CENTRALES TERMOELÉCTRICAS

SESIÓN 9Mag. Wilmer Jara Velásquez

2015-I

TERMOECONOMÍA• La Termoeconomía, término incorporado por Evans y Tribus en 1962,

que nace como nueva disciplina en la década de los 60 tiene como objetivo estudiar la conexión entre Termodinámica y Economía, sentar las bases teóricas de una ciencia del ahorro de energía, buscando criterios que permitan evaluar la eficiencia y el costo de sus productos, en sistemas con un consumo intensivo de energía.

• 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 costo de la energía producida? ¿qué estrategia de operación permite el mayor beneficio? ¿en qué equipo se está incurriendo en un sobrecosto?.

Una central termoeléctrica, una refinería o una planta petroquímica son ejemplos de sistemas energéticos complejos constituidos por componentes o equipos que se

relacionan entre sí a través de los flujos de materia y energía que procesan

• Estos sistemas pueden ser analizados en términos de su rentabilidad y rendimiento con respecto al consumo de recursos, calculando el consumo de combustibles, inversión, gastos de operación y mantenimiento, etc pero no tiene mecanismos para evaluar los procesos que ocurren dentro del sistema, es decir, cómo se distribuyen los costos dentro de él.

• Por otro lado estos sistemas pueden ser analizados termodinámicamente, calculando los rendimientos y las irreversibilidades de los equipos que la forman, pero sin conocer sus aspectos económicos .

• La Termoeconomía fusiona ambos análisis al combinar el análisis termodinámico y el económico aplicando el concepto del costo (propiedad económica) a la exergía (una propiedad termodinámica).

• Los expertos en esta materia están de acuerdo en que la exergía es la propiedad termodinámica más adecuada para asociarla al costo, ya que contiene información de la Segunda Ley de la Termodinámica y tiene en cuenta la calidad de la energía dándole de esta manera una dimensión económica.

CONCEPTOS IMPORTANTES (I)EXERGÍA

• La Exergía es una propiedad que establece un referente de calidad de la energía al llevar un determinado sistema a su equilibrio termodinámico con el medio ambiente, entregando su máximo trabajo posible .

• Se aprecia que la exergía está en función a las propiedades del sistema y de su medio ambiente, una prueba más que la energía y el ambiente se encuentran en estrecha relación.

• El vocablo equivalente a exergía es disponibilidad , término que se hizo popular en Estados Unidos en la Escuela de Ingeniería del MIT en los años cuarenta. Actualmente se le conoce como exergía, término introducido en Europa en los años cincuenta y que ha encontrado aceptación global debido a que es más corto y rima con energía y entropía

• Exergía en el estado 1 = B1 – B0 = (H1 –T0 S1) – (H0 –T0 S0)

CONCEPTOS……(II)ANERGÍA

• Anergía en el estado 1 = (H1 – Exergía) = H0 +T0 (S1 –S0)

• La anergía es aquella parte de la entalpía inicial que no puede ser transformada en trabajo útil

• El término fue utilizado por primera vez por Rant en 1962.

• Sin embargo es poco utilizado a diferencia de la exergía.

CONCEPTOS IMPORTANTES (III)

• BALANCE EXERGÉTICO -Es un instrumento que

permite identificar donde se producen las pérdidas de exergía.

(Exergía entrante) – (Exergía saliente) = Exergía destruida dentro del sistema

• A diferencia de la energía, la exergía no se conserva.

La irreversibilidad generada por el proceso está relacionada con el concepto de entropía generada, definido por la Ley de Gouy-

Stodola:

METODOLOGÍAS…

• Las metodologías termoeconómicas pueden agruparse básicamente en dos:

• Contabilidad Termoeconómica: Método de asignación de costos que permite saber el costo real de los productos, siendo una base racional para ponerles un precio .

• Optimización Termoeconómica: Se usa para conseguir las óptimas condiciones de diseño

u operación.

Tsatsaronis y Winhold (1984-1986) fueron los pioneros en introducir una metodología de contabilidad termoeconómica, denominada Método Exergoeconómico,

basada en el cálculo de los flujos de exergía.

Por ejemplo, tenemos una planta de cogeneración con

turbina de gas como se muestra en la siguiente figura

Contabilidad Termoecon..• De esta forma tendríamos dos ecuaciones y dos incógnitas y por tanto

se hallarían los costos de ambos productos del sistema. Valero, Lozano y Muñoz en 1986, propusieron una metodología rigurosa y sistemática para la determinación de los costos de los flujos, denominada Teoría del Costo Exergético. La clave de esta teoría es definir las ecuaciones de asignación de costos basándose solamente en criterios termodinámicos, en particular en los conceptos de fuel y producto. En ella se presenta una nueva función termodinámica, el Costo Exergético, definido como la cantidad de recursos externos, valorados en términos de exergía necesarios para obtener un determinado producto.

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