Análisis termodinámico de un sistema de cogeneración simplificado de una planta azucarera

ANÁLISIS TERMODINÁMICO DE UN SISTEMA DE
COGENERACIÓN SIMPLIFICADO DE UNA PLANTA
AZUCARERA

MARÍA LIZ PÁEZ GONZÁLEZ
TANIA ELIZABETH QUIÑE PERALTA
JIMENA LUCÍA ACOSTA ESCOBAR
JOSÉ ANÍBAL AGÜERO GUILLÉN

Orientador:

Prof. Ing. Quim. DIEGO GONZÁLEZ

Orientadora: Prof. Ing. Quim. SIRIM ONIEVA

Trabajo presentado a las cátedras de Termodinámica II y Tecnología de los
Materiales de la Facultad deCiencias Químicas de la Universidad Nacional de
Asunción como requisito para la aprobación de las mismas

SAN LORENZO – PARAGUAY
Noviembre – 2015

ANÁLISIS TERMODINÁMICO DE UN SISTEMA DE COGENERACIÓN
SIMPLIFICADO DE UNA PLANTA AZUCARERA

Autora: MARÍA LIZ PÁEZ GONZÁLEZ
Autora: TANIA ELIZABETH QUIÑE PERALTA
Autora: JIMENA LUCÍA ACOSTA ESCOBAR
Autor: JOSÉ ANÍBAL AGÜERO GUILLÉN
Orientador: Prof. Ing.Quim. DIEGO GONZÁLEZ
Orientadora: Prof. Ing. Quim. SIRIM ONIEVA

RESUMEN

En este trabajo se realiza el análisis termodinámico de un sistema de cogeneración de
una planta azucarera, en la cual el vapor producido por la caldera se utiliza tanto para
generar potencia como para cubrir los requerimientos de vapor del proceso de
producción de azúcar y para una destilería de etanol utilizando el bagazo decaña como
combustible, para ello se realiza el cálculo del trabajo perdido en cada unidad de
proceso, con el fin de identificar las unidades con mayor desperdicio de energía debido
a las irreversibilidades inherentes a cualquier proceso real, para llevar a cabo los
cálculos se utiliza el software para resolución de ecuaciones Engineering Equation
Solver (EES) para la resolución de los balances demasa y energía. Como método para
mejorar la eficiencia termodinámica del proceso se propone el aumento del flujo
másico de vapor a la turbina generadora de potencia, disminuyendo la fracción extraída
por la válvula de estrangulamiento, una de las mayores fuentes de irreversibilidades
del proceso, con esta modificación se obtiene un aumento en la eficiencia
termodinámica de 4.463 %, obteniéndose unvalor de 10.13 %. El aumento de la
cantidad de vapor a desviar a la turbina de potencia se hace también para cubrir los
requerimientos eléctricos de la planta, que es de 7.4 MW.
Palabras clave: Cogeneración, transferencia de calor, bagazo de caña, eficiencia.

THERMODYNAMIC ANALYSIS OF A SIMPLIFIED COGENERATION
SYSTEM OF A SUGAR PLANT

Author: MARÍA LIZ PÁEZ GONZÁLEZ
Author: TANIA ELIZABETHQUIÑE PERALTA
Author: JIMENA LUCÍA ACOSTA ESCOBAR
Author: JOSÉ ANÍBAL AGÜERO GUILLÉN
Advisor: Prof. Chem. Eng. DIEGO GONZÁLEZ
Advisor: Prof. Chem. Eng. SIRIM ONIEVA

SUMMARY

In this work is done the thermodynamic analysis of a cogeneration system of a sugar
plant, wherein the steam produced by the boiler is used to generate power so as to
supply the steam requirements of the sugar production processand for an ethanol
distillery using bagasse as fuel, the calculation of lost work is done in each process
unit, in order to identify the units with greater waste of energy due to the inherent
irreversibility of any real process, in order to do the calculates the software
Engineering Equation Solver (EES) is used for the resolution of mass and energy
balances. As a method to improve thethermodynamic efficiency an increase of steam
mass flow to the power generating turbine it intends, decreasing the fraction extracted
by the steam trap, one of the biggest sources of irreversibility of the process, with this
modification, an increase of 4.463 % in the thermodynamic efficiency is obtained,
obtaining a value of 10.13 %. The increase of the amount of steam diverted to the
power turbine it isalso made to cover the electrical requirements of the plant, which
is 7.4 MW.
Keywords: Cogeneration, heat transfer, bagasse, efficiency.

ÍNDICE

1 ESTADO DEL ARTE……………………………………………………... 6
2 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA………………………………………. 7
3 METODOLOGÍA DE ANÁLISIS………………………………………… 10
3.1 Desde el punto de vista de Termodinámica II………………................ 10
3.2 Desde el punto de vista de Tecnología de...