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Energy Systems Engineering – Research Group
Universidad Carlos III de Madrid Departamento de Ingeniería
Térmica y de Fluidos
Informe de actividad de proyectos/contratos de
investigación y de transferencia de conocimiento al sector
productivo.
Madrid, 6 de Abril de 2011
Universidad Carlos III de Madrid
Ingeniería de Sistemas Energéticos
PRESENTACIÓN
El grupo de investigación ISE (Ingeniería de Sistemas Energéticos) surge en el año 2005
dentro del Departamento de Ingeniería Térmica y de Fluidos de la Universidad Carlos
III de Madrid.
La principal motivación de la creación del grupo de investigación fue dar respuestas a
las múltiples incógnitas que al sector industrial se le presentan a la hora del desarrollo,
diseño e implementación de los proyectos desarrollados dentro del sector energético.
El dinamismo, el compromiso, la capacidad de superación y la responsabilidad
profesional, han hecho que nuestro grupo de investigación sea una referencia a tener
en cuenta por parte de las empresas líderes del sector en el momento de desarrollar
sus proyectos de investigación.
El grupo de investigación ISE está formado por 18 profesionales: Ingenieros
Industriales, Ingenieros Químicos y Matemáticos, de los cuales más del cincuenta por
ciento han obtenido el grado de Doctor en Ingeniería.
Principales líneas de investigación:
•
Biomasa
o Conversión energética
o Caracterización
o Diseño de reactores
•
Energía solar
o Solar Térmica
o Termosolar
•
Plantas de generación de potencia
o Proyectos básicos ciclos de gas, vapor y ciclo combinado
•
Transferencia de calor y termodinámica
o Diseño de intercambiadores
A continuación les resumimos los principales proyectos de investigación realizados con
empresas del sector energético.
Universidad Carlos III de Madrid
BIOMASA
Ingeniería de Sistemas Energéticos
Universidad Carlos III de Madrid
Ingeniería de Sistemas Energéticos
Entidades participantes:
Grupo ISE
Grupo TYPSA
Nombre del proyecto: VALORACIÓN Y APROVECHAMIENTO DE LA BIOMASA
FORESTAL DE LA COMUNIDAD DE ARAGÓN.
Resumen: El proyecto consiste en un estudio del aprovechamiento energético de la
biomasa forestal de la comunidad de Aragón. En el proyecto se estudia en primer
lugar la procedencia y las propiedades de la biomasa de origen forestal, a continuación
se valoran las alternativas tecnológicas más viables para su utilización, tales como su
utilización en combustores o gasificadores, el proyecto se completa con un estudio
económico y de eficiencia energética.
Combustor de parrilla y gasificador downdraft
Universidad Carlos III de Madrid
Ingeniería de Sistemas Energéticos
Entidades participantes:
Grupo ISE
Red de laboratorios de la CAM
Nombre del proyecto: LABORATORIO DE ENSAYO DE COMBUSTIBLES PROCEDENTES
DE LA BIOMASA. BIOLAB.
Resumen: Laboratorio de caracterización de biocombustibles con el que realizar:
análisis termogravimétricos, fusibilidad de cenizas, análisis en C H N S, calorimetría,
estudios de porosidad, absorción atómica…
Analizador CHNS
Pellets de biomasa a analizar
Analizador Termogravimétrico
Universidad Carlos III de Madrid
Ingeniería de Sistemas Energéticos
Entidades participantes:
Grupo ISE
Ministerio de Educación
Nombre del proyecto: GASIFICACIÓN DE BIOMASA MEDIANTE UN NUEVO DISEÑO DE
LECHO FLUIDIZADO DE DISTRIBUIDOR ESPIRAL ROTATORIO (SSD)
Resumen: Diseño y construcción de un gasificador para combustibles con alto
contenido en materia volátil (biomasa) consistente en un novedoso lecho fluidizado
burbujeante atmosférico. La novedad en el diseño consiste en la inclusión de un
distribuidor espiral rotatorio, que permite mejorar los parámetros de transporte del
lecho. El proyecto contempla asimismo el proceso de optimización y escalado del
nuevo diseño de gasificador en una planta piloto.
Planta piloto y programa de control
Universidad Carlos III de Madrid
ENERGÍA SOLAR
Ingeniería de Sistemas Energéticos
Universidad Carlos III de Madrid
Ingeniería de Sistemas Energéticos
Entidades participantes:
Grupo ISE
Iberdrola Ingeniería y Construcción. S.A.U.
Nombre del proyecto: DISEÑO RECEPTOR CENTRAL DE SALES
Resumen: Realización de modelos que permiten optimizar el diseño y comprobar el
comportamiento del receptor central de torre funcionando con sales fundidas de una
central termosolar, para diferentes condiciones de operación, en una central de
15MWe brutos. Para el diseño del receptor se han combinado modelos simplificados
termodinámicos y modelos CFD del receptor.
Diseño del receptor solar
Universidad Carlos III de Madrid
Ingeniería de Sistemas Energéticos
Entidades participantes:
Grupo ISE
Sun to Market Solutions
Nombre del proyecto: CARACTERIZACIÓN TERMOHIDRAÚLICA DINÁMICA DE
RECEPTORES CENTRALES SOLARES
Resumen: El objetivo global del proyecto es la caracterización de la dinámica de los
receptores centrales solares, de una central termosolar, ante los procesos de arranque y
parada y la modificación de condiciones ambientales y la obtención de posibles modelos que
reflejen esta dinámica de forma realista. Esta caracterización permitirá un diseño optimizado
de los receptores, así como una seguridad en la operación ante cambios en las condiciones
ambientales y la posibilidad de poder lograr nuevos diseños dentro del sistema captador de
energía.
Campo de colectores cilindro-parabólicos
Universidad Carlos III de Madrid
Ingeniería de Sistemas Energéticos
Entidades participantes:
Grupo ISE
Universidad Carlos III de Madrid
Nombre del proyecto: ESTUDIO DE SOLEAMIENTO, SIMULACIÓN TÉRMICA Y
ENERGÉTICA DE UN EDIFICIO
Resumen: En el proyecto se analizó el funcionamiento de la nueva biblioteca de
humanidades de la Universidad Carlos III de Madrid, en la cual se tratará de obtener la
certificación LEED que acredita internacionalmente a aquellos edificios con un
reducido nivel de emisiones derivado de su consumo.
Se realizaron simulaciones horarias en ECOTEC del nivel de soleamiento de las
superficies interiores del edificio, obteniéndose el nivel de iluminación natural. Se
analizó también el consumo horario derivado de la climatización del edificio en HUB.
Ambos estudios permiten predecir el consumo horario del edificio, sirviendo como
herramienta para modificar el diseño a fin de reducir el consumo final del mismo tal
como requiere la certificación LEED.
Simulación de soleamiento de edificio a estudio
Universidad Carlos III de Madrid
PLANTAS DE
POTENCIA
Ingeniería de Sistemas Energéticos
GENERACIÓN
DE
Universidad Carlos III de Madrid
Ingeniería de Sistemas Energéticos
Entidades participantes:
Grupo ISE
Grupo TYPSA (TECNOMA)
Nombre del proyecto: PLANTA DE GASIFICACIÓN DE BIOMASA PARA CICLO DE VAPOR
DE 15 MWE
Resumen: El objeto del presente proyecto básico es el diseño y descripción de una
central de combustión de biomasa forestal para producción de energía eléctrica. Se
diseñaron las diferentes partes de la planta: Parque de biomasa (dimensionado y
descripción de equipos), caldera de biomasa (sistema de alimentación de aire,
combustible y sistemas auxiliares), dimensionado de turbina (grupo de generación y
tren de precalentamiento).
Chimenea, silos de biomasa y grupos de refrigeración
Universidad Carlos III de Madrid
TRANSFERENCIA DE
TERMODINÁMICA
Ingeniería de Sistemas Energéticos
CALOR
Y
Universidad Carlos III de Madrid
Ingeniería de Sistemas Energéticos
Entidades participantes:
Grupo ISE
A.T.C. Control
Nombre del proyecto: SISTEMA DE CALIBRACIÓN DE TEMPERATURAS
Resumen: Diseño de un sistema de calibración de temperaturas para termopares,
termo-resistencias y transmisores con capacidad para registrar medidas de Voltaje y
Corriente: Control del horno de calibración. Configuración y cableado del sistema de
adquisición y control. Desarrollo del software de control y calibración. Desarrollo de
una herramienta de generación de informes de calibración. Los intercambiadores de
calor son la principal fuente de aplicación de estos sistemas de control.
Detalle de montaje de intercambiador tubo-carcasa