Capítulo I EL PROBLEMA
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CAPÍTULO I
EL PROBLEMA
En este capítulo se presentan los aspectos que definen el proyecto, los
cuales abarcan desde la descripción de la situación objeto de estudio con la
formulación del problema, hasta los objetivos que se pretenden lograr, la
justificación y delimitación de la investigación.
1. DESCRIPCIÓN DE LA SITUACIÓN OBJETO DE ESTUDIO
La energía es un elemento primordial y fundamental dentro del desarrollo
de un país, aún más en épocas donde la sociedad gira en torno a las
innovaciones tecnológicas de la mano con el ahorro energético. De este
modo, es necesario destacar la importancia del uso racional y eficiente de la
energía para garantizar el mayor aprovechamiento de este recurso con el
menor impacto ambiental.
Venezuela cuenta con un elevado potencial eléctrico, el cual en los últimos
años, no ha sido aprovechado en su totalidad, esto en materia de gerencia
del sistema y producción energética.
Actualmente, el Sistema Eléctrico Regional no posee la capacidad de
satisfacer la demanda, incrementada directamente a través de los años con
la población, debido a deficiencias en la generación de energía causadas
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principalmente por factores que incluyen desde problemas de mantenimiento
hasta la falta de inversión económica en tecnologías de desarrollo en materia
energética que proporcionen el empleo de procesos con mínimos estándares
de contaminación (energías limpias) y que no cubren la función de base
regional necesaria creando mapas de escasez del servicio.
De acuerdo a lo planteado anteriormente, la situación se podría tornar
crítica en cuanto al suministro de energía eléctrica, de modo que al no aplicar
modificaciones en una línea de tiempo a corto o mediano plazo, la población
deberá estar preparada para asumir planes (constantes y cuya duración
pueda ser indeterminada) de racionamiento del nombrado servicio, afectando
igualmente al sector productivo de todo el país, ya que incide en el eficaz
desenvolvimiento de operaciones en distintas empresas. Por tanto, es
necesario tomar medidas inmediatas que contribuyan a aumentar la
capacidad de generación de energía eléctrica.
Ahora bien, en respuesta a problemáticas similares, en países
desarrollados e impulsadores de conciencia de ahorro energético, existe un
auge desde hace algunos años, del empleo de sistemas de cogeneración.
Según Fraile (2007, p.12) cogeneración es referido a “producción simultánea
de dos o más tipos de energía”.
En el mismo orden de ideas, el autor muestra características propias de la
cogeneración, entre ellas resalta el hecho del aprovechamiento de varios
tipos de energía, lo que traduce un potencial de rendimiento mayor que una
central convencional, por ende, disminución de la dependencia hacia
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combustibles, costes de producción menores, y reducción del impacto
ambiental. Aclarando, la base de la cogeneración es el aprovechamiento del
calor residual, que por teoría termodinámica debe existir evacuación de calor
en todo proceso térmico de producción de electricidad (no todo el calor
absorbido puede transformarse en trabajo).
Agregando, se conoce que una central termoeléctrica transforma la
energía química contenida en un combustible fósil en energía eléctrica, con
no más de un 45% de rendimiento (esto, con una alta eficiencia). Esta
cantidad porcentual se busca incrementar con el aprovechamiento energético
proporcionado por plantas de cogeneración, llegando a un rendimiento global
de 75 y 90% de energía química contenida en el combustible, explicándose
este proceso de la siguiente manera: la mayoría de los procesos industriales,
comerciales y de servicio requieren calor a una temperatura relativamente
baja, de forma que la cogeneración aprovecha el calor que se pierde, no
siendo así desechado, e inclusive pueden simultanear la producción de
electricidad con dicho aprovechamiento.
Es importante destacar que todas las cifras porcentuales nombradas
anteriormente, fueron proporcionadas por Diego Fraile (2007) en su estudio
“Cogeneración: Aspectos Tecnológicos”.
En la presente investigación se busca desarrollar un sistema de
cogeneración de turbina a gas como alternativa para el ahorro energético en
las centrales termoeléctricas del Estado Zulia, con la finalidad de brindar
respuesta a la crisis de este servicio experimentada en épocas actuales con
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gran efecto, con miras al futuro de nuestro país, posicionado dentro del
ámbito mundial en lo que respecta a la generación de energía eléctrica de
manera segura, limpia y eficiente, para beneficio de cada uno de los
habitantes de la región.
1.1. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
Partiendo de las consideraciones anteriores en cuanto a la necesidad de
incrementar la capacidad de generación de energía eléctrica para contribuir
con el ahorro energético y disminuir el racionamiento del servicio en el
Estado Zulia, surge el siguiente planteamiento:
¿Cómo sería posible realizar un sistema de cogeneración de turbina a
gas para disminuir la saturación del Sistema Eléctrico del Estado Zulia
contribuyendo con el uso eficiente de los recursos?
2. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN
Los objetivos de una investigación son establecidos con la finalidad de
brindar una solución ante una problemática planteada en el objeto de
estudio. En función a esto, los objetivos propuestos en la presente
investigación son los siguientes:
2.1. OBJETIVO GENERAL
Desarrollar un Sistema de Cogeneración de turbina a gas para el ahorro
energético de las centrales termoeléctricas del Estado Zulia.
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2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Cuantificar la demanda de consumo de energía del Sistema Eléctrico
Regional del Estado Zulia.
Describir la Cogeneración de turbina a gas para el ahorro energético
en las centrales termoeléctricas del Estado Zulia.
Determinar las cargas térmicas del Sistema de Cogeneración de
turbina a gas para el ahorro energético en las centrales termoeléctricas del
Estado Zulia.
Comparar la demanda del consumo de energía del Sistema Eléctrico
Regional con las cargas térmicas del Sistema de Cogeneración de turbina a
gas en las centrales termoeléctricas del Estado Zulia.
Establecer las condiciones de operación del Sistema de Cogeneración
de turbina a gas para el ahorro energético en las centrales termoeléctricas
del Estado Zulia.
Formular lineamientos para un Sistema de Cogeneración de turbina a
gas para el ahorro energético en las centrales termoeléctricas del Estado
Zulia.
3. JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN
El Sistema de Cogeneración pretende potenciar el suministro de energía
eléctrica en el estado, con miras a cubrir la demanda existente y evitando la
ocurrencia de fallas en la generación del servicio que afectan, en gran
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proporción, tanto a la calidad de vida del habitante como al desarrollo
eficiente del sector productivo.
El presente trabajo de investigación ha sido realizado bajo tres enfoques
fundamentales: teórico, metodológico y práctico, los cuales se explican a
continuación.
Desde el punto de vista teórico, posee sustentos bibliográficos actuales,
con alta credibilidad y confiabilidad, de autores con conocimientos referentes
a la Generación de Energía, siendo la línea de investigación principal, los
cuales detallan las formas de aplicación de sistemas de cogeneración. De
igual manera, sustenta una base de información científica para siguientes
investigaciones.
En el ámbito metodológico, representa el marco referencial para futuros
trabajos de investigación pertenecientes a la misma área de estudio,
sirviendo como antecedente y presentando una metodología específica para
la recolección y análisis de la información al ser dirigida bajo métodos
científicos.
Tomando en cuenta el enfoque práctico, se busca una alternativa para la
generación de energía limpia en el Estado Zulia, esto, con la propuesta de un
Sistema de Cogeneración con turbina a gas para centrales termoeléctricas,
que además de ser un factor menos contaminante con respecto a la que se
obtiene por medio de fósiles y combustibles, contribuyendo así al ahorro
energético, aumentando de esta manera la capacidad de oferta del servicio
eléctrico.
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4. DELIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN
El presente trabajo de investigación tuvo lugar en el Municipio Maracaibo,
Estado Zulia, entre los periodos académicos Enero - Diciembre del 2016.
Desde el punto de vista temático, esta investigación constituye un aporte de
acuerdo al Plan de la Patria (2013-2019) que busca el fortalecimiento de
todos los sectores que generen un compromiso de las universidades
venezolanas, vinculado con el objetivo estratégico 5.1.5., contribuyendo a dar
respuesta a las necesidades del entorno, apoyando al bienestar social y a la
soberanía nacional, en correspondencia a la línea de investigación Energía
en el área de conocimiento de Generación de Potencia, sustentada por
varios autores, entre ellos Esquerra (1988), Figueroa (2006), Fraile (2007),
Noriega (2009), McQuiston, Parker y Spitler (2008), Valderrama (1998) y
Jardon (1995).