La siguiente tabla contiene los valores de las pérdidas de calor y eficiencia térmica que experimenta el generador de vapor cuando es operado a condiciones atmosféricas promedio y diferentes cargas parciales.
Tabla 4.9. Resultados de cálculo de eficiencia térmica valorada con temperatura promedio anual de 19.5 °C
Temperatura promedio anual 19.5 °C
Cargas Parciales % MRC 5.878 0.15 0.082 93.89 100% 5.874 0.10 0.091 93.93 75% 5.867 0.175 0.119 93.83 50% 5.859 0.35 0.168 93.62 25% 5.843 0.35 0.340 93.46
En la figura 4.3 se muestran las eficiencias térmicas del generador de vapor en cuestión, considerando una temperatura promedio anual de 19.5 °C. En la gráfica se puede observar que la eficiencia térmica toma un valor mayor cuando el generador se encuentra trabajando a una carga de 100% con una eficiencia de 93.93 % y una mínima eficiencia térmica cuando trabaja a carga de 25% con un valor de 93.46%.
Figura 4.3. Resultados de cálculo de eficiencia térmica a diferentes cargas parciales y 19.5 °C
ING. MIGUEL ANGEL DEL RÍO NORIEGA 63 La siguiente tabla contiene los valores de las pérdidas de calor y eficiencia térmica que experimenta el generador de vapor cuando es operado a condiciones atmosféricas promedio del mes de enero y diferentes cargas parciales.
Tabla 4.10. Resultados de cálculo de eficiencia térmica valorada con temperatura promedio del mes de Enero de 14.4 °C
Condiciones de temperatura promedio Enero
Cargas Parciales % MRC 6.024 0.15 0.093 93.73 100% 6.020 0.10 0.104 93.77 75% 6.014 0.175 0.136 93.67 50% 6.005 0.35 0.192 93.45 25% 5.988 0.35 0.390 93.27
En la figura 4.4 se muestran las eficiencias térmicas del generador de vapor en cuestión, considerando una temperatura promedio del mes de Enero de 14.4 °C. En la gráfica se puede observar que la eficiencia térmica toma un valor mayor cuando el generador se encuentra trabajando a una carga de 100% con una eficiencia de 93.77 % y una mínima eficiencia térmica cuando trabaja a carga de 25% con un valor de 93.27%.
Figura 4.4. Resultados de cálculo de eficiencia térmica a diferentes cargas parciales y a temperatura 14.4 °C
ING. MIGUEL ANGEL DEL RÍO NORIEGA 64 La siguiente tabla contiene los valores de las pérdidas de calor y eficiencia térmica que experimenta el generador de vapor cuando es operado a condiciones atmosféricas promedio del mes de mayo y diferentes cargas parciales.
Tabla 4.11. Resultados de cálculo de eficiencia térmica valorada con temperatura promedio del mes de Mayo de 23.1 °C
Condiciones de temperatura promedio Mayo
Cargas Parciales % MRC 5.774 0.15 0.085 93.99 100% 5.770 0.10 0.089 94.0 75% 5.764 0.175 0.116 93.94 50% 5.756 0.35 0.164 93.73 25% 5.740 0.35 0.334 93.57
En la figura 4.5 se muestran las eficiencias térmicas del generador de vapor en cuestión, considerando una temperatura promedio del mes de Mayo, 23.1 °C. En la gráfica se puede observar que la eficiencia térmica toma un valor mayor cuando el generador se encuentra trabajando a una carga de 100% con una eficiencia de 94.0 % y una mínima eficiencia térmica cuando trabaja a carga de 25% con un valor de 93.57%.
Figura 4.5. Resultados de cálculo de eficiencia térmica a diferentes cargas parciales y a temperatura 23.1 °C
ING. MIGUEL ANGEL DEL RÍO NORIEGA 65 La siguiente tabla contiene los valores de las pérdidas de calor y eficiencia térmica que experimenta el generador de vapor cuando es operado a condiciones de temperatura extrema mínima, 3 °C y diferentes cargas parciales.
Tabla 4.12. Resultados de cálculo de eficiencia térmica valorada con temperatura extrema mínima 3 °C
Condiciones de temperatura extrema mínima 3 °C
Cargas Parciales % MRC 6.349 0.15 0.118 93.38 100% 6.345 0.10 0.132 93.42 75% 6.338 0.175 0.172 93.31 50% 6.330 0.35 0.243 93.07 25% 6.312 0.35 0.494 92.84
En la figura 4.6 se muestran las eficiencias térmicas del generador de vapor en cuestión, considerando una temperatura extrema mínima, 3 °C. En la gráfica se puede observar que la eficiencia térmica toma un valor mayor cuando el generador se encuentra trabajando a una carga de 100% con una eficiencia de 93.42 % y una mínima eficiencia térmica cuando trabaja a carga de 25% con un valor de 92.84%.
Figura 4.6. Resultados de cálculo de eficiencia térmica a diferentes cargas parciales y a temperatura 3 °C
ING. MIGUEL ANGEL DEL RÍO NORIEGA 66 La siguiente tabla contiene los valores de las pérdidas de calor y eficiencia térmica que experimenta el generador de vapor cuando es operado a condiciones de temperatura extrema máxima, 35 °C y diferentes cargas parciales.
Tabla 4.13. Resultados de cálculo de eficiencia térmica valorada con temperatura extrema máxima 35 °C
Condiciones de temperatura extrema máxima 35 °C
Cargas Parciales % MRC 5.429 0.15 0.050 94.37 100% 5.425 0.10 0.056 94.41 75% 5.419 0.175 0.073 94.33 50% 5.412 0.35 0.103 94.13 25% 5.397 0.35 0.209 94.04
En la figura 4.7 se muestran las eficiencias térmicas del generador de vapor en cuestión, considerando una temperatura extrema máxima, 35 °C. En la gráfica se puede observar que la eficiencia térmica toma un valor mayor cuando el generador se encuentra trabajando a una carga de 100% con una eficiencia de 94.41 % y una mínima eficiencia térmica cuando trabaja a carga de 25% con un valor de 94.04%.
Figura 4.7. Resultados de cálculo de eficiencia térmica a diferentes cargas parciales y a temperatura 35 °C
ING. MIGUEL ANGEL DEL RÍO NORIEGA 67 Para determinar la eficiencia térmica del generador de vapor a diferentes cargas parciales y condiciones ambientales se analizan las pérdidas de calor q2, q3+q4 y q5 para los diferentes regímenes de carga y condiciones ambientales mostradas a continuación.
Tabla 4.14. Resultados de cálculo de eficiencia térmica valorada a diferentes condiciones de temperatura.
35 °C 3 °C 23.1 °C 14.4 °C 19.5 °C
Carga Eficiencia térmica %
MRC 94.37 93.38 93.99 93.73 93.89
100% 94.41 93.42 94.0 93.77 93.93
75% 94.33 93.31 93.94 93.67 93.83
50% 94.13 93.07 93.73 93.45 93.62
25% 94.04 92.84 93.57 93.27 93.46
En la figura 4.8 se muestran las eficiencias térmicas del generador de vapor en cuestión, considerando las diferentes condiciones ambientales y cargas parciales.
Figura 4.8 Eficiencia térmica del generador de vapor a diferentes cargas parciales y distintas condiciones meteorológicas.
ING. MIGUEL ANGEL DEL RÍO NORIEGA 68 Observamos en la Fig. 4.8 que se presenta una mayor diferencia en la eficiencia térmica del generador de vapor a una carga de 25% y condiciones de temperatura de 3°C y 35°C.
Analizando la eficiencia térmica a cargas parciales y temperatura ambiente promedio anual cambia de 93.46% cuando se tiene una carga de 25% a 93.93 % a una carga de 100%. Presentándose un cambio de eficiencia relativa de 0.50%.
Analizando la eficiencia térmica a carga 100% y temperaturas ambientales extremas cambia de 93.42% cuando se tiene una temperatura de 3°C y 94.41% cuando se tiene una temperatura de 35°C. Presentándose un cambio de eficiencia térmica relativa de 1.04%.
Podemos afirmar que la pérdida q2 es la que tiene mayor influencia en el cambio de eficiencia térmica del generador de vapor en cuestión, ya que es mucho mayor que la pérdida q5.
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CONCLUSIONES
En el presente trabajo se realizó el cálculo de la eficiencia térmica, aplicando el método indirecto o de las pérdidas a un generador de vapor que quema combustóleo, instalado en la ciudad de Villa de Reyes, San Luis Potosí. Se consideraron los diferentes regímenes de carga a los cuales trabaja dicho equipo y las condiciones meteorológicas que se presentan en la ciudad donde se encuentra instalado. Haciendo un análisis de los resultados obtenidos del cálculo de eficiencia térmica, se concluye que:
Respecto al análisis de la eficiencia térmica en dependencia de la temperatura ambiente, se presenta un cambio de eficiencia térmica de 1.04% cuando el generador de vapor opera en condiciones de temperatura extremas, obteniendo una menor eficiencia térmica.
Analizando la eficiencia térmica del generador de vapor en dependencia de la carga, se presenta un cambio de eficiencia térmica de 0.50% cuando el generador de vapor opera en condiciones de cargas térmicas parciales y temperatura promedio anual.
La pérdida de calor q2 es la que más afecta el desempeño de la eficiencia térmica del generador de vapor, con valores que van de 5.3 a 6.3 %, y las pérdidas q3+q4 y q5 son muy bajas por lo tanto no afectan considerablemente la eficiencia del generador de vapor.
La temperatura del ambiente influye considerablemente en la eficiencia térmica del generador de vapor de 350 MW instalado en la planta termoeléctrica Villa de Reyes y cambia de 92.84% a una temperatura de 3°C y a 94.41% a una temperatura de 35°C.
Los resultados de la presente investigación ayudan a determinar la eficiencia térmica del generador de vapor instalado en la planta termoeléctrica Villa de Reyes a cualquier carga y cualquier temperatura del ambiente.
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RECOMENDACIONES
En este trabajo se desarrolló un método de cálculo de eficiencia térmica para un generador de vapor de 350 MW que quema combustóleo. La metodología aplicada es la indirecta o de las pérdidas, ya que esta, toma en cuenta todos los aspectos por los cuales el generador de vapor sufre pérdidas de calor mientras se encuentra en función, el ahorro de energía es muy útil ya que con él se ahorra combustible, dinero y se contribuye al cuidado del planeta, por lo que se recomienda:
1. Realizar un análisis financiero del método de eficiencia térmica escrito en la presente tesis.
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