La planta y su estructura productiva
Es en plantas muy complejas donde la termoeconomía puede ofrecer resultados indisputables. Por lo tanto, para demostrar la potencia del método es necesario elegir una planta suficientemente compleja para comprobar la tecnología. La teoría ha sido aplicada a una unidad de 350 MW de la Central Térmica de Teruel.
La planta ha sido descompuesta en seis subsistemas: parque de carbones, caldera, ciclo de vapor, sistema de refrigeración, sistema eléctrico y sistemas auxiliares. Cada uno de estos subsistemas puede, a su vez, ser descompuesto en otros subelementos adecuados. Por ejemplo, el ciclo de vapor está compuesto por el sistema agua-vapor dentro de la caldera, y las zonas de alta y baja presión. La zona de alta presión comprende las turbinas de alta y media presión, los calentadores asociados, el ventilador y las tuberías. Finalmente, podemos descomponer los elementos básicos del sistema e incluso reducir el conjunto hasta identificar las irreversibilidades termodinámicas que tienen lugar en cada componente o elemento de la planta. Podemos tener tantos niveles de descomposición como sean requeridos.
Para la planta estudiada hemos tomado 40 componentes para diagnosticar y 120 corrientes que calculan a partir de 120 datos obtenidos del sistema de control de la planta, del balance térmico de diseño y de datos técnicos de los equipos.
Simulador modular para estado estacionario
La obtención de costes diferenciales requiere disponer de un modelo base con el que comparar. Esto muestra la necesidad de desarrollar un simulador de modelos base que se ha basado en el programa SICIVEX y usa la metodología General Electric (Spencer et al. 1974) para predecir las líneas de expansión para las secciones de alta presión y condensación. Luego, los valores son corregidos por los datos de las Pruebas de Rendimiento. Las relaciones presión-caudal se determinan por la ley de la elipse de Stodola. Los calentadores del agua de alimentación están modelizados a partir de datos del fabricante usando el método NTU.
Una comparación entre las eficiencias de energía predichas en los principales subsistemas y las encontradas por las Pruebas de Rendimiento revela diferencias del orden de 1% en los casos menos favorables.
Estudio de la instrumentación y de la validación de datos
Los datos primarios de la planta son valores "medidos" que tienen una precisión y exactitud que depende del instrumento de medida cuya calibración puede degradarse con el tiempo. Por ello, se ha desarrollado una base de datos de medidas que contiene los valores medios, máximos y mínimos aceptables, así como desviación estándar y varianza, además de métodos para sustituir los valores incorrectos por otros más razonables para poder aplicar los cálculos de costes.
Detección de medidas erróneas
Esta base de datos debe estar funcionando en tiempo real para convertir todos los datos primarios de la planta en un conjunto de valores aceptable para calcular los costes. Los datos se obtienen desde el sistema de adquisición de datos cada diez segundos. Dos variables de referencia son de importancia crucial en este paso: carga y presión de vapor vivo, que proveen el modo de operación bien para presión fija o bien para deslizante. Estas variables junto con las condiciones ambientales y del carbón son las variables de entrada del simulador que proporciona las condiciones objetivo. Este proceso es llevado a cabo cada cinco minutos y todos los datos procesados son almacenados en la base de datos SIVAS que suministrará los datos para el siguiente paso.
Estructura general del sistema
Diagnóstico Termoeconómico
Una vez que hemos ajustado y filtrado por completo los datos, podemos proceder al análisis termoeconómico en sí. Este diagnóstico cuantitativo se hace cada cinco minutos y consiste en la comparación de los resultados reales con las condiciones objetivo de funcionamiento. Después, se valoran los funcionamientos defectuosos y finalmente se evalúa el incremento de consumo de combustible causado por las malfunciones detectadas.
La figura siguiente muestra un resultado de los cálculos de un caso real.
Impacto en combustible para un caso real
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