Examinando por Materia "Turbinas de vapor"

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    PublicaciónAcceso abierto
    Diseño conceptual de un sistema para mejorar las condiciones de operación de la caldera DZ del Ingenio Riopaila Castilla S.A.
    (Universidad del Valle, 2025) Velásquez Quintero, Brandon Daniel; garcia melo, jose isidro; Gómez Herrera, Miguel Ángel
    El Ingenio Riopaila Castilla S.A. afronta un desafío significativo en su proceso de cogeneración de energía derivado de las condiciones actuales de operación (temperatura, presión y flujo). Estas condiciones del vapor vivo producido por la caldera DZ son insuficientes y limitan la cantidad de energía disponible para la venta a la red pública. Dicha restricción técnica genera una consecuencia económica directa, limitando los ingresos potenciales por venta de electricidad y aumenta la dependencia de la venta de bagazo sobrante, un mercado sujeto a fluctuaciones de precios que genera inestabilidad financiera. El objetivo general de este proyecto fue plantear un diseño conceptual para mejorar las condiciones de operación de la caldera DZ y así incrementar la producción de potencia y la estabilidad operativa del ingenio. Para ello, se analizó el ciclo Rankine de cogeneración actual y se desarrollaron cuatro escenarios conceptuales de mejora para su comparación. El análisis de resultados (Capítulos 6 y 7) demostró que el factor determinante para maximizar la generación de potencia es la mejora de las condiciones del vapor de entrada (mayor presión y temperatura). En el escenario actual la planta genera 11803 kW de potencia total, de los cuales solo 1453 kW son excedentes para exportación. Los escenarios con mejoras tecnológicas bajo las condiciones actuales de vapor (Precalentador y Turbina de Condensación) mostraron aumentos moderados, alcanzando 1857 kW y 4009 kW de potencia exportable, respectivamente. El escenario "Turbina de Condensación con Vapor Vivo (650 Psig, 480°C)" resultó ser la opción superior; Aumenta la producción total de potencia a 18071 kW (un 53,1% más que el estado actual), dispara la potencia exportable a 7721 kW y logra el mayor rendimiento termodinámico del ciclo (81,87%) y el mayor rendimiento de generación eléctrica (13,66%). La estimación de costos (Capítulo 6) confirmó que este escenario es el más rentable. Aunque se consume más bagazo (reduciendo los ingresos por venta de este en $5,3 mil millones COP/año), la ganancia adicional generada por la venta de electricidad asciende a $12,6 mil millones COP/año. Esto resulta en un beneficio neto proyectado de $7,3 mil millones COP/año sobre la operación actual. Se concluye de manera inequívoca que la ruta de modernización más rentable y eficiente para la planta es la implementación de una turbina de condensación acoplada a una modernización del ciclo para operar con vapor vivo a 650 Psig y 480°C. Esta inversión estratégica transforma la operación de la planta de un sistema de autoconsumo con excedentes modestos a una unidad de negocio con alta capacidad de generación y venta de energía, contribuyendo directamente a la sostenibilidad financiera y a la eficiencia operativa del ingenio.