2015-07-31

Modelación matemática basada en análisis exergético de una Caldera bagacera

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http://hdl.handle.net/10614/8222
Title: Modelación matemática basada en análisis exergético de una Caldera bagacera
Authors: Vidal Medina, Juan Ricardo, director
Keywords: Maestría en Ingeniería
Calderas de vapor acuotubulares
Eficiencia energética
Modelos matemáticos
Issue Date: 31-Jul-2015
Publisher: Universidad Autónoma de Occidente
Abstract: En la metodología planteada para este trabajo de grado se realiza un análisis exergético de una caldera bagacera moderna (Año de inicio de operaciones: 2009) que opera como equipo principal de una planta de cogeneración de 34 MW de un ingenio azucarero al norte del departamento del Valle del Cauca (Colombia). El análisis de exergía implementado difiere de los análisis convencionales planteados por diversos autores en los cuales la caldera es considerada como un solo bloque y se emplea para el análisis el método de entradas y salidas. En este análisis, la caldera es dividida en siete bloques o unidades funcionales los cuales poseen unas condiciones de operación propias que están ligadas a la realidad del generador de vapor. Estas características de cada bloque repercuten, después de un balance de exergía, en una destrucción de exergía para cada uno de los bloques constitutivos y al final, estas pérdidas de potencial de trabajo útil se suman y generan la destrucción total de exergía de la caldera. Comparando la destrucción de exergía global contra la exergía de entrada (combustible) se obtiene la eficiencia de segunda ley del generador de vapor. El modelo matemático desarrollado también permite verificar el perfil de las temperaturas de los gases de combustión a través de cada equipo de intercambio de calor a partir de los datos de operación de la caldera (tipo y características de combustible, temperatura del aire circundante, producción de vapor, etc.) el cual se compara contra los datos reales de la operación de la caldera. Por otro lado, la metodología empleada permite revisar la eficiencia de primera ley de la caldera por dos métodos (método directo y método de perdidas) lo cual muestra la cantidad de energía de entrada en comparación con la energía de salida y muestra el panorama de las perdidas energéticas presentes en el generador de vapor. En cuanto a la destrucción de exergía, el método implementado admite identificar los equipos que tienen mayor destrucción de exergía dentro del generador de vapor y que serán objeto de mejoramiento como estrategia para aumentar la eficiencia global de segunda ley del generador de vapor. Por último, a partir de los resultados obtenidos por el modelo, los ingenieros que están a cargo de calderas bagaceras podrán tomar algunas decisiones en el proceso que les permita incrementar la eficiencia global de segunda ley del generador de vapor lo cual repercute en ahorros sustantivos de combustible, que, para una industria en constante crecimiento, se convierte en un punto de mejoramiento continuo del proceso. A partir de los resultados obtenidos en este trabajo, los ingenieros jefes de calderas ya no solo hablaran de cantidad (primera ley) sino de cantidad y calidad de la energía (segunda ley) en los generadores de vapor
URI: http://hdl.handle.net/10614/8222
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