Análisis exergetico de un ciclo combinado en una planta industrial

Abstract

La creciente demanda energética del sector industrial de Mamonal y la necesidad del consumo eléctrico continuo en procesos químicos y físicos a gran escala, llevan a ciertas empresas a instalar plantas, para el autoabastecimiento térmico y eléctrico, esto sumado a la importancia de conocer que tan eficientes son los equipos encargados de la transformación energética, conllevan a la realización de un análisis termodinámico. En este estudio, se presenta el desarrollo de un análisis exergético a un ciclo combinado, en la planta de servicios industriales de la empresa Abocol S.A, para ello se definieron las condiciones de operación basadas en datos reales de la planta, posteriormente se dividió al sistema en volúmenes de control a los cuales se le realizaron balances de energía y exergía, esto permitió localizar los principales focos de ineficiencia debida a las irreversibilidades de este ciclo de potencia. El ciclo combinado empleado en Abocol S.A, cuenta con la capacidad de producir hasta 24 MW, de los cuales 12.5 MW son producidos por el ciclo de gas y 11.5MW por el ciclo de vapor, los resultados obtenidos de el análisis exergético, mostraron que las calderas son las principales contribuyentes a la destrucción de exergía, con un valor de 23 % para la caldera 305 y 7% para las calderas 104 y 103, estos equipos también presentaron las eficiencias exergéticas más bajas, con valores entre el 53.9% y el 59.7%, esto debido a las irreversibilidades inherentes al proceso de combustión y al de intercambio de calor. Por último se encontró que existe una baja considerable en la eficiencia exergética del ciclo combinado en comparación a otros ciclos similares, debido al bajo aporte de el ciclo de Rankine a la generación de energía eléctrica solo aporta en promedio un 11.3 % a la eficiencia global del ciclo, porcentaje bajo en comparación al 32.4 % aportado por el ciclo Joule-Brayton, pero que está sujeto a los requerimientos de vapor en otras plantas de la empresa.