Eficiencia de plantas

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Eficiencia de la Planta

En este segmento, estudiaremos cómo calcular la eficiencia para una unidad de una planta típica, y veremos los regímenes de eficiencia para varios componentes del ciclo de vapor de una planta. Finalmente, se analizara un ejemplo de qué puede hacer un operador para ayudar a mantener alta la eficiencia de una planta.

Cálculo de la eficiencia de la Planta

Antes decalcular la eficiencia, se deben hacer compatibles las unidades de medida para la energía contenida en el combustible y la electricidad. Se utilizara la unidad pie-lbs para este ejemplo.

El carbón promedio usado en una planta de potencia típica mantiene alrededor de 12,000 BTU (Unidades Térmicas Británicas) de energía por libra. Para convertir BTU a pie-lbs, se multiplican los BTU por 778.3, yaque 1 BTU es igual a 778.3 pie-lbs. Por eso, 12,000 BTU son equivalentes a 9, 339,600 pie-lbs.

En el siguiente paso, se convierte la energía eléctrica de kilovatio-horas a pie-lbs. Para convertir kilovatio-horas a pie-libras, se multiplica el número de kilovatio-horas por 2.655 X 106, porque un kilovatio-hora es igual a 2.655,000 pie-libras. Por eso, si una planta genera 10,000 kilovatio-horasde energía eléctrica, produce 26, 550,000,000 pie-libras.

Esto nos da la cantidad de energía en cada libra de carbón
(9,339,600 pie-lbs) y la cantidad de energía producida durante cada hora de operación del generador (26,550,000,000). Si se asume que el generador es 100% eficiente se puede hacer un cálculo aproximado de la cantidad de combustible necesaria para generar la cantidad deenergía requerida. Para hacer esto, se divide la cantidad de energía producida en el generador por la cantidad de energía por libra de combustible.

Combustible= 26,550,000,000 pie-lbs.
9,339,600 pie-lbs/lbs.

Combustible= 2844lbs

Se puede convertir la cantidad de combustible necesaria de libras a toneladas dividiendo 2844 entre 2000.

La respuesta es 1.4 toneladasaproximadamente. Esto significa que aproximadamente 1.4 toneladas de carbón serían quemadas por hora si toda la energía del carbón fuera convertida en energía eléctrica. Sin embargo, si se mediera la cantidad real de carbón usada en una unidad que generó 10,000 kilovatios, se encontraría que son quemadas 4.2 toneladas por hora.

La razón es la eficiencia de la unidad. Para calcular la eficiencia de launidad, necesitamos conocer los valores de la "energía que sale" y de la "energía que entra".

Ya se ha calculado la "energía que sale" -ella es 26,550,000,000 pie-lbs. Para encontrar el valor de la "energía que entra", se multiplica la cantidad de "energía que entra" 4.2 toneladas de carbón por la cantidad de energía de una libra de carbón, la cual como fue establecido antes, es alrededor de12,000 BTU.

Primero, las toneladas deben ser convertidas a libras:

4.2 toneladas X 2000 lbs/tonelada = 8400lbs.

El próximo paso es convertir las libras de carb6n en pie-lbs. Para hacer esto, se multiplica 12,000 BTU por el factor de conversion de los BTU (778.3) y por la cantidad de carbón usado (8400 Lbas).

Energía que entra = 12,000 BTU/lb X 778.3 pie-lbs/BTU x 8400 lbs.

Energía queentra = 78,453,000,000 pie-lbs.

Ahora se puede calcular la eficiencia de la unidad:

Eficiencia = Energía que sale
Energía que entra

Eficiencia = 26,550,000,000 pie-lbs
78,453,000,000 pie-lbs

Eficiencia= 0.33(aproximadamente)

Multiplicando este resultado por cien, se obtiene alrededor un régimen de eficiencia de 33% para la unidad. Soloalrededor de una tercera parte de la energía del carbón es realmente convertida en energía eléctrica. El resto de la energía del carbón es perdida en varias etapas del ciclo de vapor.

La figura 1.6-1 es un dibujo simplificado de algunos de los componentes mayores del ciclo de vapor. La eficiencia típica de cada componente está indicada en la caldera, donde es quemado el combustible para producir...
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