REDUCCIÓN DE EMISIONES DE CO2 EN CENTRALES ...

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Capítulo 2. Metodologías de análisis, diseño y síntesis de sistemas energéticos
formulación numérica (Manninenn y Zhu, 1998, 1999, Marèchal, 1995, Tveit, 2006,
Bolliger et al., 2005).
Análisis termodinámico
El análisis termodinámico se apoya de diferentes métodos heurísticos en los que la
experiencia juega un papel importante. El análisis de las estructuras definidas es
realizado atendiendo al primer y segundo principio de la termodinámica. La
generación de entropía representa una de las principales herramientas que han sido
utilizadas en la síntesis de sistemas energéticos (Tveit, 2006). Los conceptos definidos
en este caso son la minimización de la generación de entropía y la minimización de
pérdidas exergéticas (Kotas, 1995, Bejan et al., 1996). El objetivo es la identificación y
minimización de las irreversibilidades de los procesos. El método pinch (Hohmann,
1971, Linnhoff et al., 1982) es una metodología que puede ser utilizada para la
síntesis de redes de intercambio de calor y que ha sido ampliamente utilizada en la
síntesis de procesos industriales (Linnhoff et al., 1982, Marèchal, 1995) así como en el
diseño de plantas de potencia (Bolliger et al., 2005, Marèchal et al., 1997, Manninenn
y Zhu, 1998, 1999).
Varios autores son los que han tratado la optimización del diseño y síntesis de
plantas de potencia mediante el análisis termodinámico. Nishio et al. (1980)
propusieron una estrategia para el diseño del ciclo de potencia basada en el uso de la
segunda ley de la termodinámica. El análisis puede detectar las ineficiencias en varios
subsistemas de la planta. Una vez que dichas ineficiencias son identificadas, reglas
heurísticas son utilizadas para minimizar las pérdidas de exergía. Otros autores han
extendido dicha estrategia para poder considerar ciclos combinados y turbinas de gas
(Chou ans Shih, 1987). Dhole y Zheng (1994) utilizaron de forma combinada el
análisis pinch y el exergético para identificar las pérdidas exergéticas en los
intercambios de calor en una estructura definida. Con ello, una vez definida una
primera estructura se reducen las pérdidas de calor maximizando el aprovechamiento
de la exergía en la producción de trabajo. Feng y Zhu (1997) extendieron dicho
análisis incluyendo las pérdidas exergéticas de otra serie de elementos como
expansores y compresores.
Se puede considerar a estos métodos de diseño y síntesis de plantas de potencia
como unos buenos indicadores de los flujos y pérdidas de exergía de las
configuraciones planteadas, pero no tienen en cuenta las posibles interacciones entre
los diferentes subsistemas (Manninen y Zhu, 1998, Manninen y Zhu, 1999). Por lo
tanto, el análisis puede representar un costoso análisis de prueba y error en el diseño
de sistemas. Además, debido a que únicamente se utiliza como criterio la