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1ª Reunión de Usuarios de EcosimPro, UNED, Madrid, 3-4 Mayo 2001

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MODELADO Y SIMULACIÓN DE UNA CALDERA DE VAPOR INDUSTRIAL USANDO ECOSIMPRO
Susana Pelayo Díaz Centro de Tecnología Azucarera, Universidad deValladolid C/Real de Burgos. Edificio Alfonso VIII. Planta baja s/n 47011 Valladolid - España Tfno: 983 42 35 63. FAX: 983 42 36 16. Email: susana@cta.uva.es

Resumen
Una caldera devapor es un sistema complejo formado por numerosos elementos. Con Ecosimpro se ha modelado cada elemento de forma individual, de tal forma que la unión de dichos elementos permita la simulación de la caldera total. Para realizar el modelo se ha tomado como referencia una caldera de vapor industrial real. Palabras Clave: Simulación, EcosimPro, modelado orientado a objetos, calderas de vapor,sistemas de control.

necesario buscar un método alternativo de análisis: la simulación. La simulación es la representación del comportamiento de un proceso real mediante la resolución de un modelo matemático. Las ventajas que presenta la utilización de modelos matemáticos se resumen en: - Se puede analizar un proceso en profundidad, determinando qué variables o parámetros son críticos e influyen demanera decisiva en el funcionamiento del sistema global. - Se facilita enormemente la búsqueda de las condiciones óptimas de operación. - Se pueden estudiar de una forma segura condiciones límite o extremas, muy alejadas de las normales de operación para analizar sus consecuencias. - Se puede utilizar con finalidad didáctica: entrenamiento de operarios.

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INTRODUCCIÓN

Una caldera de vapores una unidad de proceso de gran importancia en todo tipo de industrias. Las necesidades de vapor de agua de una industria en general pueden resumirse en: - vapor como medio de calefacción directa o indirecta - vapor como materia prima - vapor como medio de obtención de energía eléctrica Controlar de forma efectiva las condiciones de operación de una caldera es una necesidad obvia si se tiene encuenta que: las elevadas presiones y temperaturas de trabajo son las principales responsables de los problemas de peligrosidad por riesgo de explosiones. Tampoco debe olvidarse el aspecto económico, considerando no sólo los costes de construcción, sino también los elevados costes de operación (grandes cantidades de combustibles quemados) y los costes de mantenimiento relacionados con lascondiciones de operación ya mencionadas. La búsqueda de esas condiciones óptimas de operación y el control de las mismas no es una tarea fácil, ya que una caldera de vapor es un sistema muy complejo en el que todas las variables están interrelacionadas. Además, la realización de pruebas de forma directa sobre una caldera son difíciles de llevar a cabo, tanto desde el punto de vista técnico, (por lospeligros derivados de la manipulación de las condiciones de operación), como económico (tiempo y dinero necesario). Teniendo esto en cuenta, es

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OBJETIVO

Los objetivos que se han fijado a la hora de desarrollar este trabajo pueden resumirse en: - estudio la unidad de proceso y los elementos que la componen. - desarrollo un modelo matemático dinámico y su simulación con Ecosimpro. - estimaciónparámetros y validación del modelo por comparación con datos reales de operación - diseño del sistema de control completo. Este trabajo forma parte de un proyecto cuyo objetivo final es el desarrollo de un simulador completo de una planta de obtención de azúcar para el entrenamiento de operarios

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FUNCIONAMIENTO DE UNA CALDERA DE VAPOR

El principio de funcionamiento de una caldera essencillo: se pretende evaporar agua y sobrecalentar el vapor obtenido mediante la energía liberada en una reacción de combustión. En concreto, la caldera de vapor elegida como base para el modelado funciona de la siguiente manera: (ver Figura 1)

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1ª Reunión de Usuarios de EcosimPro, UNED, Madrid, 3-4 Mayo 2001

Figura 1. Esquema de funcionamiento de la caldera de vapor industrial

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