Análisis de la mejora de la eficiencia energética de los ciclos de vapor por utilización del calor de baja exergía

Abstract

Los ciclos convencionales de vapor a condensación son ineficientes, lo que termodinámicamente se explica por los reducidos valores de exergía del vapor que alimenta a la turbina, respecto a la entalpía demandada por el generador de vapor. Existe pues una pérdida irreversible para la producción de trabajo. Pero las aplicaciones calóricas que se encuentran en la práctica requieren energías de baja calidad cuya producción demanda cantidades importantes de recursos. Las mismas podrían ser ahorradas significativamente si se utilizaran los calores residuales de las máquinas térmicas. En una turbina de vapor es posible extraer una corriente de alguna de las bocas de extracción, el vector de la calidad necesaria para su aplicación calórica. Pero se entiende que toda extracción de vapor de la máquina, restará potencia eléctrica a la turbina por lo que su conveniencia debe ser estudiada. Estos estudios se realizaron mediante la confección de modelos computacionales que fueron corridos para parámetros usuales en la práctica, con el objetivo de determinar si lo sugerido es conveniente. Se presentan las conclusiones y recomendaciones.

Conventional condensation steam cycles are inefficient, which is thermodynamically explained by the reduced values of exergy that feeds steam turbine, with respect to the the enthalpy demanded by the steam generator. There is an irreversible loss for the work production and most of the energy input has to be exhausted to the surroundings. But caloric applications require low o medium temperature heat, which is generated burning fuel, which could be saved significantly if the residual heat of thermal machines were used. In a steam turbine is possible to extract a stream of steam of the quality required for this caloric implementation by some of the extraction nozzles. But it is understood that any steam extraction from the turbine decrease electric power production, so its convenience should be studied. These studies were undertaken by means of computer models that were run with usual parameters in practice. Findings and recommendations are presented.