Herramienta paramétrica para el análisis y la optimización del ciclo Rankine en planta CSP: impacto de precalentadores y desgasificador en el desempeño

Abstract

Las plantas termosolares de torre con sales fundidas ofrecen generación renovable gestionable; su desempeño real depende en gran medida del tren de precalentadores cerrados y del desgasificador del ciclo agua-vapor, y en la planta de estudio no existía un modelo validado que permitiera relacionar decisiones operativas y de mantenimiento en este tren con su impacto en eficiencia y costos. Esta memoria de título aborda ese vacío mediante el desarrollo de un modelo termodinámico del ciclo y su aplicación al análisis termo-económico del sistema de calentamiento de agua de alimentación. En primer lugar, se revisó el estado del arte relativo a la operación de plantas CSP de torre, el ciclo Rankine asociado, el rol del tren de calentamiento y los principales modelos de ensuciamiento usados en la práctica. Luego, se desarrolló y calibró un modelo termo-hidráulico detallado del ciclo agua-vapor, capaz de reproducir el comportamiento de los precalentadores y del desgasificador bajo condiciones limpias de diseño. Sobre esta base, se estudió la sensibilidad del tren de calentamiento frente a variables operativas críticas. Se analizaron variaciones sistemáticas del nivel de condensado en los precalentadores y de la presión en el desgasificador, evaluando su efecto sobre indicadores como la eficiencia térmica, la potencia neta y las diferencias características de temperatura (TTD y DCA). Los resultados muestran que niveles altos e inundación en equipos de alta presión, junto con desviaciones de la presión óptima del desgasificador, pueden producir pérdidas apreciables de eficiencia y llevar a la saturación de los sistemas de control. Finalmente, se incorporó un modelo de fouling asintótico tipo Kern-Seaton aplicado a los precalentadores y se combinó con un modelo económico construido a partir de escenarios de precio representativos para derivar una política de limpieza. Se evaluó primero(...).