Modelado de un simulador de ciclos combinados y optimización de los niveles de presión de la turbina de vapor en la caldera de recuperación de calor

Abstract

Dada la actual situación energética global, se hace cada vez más necesaria la búsqueda de alternativas fiables y respetuosas con el medio ambiente para satisfacer a partes iguales la demanda de energía y la opinión social, cada vez más preocupada y enterada de la realidad medioambiental del presente y sus posibles consecuencias futuras.
Dentro de este marco, y a pesar de usar combustibles fósiles, la generación de energía mediante plantas de ciclo combinado se postula como una de las grandes alternativas para dentro de los métodos existentes de generación de energía eléctrica mediante el uso de combustibles fósiles gracias a que ofrece ventajas como un reducido coste de instalación con respecto a otras plantas [García and Muñoz, 2006], o el uso de combustibles de alta calidad, que pueden ser líquidos o gaseosos y que reducen drásticamente el nivel de emisiones contaminantes con respecto a otros métodos como las plantas de generación de electricidad que hacen uso del carbón. Los ciclos combinados se diseñaron como alternativa a otros medios de generación de energía buscando una opción con un rendimiento superior. Esto se consigue debido a que se basan en el máximo aprovechamiento de la energía disponible, intentando evitar desperdiciarla. Esto se consigue mediante la combinación de un ciclo de gas y uno de vapor, el cual aprovecha los gases aún calientes, que de otra forma serían expulsados al ambiente, para generar vapor que producirá energía al expansionarse en una turbina.
El presente trabajo está encaminado a la obtención de una serie de programas que permitan simular distintos tipos de ciclos combinados y que permitan realizar una optimización de los mismos. Al comienzo del trabajo se lleva a cabo un estudio de los mismos, realizando en primer lugar una extensa introducción sobre el fundamento termodinámico sobre el que se basan estos ciclos, sus parámetros de diseño y las distintas configuraciones existentes para las plantas de ciclo combinado. En esa introducción se sienta la base teórica del método utilizado para llevar a cabo la optimización de los ciclos; los Algoritmos Genéticos.
Tras la introducción se analizan detalladamente los programas de simulación llevados a cabo, con una inclusión al final de cada programa de ejemplos de simulación con los resultados arrojados y las gráficas generadas. Estos programas se dividen en los dedicados a simular la turbina de gas y los dedicados a realizar lo propio con el ciclo de vapor, siendo ambas partes imprescindibles para definir el ciclo.
Después, se lleva a cabo un proceso similar con el fin de explicar los subprocesos llevados a cabo durante la optimización.
Finalmente, se realiza un estudio de los resultados obtenidos por los distintos programas.