Diagnóstico termoeconómico al ciclo combinado Tula de Allende Público Deposited
Las plantas de generación de potencia eléctrica, como las plantas termoeléctricas o los ciclos combinados, utilizan hidrocarburos como fuentes de energía. Estos hidrocarburos son utilizados en un proceso de combus- tión, donde la energía química que contienen se transforma en energía térmica en una cámara de combustión, que a su vez se transforma de la energía mecánica en una turbina y posteriormente a energía eléctrica en un generador eléctrico. No toda la energía química contenida en los hidrocarburos es aprovechada, más del 50 % de ésta es desechada al medio ambiente en forma de calor residual (Hewawasam et al., 2020). Una alternativa para el aprovechamiento de esta energía térmica residual es el uso de tecnologías como los ciclos combina- dos. Los ciclos combinados aprovechan el calor proveniente de los gases de escape de una turbina de gas para generar un flujo de vapor de agua, éste se expande en una turbina de vapor y se genera una potencia adicional, logrando de esta manera, incrementar la potencia total del sistema y su eficiencia con el mismo recurso energético suministrado. En este trabajo, se realiza el análisis termodinámico y el diagnóstico termoeconómico de la central de ciclo combinado Tula de Allende, que se encuentra ubicada en el estado de Hidalgo, México. En el aná- lisis termodinámico se evalúa el desempeño del ciclo combinado a diferentes condiciones de operación, se identifican las irreversibilidades generadas en los componentes productivos y disipativos, además, se evalúa la eficiencia exergética de cada equipo. En el diagnóstico termoeconómico, se proponen dos alternativas de tratar el flujo de calor desechado en la torre de enfriamiento, como residuo o como irreversibilidad interna, en esta propuesta se muestran dos estructuras productivas diferentes; se evalúan los costos exergéticos de cada corriente del ciclo y se muestra como éstos están formados, se compara el desempeño del ciclo combinado a condiciones de operación y condiciones de diseño, se evalúa el cambio en el recurso externo debido a la modificación de un parámetro en el ciclo, se identifica la contribución de las irreversibilidades internas y externas a este cambio en el recurso externo y se identifican las malfunciones y disfunciones presentadas en el ciclo. Se concluye que para ambas propuestas de estructuras productivas, los resultados del diagnóstico termo- económico presentan el mismo comportamiento. Se realiza la disminución de la eficiencia isoentrópica del compresor y los resultados muestran que ese equipo es el que presenta la malfunción y el equipo principal- mente afectado por esa malfunción es la cámara de combustión. El considerar el calor rechazado en la torre de enfriamiento como una irreversibilidad interna o como un residuo, muestra cambios principalmente el costo exergético de los productos, no obstante, al ser una corriente con un valor de exergía baja, existe poca la variación en los resultados, por lo cual, ambas estructuras productivas son válidas para el desarrollo del diagnóstico termoeconómico.
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