TDG es un acrónimo de Thermoeconomic DiaGnosis, un sistema de diagnóstico de operación de plantas de potencia basado en técnicas termoeconómicas.
El sistema TDG facilita la toma de decisiones en el ámbito de la gestión, y la Operación y Mantenimiento de plantas térmicas de potencia. Las aplicaciones informáticas se adaptan a la medida del cliente y a sus necesidades, que pueden incluir
La Termoeconomía combina economía y termodinámica para sistemas intensivos en energía y capital, siendo el punto de encuentro de la tecnología térmica con el mercado eléctrico. Cubre el espacio vacío entre los diseñadores de plantas y los responsables de tomas de decisión, respondiendo a preguntas tales como ¿qué diseño supone minimizar el coste de la energía producida? ¿qué estrategia de operación permite el mayor beneficio? ¿en qué equipo se está incurriendo en un sobrecoste?
Las distintas técnicas termoeconómicas no están unificadas . En este sentido CIRCE ha sido líder en el desarrollo de la Termoeconomía, formalizada en la Teoría del Coste Exergético y la Teoría Estructural, que han tenido gran aceptación, demostrado por la concesión en tres ediciones del Edward F. Obert Award de ASME. En particular la Teoría Estructural unifica muchos de los desarrollos de otros grupos de investigación y les dota de formalización teórica.
Nuestra tecnología se basa en el análisis exergético, esto es, en el 2º Principio de la Termodinámica, que establece la desigualdad en la calidad de la energía. En términos de exergía son equivalentes:
En cambio, el vapor de salida de una turbina a condensación no tiene exergía. Está exhaustado y no puede producir más potencia, aunque de hecho aun tiene mucha energía, que se debe evacuar en el condensador. El concepto formal de la exergía es el máximo trabajo que daría una máquina ideal (como la de Carnot).
En la imagen siguiente se presenta un esquema de un ciclo combinado simplificado, donde las distintas corrientes se han expresado en exergía.
Ejemplo: equivalencia de corrientes en términos de energía
¿Por qué no se puede obtener nunca el máximo trabajo? La razón de ésto es que los procesos que se utilizan son en esencia imperfectos: pérdidas, fricciones, saltos térmicos, enfriamientos, mezclas,... en definitiva, irreversibilidades. Además, las irreversibilidades en un proceso serán más penalizantes cuanto más avanzado esté dicho proceso en la cadena de producción. Así, conviene asignar a cada producto intermedio de la planta (gases calientes, vapor a distintos niveles de presión) un coste exergético definido como
coste exergético = la cantidad de fuel necesario para generar dicho producto |
El coste exergético se traduce a coste económico simplemente multiplicando por el coste monetario del fuel. En la siguiente imagen se ha calculado dicho coste exergético unitario.
Ejemplo: costes exergéticos unitarios a nivel de corriente
La pregunta que TDG responde es
| En qué equipos, en qué cantidad, y por qué causas se consume mayor cantidad de combustible para una producción dada |
La comparación frente a un mejor estado de operación posible define un potencial de mejora técnicamente alcanzable. Nuestra tecnología permite localizar los equipos responsables de la desviación en el consumo, cuantificar en unidades monetarias y relacionar las causas, de malfunción, de estrategia de operación o de condiciones ambientales. El análisis cualitativo subsiguiente guía en la toma de decisiones para corregir el problema. En el caso de ejemplo aparece en color claro el valor real y entre paréntesis el estado de referencia. El impacto de cada equipo sobre el mayor consumo total se ha evaluado en el cuadro adjunto. Se aprecia a simple vista en qué equipos conviene tomar medidas correctivas.
Ejemplo: incremento en el consumo de combustible en un caso real frente al caso de referencia
| Estructura del Sistema El diseño del sistema de diagnóstico termoeconómico ha sido realizado de manera modular. El sistema requiere en un caso general cuatro módulos:
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Estructura general del sistema |
Este diseño permite el desarrollo rápido de los distintos módulos de cálculo. El intercambio de datos con otras aplicaciones ofimáticas está asegurado por el uso de estándares como ODBC y SQL.
Aplicaciones para el Usuario Final
La aplicación del diagnóstico termoeconómico a plantas complejas puede ser una herramienta muy útil para la gestión, la ingeniería de planta, y los departamentos de operación y mantenimiento. Además, si esta herramienta ha sido integrada en el sistema de gestión de información de la planta, continuamente procesando datos de la planta y extendiendo la información generada a los diferentes usuarios, la mejora potencial y los beneficios derivados se amplifican en varios órdenes de magnitud.
A grandes rasgos, las posibles aplicaciones del sistema de diagnóstico termoeconómico de la operación están descritas en los puntos siguientes:
Dependiendo del usuario final, y por tanto, del nivel de toma de decisión al cual se aplique el diagnóstico, el sistema debe ser adaptado al cliente. Es decir, un director de operarios necesita cierta información y con diferente frecuencia que un director de planta o un técnico de mantenimiento. Es importante remarcar que el sistema es el mismo, sólo cambia la forma de presentar los resultados.
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