Estudio exergoeconómico de una central térmica comparando el sistema de enfriamiento del aire de admisión evaporativo actual con un sistema de enfriamiento por absorción aprovechando los gases de combustión

Abstract

Este trabajo presenta la identificación y simulación del ciclo simple a gas con las tecnologías de enfriamiento del aire descritas a lo largo del documento en la herramienta de simulación Thermoflex, un software completo que permite simular la central térmica en su totalidad, ya que proporciona al usuario autonomía para construir cualquier estructura mediante conexión de distintos bloques o componentes de forma flexible y sin limitaciones, facilita diversos componentes necesarios para modelar cualquier sistema o incluso adecuar un pequeño subsistema, además permite una sinergia entre el diseño energético, el tamaño físico del equipo, el rendimiento y los costos de la instalación. Posteriormente se analiza el desempeño exergo económico de la central, dividiendo este análisis en cálculos, modelos y balances exergéticos para finalmente realizar balances termo económicos en la herramienta de cálculo Engineering Equation Solver EES. Se simulan cuatro configuraciones de la planta, a condiciones ideales, de emplazamiento, con la adición de dos tecnologías de enfriamiento del aire de admisión como el enfriamiento evaporativo y por absorción con el fin de obtener datos para realizar el análisis exergético, determinando los flujos de exergía en cada uno de los componentes para clasificarlos en exergía suministrada y producida. El análisis termo económico se realiza con el fin de costear la exergía destruida por cada proceso y comparar esta cantidad entre las diferentes configuraciones. Los resultados obtenidos se compararon, mediante un análisis de sensibilidad que altera el porcentaje de carga de 100% a 50% para observar el efecto del desempeño del ciclo a cargas parciales, de esta forma se determina la ineficiencia y los costos de producción elevados de los ciclos a gas cuando operan a cargas parciales. Una de las corrientes con mayor costo exergético unitario es el que se genera en el compresor, debido a la gran cantidad de exergía necesaria para producir el aire comprimido, esto es válido para las cuatro configuraciones, incrementando su valor a medida que disminuye la carga operacional. Con este trabajo se reitera la importancia de las tecnologías de enfriamiento del aire de admisión como una optimización necesaria para los ciclos a gas, con el fin de disminuir la exergía destruida en el compresor causadas por altas temperatura en el aire de admisión, que afectan de forma significativa el desempeño y la utilidad económica del sistema