Estudio exergético de un equipo generador de vapor por recuperación de calor en una central termoeléctrica de ciclo combinado

Abstract

El desarrollo que el país ha experimentado en los últimos años ha hecho que, como consecuencia, aumente la demanda energética. Asimismo la explotación del gas de Camisea ha abaratado los costos por uso de gas natural volviéndolo un combustible barato y limpio en comparación con otros combustibles fósiles. Es en este contexto que las centrales termoeléctricas han cobrado notoriedad, en especial las de ciclo combinado. Estas se caracterizan por tener una alta eficiencia en comparación a las centrales térmicas de ciclo simple. Las centrales de ciclo combinado usan los gases exhaustos de la combustión del gas natural para girar el eje de la turbina (turbina de gas) y para generar vapor sobrecalentado que se usa para girar una segunda turbina (turbina de vapor). La generación de vapor aprovechando los gases exhaustos se realiza en un equipo conocido como generador de vapor por recuperación de calor (HRSG por sus siglas en inglés). Desde la construcción de los primeros modelos de HRSG se han realizado modificaciones con el fin de mejorar la eficiencia. Es decir, generar la mayor cantidad de vapor sobrecalentado con la mínima cantidad de combustible. Una forma de realizar mejoras en un equipo ya diseñado es haciendo un estudio exergético. La exergía es la máxima energía que puede aprovecharse en un proceso y está ligada a la eficiencia del mismo. El presente informe consiste en un estudio exergético preliminar del HRSG a partir del uso de dos tipos de combustibles usados en la turbina de combustión. Este análisis puede ser usado como punto de partida para posteriores modificaciones en el equipo. Los cálculos de la entalpía y la entropía del sistema son útiles ya que nos da información de la energía transferida y las irreversibilidades del sistema. En base a estas dos propiedades de estado, podemos determinar la exergía total, la exergía destruida y la eficiencia, es decir, qué tan lejos estamos de las condiciones de reversibilidad.