Diseño de un Sistema de Energía Solar para Agua de Reposición de Calderas

Abstract

Ante la crisis energética que se ha agudizado en las últimas décadas, es imperativo buscar nuevas formas de energías renovables que sean sustentables en el tiempo. Conforme los recursos se vuelven más limitados y escasos, la optimización en el uso eficiente de la energía y la utilización de energías renovables ha pasado a tener un papel preponderante en el escenario mundial. La energía solar es un claro estandarte de esta renovación de paradigmas que suscita un nuevo interés a nivel de ingeniería. Desde este contexto, se aborda una situación común en las industrias del país, que reside en el aprovechamiento de la energía solar para las aplicaciones térmicas que se derivan de los procesos de manufactura. Se piensa en la industria pues se sabe que requiere energía térmica en diversas etapas de sus procesos, pero bien se podría hablar acerca de otro fin que pueda hacer un uso del vapor como la generación eléctrica. El presente trabajo detalla el diseño de un sistema de agua de reposición a la sala de calderas de una industria de bebidas mediante el uso de colectores solares para aprovechar la energía térmica solar mediante concentración parabólica. El diseño expuesto se basa en un análisis técnico-económico que permitió seleccionar una alternativa de transferencia de calor indirecta mediante un fluido térmico con concentradores solares de la marca SkyFuel para sustituir parcialmente la energía de combustión de la caldera pirotubular. Para el agua de reposición de la caldera se utilizó en el diseño, agua de un proceso de lavado de botellas que cuenta con características fisico-químicas favorables para su uso en el proceso de generación de vapor. Se determinó una disminución promedio en el consumo de agua de 150 m3 semanales y una sustitución del 12% de la energía térmica de la caldera. Al valorar la viabilidad económica del proyecto se determina que se tiene una TIR del 9,4%, un VAN de $ (69.645,31) y un periodo de recuperación de la inversión de 8,9 años.

Due to the extensive use of finite resources the energy crisis has worsened in recent decades, and this situation now compels us to look into another direction. It is imperative to seek new sources of renewable and sustainable energy. Solar potential is a clear standard of this renewal of paradigms that arouses a new interest at engineering. In this context, a great opportunity to take advantage of solar energy is found within the industrial area. Manufacturing sites use considerable amounts of thermal energy with low or medium temperatures. This work describes the design of a water system replenishment at a beverage industry through the use of solar collectors to take advantage of thermal energy received through parabolic concentration. The design of this system is based on a technical-economic analysis that allowed to select an indirect heat transfer alternative through a thermal fluid with SkyFuel solar concentrators. These parabolic concentrators will partially replace the combustion energy of the shell boiler. A replacement of 12% of the thermal energy of the boiler was determined with the use of 3 SCA. When assessing the economic feasibility of the project, it is determined that there is an IRR of 9,38%, a VNA of $ (69.645,31) and a recovery period of 8,9 years for the investment.