de harina de
pescado independiente de su capacidad, identificándose que existe una proporcionalidad directa entre la
potencia térmica útil con la capacidad de planta, así tenemos por ejemplo para una planta de 60 Ton/hora
se tiene una potencia térmica media de 18 390 MCal/h en plena operación. Se presenta el consumo de
energía termica en una planta standard de harina de pescado independiente de su capacidad.
pág. 1675
Figura 2
Comportamiento medio de la máxima demanda térmica útil en función a la capacidad de Planta
Nota. Se representa el valor de la máxima demanda térmica en función a la capacidad de planta.
Se presenta el comportamiento medio de la máxima demanda eléctrica, identificándose una
proporcionalidad directa entre la potencia eléctrica con la capacidad de planta.
Figura 3
Comportamiento medio de la máxima demanda eléctrica en función a la capacidad de Planta
Nota. Se representa el valor de la máxima demanda térmica en función a la capacidad de planta.
Se presenta la matriz de determinación del combustible y tecnología más apropiada para una central de
cogeneración, para las plantas de harina de pescado están ubicadas frente o cercanas a la playa.
Tabla 2
Matriz para selección de Tecnologia de Cogeneración
y = 318,72x - 50,097
0,0
10 000,0
20 000,0
30 000,0
40 000,0
50 000,0
60 000,0
70 000,0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Potencia Termica util (Mcal/h)
Capacidad de Planta (Ton/h)
y = 24,876x + 51,796
0
500
1 000
1 500
2 000
2 500
3 000
3 500
4 000
4 500
5 000
0 50 100 150 200
Maxima Demanda (kW)
Capacidad de Planta(Ton/h)
Figura 2
Comportamiento medio de la máxima demanda térmica útil en función a la capacidad de Planta
Nota. Se representa el valor de la máxima demanda térmica en función a la capacidad de planta.
Se presenta el comportamiento medio de la máxima demanda eléctrica, identificándose una
proporcionalidad directa entre la potencia eléctrica con la capacidad de planta.
Figura 3
Comportamiento medio de la máxima demanda eléctrica en función a la capacidad de Planta
Nota. Se representa el valor de la máxima demanda térmica en función a la capacidad de planta.
Se presenta la matriz de determinación del combustible y tecnología más apropiada para una central de
cogeneración, para las plantas de harina de pescado están ubicadas frente o cercanas a la playa.
Tabla 2
Matriz para selección de Tecnologia de Cogeneración
y = 318,72x - 50,097
0,0
10 000,0
20 000,0
30 000,0
40 000,0
50 000,0
60 000,0
70 000,0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Potencia Termica util (Mcal/h)
Capacidad de Planta (Ton/h)
y = 24,876x + 51,796
0
500
1 000
1 500
2 000
2 500
3 000
3 500
4 000
4 500
5 000
0 50 100 150 200
Maxima Demanda (kW)
Capacidad de Planta(Ton/h)
pág. 1676
Criterio/tecnol
ogía
Turbina a gas Turbina a vapor Motor de combustión
interna
Combustible Gas Natural Gas Natural, carbón o petróleo
R500
Gas Natural
Adaptación al
gas natural
Si, adaptable a
combustores de
cámaras de
combustión
No, presenta un hogar de mayor
volumen y quemadores especiales.
Si, adaptable en su
sistema de inyección
Respuesta a
cambio de
carga y
sincronización
Modula con
rapidez a la
variación de carga
entre 5-20
MW/minuto
Modula lenta a la variación de carga
entre 2-5 MW/minuto
Modula con rapidez a
la variación de carga
entre 20-30% de su
potencia/minuto
Rampa de
arranque
Entre 10 a 30
minutos para black
start- 2 a 5 minutos
en hot start
Entre 2 a 6 horas para black start-
30 a 60 minutos en hot start, agregar
30 minutos para arranque de caldera
en black start
Entre 2 a 10 minutos
para black start- 1 a 2
minutos en hot start
Requerimient
o de Agua para
su operación
No requiere Entre 3 y 4,5 m³ de agua/MWh No requiere
Requerimient
o de agua para
servicios
auxiliares
Entre 0,05 y 0,3 m³
de agua/MWh
generado
Entre 0,02–0,6 m³ de agua /MWh
generado
Entre 0,1 y 0,5 m³ de
agua/MWh generado
Inversión(U$/
kW)
900-1 400 1 800-2 500 1 000-1 600
Criterio/tecnol
ogía
Turbina a gas Turbina a vapor Motor de combustión
interna
Combustible Gas Natural Gas Natural, carbón o petróleo
R500
Gas Natural
Adaptación al
gas natural
Si, adaptable a
combustores de
cámaras de
combustión
No, presenta un hogar de mayor
volumen y quemadores especiales.
Si, adaptable en su
sistema de inyección
Respuesta a
cambio de
carga y
sincronización
Modula con
rapidez a la
variación de carga
entre 5-20
MW/minuto
Modula lenta a la variación de carga
entre 2-5 MW/minuto
Modula con rapidez a
la variación de carga
entre 20-30% de su
potencia/minuto
Rampa de
arranque
Entre 10 a 30
minutos para black
start- 2 a 5 minutos
en hot start
Entre 2 a 6 horas para black start-
30 a 60 minutos en hot start, agregar
30 minutos para arranque de caldera
en black start
Entre 2 a 10 minutos
para black start- 1 a 2
minutos en hot start
Requerimient
o de Agua para
su operación
No requiere Entre 3 y 4,5 m³ de agua/MWh No requiere
Requerimient
o de agua para
servicios
auxiliares
Entre 0,05 y 0,3 m³
de agua/MWh
generado
Entre 0,02–0,6 m³ de agua /MWh
generado
Entre 0,1 y 0,5 m³ de
agua/MWh generado
Inversión(U$/
kW)
900-1 400 1 800-2 500 1 000-1 600
pág. 1677
Tiempo de
Montaje para
una central de
10 MW
8-12 meses 18-30 meses 6-9 meses
Heat Rate 9,5 U$/MMBTU 9,5 U$/MMBTU 8,859 U$/MMBTU
Operación(U$
/MWh)
37 120 (R500) 32
Costo no
combustible
2,335 U$/MWh 3,052 U$/MWh 3,517 U$/MWh
Factor de
emisiones (kg
CO2/TJ)
56,1 77,4 56,1
Relación
área/potencia
para una
central de 10
MW
50-150 m2/MW 200 a más de 600 m2/MW 30-80 m2/MW
Relación de
Cogeneración
0,4 0,3 0,6
Potencia
efectiva (MW)
0,03-600 0,5- 1 500 0,05-20
Potencia
servicios
auxiliares
1,5 a 3,5% de su
potencia efectiva
2 a 6 % de su potencia efectiva,
alcanzando 6% con
aerocondensadores
0,5 a 3 % de su
potencia efectiva
Contaminació
n acústica
95-120 dB, ruido
continuo y de alta
frecuencia
85-105 dB, ruido continuo y de alta
frecuencia, e intermitente por
descargas
110-110 dB, ruido
pulsante y de baja
frecuencia, vibración.
Tiempo de
Montaje para
una central de
10 MW
8-12 meses 18-30 meses 6-9 meses
Heat Rate 9,5 U$/MMBTU 9,5 U$/MMBTU 8,859 U$/MMBTU
Operación(U$
/MWh)
37 120 (R500) 32
Costo no
combustible
2,335 U$/MWh 3,052 U$/MWh 3,517 U$/MWh
Factor de
emisiones (kg
CO2/TJ)
56,1 77,4 56,1
Relación
área/potencia
para una
central de 10
MW
50-150 m2/MW 200 a más de 600 m2/MW 30-80 m2/MW
Relación de
Cogeneración
0,4 0,3 0,6
Potencia
efectiva (MW)
0,03-600 0,5- 1 500 0,05-20
Potencia
servicios
auxiliares
1,5 a 3,5% de su
potencia efectiva
2 a 6 % de su potencia efectiva,
alcanzando 6% con
aerocondensadores
0,5 a 3 % de su
potencia efectiva
Contaminació
n acústica
95-120 dB, ruido
continuo y de alta
frecuencia
85-105 dB, ruido continuo y de alta
frecuencia, e intermitente por
descargas
110-110 dB, ruido
pulsante y de baja
frecuencia, vibración.
pág. 1678
Generación
térmica
Alta disponibilidad
de emplear gases
de combustión
remanentes
Disposición para aprovechar vapor
generado, reduciendo su flujo en la
turbina
Baja disponibilidad de
emplear gases de
combustión
remanentes
Disponibilida
d energética de
la
cogeneración
Alta demanda
eléctrica/Alta
disponibilidad
térmica
Alta demanda eléctrica/Alta
disponibilidad térmica
Muy alta demanda
eléctrica/Baja
disponibilidad térmica
Criterio de
selección
Óptimo para operar
con gas natural.
Alto requerimiento de agua,
inversión, área/potencia, lenta en el
sincronismo.
Alta capacidad de
generación eléctrica y
baja disponibilidad
térmica
Decisión Seleccionado No seleccionado No seleccionado
Nota. Se presentan diversos criterios tecnológicos y económicos de selección de la tecnología de cogeneración calificada en
plantas de harina de pescado independiente de su capacidad, así tenemos que la tecnología con turbinas a gas representa la
mejor alternativa a implementar con gas natural.
Del mismo modo se presenta el diagrama de bloques de la propuesta de tecnología de cogeneración:
Generación
térmica
Alta disponibilidad
de emplear gases
de combustión
remanentes
Disposición para aprovechar vapor
generado, reduciendo su flujo en la
turbina
Baja disponibilidad de
emplear gases de
combustión
remanentes
Disponibilida
d energética de
la
cogeneración
Alta demanda
eléctrica/Alta
disponibilidad
térmica
Alta demanda eléctrica/Alta
disponibilidad térmica
Muy alta demanda
eléctrica/Baja
disponibilidad térmica
Criterio de
selección
Óptimo para operar
con gas natural.
Alto requerimiento de agua,
inversión, área/potencia, lenta en el
sincronismo.
Alta capacidad de
generación eléctrica y
baja disponibilidad
térmica
Decisión Seleccionado No seleccionado No seleccionado
Nota. Se presentan diversos criterios tecnológicos y económicos de selección de la tecnología de cogeneración calificada en
plantas de harina de pescado independiente de su capacidad, así tenemos que la tecnología con turbinas a gas representa la
mejor alternativa a implementar con gas natural.
Del mismo modo se presenta el diagrama de bloques de la propuesta de tecnología de cogeneración:
pág. 1679
Figura 4
Comportamiento medio de la máxima demanda eléctrica en función a la capacidad de Planta
Nota. Se esquematiza en una planta de cogeneración con ciclo joule Brayton simple abierto los
parámetros de cogeneración calificada, en donde los valores de Q, V y E permiten el dimensionamiento
de la planta de cogeneración.
Del mismo modo se presentan los resultados de los indicadores de la planta de cogeneración variando
la relación de presiones del compresor desde valores desde 11 a 17, comprobándose que los valores del
Heat Rate, potencia efectiva de planta y de la temperatura real de salida de los gases de la combustión
desde la turbina de gas. Dentro del rango de 11 a 14 para las relaciones de presiones se obtiene el mejor
desempeño del Heat Rate y la potencia efectiva desarrollada en bornes del generador, manteniendo
constante un límite metalúrgico de 4,9 y un exceso de aire de 360%.
Combustible
Turbina de gas
Cámara de
Combustión
Energía Eléctrica
HRSG o
Generador de
Vapor
Recuperador de
Calor
Aire Gases de la combustión
Agua tratada
químicamente
Vapor saturado a baja
presión hacia procesos de la
planta consumidora de
energía
Compresor
Equipo
consumidor de
calor
Gases de la combustión
Q
V
E
4
2 3
1
Figura 4
Comportamiento medio de la máxima demanda eléctrica en función a la capacidad de Planta
Nota. Se esquematiza en una planta de cogeneración con ciclo joule Brayton simple abierto los
parámetros de cogeneración calificada, en donde los valores de Q, V y E permiten el dimensionamiento
de la planta de cogeneración.
Del mismo modo se presentan los resultados de los indicadores de la planta de cogeneración variando
la relación de presiones del compresor desde valores desde 11 a 17, comprobándose que los valores del
Heat Rate, potencia efectiva de planta y de la temperatura real de salida de los gases de la combustión
desde la turbina de gas. Dentro del rango de 11 a 14 para las relaciones de presiones se obtiene el mejor
desempeño del Heat Rate y la potencia efectiva desarrollada en bornes del generador, manteniendo
constante un límite metalúrgico de 4,9 y un exceso de aire de 360%.
Combustible
Turbina de gas
Cámara de
Combustión
Energía Eléctrica
HRSG o
Generador de
Vapor
Recuperador de
Calor
Aire Gases de la combustión
Agua tratada
químicamente
Vapor saturado a baja
presión hacia procesos de la
planta consumidora de
energía
Compresor
Equipo
consumidor de
calor
Gases de la combustión
Q
V
E
4
2 3
1
pág. 1680
Figura 5
Comportamiento de la potencia efectiva generada y el Heat Rate para un exceso de aire de 360% y L.M
igual a 4,9.
Nota. En la imagen se ilustra para una variación de la relación de presiones de una central con turbina a gas, la potencia efectiva
y el Heat rate.
Del mismo modo se menciona que en todas las soluciones desarrolladas el valor de la temperatura de
salida de los gases de la combustión oscila entre 513,78 a 605,82°C con lo cual se tiene un potencial de
flujo de energía térmica útil para ser empleada en la planta de cogeneración a instalarse a la salida de la
turbina a gas.
Se presentan los resultados de los valores de cogeneración calificada para el caso propuesto como
ejemplo. Para ello se varió el flujo masico de combustible (gas natural desde 0,98, 0,88, 0,78. 0,68 y
0,58 kg/s, manteniendo constante el exceso de aire de 360% y el límite metalúrgico en 4,9, además
teniendo en cuenta que el valor de la potencia térmica útil para la planta de harina de pescado es de
18,17 MW. Se puede observar en la figura siguiente, que para un flujo masico de 0,68 kg/s y con una
relación de presiones máxima del compresor de 14 se puede obtener un valor superior de la potencia
térmica disponible de los gases de la combustión con respecto a la potencia térmica útil de planta que es
igual a 21,38 MW. Por otro lado, para un flujo masico de 0,78 kg/s tan solo con relación de presiones
del compresor entre 10 a 13, se alcanza un valor superior de la potencia térmica disponible de los gases
de la combustión con respecto a la potencia térmica útil de planta.
17,73
17,82 17,82 17,82 17,82
17,73
17,64
17,55
9,604
9,555 9,555 9,555 9,555
9,604
9,654
9,702
9,450
9,50
9,550
9,60
9,650
9,70
9,750
17,35
17,4
17,45
17,5
17,55
17,6
17,65
17,7
17,75
17,8
17,85
17,9
10 11 12 13 14 15 16 17
Heat Rate MMBTU/MWh
Potencia Efectiva (MW)
Relacion de Presiones
Potencia Efectiva (MW)
Figura 5
Comportamiento de la potencia efectiva generada y el Heat Rate para un exceso de aire de 360% y L.M
igual a 4,9.
Nota. En la imagen se ilustra para una variación de la relación de presiones de una central con turbina a gas, la potencia efectiva
y el Heat rate.
Del mismo modo se menciona que en todas las soluciones desarrolladas el valor de la temperatura de
salida de los gases de la combustión oscila entre 513,78 a 605,82°C con lo cual se tiene un potencial de
flujo de energía térmica útil para ser empleada en la planta de cogeneración a instalarse a la salida de la
turbina a gas.
Se presentan los resultados de los valores de cogeneración calificada para el caso propuesto como
ejemplo. Para ello se varió el flujo masico de combustible (gas natural desde 0,98, 0,88, 0,78. 0,68 y
0,58 kg/s, manteniendo constante el exceso de aire de 360% y el límite metalúrgico en 4,9, además
teniendo en cuenta que el valor de la potencia térmica útil para la planta de harina de pescado es de
18,17 MW. Se puede observar en la figura siguiente, que para un flujo masico de 0,68 kg/s y con una
relación de presiones máxima del compresor de 14 se puede obtener un valor superior de la potencia
térmica disponible de los gases de la combustión con respecto a la potencia térmica útil de planta que es
igual a 21,38 MW. Por otro lado, para un flujo masico de 0,78 kg/s tan solo con relación de presiones
del compresor entre 10 a 13, se alcanza un valor superior de la potencia térmica disponible de los gases
de la combustión con respecto a la potencia térmica útil de planta.
17,73
17,82 17,82 17,82 17,82
17,73
17,64
17,55
9,604
9,555 9,555 9,555 9,555
9,604
9,654
9,702
9,450
9,50
9,550
9,60
9,650
9,70
9,750
17,35
17,4
17,45
17,5
17,55
17,6
17,65
17,7
17,75
17,8
17,85
17,9
10 11 12 13 14 15 16 17
Heat Rate MMBTU/MWh
Potencia Efectiva (MW)
Relacion de Presiones
Potencia Efectiva (MW)
pág. 1681
Figura 6
Potencia térmica útil disponible para un exceso de 360% y L.M igual a 4,9.
Nota. En la imagen se ilustra para una variación de la relación de presiones de una central con turbina a gas, la
potencia térmica disponible y útil.
Para los flujos masicos de combustible evaluados, y teniendo en cuenta la restricción de la potencia
térmica útil de planta de 21,83 MW, se incluye los casos para el flujo masico de 0,78 kg/s, 0,88 kg/s y
0,98 kg/s para el cumplimiento de la relación de cogeneración.
31,05
29,78 28,64 27,62 26,69 25,84 25,06 24,34
27,69 26,55 25,54 24,63 23,80 23,04 22,35
24,55 23,54 22,64 21,83
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
10 11 12 13 14 15 16 17
Potencia termica disponible y util (MW)
Relacion de presiones en compresor
0,98 kg/s 0,88 kg/s
0,78 kg/s V(21,83 MW)
Figura 6
Potencia térmica útil disponible para un exceso de 360% y L.M igual a 4,9.
Nota. En la imagen se ilustra para una variación de la relación de presiones de una central con turbina a gas, la
potencia térmica disponible y útil.
Para los flujos masicos de combustible evaluados, y teniendo en cuenta la restricción de la potencia
térmica útil de planta de 21,83 MW, se incluye los casos para el flujo masico de 0,78 kg/s, 0,88 kg/s y
0,98 kg/s para el cumplimiento de la relación de cogeneración.
31,05
29,78 28,64 27,62 26,69 25,84 25,06 24,34
27,69 26,55 25,54 24,63 23,80 23,04 22,35
24,55 23,54 22,64 21,83
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
10 11 12 13 14 15 16 17
Potencia termica disponible y util (MW)
Relacion de presiones en compresor
0,98 kg/s 0,88 kg/s
0,78 kg/s V(21,83 MW)
pág. 1682
Figura 7
Cumplimiento de C para un exceso de aire de 360% y L.M igual a 4,9.
Nota. En la imagen se ilustra para una variación de la relación de presiones de una central con turbina a gas, el cumplimiento
de la relación de cogeneración C.
Con referencia al Rendimiento Eléctrico Efectivo, se presentan los resultados de los casos en los cuales
se cumple la condición de calificación la cual debe ser mayor a 0,55, y para tan solo los casos en los
cuales se cumplen con la restricción de la potencia térmica útil de planta de 21,38 MW, e incluye los
casos para el flujo masico de 0,98 kg/s en todos los rangos de relación de presiones y para un flujo
masico de 0,88 kg/s para la relación de presión de 10 a 16.
0,300
0,400
0,500
0,600
0,700
0,800
0,900
10 11 12 13 14 15 16 17
Relacion de Cogeneracion C
Relacion de presiones del compresor
0,98 kg/s 0,88 kg/s 0,78 kg/s C=0,4
Figura 7
Cumplimiento de C para un exceso de aire de 360% y L.M igual a 4,9.
Nota. En la imagen se ilustra para una variación de la relación de presiones de una central con turbina a gas, el cumplimiento
de la relación de cogeneración C.
Con referencia al Rendimiento Eléctrico Efectivo, se presentan los resultados de los casos en los cuales
se cumple la condición de calificación la cual debe ser mayor a 0,55, y para tan solo los casos en los
cuales se cumplen con la restricción de la potencia térmica útil de planta de 21,38 MW, e incluye los
casos para el flujo masico de 0,98 kg/s en todos los rangos de relación de presiones y para un flujo
masico de 0,88 kg/s para la relación de presión de 10 a 16.
0,300
0,400
0,500
0,600
0,700
0,800
0,900
10 11 12 13 14 15 16 17
Relacion de Cogeneracion C
Relacion de presiones del compresor
0,98 kg/s 0,88 kg/s 0,78 kg/s C=0,4
pág. 1683
Figura 8
Cumplimiento de REE para un exceso de aire de 360% y L.M igual a 4,9.
Nota. En la imagen se ilustra para una variación de la relación de presiones de una central con turbina a gas, el cumplimiento
del Rendimiento Eléctrico Efectivo.
Para los casos evaluados en el cual se cumple los criterios de calificación del Rendimiento Eléctrico
Efectivo y de la relación de cogeneración se presentan los beneficios de emplear gas natural como
combustible en las centrales de cogeneración a implementar en plantas de harina de pescado de 60
toneladas/hora de capacidad, teniendo en cuenta una relación aire/combustible de 360% y un límite
metalúrgico de 4,9.
Dentro del primer impacto de la cogeneración calificada tenemos la reducción global de energía
primaria, en este caso gas natural. Esto se obtiene mediante la suma del combustible consumido por la
planta de harina de pescado (en calderos) y el combustible equivalente consumido en el SEIN por una
central termoeléctrica a gas natural para generar la potencia de la planta de cogeneración entre el
consumo de combustible empleado en la planta de cogeneración calificada.
0,500
0,600
0,700
0,800
0,900
1,000
1,100
1,200
1,300
10 11 12 13 14 15 16 17
Rendimiento Electrico Efectivo REE
Relacion de presiones del compresor
0,98 kg/s 0,88 kg/s 0,78 kg/s REE=0,55
Figura 8
Cumplimiento de REE para un exceso de aire de 360% y L.M igual a 4,9.
Nota. En la imagen se ilustra para una variación de la relación de presiones de una central con turbina a gas, el cumplimiento
del Rendimiento Eléctrico Efectivo.
Para los casos evaluados en el cual se cumple los criterios de calificación del Rendimiento Eléctrico
Efectivo y de la relación de cogeneración se presentan los beneficios de emplear gas natural como
combustible en las centrales de cogeneración a implementar en plantas de harina de pescado de 60
toneladas/hora de capacidad, teniendo en cuenta una relación aire/combustible de 360% y un límite
metalúrgico de 4,9.
Dentro del primer impacto de la cogeneración calificada tenemos la reducción global de energía
primaria, en este caso gas natural. Esto se obtiene mediante la suma del combustible consumido por la
planta de harina de pescado (en calderos) y el combustible equivalente consumido en el SEIN por una
central termoeléctrica a gas natural para generar la potencia de la planta de cogeneración entre el
consumo de combustible empleado en la planta de cogeneración calificada.
0,500
0,600
0,700
0,800
0,900
1,000
1,100
1,200
1,300
10 11 12 13 14 15 16 17
Rendimiento Electrico Efectivo REE
Relacion de presiones del compresor
0,98 kg/s 0,88 kg/s 0,78 kg/s REE=0,55
pág. 1684
Tabla 3
Reducción de consumo de energía primaria por cogeneración calificada para una planta de harina de
pescado.
Cogeneración calificada Planta de 60 Ton/h
Flujo masico (kg/s) 0,98 0,88 0,78
Potencia eléctrica (E) MW 17,82 16,11 14,22
Potencia eléctrica Planta de harina (MW) 1,65 1,65 1,65
Potencia inyectada SEIN (MW) 16,17 14,46 12,57
Flujo masico (kg/mes) 352 800 316 800 280 800
Abastecimiento convencional con gas natural
Planta de harina(procesos)
Potencia térmica útil(V) MW 21,38 21,38 21,38
Flujo masico (kg/mes) 192 851,0 19 2851,0 192 851,0
Generación eléctrica (SEIN)
Potencia eléctrica MW 17,82 16,11 14,22
Heat Rate (MMBTU/MWh) 10,213 10,213 10,213
Flujo masico (kg/mes) 377 095 340 909 300 914
Total flujo masico (kg/mes) 569 946,0 533 760,0 493 765,0
Reducción mensual de gas natural
Reducción gas natural (m3/mes) 293 440,5 293 189,2 287 790,5
Reducción unidades de energía (GJ/mes) 10 182,8 10 174,1 9 986,8
Abastecimiento convencional con petróleo R500
Flujo masico R500 (galones/mes) 58 126 58 126 58 126
Sustitución mensual petróleo R500
Sustitución R500 (galones/mes) 58 126 58 126 58 126
Nota. En la tabla se ilustra la reducción de gas natural o de petróleo R500 como fuente de energía primaria consumida en una
planta de harina de pescado de 60 Ton/h empleando cogeneración calificada en 100 horas mensuales de operación.
Se presentan los resultados del impacto de la cogeneración calificada en diversas capacidades de planta
de harina de pescado con respecto al valor máximo y valor mínimo porcentual de reducción de consumo
de gas natural. En la tabla se presenta para diversas capacidades de planta la reducción porcentual de
gas natural, por ejemplo, para una planta de harina de pescado de capacidad de 60 toneladas/hora, se
tiene un máximo de reducción de consumo de gas natural de 43,1% y un valor mínimo de 38,1%. La
reducción máxima porcentual de gas natural se consigue para plantas de 10 toneladas/hora de capacidad
con un valor de 46,2% y se presenta los valores de sustitución máximo de petróleo R500 según capacidad
Tabla 3
Reducción de consumo de energía primaria por cogeneración calificada para una planta de harina de
pescado.
Cogeneración calificada Planta de 60 Ton/h
Flujo masico (kg/s) 0,98 0,88 0,78
Potencia eléctrica (E) MW 17,82 16,11 14,22
Potencia eléctrica Planta de harina (MW) 1,65 1,65 1,65
Potencia inyectada SEIN (MW) 16,17 14,46 12,57
Flujo masico (kg/mes) 352 800 316 800 280 800
Abastecimiento convencional con gas natural
Planta de harina(procesos)
Potencia térmica útil(V) MW 21,38 21,38 21,38
Flujo masico (kg/mes) 192 851,0 19 2851,0 192 851,0
Generación eléctrica (SEIN)
Potencia eléctrica MW 17,82 16,11 14,22
Heat Rate (MMBTU/MWh) 10,213 10,213 10,213
Flujo masico (kg/mes) 377 095 340 909 300 914
Total flujo masico (kg/mes) 569 946,0 533 760,0 493 765,0
Reducción mensual de gas natural
Reducción gas natural (m3/mes) 293 440,5 293 189,2 287 790,5
Reducción unidades de energía (GJ/mes) 10 182,8 10 174,1 9 986,8
Abastecimiento convencional con petróleo R500
Flujo masico R500 (galones/mes) 58 126 58 126 58 126
Sustitución mensual petróleo R500
Sustitución R500 (galones/mes) 58 126 58 126 58 126
Nota. En la tabla se ilustra la reducción de gas natural o de petróleo R500 como fuente de energía primaria consumida en una
planta de harina de pescado de 60 Ton/h empleando cogeneración calificada en 100 horas mensuales de operación.
Se presentan los resultados del impacto de la cogeneración calificada en diversas capacidades de planta
de harina de pescado con respecto al valor máximo y valor mínimo porcentual de reducción de consumo
de gas natural. En la tabla se presenta para diversas capacidades de planta la reducción porcentual de
gas natural, por ejemplo, para una planta de harina de pescado de capacidad de 60 toneladas/hora, se
tiene un máximo de reducción de consumo de gas natural de 43,1% y un valor mínimo de 38,1%. La
reducción máxima porcentual de gas natural se consigue para plantas de 10 toneladas/hora de capacidad
con un valor de 46,2% y se presenta los valores de sustitución máximo de petróleo R500 según capacidad
pág. 1685
de planta para generar la potencia térmica útil, por ejemplo, para una planta de 60 t/h, se tiene un valor
de 58 126 galones de petróleo R500 para una operación mensual de 100 horas.
Tabla 4
Valores máximos y mínimos porcentuales de reducción de consumo de gas natural y de sustitución de
petróleo R500
Capacidad
de planta
Valor mínimo de reducción de
consumo de gas natural
Valor máximo de reducción de
consumo de gas natural
Sustitu
ción de
petróle
o
R500/
mes
10 t/h 38,2% 46,2% 11
580,9
30 t/h 38,5% 43,7% 29
050,4
60 t/h 38,1% 43,1% 58
126,0
90 t/h 38,5% 45,3% 90
198,0
120 t/h 40,1% 44,0% 123
313,1
180 t/h 40,0% 45,2% 180
399,3
Nota. En la tabla se ilustra la reducción de gas natural o de petróleo R500 como fuente de energía primaria consumida en una
planta de harina de pescado empleando cogeneración calificada en 100 horas mensuales de operación.
En lo referente a los costos asociados a la cogeneración calificada, esta última permite rentabilidad por
inyección de la energía sobrante al SEIN, el cual se obtiene por la diferencia entre el ingreso por la
energía inyectada al SEIN menos la diferencia entre la suma de los gastos por consumo de combustible
en calderos para generar la potencia térmica útil y el costo de combustible asociado en el SEIN para
de planta para generar la potencia térmica útil, por ejemplo, para una planta de 60 t/h, se tiene un valor
de 58 126 galones de petróleo R500 para una operación mensual de 100 horas.
Tabla 4
Valores máximos y mínimos porcentuales de reducción de consumo de gas natural y de sustitución de
petróleo R500
Capacidad
de planta
Valor mínimo de reducción de
consumo de gas natural
Valor máximo de reducción de
consumo de gas natural
Sustitu
ción de
petróle
o
R500/
mes
10 t/h 38,2% 46,2% 11
580,9
30 t/h 38,5% 43,7% 29
050,4
60 t/h 38,1% 43,1% 58
126,0
90 t/h 38,5% 45,3% 90
198,0
120 t/h 40,1% 44,0% 123
313,1
180 t/h 40,0% 45,2% 180
399,3
Nota. En la tabla se ilustra la reducción de gas natural o de petróleo R500 como fuente de energía primaria consumida en una
planta de harina de pescado empleando cogeneración calificada en 100 horas mensuales de operación.
En lo referente a los costos asociados a la cogeneración calificada, esta última permite rentabilidad por
inyección de la energía sobrante al SEIN, el cual se obtiene por la diferencia entre el ingreso por la
energía inyectada al SEIN menos la diferencia entre la suma de los gastos por consumo de combustible
en calderos para generar la potencia térmica útil y el costo de combustible asociado en el SEIN para
pág. 1686
cubrir la demanda eléctrica en la planta de harina de pescado menos el costo del combustible consumido
en la planta de cogeneración calificada.
Tabla 5
Reducción de costos totales por implementar plantas de cogeneración calificada en función a la
reducción del consumo de gas natural total o la sustitución total de petróleo R500 por gas natural.
Capacidad de planta
Reducción de total de gas natural Sustitución total de petróleo R500
Valor máximo Valor mínimo Valor máximo Valor mínimo
10 t/h 39,2% 13,9% 45,4% 22,6%
30 t/h 35,7% 19,5% 42,0% 27,4%
60 t/h 34,4% 18,3% 40,8% 26,3%
90 t/h 39,0% 17,9% 45,1% 26,1%
120 t/h 35,5% 23,9% 41,9% 31,5%
180 t/h 39,1% 23,3% 45,1% 31,0%
Nota. En la tabla se ilustra la reducción total de gas natural o de petróleo R500 como fuente de energía primaria consumida,
empleando cogeneración calificada en 100 horas mensuales de operación.
En resumen, las emisiones dejadas de emitir por la implementación de la planta de cogeneración
calificada estarán asociadas únicamente al combustible no empleado para la generación de energía
térmica, ya sea con gas natural o petróleo R500. El beneficio será mucho mayor cuando la empresa de
harina de pescado se encuentre inicialmente consumiendo petróleo R500 en sus generadores de vapor
antes de optar por implementar una central de cogeneración calificada.
Seguidamente se presentan la reducción de emisiones (en este caso dióxido de carbono), para plantas de
diversas capacidades y teniendo en cuenta 80,100,120 y 140 horas de operación al mes, teniendo en
cuenta el reemplazo tanto de gas natural como de petróleo R500 en sus generadores de vapor e
implementar plantas de cogeneración calificada.
Con respecto a las emisiones de dióxido de carbono dejadas de emitir al reemplazar el gas natural
empleado en los generadores de vapor al implementar una planta de cogeneración calificada, los
beneficios para una planta de harina de pescado de 60 Toneladas/hora de capacidad, para 80 horas mes
de operación se puede dejar de emitir 405,9 Ton. CO2 al mes, mientras que con 140 horas al mes de
cubrir la demanda eléctrica en la planta de harina de pescado menos el costo del combustible consumido
en la planta de cogeneración calificada.
Tabla 5
Reducción de costos totales por implementar plantas de cogeneración calificada en función a la
reducción del consumo de gas natural total o la sustitución total de petróleo R500 por gas natural.
Capacidad de planta
Reducción de total de gas natural Sustitución total de petróleo R500
Valor máximo Valor mínimo Valor máximo Valor mínimo
10 t/h 39,2% 13,9% 45,4% 22,6%
30 t/h 35,7% 19,5% 42,0% 27,4%
60 t/h 34,4% 18,3% 40,8% 26,3%
90 t/h 39,0% 17,9% 45,1% 26,1%
120 t/h 35,5% 23,9% 41,9% 31,5%
180 t/h 39,1% 23,3% 45,1% 31,0%
Nota. En la tabla se ilustra la reducción total de gas natural o de petróleo R500 como fuente de energía primaria consumida,
empleando cogeneración calificada en 100 horas mensuales de operación.
En resumen, las emisiones dejadas de emitir por la implementación de la planta de cogeneración
calificada estarán asociadas únicamente al combustible no empleado para la generación de energía
térmica, ya sea con gas natural o petróleo R500. El beneficio será mucho mayor cuando la empresa de
harina de pescado se encuentre inicialmente consumiendo petróleo R500 en sus generadores de vapor
antes de optar por implementar una central de cogeneración calificada.
Seguidamente se presentan la reducción de emisiones (en este caso dióxido de carbono), para plantas de
diversas capacidades y teniendo en cuenta 80,100,120 y 140 horas de operación al mes, teniendo en
cuenta el reemplazo tanto de gas natural como de petróleo R500 en sus generadores de vapor e
implementar plantas de cogeneración calificada.
Con respecto a las emisiones de dióxido de carbono dejadas de emitir al reemplazar el gas natural
empleado en los generadores de vapor al implementar una planta de cogeneración calificada, los
beneficios para una planta de harina de pescado de 60 Toneladas/hora de capacidad, para 80 horas mes
de operación se puede dejar de emitir 405,9 Ton. CO2 al mes, mientras que con 140 horas al mes de
pág. 1687
operación se pueden alcanzar reducciones de hasta 710,3 Ton. CO2 al mes. Para el caso de plantas de
harina de pescado de mayor capacidad (180 Toneladas/hora de capacidad) se pueden alcanzar valores
de 2 204,4 Ton. CO2 al mes dejadas de emitir en 140 horas al mes de operación. Mientras que para
plantas de harina de pescado de menor capacidad (10 Toneladas/hora de capacidad) se pueden alcanzar
valores de 80,9 Ton. CO2 al mes dejadas de emitir en 80 horas al mes de operación.
Figura 9
Emisiones de CO2 dejadas de emitir al implementar cogeneración calificada y por la reducción del
consumo total de gas natural para distintos tipos de capacidades de planta
Nota. En la imagen se ilustra para diversas horas de operación de planta, la reducción de emisiones de CO2 para diversos tipos
de capacidad de planta.
Con respecto a las emisiones de dióxido de carbono dejadas de emitir al reemplazar el petróleo R500
empleado inicialmente en los generadores de vapor al implementar una planta de cogeneración
calificada, los beneficios para una planta de harina de pescado de 60 Toneladas/hora de capacidad, para
80 horas mes de operación se puede dejar de emitir 279,9 Ton. CO2 al mes, mientras que con 140 horas
al mes de operación se pueden alcanzar reducciones de hasta 980 Ton. CO2 al mes (lo cual representa
269,7 Ton. CO2 al mes más con respecto al empleo de gas natural).
Figura 10
Emisiones de CO2 dejadas de emitir al implementar cogeneración calificada y sustituir al petróleo R500
para distintos tipos de capacidades de planta
1 259,7
1 574,6
1 889,5
2 204,4
861,1
1076,3
1291,6
1506,9
629,8
787,3
944,8
1102,2
405,9
507,3
608,8
710,3
202,9 253,6 304,3 355
80,9 101,1 121,3 141,5
0,0
500,0
1 000,0
1 500,0
2 000,0
80 100 120 140
Reduccion de emisiones Ton CO2/mes
Horas mensuales de operación
180 120 90 60 30 10
operación se pueden alcanzar reducciones de hasta 710,3 Ton. CO2 al mes. Para el caso de plantas de
harina de pescado de mayor capacidad (180 Toneladas/hora de capacidad) se pueden alcanzar valores
de 2 204,4 Ton. CO2 al mes dejadas de emitir en 140 horas al mes de operación. Mientras que para
plantas de harina de pescado de menor capacidad (10 Toneladas/hora de capacidad) se pueden alcanzar
valores de 80,9 Ton. CO2 al mes dejadas de emitir en 80 horas al mes de operación.
Figura 9
Emisiones de CO2 dejadas de emitir al implementar cogeneración calificada y por la reducción del
consumo total de gas natural para distintos tipos de capacidades de planta
Nota. En la imagen se ilustra para diversas horas de operación de planta, la reducción de emisiones de CO2 para diversos tipos
de capacidad de planta.
Con respecto a las emisiones de dióxido de carbono dejadas de emitir al reemplazar el petróleo R500
empleado inicialmente en los generadores de vapor al implementar una planta de cogeneración
calificada, los beneficios para una planta de harina de pescado de 60 Toneladas/hora de capacidad, para
80 horas mes de operación se puede dejar de emitir 279,9 Ton. CO2 al mes, mientras que con 140 horas
al mes de operación se pueden alcanzar reducciones de hasta 980 Ton. CO2 al mes (lo cual representa
269,7 Ton. CO2 al mes más con respecto al empleo de gas natural).
Figura 10
Emisiones de CO2 dejadas de emitir al implementar cogeneración calificada y sustituir al petróleo R500
para distintos tipos de capacidades de planta
1 259,7
1 574,6
1 889,5
2 204,4
861,1
1076,3
1291,6
1506,9
629,8
787,3
944,8
1102,2
405,9
507,3
608,8
710,3
202,9 253,6 304,3 355
80,9 101,1 121,3 141,5
0,0
500,0
1 000,0
1 500,0
2 000,0
80 100 120 140
Reduccion de emisiones Ton CO2/mes
Horas mensuales de operación
180 120 90 60 30 10
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Nota. En la imagen se ilustra para diversas horas de operación de planta, la reducción de emisiones de CO2 para diversos tipos
de capacidad de planta.
En la investigación de Karaali, R. y Öztürk, I (2016) se plantea que el aumento de la relación de presión
genera una mayor potencia efectiva para los casos de generación eléctrica pura, para ello evaluó el
comportamiento de la central termoeléctrica con turbina a gas desde una relación de presiones de 6 a
12, con lo cual alcanzó un incremento de su potencia eléctrica, reduciendo su disponibilidad térmica por
parte de los gases de la combustión saliente de la turbina. En nuestro caso se evaluó el comportamiento
de la turbina de gas dentro de un rango de prelación de presiones entre 10 a 17, alcanzando un valor
máximo de potencia efectiva cuando se opta por una relación de presiones de 13 a 13,5, incrementándose
el flujo de calor disponible de los gases de la combustión, el cual es requerido para una instalación de
cogeneración.
Morales, A. (2013) plantea en su trabajo de tesis la implementación de la cogeneración en la Industria
Química de México para lo cual plantea una empresa en la cual se instala una central de cogeneración
de 1,4 MW se abastece el 100% de la demanda eléctrica y térmica, en el cual es viable con el empleo
del gas natural el cual tiene un costo para ese año 6 U$/MMBTU. En nuestra investigación se toma 6
tipos de capacidades de planta, como es el caso de una planta de harina de pescado de 60 Toneladas/hora
de capacidad de procesamiento al cual se debe instalar una central de cogeneración de 17,82 MW para
abastecer la totalidad de su demanda térmica y eléctrica, y cumplir con el reglamento de cogeneración
1 737,9
2 172,4
2 606,9
3 041,4
1188
1485
1782
2079
869
1086,2
1303,5
1520,7
560
700
840
980
279,9 349,9 419,8 489,8
111,6 139,5 167,4 195,3
0,0
500,0
1 000,0
1 500,0
2 000,0
2 500,0
3 000,0
80 100 120 140
Reduccion de emisiones Ton CO2/mes
Horas mensuales de operación
180 120 90 60 30 10
Nota. En la imagen se ilustra para diversas horas de operación de planta, la reducción de emisiones de CO2 para diversos tipos
de capacidad de planta.
En la investigación de Karaali, R. y Öztürk, I (2016) se plantea que el aumento de la relación de presión
genera una mayor potencia efectiva para los casos de generación eléctrica pura, para ello evaluó el
comportamiento de la central termoeléctrica con turbina a gas desde una relación de presiones de 6 a
12, con lo cual alcanzó un incremento de su potencia eléctrica, reduciendo su disponibilidad térmica por
parte de los gases de la combustión saliente de la turbina. En nuestro caso se evaluó el comportamiento
de la turbina de gas dentro de un rango de prelación de presiones entre 10 a 17, alcanzando un valor
máximo de potencia efectiva cuando se opta por una relación de presiones de 13 a 13,5, incrementándose
el flujo de calor disponible de los gases de la combustión, el cual es requerido para una instalación de
cogeneración.
Morales, A. (2013) plantea en su trabajo de tesis la implementación de la cogeneración en la Industria
Química de México para lo cual plantea una empresa en la cual se instala una central de cogeneración
de 1,4 MW se abastece el 100% de la demanda eléctrica y térmica, en el cual es viable con el empleo
del gas natural el cual tiene un costo para ese año 6 U$/MMBTU. En nuestra investigación se toma 6
tipos de capacidades de planta, como es el caso de una planta de harina de pescado de 60 Toneladas/hora
de capacidad de procesamiento al cual se debe instalar una central de cogeneración de 17,82 MW para
abastecer la totalidad de su demanda térmica y eléctrica, y cumplir con el reglamento de cogeneración
1 737,9
2 172,4
2 606,9
3 041,4
1188
1485
1782
2079
869
1086,2
1303,5
1520,7
560
700
840
980
279,9 349,9 419,8 489,8
111,6 139,5 167,4 195,3
0,0
500,0
1 000,0
1 500,0
2 000,0
2 500,0
3 000,0
80 100 120 140
Reduccion de emisiones Ton CO2/mes
Horas mensuales de operación
180 120 90 60 30 10
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del Perú, inyectándose 16,17 MW a la red exterior.
Del mismo modo Tiemensma, J. (2019) en su investigación para la mejora del desempeño de la central
Termoelectrica con turbinas a gas identifico que la tecnología de la inyección de vapor a la cámara de
combustión permite un incremento de la potencia efectiva, mejorando el heat rate, pero reduce el flujo
de calor útil para ser utilizado en la planta industrial, a diferencia en la presente investigación en la cual
se optó por dar prioridad al flujo de calor útil en planta para cubrir la demanda térmica el cual tiene un
alto valor en comparación a la demanda eléctrica.
En la investigación de Rojas, L. (2021) la potencia térmica útil saliente de la turbina de gas no cubre la
totalidad de la potencia térmica útil requerida que es igual a 42,15 MW. Se requiere una demanda
eléctrica de 2,4 MW, con lo cual tan solo se genera el 12 % de la potencia térmica útil requerida de un
valor de 5,06 MW, consumiendo un total de 0.155 kg/s de gas natural, con un heat rate de 12.97
MMBTU/MWh. Siendo sus parámetros técnicos de diseño: relación de presiones igual a 10, limite
metalúrgico igual a 4.8 y un exceso de aire de 360 °C. En nuestra investigación se alcanza a cubrir con
las soluciones obtenidas la totalidad de la demanda térmica de planta, para una planta de 60 t/h se
requiere una máxima demanda eléctrica de 1,65 MW , generándose 17,82 MW eléctricos y cumpliendo
con los requisitos de la cogeneración calificada.
CONCLUSIONES
Se elaboro una matriz de selección de alternativas para la cogeneración calificada en plantas de harina
de pescado, comparándose tecnologías con turbinas a gas, turbinas a vapor y motores de combustión
interna, seleccionándose la primera ella, en función a que emplea gas natural como combustible, solo
requiere agua para sus servicios auxiliares, el tiempo de montaje es de 12 meses, tiene una relación alta
demanda eléctrica/alta disponibilidad térmica, pueden encontrarse comercialmente desde unidades de
50 kW hasta 200 MW.
Se realizo el dimensionamiento de la capacidad de la planta de cogeneración calificada para una empresa
de harina de pescado de 60 toneladas/hora, con un límite metalúrgico de 4,9, exceso de aire de 360%,
variando la relación de presiones de 10 a17. Mantenimiento una potencia térmica útil de 18,17 MW para
una planta de harina de pescado de 60 toneladas/hora y cumpliendo con los criterios de calificación de
0,833 para la relación de cogeneración y de 0,802 para el rendimiento eléctrico efectivo.
del Perú, inyectándose 16,17 MW a la red exterior.
Del mismo modo Tiemensma, J. (2019) en su investigación para la mejora del desempeño de la central
Termoelectrica con turbinas a gas identifico que la tecnología de la inyección de vapor a la cámara de
combustión permite un incremento de la potencia efectiva, mejorando el heat rate, pero reduce el flujo
de calor útil para ser utilizado en la planta industrial, a diferencia en la presente investigación en la cual
se optó por dar prioridad al flujo de calor útil en planta para cubrir la demanda térmica el cual tiene un
alto valor en comparación a la demanda eléctrica.
En la investigación de Rojas, L. (2021) la potencia térmica útil saliente de la turbina de gas no cubre la
totalidad de la potencia térmica útil requerida que es igual a 42,15 MW. Se requiere una demanda
eléctrica de 2,4 MW, con lo cual tan solo se genera el 12 % de la potencia térmica útil requerida de un
valor de 5,06 MW, consumiendo un total de 0.155 kg/s de gas natural, con un heat rate de 12.97
MMBTU/MWh. Siendo sus parámetros técnicos de diseño: relación de presiones igual a 10, limite
metalúrgico igual a 4.8 y un exceso de aire de 360 °C. En nuestra investigación se alcanza a cubrir con
las soluciones obtenidas la totalidad de la demanda térmica de planta, para una planta de 60 t/h se
requiere una máxima demanda eléctrica de 1,65 MW , generándose 17,82 MW eléctricos y cumpliendo
con los requisitos de la cogeneración calificada.
CONCLUSIONES
Se elaboro una matriz de selección de alternativas para la cogeneración calificada en plantas de harina
de pescado, comparándose tecnologías con turbinas a gas, turbinas a vapor y motores de combustión
interna, seleccionándose la primera ella, en función a que emplea gas natural como combustible, solo
requiere agua para sus servicios auxiliares, el tiempo de montaje es de 12 meses, tiene una relación alta
demanda eléctrica/alta disponibilidad térmica, pueden encontrarse comercialmente desde unidades de
50 kW hasta 200 MW.
Se realizo el dimensionamiento de la capacidad de la planta de cogeneración calificada para una empresa
de harina de pescado de 60 toneladas/hora, con un límite metalúrgico de 4,9, exceso de aire de 360%,
variando la relación de presiones de 10 a17. Mantenimiento una potencia térmica útil de 18,17 MW para
una planta de harina de pescado de 60 toneladas/hora y cumpliendo con los criterios de calificación de
0,833 para la relación de cogeneración y de 0,802 para el rendimiento eléctrico efectivo.
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Se estima una reducción de costos por implementar la cogeneración calificada en las plantas de harina
de pescado, así tenemos para el caso de una planta de harina de pescado de 60 Toneladas/hora de
capacidad, obtiene una reducción entre 18,3 a 34,4 % cuando se reemplaza una matriz energética con
gas natural, mientras que para la sustitución de una matriz con petróleo R500 la reducción de costos
oscila entre 26,3 a 40,8 % para una operación de 100 horas mensuales.
Se estima una reducción de emisiones para el caso de reemplazar gas natural en una planta de harina de
pescado de 60 Toneladas/hora de capacidad, para 80 horas mes de operación se puede dejar de emitir
405,9 Ton. CO2 al mes, mientras que con 140 horas al mes de operación se pueden alcanzar reducciones
de hasta 710,3 Ton. CO2 al mes. Mientras que para la sustitución de petróleo R500 para 80 horas mes
de operación se puede dejar de emitir 560 Ton. CO2 al mes, mientras que con 140 horas al mes de
operación se pueden alcanzar reducciones de hasta 980 Ton. CO2 al mes.
La cogeneración calificada tiene un alto impacto sobre las plantas de harina de pescado, mediante el
cual puede abastecerse con una sola fuente de energía para generar tanto energía eléctrica como térmica,
e inyectar sus excedentes de energía eléctrica a la red externa, para ello se debe cumplir con el
reglamento de cogeneración del Perú.
Se estima una reducción de costos por implementar la cogeneración calificada en las plantas de harina
de pescado, así tenemos para el caso de una planta de harina de pescado de 60 Toneladas/hora de
capacidad, obtiene una reducción entre 18,3 a 34,4 % cuando se reemplaza una matriz energética con
gas natural, mientras que para la sustitución de una matriz con petróleo R500 la reducción de costos
oscila entre 26,3 a 40,8 % para una operación de 100 horas mensuales.
Se estima una reducción de emisiones para el caso de reemplazar gas natural en una planta de harina de
pescado de 60 Toneladas/hora de capacidad, para 80 horas mes de operación se puede dejar de emitir
405,9 Ton. CO2 al mes, mientras que con 140 horas al mes de operación se pueden alcanzar reducciones
de hasta 710,3 Ton. CO2 al mes. Mientras que para la sustitución de petróleo R500 para 80 horas mes
de operación se puede dejar de emitir 560 Ton. CO2 al mes, mientras que con 140 horas al mes de
operación se pueden alcanzar reducciones de hasta 980 Ton. CO2 al mes.
La cogeneración calificada tiene un alto impacto sobre las plantas de harina de pescado, mediante el
cual puede abastecerse con una sola fuente de energía para generar tanto energía eléctrica como térmica,
e inyectar sus excedentes de energía eléctrica a la red externa, para ello se debe cumplir con el
reglamento de cogeneración del Perú.
pág. 1691
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