Análisis y propuesta de mejoras en el funcionamiento del sistema de transporte de sales fundidas de una planta de Concentración Solar de Potencia

Abstract

El trabajo se desarrolla en una planta de CSP de torre que utiliza sales fundidas como fluido térmico para el transporte y almacenamiento de energía. En este contexto, la operación del sistema de bombeo presenta incertidumbre debido a la ausencia de mediciones confiables de presión y, en general, a la limitada instrumentación disponible. Actualmente, el análisis del sistema de transporte se basa casi por completo en los datos operacionales registrados en el DCS/SCADA. Sin embargo, no existe todavía un modelo validado que permita, a partir de esa información, estimar de forma consistente su comportamiento hidráulico y térmico, lo cual dificulta la cuantificación de ineficiencias y la identificación de oportunidades de mejora. El objetivo general es proponer mejoras para un funcionamiento eficiente del sistema de bombeo, a partir de la caracterización termohidráulica del circuito. La metodología combina el levantamiento detallado del sistema de tuberías y componentes del sistema (P&ID, planos isométricos y hojas de datos) con el desarrollo de modelos hidráulicos y térmicos en MATLAB. El modelo hidráulico representa la curva de sistema desde la descarga de las bombas hasta el tanque de salida del receptor, mientras que el modelo térmico estima las pérdidas de calor y la demanda de traceado eléctrico a lo largo de las líneas. Ambos modelos se comparan con información de diseño y datos operacionales reales para configuraciones de dos y tres bombas en paralelo, lo que permite evaluar indicadores como el consumo específico de energía. Los resultados indican que la carga del sistema está fuertemente condicionada por la altura geométrica de la torre y por el receptor solar, observándose un ajuste cuantitativo consistente entre el modelo y la curva de diseño, con errores del orden de 1-3%. El análisis del consumo específico de energía permite identificar rangos de operación más convenientes: en torno a 2300-2500 m³/h para el régimen con dos bombas, con reducciones del Consumo Específico de Energía cercanas a 5,4%, y alrededor de 2600-2800 m³/h para la operación con tres bombas, con disminuciones del orden de 7,5%. Estos resultados muestran que existe un margen relevante de mejora al orientar la estrategia de operación hacia dichos rangos de caudal y al optimizar la lógica de encendido del traceado eléctrico en función de la temperatura de las líneas, de modo que se resguardan en todo momento los requisitos de seguridad frente a la solidificación.