Análisis energético y exergético en el sistema de cogeneración de un ingenio azucarero
La caña de azúcar es un recurso utilizado como materia prima para la producción de energía y alimentos en diferentes regiones de Colombia. El principal producto obtenido de la caña es el azúcar, generando un recurso de desecho: el bagazo. En el ingenio azucarero, el bagazo se utiliza como combustibl...
- Autores:
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Mendez Hernandez, Pedro Nicolas
Malagon Romero, Dionisio Humberto
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2022
- Institución:
- Universidad Santo Tomás
- Repositorio:
- Repositorio Institucional USTA
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La caña de azúcar es un recurso utilizado como materia prima para la producción de energía y alimentos en diferentes regiones de Colombia. El principal producto obtenido de la caña es el azúcar, generando un recurso de desecho: el bagazo. En el ingenio azucarero, el bagazo se utiliza como combustible en el ciclo Rankine para la generación de energía y vapor. En este trabajo, a partir de datos experimentales del ingenio, se generaron análisis energéticos y exergéticos para establecer algunas mejoras en este ciclo. A partir del análisis de la primera y segunda ley, se realiza un análisis de la modificación de las condiciones de entrada de vapor a las turbinas para determinar la mejora de la eficiencia energética y la disminución de la destrucción de exergía. Los resultados muestran que las condiciones de entrada de 6,58 MPa y 783,15 K permiten obtener la mayor potencia y rendimiento del ciclo, obteniendo una potencia neta de 34274 kW y un rendimiento energético del 81,8%, también se obtiene que la mayor pérdida de exergía se produce en la caldera representando el 53,87% de la exergía del bagazo. Por otro lado, se obtiene un rendimiento exergético del ciclo del 23,14%. Se espera implementar nuevas metodologías de investigación y considerar la aplicación del estudio para el diseño de nuevos ingenios azucareros y la optimización y mejora de los existentes para obtener un mejor rendimiento, reducir la contaminación atmosférica y un beneficio energético y económico para la región. |
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En este trabajo, a partir de datos experimentales del ingenio, se generaron análisis energéticos y exergéticos para establecer algunas mejoras en este ciclo. A partir del análisis de la primera y segunda ley, se realiza un análisis de la modificación de las condiciones de entrada de vapor a las turbinas para determinar la mejora de la eficiencia energética y la disminución de la destrucción de exergía. Los resultados muestran que las condiciones de entrada de 6,58 MPa y 783,15 K permiten obtener la mayor potencia y rendimiento del ciclo, obteniendo una potencia neta de 34274 kW y un rendimiento energético del 81,8%, también se obtiene que la mayor pérdida de exergía se produce en la caldera representando el 53,87% de la exergía del bagazo. Por otro lado, se obtiene un rendimiento exergético del ciclo del 23,14%. Se espera implementar nuevas metodologías de investigación y considerar la aplicación del estudio para el diseño de nuevos ingenios azucareros y la optimización y mejora de los existentes para obtener un mejor rendimiento, reducir la contaminación atmosférica y un beneficio energético y económico para la región.Sugar cane is a resource used as a raw material for the production of energy and food in different regions of Colombia. The main product obtained from cane is sugar, generating a waste resource: bagasse. At the sugar mill, bagasse is used as fuel in the Rankine cycle for power and steam generation. In this work, based on experimental data from the sugar mill, energy and exergy analyzes were generated to establish some improvements in this cycle. Based on the analysis of the first and second laws, an analysis is carried out on the change in the conditions of steam inlet to the turbines to determine the improvement in energy efficiency and the decrease in exergy destruction. The results show that the input conditions of 6.58 MPa and 783.15 K allow to obtain the highest power and efficiency of the cycle, obtaining a net power of 34274 kW and an energy efficiency of 81.8%, it is also obtained that the greatest loss of exergy occurs in the boiler representing 53.87% of the bagasse exergy. On the other hand, an exergy yield of the cycle of 23.14% is obtained. It is expected to implement new research methodologies and consider implementing the study for the design of new sugar mills and the optimization and improvement of existing ones to obtain better performance, reduce atmospheric pollution and energy and economic benefit for the region.Ingeniero MecánicoPregradoapplication/pdfspaUniversidad Santo TomásPregrado Ingeniería MecánicaFacultad de Ingeniería MecánicaAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombiahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Acceso cerradoinfo:eu-repo/semantics/closedAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_14cbAnálisis energético y exergético en el sistema de cogeneración de un ingenio azucareroSugar MillCogenerationExergyBagasseAzúcar-manufactura y refinamientoBagazo de cañaIndustria de la caña de azúcarIngenio AzucareroCogeneraciónExergíaBagazoTrabajo de gradoinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1finfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisCRAI-USTA BogotáS. Mohr, J. Wang, G. Ellem, J. Ward and D. Giurco, "Projection of world fossil fuels by country," Fuel, no. 141, pp. 120-135, 2015.I. Capellán Pérez, M. Mediavilla, C. de Castro, Ó. Carpintero and L. J. Miguel, "Fossil Fuel Depletion and Socio-Economic Scenarios: An Integrated Approach," Energy, 2014.A. Romero Salvador, "Aprovechamiento de la biomasa como fuente de energía alternativa a los combustibles fósiles," Real Academia de Ciencias Exactas Fisicas y Naturales, vol. 104, no. 2, pp. 331-345, 2010.IEA, "World energy Investment 2021," 2021. [Online]. Available: https://www.iea.org/reports/world-energy-investment-2021.Enerdata, "Global Energy & CO2 Database," 2021. [Online]. Available: https://www.enerdata.net/services.html. [Accessed 12 Julio 2021].J. Fernández González, "Introducción a la biomasa energética," in Tecnologías para el uso y transformación de biomasa energética, Ediciones Paraninfo, 2015, pp. 3-4.J. R. Quintero González and L. E. 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