Simulacion

Simulación de Plantas de Cogeneración de Ciclo Combinado usando ASPEN®
Simulation of Combined Cycle Cogeneration Plants using ASPEN®
S.G. Guerra1, R. Vázquez-Román*1 y M.A. Rodríguez-Toral2 
(1) Inst. Tecnológico de Celaya, Dpto. de Ingeniería Química, Av. Tecnológico s/n, 
38010 Celaya, Gto.-México (e-mail: richart@iqcelaya.itc.mx) 
(2) Inst. Mexicano del Petróleo, PIMAS, Eje Central LázaroCárdenas Nº152, 07730 México, D.F.-México
* autor a quien debe ser dirigida la correspondencia

Resumen
El objetivo de este trabajo fue generar una estrategia para el diseño de plantas de cogeneración de ciclo combinado, basada en el uso del simulador ASPEN®. La estrategia comprende la simulación, así como la definición de todas las variables clave del proceso. Como caso de estudio, seconsideró satisfacer la demanda real de vapor y electricidad en una refinería usando un esquema de cogeneración de ciclo combinado. Aspectos relevantes de la situación actual de esta tecnología tal como el cálculo del punto de rocío ácido, para restringir la temperatura de los gases de salida, fueron considerados en el modelo. Se revisaron tres esquemas para determinar la mejor opción para el caso deestudio. Se concluye que la estrategia aplicada en este análisis puede generalizarse a otros casos y podría ser aplicada en el diseño futuro de plantas de cogeneración en México.

Abstract
The objective of this work was to generate a strategy for combined cycle cogeneration plant design based on the ASPEN® process simulator. The approach included process simulation as well as definition of allkey variables. Satisfaction of real vapor and electricity demands in a refinery was considered as a case study, using a scheme of combined cycle cogeneration. Considered in the model were the outstanding aspects of the state of the art for this technology, such as the calculation of the dew acid point to restrict the temperature of exhaust gases. Three schemes were analyzed to determine the bestoption for the case under study. It was concluded that this approach could be extended to other cases and could be applied to the future design of cogeneration plants in Mexico.
Keywords: electric power, cogeneration, simulation ,ASPEN®, turbines, heat recovery

 
INTRODUCCIÓN
La cogeneración es un proceso mediante el cual se generan dos o más formas de energía de manera simultánea, agotandoúnicamente una fuente principal de energía. El tipo de cogeneración en el que se produce electricidad y calor es ya reconocido como una tecnología eficiente y rentable cuya principal ventaja, con respecto a la generación convencional de energía, es su recuperación térmica adicional. Por esta razón, las plantas de cogeneración surgen como una opción altamente recomendable para la conservación derecursos. Existen diversas opciones tecnológicas donde es posible tener cogeneración: Un sistema de caldera con turbina de vapor a extracción-condensación, motores de combustión interna cuyos gases de escape se enfríen para producir calor en forma de vapor de proceso, ciclos combinados con cogeneración, etc.
La cogeneración data desde principios del siglo pasado, ha sido utilizada en ingeniosazucareros, plantas de papel, siderúrgicas y otros procesos. El propósito principal consistía en asegurar el abastecimiento de energía eléctrica, que en esos años era insuficiente. Al extenderse las redes eléctricas, resultó más barato abastecerse de electricidad directamente de la red pública y los proyectos de co-generación fueron abandonados. Sin embargo, el costo actual de la energía eléctrica, laproblemática ambiental y el desarrollo tecnológico han logrado que los procesos de cogeneración se vuelvan rentables (Salem y Tiomno, 2003).
El análisis exergético es frecuentemente usado para analizar los procesos de cogeneración (Kwak et al., 2003). La irreversibilidad generada en el proceso se incorpora en forma de costo marginal (Chejne y Restrepo, 2003). La tecnología del punto de pliegue...