ANÁLISIS ENERGÉTICO A PLANTA ELÉCTRICA DE COGENERACIÓN MODIFICADA

ANÁLISIS ENERGÉTICO A PLANTA ELÉCTRICA
DE COGENERACIÓN MODIFICADA
ANALYSIS OF A COGENERATION PLANT MODIFIED


RESUMEN: En los ciclos combinados suelen involucrarse otros equipos diferentes a los tradicionales (turbinas, compresores, bomba, condensadores y calderas), para mejorar la eficiencia térmica de los procesos. Algunos de ellos involucran precalentamiento, mezcladores, y otrosdispositivos que afectan positivamente el rendimiento de los procesos energéticos. El propósito de este documento es analizar un ciclo combinado con cogeneración y regeneración, y con los resultados obtenidos a partir del análisis energético determinar cómo se puede mejorar la eficiencia térmica del proceso variando propiedades en los aparatos y reemplazando los mismos.

PALABRAS CLAVE: Cogeneración,regeneración, exergía, eficiencia térmica, calor, trabajo, flujo másico.

ABSTRACT: In the combined-cycles are involved other than the traditional equipment (turbines, compressors, pump, condensers and boilers), to improve the thermal efficiency of the processes. Some of them involve preheating, mixers, and other devices that positively affect the performance of energy processes. The aim of thispaper is to analyze a combined cycle cogeneration and regeneration, and with the results obtained from the energy analysis determine how to improve the thermal efficiency of the process varying properties in the equipments and replacing them

KEYWORDS: Cogeneration, regeneration, exergy, thermal efficiency, heat, work, mass flow.


1. INTRODUCCIÓN

Para el proceso se considera una plantaeléctrica de cogeneración con regeneración, donde el vapor de agua entra a una turbina a 6 MPa y 450°C a razón de 20 Kg/s, y se expande a una presión de 0,4 MPa. A esa presión, el 60% del vapor de agua se extrae de la turbina, y el resto se expande a una presión de 10 kPa. Por otro lado, parte del vapor que se extrajo sr usa para calentar agua de alimentación en un calentador abierto de agua dealimentación. El resto de vapor extraído se usa para calentamiento de proceso y sale del calentador de proceso como liquido saturado a 0.4 MPa. Luego se mezcla con el agua de alimentación que sale del calentador de agua de alimentación, y la mezcla se bombea a la presión de la caldera. Finalmente, el vapor en el condensador se enfría y se condensa por el agua de




enfriamiento de un riocercano, que entra al condensador adiabático a razón de 463 kg/s.

El análisis se hace con algunas suposiciones, entre las principales de todas se asume:

ciclo es completamente reversible.
El agua y el aire del medio circundante no interactúan..
Las propiedades físicas de los materiales de los componentes no son afectadas por cambios en la temperatura.

2. ANÁLISIS ENÉRGETICO

Para elanálisis se determinan todas las entropías, presiones y temperaturas de cada uno de los estados del proceso. La Figura 2.1 muestra esquemáticamente el proceso.



Figura 2.1. Esquema del ciclo
Figure 2.1. Cycle scheme
2.1. Propiedades del proceso

Del balance energético se determinan la entropía, temperatura y presión asociados a cada uno de los estados, así como los volúmenes específicos ylas entalpías. Los resultados obtenidos se encuentran consignados en la Tabla 2.1 y la Tabla 2.2 y fueron obtenidos a partir del Software de termodinámica ESS PROPER 1 y algunos cálculos obtenidos a partir de las tablas de saturación, liquido comprimido y vapor sobrecalentado del libro Termodinámica de Cengel 6 edición.

Tabla 2.1. Propiedades principales del proceso.
Table 2.1. Principalprocess properties.

Estados
Presión
(KPa)
Temperatura
(°C)
Entropía
(KJ/Kg-K)
Estado 1
10
45,8
0,649
Estado 2
400
45,8
0,649
Estado 3
400
143,6
1,777
Estado 4
400
143,6
1,777
Estado 5
6000
145,8
1,777
Estado 6
6000
450,4
6,722
Estado 7
400
143,6
6,722
Estado 8
400
143,6
6,722
Estado 9
400
143,6
1,777
Estado 10
400
143,6
6,722
Estado 11
10
45,8...