Análisis de los elementos fundamentales para el diseño de una planta térmica a vapor con ciclo combinado

Abstract

La humanidad entera se ha dado cuenta ya de que fuentes naturales de abastecimiento de agua y energía tienen un límite. Es entonces cuando debemos acudir a la ciencia y tecnología, aunque sea para aliviar las urgentes necesidades de grandes poblaciones. La energía nuclear tiende a convertirse en la mejor solución para la mayoría de los países del mundo, sobre todo para aquellos de alta tecnología industrial. Para otros países como el nuestro, que aún tienen las reservas carboníferas, a juicio de nosotros, es prematuro pensar en la utilización una nueva fuente de energía como la fisión nuclear que no solo requiere una enorme inversión, sino que exige una tecnología muy avanzada respecto a la que disponemos. Es más, la construcción de una planta nuclear, y su mantenimiento posterior no sería patrimonio exclusivo sino de aquel o de aquellos que tienen el privilegio de manejar la alta especialización y el personal peruano no sería sino un ser que, si consume y especta la belleza de la energía atómica, mas no un elemento activo en dicho campo, por lo menos durante buen período de tiempo. En este trabajo hacemos un estudio de los componentes necesarios de una planta térmica a vapor con ciclo combinado con producción de agua y empleando el carbón peruano como combustible. Para esto había que referirse a una realidad concreta y nuestra, para que de esta forma tengamos una idea clara de nuestra capacidad técnico-económico, en la solución de grandes problemas de agua y electricidad que se avecinan, principalmente a lo largo de nuestra costa. Hemos tomado como referencia a la ciudad de Trujillo, y al puerto de Salaverry como el lugar apropiado para la construcción de este tipo de planta térmica, y, presentamos los cálculos a manera de un análisis de una de las alternativas de solución para cubrir el déficit de agua del área Metropolitana de Trujillo hasta el año 1,985, más no como la mejor alternativa. A este respecto queremos acotar que la mejor alternativa de solución de acuerdo con las normas ya clásicas de un proyecto es aquella que cumple en forma óptima las exigencias técnicas y económicas. Pero la realidad de nuestro país exige usar el término óptimo pensando no solo en nuestra disponibilidad técnica y científica, sino también en la creciente necesidad de emplear la mano de obra peruana. En este sentido, si es que pensamos buscar un' desarrollo tecnológico propio, para nosotros, ningún proyecto debe ser óptimo si es que no acepta la tecnología incipiente que tenemos y si es que no crea la mayor cantidad posible de nuevos puestos de trabajo. No olvidemos que nuestra población crece cada vez más y necesita pan para su sustento y es deber de todos enfrentarlo con cautela. En líneas arriba decimos que la parte numérica de este trabajo es el resultado de sólo una alternativa porque no incluimos la serie de posibles soluciones, pero sí queremos dejar en claro nuestra convicción que ésta es la única forma de resolver los problemas de agua en el Perú a partir del futuro muy cercano. Indudablemente resultará mucho más caro que los medios de suministro actuales, empero las plantas duales contrarrestan enormemente porque con la electricidad producida se paga lo que cuesta el agua. El trabajo hemos dividido en cuatro capítulos y en cada uno de ello hemos tratado de incluir, en lo posible, los de talles teóricos y prácticos para no quitarle la importancia académica que tiene. En el capítulo I nos ocupamos de las consideraciones teóricas de una planta térmica dual, pero restringido a la producción de agua y electricidad. En este capítulo presentamos, también, las diferentes formas de poder obtener agua destilada a partir del agua de mar, describiendo someramente sus principios de funcionamiento. En el capítulo II presentamos en forma detallada el análisis del problema de agua' y electricidad para Trujillo y determinamos el volumen de producción necesario para cubrir el déficit hasta el año 1f985. En el capítulo III entramos de lleno a ocuparnos de la planta en sí. El estudio de este capítulo iniciamos con el diagrama de principios y procesos termodinámicos del ciclo combinado, ya que en estos conceptos se fundan los análisis de las otras dos partes de este capítulo. Seguidamente, nos ocupamos de la parte de la planta de producción de agua empleando el método de desalinización por evaporación Instantánea o Multiflash, por ser este el más adecuado para las plantas de gran capacidad. Se fijan las condiciones de funcionamiento, la cantidad de vapor necesario, se calculan las áreas de transferencia de calor, las dimensiones de las cámaras de evaporación, de los diferentes tanques de bombeo y el caballaje de las bombas necesarias, completando con el sistema de tuberías. Con la cantidad de vapor, para la desalinización, entramos al estudio de la parte de producción de electricidad e iniciamos adoptando la turbina de contrapresión. En esta parte la secuencia del análisis la principiamos con el balance energético y después nos ocupamos de cada uno de los componentes llegando a establecer en cada caso las condiciones de funcionamiento, dimensiones y especificación del material, cuidando de incluir todas las consideraciones para un proyecto definitivo, eh el aspecto técnico se refiere. Finalmente, en el capítulo IV nos referimos a las consideraciones de explotación, transporte y el parqueo del carbón peruano de Alto Chicama. No creemos que el trabajo sea completo ni para la etapa inicial de un proyecto de tal envergadura, pero estamos seguros de que hemos tocado uno de los puntos álgidos de nuestra realidad y es nuestra esperanza continuar con el estudio definitivo en trabajos posteriores, y ojalá de esta manera hayamos aportado nuestro granito de arena para el bienestar del futuro del Perú.