4. ANÁLISIS TERMOECONÓMICO

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1 4. ANÁLISIS TRMOCONÓMICO 4. ANÁLISIS TRMOCONÓMICO n este apítulo se tratan onjuntamente los resultados obtenidos del análisis termodinámio y eonómio mediante proedimientos que serán expliados a ontinuaión. n primer lugar se expone la teoría en que se basa el análisis termoeonómio y los resultados que se obtienen de diho análisis. n los apartados posteriores se aplian esos proedimientos a los datos obtenidos en los apítulos relativos al análisis termodinámio y eonómio. 4.1 TORÍA ARA L ANÁLISIS Y VALUACIÓN TRMOCONÓMICA 1 La termoeonomía es una rama de la ingeniería que ombina el análisis exergétio on prinipios eonómios on el objeto de optimizar el diseño de un sistema térmio o la operaión de éste on informaión no disponible a través del análisis energétio onvenional, y que es ruial para un buen diseño y operaión on una ótima relaión oste-efetividad. l análisis termoeonómio está basado en el onepto de exergía omo ayuda fundamental para la minimizaión de ostes debido a que graias a él se obtiene una informaión más ompleta del proeso térmio que se quiere analizar. ara sistemas on más de un produto, omo la planta de ogeneraión motivo de este proyeto, el objetivo es obtener el oste de produión de ada uno de ellos. ste es un problema omún a plantas químias y térmias donde la potenia elétria, el agua enfriada, aire omprimido y vapor a diferentes presiones son generados en un departamento y vendidos o traspasados a otro. l operador de la planta desea onoer el oste real de ada una de las utilidades generadas. Los ostes son entones evaluados según el uso que se le da a ada orriente, teniendo en uenta las inefiaias del proeso. De auerdo on lo expuesto, el objetivo de un análisis termoeonómio debe ser: 1) Calular los ostes de ada produto generado en la planta. 2) Comprender la formaión de ostes y flujos monetarios en el sistema. 3) Optimizar variables espeífias asoiadas a ada uno de los omponentes. 4) Optimizar el sistema ompleto. 1) La teoría expuesta en el apartado 4.1 se obtiene en su totalidad de las referenias [1] y [2] de este apítulo Análisis Termoeonómio de una lanta de Cogeneraión on Biomasa 78

2 4. ANÁLISIS TRMOCONÓMICO Fundamentos de Termoeonomía Antes de exponer los proedimientos en que se basa el análisis termoeonómio es neesario definir algunos oneptos que araterizan los diferentes tipos de flujo exergétio que pueden darse en la instalaión: fueles, produtos, exergía perdida y exergía destruida. Se define el produto de un equipo omo el resultado deseado, la finalidad para la que se adquiere y para la que opera. l fuel de un equipo está onstituido por los reursos utilizados para generar diho produto. La exergía perdida de un omponente es la exergía asoiada a las orrientes exergétias que salen de él sin ser aprovehadas por otro equipo de la instalaión. or último, la exergía destruida por un equipo es aquella que se aluló en el análisis termodinámio a través de la euaión de Gouy-Stodola. or laridad y a modo de ejemplo, en la figura 4.1 de la página siguiente se muestran las diferentes posibilidades para la definiión de los produtos y fueles que se pueden dar en una máquina genéria. n general, los fueles y produtos de un equipo están definidos por orrientes exergétias simples o ompuestas. Las orrientes simples son flujos de materia, alor o trabajo que entran o salen de la máquina (orrientes 1i y 8e), mientras que las orrientes ompuestas están definidas por la variaión de potenia energétia entre una entrada y una salida (orrientes 2i-2e y también 7e-7i). n el aso de reaiones químias, los reatantes se onsideran fueles y los produtos omo produtos (3i y 4i son fueles y 5e y 6e son produtos). l primer paso del análisis termoeonómio debe ser definir uáles son los fueles, los produtos y las orrientes de exergía perdida para todos los equipos de la instalaión onforme a sus definiiones y teniendo en uenta la situaión y funión de ada equipo dentro de la planta. Nuna se debe estudiar un equipo on una visión reduida, es importante analizar la instalaión desde un punto de vista global que permita distinguir el papel de ada una de las orrientes exergétias. l tratamiento de orrientes de un mismo equipo difiere en funión del sistema en que ese omponente está integrado. Análisis Termoeonómio de una lanta de Cogeneraión on Biomasa 79

3 4. ANÁLISIS TRMOCONÓMICO F 1 CM Z = Z + Z OM F F 2i 2e F 3i 5e F 4i 6e 7i 7e D 8 L Figura 4.1 n un análisis eonómio onvenional, el balane de ostes que generalmente se apliada a un sistema que opera en modo estaionario adquiere la forma que se muestra en la euaión 4.1: tot = C F, tot CI tot OM tot C, + Z + Z e. 4.1 l balane ontable anterior expresa: el oste de los produtos de un sistema es igual a la suma de ostes debidos a los fueles más los ostes asoiados la inversión de apital y los ostes de operaión y mantenimiento. Los ostes de los produtos y fueles Análisis Termoeonómio de una lanta de Cogeneraión on Biomasa 80

4 4. ANÁLISIS TRMOCONÓMICO son ostes exergétios temporales, se asoian a ada orriente del sistema y su formaión se explia en el siguiente apartado. Los ostes de apital junto on los de operaión y mantenimiento, no son ostes exergétios, y se alulan dividiendo la ontribuión anual total de estos ostes por el número de horas al año que la planta se enuentra funionando. La suma de esos dos ostes dan lugar a una variable fundamental para el análisis termoeonómio: CI OM Z = Z + Z e. 4.2 ste oste no exergétio que se denota por Z se obtiene para ada uno de los omponentes en que se divide la planta. Son ostes temporales [ /tiempo], e indian uánto uesta mantener funionando un equipo onreto por unidad de tiempo de funionamiento. La forma en que se alulan se explia más adelante Costes exergétios temporales ara sistemas que funionan de forma estaionaria, existe un número onreto de entradas y salidas asoiadas a un aporte o esión de materia y energía a través de los límites de ada equipo o omponente on su entorno. Asoiada a estas transferenias de materia y energía existe una transferenia de exergía de entrada o salida, al igual que una destruión de exergía debida a las irreversibilidades internas del sistema. l motivo por el que se usa la exergía para la asignaión de ostes en sistemas térmios reside en que es el valor termodinámio que realmente mide las inefiienias de ada proeso. s por ello que se han obtenido en el análisis termodinámio las exergías asoiadas a ada orriente del sistema, ya sea de entrada o salida, debida a un flujo de alor o de trabajo. l oste exergétio temporal de una orriente genéria i es el produto de dos valores: donde: i = i i e. 4.3 C i es el oste exergétio temporal de la orriente i en [ /tiempo], i es el oste exergétio unitario de la orriente i [ /unidad exergétia], C i es la potenia exergétia de la orriente i [exergía/tiempo], obtenida mediante el análisis termodinámio. Análisis Termoeonómio de una lanta de Cogeneraión on Biomasa 81

5 4. ANÁLISIS TRMOCONÓMICO uaión básia de la Termoeonomía: balane exergétio ontable Una vez omprendidos ada uno de los términos del balane de ostes se puede estableer la euaión que se plantea para ada equipo de la instalaión: donde: C s, C e, s, = C e, + Z e. 4.4 C es el oste exergétio temporal de todas las salidas del -ésimo equipo, es el oste exergétio temporal de todas las entradas del -ésimo equipo, Z es el oste temporal no exergétio debido a los ostes de operaión y mantenimiento más los ostes de apital del equipo -ésimo. La euaión 4.4 india que el oste total de las orrientes exergétias de salida es debido al oste de todas la orrientes exergétias de entrada más los ostes temporales de apital y operaión y mantenimiento de un omponete genério de la instalaión, o lo que es lo mismo, se atribuyen a las salidas todos los ostes en que se inurren para produirlas. No se diferenia entre fueles, produtos y pérdidas, que serán onsiderados en el siguiente subapartado Relaiones auxiliares neesarias para la resoluión del problema termoeonómio Cuando se omienza el análisis termoeonómio, los datos disponibles son las potenias exergétias los ostes no exergétios i de ada orriente másia y energétia del sistema junto on Z asoiados a ada uno de los equipos. Cuando se aplia el balane exergétio ontable a ada uno de los equipos del sistema, se obtienen tantas euaiones omo número de equipos omponen la planta. Sin embargo el número de inógnitas del problema, que son los ostes exergétios unitarios i, es mayor que el número total de euaiones. or este motivo, es neesario estableer una serie de euaiones adiionales que permitan ompletar el sistema de euaiones y de esta forma poder resolver el problema termoeonómio. Una vez identifiadas las funiones de ada orriente de la instalaión y estableidos los balanes exergétios ontables para ada equipo, es neesario realizar hipótesis para el planteamiento de las euaiones auxiliares. De los posibles planteamientos existentes, el más habitual es el que se propone a ontinuaión: Análisis Termoeonómio de una lanta de Cogeneraión on Biomasa 82

6 4. ANÁLISIS TRMOCONÓMICO 1) Cuando el produto es una únia orriente exergétia, el oste exergétio unitario de esa orriente se alula diretamente de la euaión de balane exergétio ontable planteada anteriormente. Las euaiones auxiliares se formulan para el resto orrientes exergétias de salida, dependiendo de que hayan sido onsideradas fuel o exergía perdida. 2) Cuando el produto inluye m orrientes de salida hay que estableer m-1 euaiones adiionales que relaionen los ostes exergétios unitarios de las orrientes de los produtos. ara ello, la euaión utilizada se basa en onsiderar onstante el inremento de los ostes exergétios para todas las orrientes de produtos: = te( salida) e. 4.5 sta euaión supone admitir que ada unidad de exergía aportada a un produto tiene el mismo oste medio para todas las orrientes. 3) Cuando la definiión de fuel implia la diferenia entre dos orrientes de la misma materia, el inremento del oste exergétio unitario es nulo, o sea, es el mismo oste para las dos orrientes. Se expresa a través de la siguiente euaión: 0 e. 4.6 F F = s = F e sta euaión supone admitir que el oste total asoiado on la disminuión de la exergía debe ser igual al oste medio de suministro de esa exergía aguas arriba del omponente analizado. stas son las hipótesis generalmente más adoptadas para la araterizaión del oste exergétio unitario de fueles y produtos, pero no basta on ellas para ompletar el problema termoeonómio. ara tener tantas euaiones omo inógnitas, es neesario valorar la exergía perdida en ada omponente. sto se explia más adelante Costes exergétios unitarios promedio de fueles y produtos Una vez fijadas las orrientes de fuel, produto y pérdidas, se definen los ostes exergétios unitarios promedio de fueles y produtos para un omponente o un sistema. l oste exergétio unitario promedio del fuel representa el oste medio al que es Análisis Termoeonómio de una lanta de Cogeneraión on Biomasa 83

7 4. ANÁLISIS TRMOCONÓMICO Análisis Termoeonómio de una lanta de Cogeneraión on Biomasa 84 suministrada ada unidad de exergía a ese omponente. Apliando la definiión a la máquina de la figura 4.1 del subapartado anterior, el oste se obtendría omo se india la euaión 4.7. F i F i F e F i F F i i F i i F e e F i i F F F F C ) ( = = e. 4.7 l oste exergétio unitario promedio del produto se define omo el oste medio de la unidad de exergía generada por un omponente o un sistema. La euaión 5.8 muestra la obtenión de tal oste para la máquina de la figura 5.1. i e e e i i e e e e e e C ) ( ) ( = = e. 4.8 La obtenión de los ostes exergétios unitarios promedio de fueles y produtos para ada una de las máquinas permite apreiar el enareimiento de la unidad exergétia en ada omponente, fator importante a tener en uenta a la hora de tomar deisiones sobre el diseño final de un sistema térmio Caraterizaión termodinámia y valoraión de las exergías destruidas y perdidas Una vez que se han araterizado los ostes exergétios unitarios de las orrientes de fueles y produtos, es neesario atribuir un oste a la unidad de exergía perdida para poder resolver el problema termoeonómio. La figura 4.1 que representa una máquina genéria puede ser simplifiada a partir de los ostes promedio de fueles y produto anteriormente obtenidos, resultando la figura 4.2, que va a ser utilizada para la araterizaión termodinámia y la asignaión de ostes exergétios unitarios de las exergías destruidas y perdidas, así omo de los produtos, onoidos los datos de los fueles y de los ostes temporales anualizados mantenidos y de operaión y mantenimiento de la máquina ( Z ).

8 4. ANÁLISIS TRMOCONÓMICO CM Z = Z + Z OM F, F, D, D L L, Figura 4.2 BALANC XRGÉTICO: + D + L = F e. 4.9 donde: es la potenia exergétia, y las letras,d,l,f asoian una magnitud al produto, exergía destruida, exergía perdida y fuel respetivamente. BALANC CONTABL: C L F + C = C + Z donde: C es el oste temporal asoiado a la ategoría indiada por el superíndie. e Mediante el balane energétio se araterizan todas las exergías involuradas, estableiendo una relaión entre las uatro potenias exergétias que intervienen. Las exergías perdidas y destruidas influyen de igual forma en el rendimiento energétio, definido omo se muestra en la euaión ε = e F Análisis Termoeonómio de una lanta de Cogeneraión on Biomasa 85

9 4. ANÁLISIS TRMOCONÓMICO Sin embargo, desde un punto de vista ténio y eonómio inluso ambiental-, ambas inefiienias no son equivalentes. La exergía destruida es una magnitud imputable diretamente a la máquina, mientras que la exergía perdida es un subproduto no utilizado y por tanto no debe ser imputada a la máquina sino al sistema en su onjunto. Si otra máquina se introdujera en el sistema para aprovehar una orriente de exergía anteriormente perdida, ésta se orrespondería on una orriente de fuel de la nueva máquina. n ambio, la exergía destruida es, omo su propio nombre india, posteriormente inutilizable. La valoraión de estas exergías ofree diferentes alternativas. Uno de los objetivos del análisis termoeonómio es omprender la formaión de ostes y flujos monetarios del sistema además de optimizar el funionamiento de ada omponente y el sistema en su onjunto. or ello, ada orriente exergétia perdida o destruida debe ser valorada eonómiamente omo una posibilidad de inremento de la efiienia del sistema, y por tanto su valoraión eonómia mediante la asignaión de un oste exergétio unitario debe umplir estos objetivos. Como se ha diho, un omponente no debe ser penalizado por su exergía perdida, sino todo el sistema. Un riterio utilizado para esta valoraión onsiste en suponer que la exergía perdida tiene omo onseuenia una reduión de la exergía del produto y de esta forma debe ser valorada, suponiendo que el oste exergétio unitario promedio del produto permanee onstante uando varía la exergía perdida. La siguiente expresión expresa esta onsideraión: C L,, L, = e donde: C, es el oste temporal de la exergía perdida asoiada al equipo, L, es el oste exergétio unitario promedio del produto asoiado al equipo, L, es la potenia exergétia perdida en el -ésimo equipo. Otra forma de valorar la exergía perdida por un omponente es suponer que la pérdida de exergía en un determinado omponente se ubre mediante el suministro de más fuel, manteniéndose onstante el oste exergétio unitario promedio del fuel al variar la exergía perdida. La euaión 4.13 expresa este riterio: C L, F, L, = e donde, es el oste exergétio unitario promedio del fuel asoiado al -ésimo. F Análisis Termoeonómio de una lanta de Cogeneraión on Biomasa 86

10 4. ANÁLISIS TRMOCONÓMICO or último queda onsiderar el riterio onvenional usado para la onsideraión de orrientes no aprovehadas, que onsiste en no atribuir ningún oste a estas orrientes. ste tipo de onsideraión no debe ser utilizada ya que penaliza al produto de ese equipo on las inefiienias que son responsabilidad del sistema en su onjunto. Una vez valoradas las orrientes de exergía perdida de ada omponente, junto on los datos termodinámios y eonómios, y asumidas las hipótesis expliadas en el apartado 4.1.4, se pueden obtener los ostes exergétios unitarios promedio de los produtos del sistema. Se obtiene de esta forma un oste temporal para ada orriente de la instalaión. osteriormente, el oste asoiado a las orrientes de exergía perdida de la instalaión debe ser imputado al sistema. sto se onsigue repartiendo proporionalmente entre los produtos las perdidas eonómias derivadas de tales orrientes. l oste asoiado a la exergía destruida por un omponente o proeso es un oste oulto, pero muy importante, que solamente se pone de manifiesto on el análisis termoeonómio. La influenia de la exergía destruida, que sí es imputable a la máquina, se puede alular despejando del balane exergétio de la máquina la potenia energétia del fuel y sustituyéndola en la euaión de balane eonómio, donde la potenia exergétia perdida está ya valorada al oste exergétio unitario promedio del produto. De esta forma la exergía destruida aparee valorada al oste exergétio unitario promedio del fuel. donde: C D, F, D, = e C D, es el oste temporal de la exergía destruida en el equipo genério. La euaión 4.14 se establee suponiendo que el oste exergétio unitario promedio del fuel es independiente de la exergía destruida, y permite interpretar el oste de la exergía destruida omo el oste adiional del fuel que hay que introduir en el -ésimo equipo para obtener el produto deseado, teniendo en uenta la exergía destruida. De esta forma la destruión de exergía supone un aumento del onsumo de fuel para la misma antidad de produto. xiste otra forma de valorar la exergía destruida, que se obtiene despejando de la euaión de balane exergétio la potenia energétia del produto y sustituyéndola en Análisis Termoeonómio de una lanta de Cogeneraión on Biomasa 87

11 4. ANÁLISIS TRMOCONÓMICO la euaión de balane eonómio, on lo que la exergía destruida aparee valorada al oste exergétio unitario promedio del produto. C D,, D, = e sta valoraión se hae suponiendo que el oste exergétio unitario promedio del fuel es independiente de la exergía destruida, y permite interpretar el oste de la exergía destruida omo la pérdida eonómia que supone la reduión en la exergía del produto uando la exergía del fuel permanee onstante y aumenta la exergía destruida. Las euaiones 4.14 y 4.15 son aproximaiones plausibles del oste de la exergía destruida, la primera de ellas proporiona una estimaión inferior al valor real, mientras que la segunda da un valor superior al real. xiste la opión de valorar a oste nulo la exergía destruida, pero esta visión elimina posibilidades de mejora que son importantes en el diseño de un sistema térmio. n este proyeto, el oste de la exergía destruida se onsidera a oste exergétio unitario del fuel, deisión que se justifia teniendo en uenta que para onseguir una determinada potenia exergétia en el produto, el aumento de la exergía destruida ondue irremisiblemente a un aumento en la potenia exergétia del fuel, y por lo tanto paree lógio valorar esa destruión de exergía omo el oste adiional de fuel que es neesario aportar para obtener la misma antidad de produto. or último, un aspeto importante que hay que tener presente es que la importania eonómia de la exergía destruida y perdida en un omponente depende de la posiión relativa de diho omponente on respeto al fuel y al produto del sistema. Así, un ambio en la exergía destruida y perdida en un omponente erano al produto final, generalmente tiene un mayor impato en el fuel suministrado que un ambio de la misma magnitud en un omponente erano al equipo en que el fuel es suministrado a todo el sistema Variables termoeonómias para la evaluaión del sistema Una vez que se ha alulado el oste exergétio unitario y el oste temporal de todas las orrientes se definen una serie de parámetros termoeonómios que permiten realizar una evaluaión del sistema. Los parámetros termoeonómios utilizados en este proyeto son los siguientes: Análisis Termoeonómio de una lanta de Cogeneraión on Biomasa 88

12 4. ANÁLISIS TRMOCONÓMICO 1) RLACIÓN D XRGÍA DSTRUIDA s la relaión entre la potenia exergétia destruida y la potenia exergétia del fuel de un omponente genério. D, ρd, = e F, 2) RLACIÓN D XRGÍA RDIDA s el oiente entre la potenia exergétia perdida y la potenia exergétia del fuel total de la planta. L, ρ L, = e F 3) RNDIMINTO XRGÉTICO Se define omo la relaión entre la potenia exergétia del produto y la potenia exergétia del fuel de ada equipo., ε = e F, 4) DIFRNCIA RLATIVA D COST XRGÉTICOS UNITARIOS ROMDIO Se define omo el aumento relativo del oste exergétio unitario promedio entre el fuel y el produto según la euaión 4.19., F, = e F, r Teniendo en uenta la definiión de los ostes unitarios promedio del fuel y produto, la expresión anterior puede expresarse de la siguiente manera: r = L, + D,, + Z F,, e Análisis Termoeonómio de una lanta de Cogeneraión on Biomasa 89

13 4. ANÁLISIS TRMOCONÓMICO La euaión 4.20 pone de manifiesto que el aumento del oste exergétio unitario promedio del produto respeto al fuel en el equipo, es deir, el inremento del oste de la unidad de exergía, se debe a tres fatores, que son: la exergía destruida, la exergía perdida y los ostes de inversión y de operaión y mantenimiento del -ésimo equipo. 5) FACTOR XRGOCONÓMICO Se define omo el oiente entre los ostes temporales anualizados, suma de los ostes mantenidos más los ostes de operaión y mantenimiento, y la suma de los anteriores más los ostes temporales de las exergías destruidas y perdidas, valoradas al oste exergétio unitario promedio del fuel y del produto respetivamente. f = + Z F, Z D, +, L, e l fator exergoeonómio así definido es la fraión de los ostes no exergétios respeto a los ostes totales. n este parámetro se tiene en uenta el riterio adoptado para la definiión del oste temporal de las exergías perdidas y destruidas, es deir, la exergía perdida se valora al oste unitario promedio del produto y la perdida al oste oste exergétio unitario promedio del fuel. stos parámetros unidos a los ostes exergétios unitarios promedio de fueles y produtos y el oste temporal de la exergía destruida en ada equipo permiten obtener una serie de onlusiones que onstituyen el resultado final del análisis y evaluaión termoeonómia. Análisis Termoeonómio de una lanta de Cogeneraión on Biomasa 90

14 4. ANÁLISIS TRMOCONÓMICO 4.2 LANTAMINTO D LAS CUACIONS Y RSULTADOS TRMOCONÓMICOS l análisis termoeonómio utiliza omo datos de entrada los ostes anualizados de ombustible, los ostes anualizados de operaión y mantenimiento y los ostes mantenidos anualizados, además de los ostes de adquisiión de equipos, resultados todos ellos del análisis eonómio. Del análisis termodinámio se obtienen las potenias exergétias de todas las orrientes y las potenias exergétias destruidas en ada equipo. Con todos estos datos, mediante el análisis termoeonómio se alula el oste de la unidad de exergía de ada orriente, además de la unidad de exergía perdida y destruida en ada equipo. Las euaiones y las hipótesis utilizadas son las expuestas en el apartado anterior. A ontinuaión se plantean las euaiones partiularizadas para ada equipo y para la planta de ogeneraión ompleta. Las onlusiones se exponen en el apítulo 5. n primer lugar se obtienen los ostes temporales no exergétios de ada uno de los equipos, posteriormente se analiza uno por uno ada omponente y finalmente se exponen los resultados para toda la planta en onjunto Cálulo de los ostes temporales no exergétios [1] Los ostes no exergétios son aquellos ostes debidos a los ostes de operaión y mantenimiento junto on los ostes mantenidos. stos ostes se atribuyen a ada uno de los equipos de forma proporional al oste de adquisiión de ada uno de ellos. La euaión 4.22 expresa esta atribuión de ostes para ada uno de los omponentes del sistema: donde: ( OM L + CCL = ) Z C FC C Z es el oste temporal no exergétio asoiado al equipo, e OM L es el oste anualizado de operaión y mantenimiento de la planta de ogeneraión, CC L es el oste mantenido anualizado, C es el oste de adquisiión de todos los equipos que forman la planta, C es el oste de adquisiión del equipo, FC es el fator de apaidad de la planta. Análisis Termoeonómio de una lanta de Cogeneraión on Biomasa 91

15 4. ANÁLISIS TRMOCONÓMICO l fator de apaidad es el parámetro que india el número de unidades de tiempo que la planta opera en un año. Como se explió en el apítulo del análisis eonómio, se tomaron variables algunos parámetros, y en funión de su valor se obtuvieron distintos resultados eonómios. sta diferenia en los resultados eonómios, onretamente en los gastos mantenidos hae que se obtengan diferentes valores para los oste no exergétios asoiados a los equipos. n la tabla de la página siguiente se muestran los resultados eonómios para los diferentes asos posibles, junto on los valores de los ostes no exergétios obtenidos para ada uno de los equipos. Los resultados muestran que la vida útil ejere una influenia importante en los resultados eonómios (VAN y TIR), pero en ambio, los ostes no exergétios de los equipos no se ven afetados prátiamente al variar la vida útil. La tasa de interés afeta signifiativamente tanto en los resultados eonómios omo termoeonómios, es deir, al aumentar el interés el oste temporal no exergétio de los equipos se ve inrementado de forma importante. or último, es importante deir que los ingresos por energía vendida, ya sea alor o energía elétria, no tienen influenia termoeonómia. sto no se puede saber on la interpretaión de la tabla 4.1 solamente, pero para un ambio en los ingresos se obtienen mayor valor atualizado neto (VAN) y una menor tasa interna de rentabilidad (TIR) mientras que no se apreia variaión para los ostes temporales no exergétios ya que los ostes mantenidos no dependen de los ingresos. Análisis Termoeonómio de una lanta de Cogeneraión on Biomasa 92

16 4. ANÁLISIS TRMOCONÓMICO ICT VIDA ÚTIL VARIABLS I n = 5% I n = 6% I n = 10% ICT ICT AÑOS 20 AÑOS 15 AÑOS 20 AÑOS VAN / <0 TIR / % (<10) L.C. / ( /MWh) (62) (67) Zgasif / ( /h) 28,22 30,53 40,84 Zmot / ( /h) 16,07 17,38 23,25 Zvap / ( /h) 7,95 8,60 11,50 Zagua / ( /h) 10,67 11,54 15,44 Zhum / ( /h) 8,59 9,29 12,43 VAN / TIR / % L.C. / ( /MWh) (62) (67) (90) Zgasif / ( /h) 28,08 30,43 41,03 Zmot / ( /h) 15,99 17,33 23,36 Zvap / ( /h) 7,91 8,57 11,56 Zagua / ( /h) 10,61 11,50 15,51 Zhum / ( /h) 8,54 9,26 12,48 VAN / TIR / % L.C. / ( /MWh) (65) (70) Zgasif / ( /h) 29,85 32,31 43,36 Zmot / ( /h) 17,00 18,40 24,68 Zvap / ( /h) 8,41 9,10 12,21 Zagua / ( /h) 11,28 12,21 16,39 Zhum / ( /h) 9,08 9,83 13,19 VAN / <0 TIR / % (<10) L.C. / ( /MWh) (65) (70) Zgasif / ( /h) 29,64 32,16 43,49 Zmot / ( /h) 16,88 18,31 24,76 Zvap / ( /h) 8,35 9,05 12,25 Zagua / ( /h) 11,20 12,15 16,44 Zhum / ( /h) 9,02 9,78 13,23 Tabla 4.1. Costes no exergétios en funión de los parámetros eonómios. ara el análisis termoeonómio se ha tomado un aso partiular. Se han onsiderado los resultados obtenidos para ICT 1 = , tasa de interés del 6% y una vida útil de 15 años. Los resultados para este aso se muestran en la tabla 4.2. Análisis Termoeonómio de una lanta de Cogeneraión on Biomasa 93

17 4. ANÁLISIS TRMOCONÓMICO VAN / TIR / % 10 L.C. / ( /MWh) (67) Zgasif / ( /h) 30,53 Zmot / ( /h) 17,38 Zvap / ( /h) 8,60 Zagua / ( /h) 11,54 Zhum / ( /h) 9,29 Tabla 4.2. Resultados onsiderados para el análisis termoeonómio. Una vez que se tienen los ostes temporales no exergétios para ada equipo, se plantean las euaiones de balane exergétio y balane ontable para ada uno. Con estas euaiones, además de las relaiones auxiliares neesarias, se alulan todos los ostes temporales impliados en la instalaión. A ontinuaión se analizan ada uno de los equipos Gasifiador l gasifiador utiliza omo fuel la biomasa aportada. También se onsideran fueles la eletriidad neesaria para el funionamiento de los aesorios eletrónios y el ondensado de retorno de la máquina de absorión on vapor. Todos se valoran on igual oste exergétio unitario onforme a las hipótesis realizadas. Los produtos son el gas de síntesis y el vapor generado en el enfriamiento del gas. Los ostes exergétios unitarios y las exergías impliadas en el funionamiento del gasifiador apareen en la figura 4.3 de la página siguiente. Las euaiones que definen la exergía del produto y del fuel del gasifiador son la 4.23 y gasif F gasif = g sin t + ( vapor ond ) = bio + el gasif e y 4.24 Análisis Termoeonómio de una lanta de Cogeneraión on Biomasa 94

18 4. ANÁLISIS TRMOCONÓMICO BIOMASA bio, bio LCTRICIDAD e, el gasif GASIFICADOR gsint, GAS D SÍNTSIS g sin t CONDNSADO ond, ond VAOR vapor, vapor Figura 4.3 Caraterizaión termoeonómia del gasifiador Las euaiones de balane para el gasifiador son las euaiones 4.25 y BALANC XRGÉTICO: D L g sin t + ( vapor ond ) + gasif + gasif = bio + el gasif e L gasif l gasifiador no posee orrientes de exergía perdida ( = 0 ). BALANC CONTABL: g sin t g sin t + ( vapor vapor ond ond ) = bio bio + el gasif el gasif + Z gasif e s neesaria, además de estas dos euaiones, la euaión derivada de la hipótesis heha para las orrientes de produto de un mismo equipo, mediante la que se obtiene el oste exergétio unitario de la exergía asoiado a los produtos del gasifiador: vapor vapor ond ond = te( salida) = g sin t vapor ond e Con las euaiones expuestas se obtienen todos los ostes exergétios unitarios de las orrientes impliadas en el gasifiador, y a través de ellos los ostes temporales. Análisis Termoeonómio de una lanta de Cogeneraión on Biomasa 95

19 4. ANÁLISIS TRMOCONÓMICO Sistema de generaión elétria n el análisis de este omponente se onsidera que sólo hay un fuel, el gas de síntesis, uyo oste exergétio unitario es ya onoido. Los produtos son varios, eletriidad, agua aliente y gases de ombustión. n la siguiente figura apareen los ostes exergétios unitarios y las potenias exergétias asoiadas al sistema de generaión elétria. GAS D SÍNTSIS gsint, g sin t RFRIGRACIÓN AUXILIAR SISTMA D GNRACIÓN LÉCTRICA LCTRICIDAD el-mot, el mot GASS SCA aux2 ; aux2 RFRIGRACIÓN gomb, RINCIAL gomb aux1; aux1 rp1 rp2 rp1 rp2 Figura 4.4 Caraterizaión termoeonómia del sistema de generaión elétria Las euaiones 4.27 y 4.28 muestran la definiión de la exergía del produto y del fuel para el sistema de generaión de energía elétria. mot = el mot + gomb + ( rp1 rp2 ) e F mot = g sin t e A ontinuaión apareen las euaiones de balane para el sistema de generaión de energía elétria. BALANC XRGÉTICO: D el mot + gomb + ( rp1 rp2 ) + ( aux1 aux2 ) + mot = g sin t e Análisis Termoeonómio de una lanta de Cogeneraión on Biomasa 96

20 4. ANÁLISIS TRMOCONÓMICO L La exergía perdida en este equipo es: mot = aux1 aux2 BALANC CONTABL: el mot el mot ( aux1 aux1 + gomb gomb aux2 aux2 ) = + ( g sin t rp1 rp1 rp2 rp2 ) g sin t + Z mot + e Además de los dos balanes, es neesaria la relaión auxiliar para los produtos derivada de la hipótesis = te( salida) ; de la que se obtiene el oste exergétio unitario asoiado a los produtos del sistema de generaión elétria: mot rp 1 rp1 rp2 rp2 = el mot = gomb = e rp1 rp2 donde mot representa el oste exergétio unitario de la unidad de exergía asoiada a los produtos del sistema de generaión elétria. ara la exergía perdida se onsidera la valoraión a oste de produto: aux1 aux1 aux1 aux2 aux2 aux2 = mot e.4.32 Con estas euaiones se puede obtener el valor de todos los ostes exergétios unitarios de las orrientes del sistema de generaión elétria y on ellos todos los ostes temporales relaionados. Se ha onsiderado que la exergía interambiada por el agua de refrigeraión del iruito de lubriaión es exergía perdida por no ser aprovehada posteriormente en ningún otro proeso. Sin embargo, para el orreto funionamiento del motor es impresindible que se estableza la diferenia de exergía ( aux 1 aux2 ), y por lo tanto el sistema onsiderado neesita de otro equipo que evaue el alor del agua de refrigeraión auxiliar. La onsideraión orreta para el análisis de este omponente sería inluir también el equipo enargado de disminuir la exergía del agua. sta disminuión de exergía se puede onseguir mediante otro omponente que destruya exergía o que la utilie para otro proeso. Como onseuenia de no inluir en la instalaión tal equipo, los ostes que se obtienen para los produtos son más bajos de Análisis Termoeonómio de una lanta de Cogeneraión on Biomasa 97

21 4. ANÁLISIS TRMOCONÓMICO los que se obtendrían onsiderando el sistema ompleto, ya que no se está teniendo en uenta el oste del agua. Z asoiado al omponente enargado de la disminuión de la exergía Máquina de absorión on vapor Los ostes exergétios unitarios y las potenias exergétias que intervienen en la máquina de absorión on vapor se muestran en la siguiente figura: CONDNSADO ond, ond vapor, VAOR vapor LCTRICIDAD wtvap1 ; wtvap1 el.vap ; el vap MÁQUINA D AGUA D TORR ABSORCIÓN CON VAOR wtvap2 ; wtvap2 AGUA wfvap1 ; wfvap1 FRÍA wfvap2 ; wfvap2 Figura 4.5 Caraterizaión termoeonómia de la máquina de absorión on vapor A ontinuaión se definen las exergías del produto y del fuel para la máquina de absorión on vapor. vap F vap = ( wfvap1 wfvap2 ) e.4.33 = el vap + ( vapor ond ) e Los balanes de exergía y eonómio apliados a la máquina de absorión on vapor son las euaiones 4.35 y 4.36 respetivamente. BALANC XRGÉTICO: D ( wfvap1 wfvap2 ) + ( wtvap1 wtvap2 ) + vap = ( vapor ond ) + el vap e L donde la exergía perdida es: vap = wtvap1 wtvap2 e Análisis Termoeonómio de una lanta de Cogeneraión on Biomasa 98

22 4. ANÁLISIS TRMOCONÓMICO BALANC CONTABL: ( wfvap1 wfvap1 wfvap 2 wfvap 2 ) + ( wtvap1 wtvap1 wtvap 2 wtvap 2 = ( vapor vapor ond ond ) + el vap el vap + Z vap ) = e n el aso de la máquina de absorión on vapor, se reiben fueles on distinta proedenia. l vapor proviene del gasifiador, mientras que la eletriidad se valora a oste de produto del motor alternativo. sos ostes unitarios ya están por tanto araterizados. ara los produtos, agua fría y ondensado, se aplia la hipótesis de inremento onstante del oste exergétio unitario, y la exergía perdida se valora a oste exergétio unitario de produto. = te( salida) vap wfvap 1 wfvap1 wfvap2 wfvap2 = e wfvap1 wfvap2 donde vap representa el oste exergétio unitario de la unidad de exergía del produto de la máquina de absorión on vapor. Y para la exergía perdida de esta máquina se onsidera: wtvap1 wtvap1 wtvap1 wtvap2 wtvap2 wtvap2 = vap e De esta forma se arateriza termoeonómiamente la máquina de absorión on vapor; todos los ostes exergétios unitarios y ostes temporales se obtienen de las euaiones anteriores. Considerar la disminuión de exergía del agua del iruito de ondensaión omo exergía perdida tiene iertas impliaiones que es neesario menionar. Al igual que el motor requiere de un equipo que evaue el alor del agua de refrigeraión, para el orreto funionamiento de la máquina de absorión es neesario un equipo que disminuya la exergía del agua de ondensaión, ya sea destruyéndola o utilizándola para otro proeso. Al no onsiderar los ostes temporales no exergétios asoiados a la torre de ondensaión, los ostes que se obtienen para los produtos son más bajos de lo que serían si se analizara el sistema ompleto. Análisis Termoeonómio de una lanta de Cogeneraión on Biomasa 99

23 4. ANÁLISIS TRMOCONÓMICO xatamente igual ourre on las orrientes asoiadas al agua de ondensaión de las otras dos máquinas de absorión Máquina de absorión on agua aliente La máquina de absorión on agua aliente utiliza omo fuel la diferenia de exergía entre las orrientes de agua que evauan el alor del motor además de la eletriidad neesaria para el aionamiento de los dispositivos eletrónios. Los ostes relativos a los fueles son todos onoidos de los análisis de las máquinas anteriores. l produto, omo en el resto de máquinas de absorión es agua fría. La exergía perdida es la diferenia disminuión de exergía experimentada por el agua de torre; han de tenerse en uenta las impliaiones derivadas de esta onsideraión expuestas en el subapartado anterior. A ontinuaión se muestra un diagrama donde apareen todos los ostes exergétios unitarios y exergías relaionadas on la máquina de absorión on agua aliente. rp2, AGUA RFRIGRACIÓN rp2 rp1, rp2 LCTRICIDAD wtag1 ; wtag1 el.ag ; el ag MÁQUINA D AGUA D TORR ABSORCIÓN CON AGUA wtag2 ; wtag 2 AGUA wfag1 ; wfag1 FRÍA wfag2 ; wfag 2 Figura 4.6 Caraterizaión termoeonómia de la máquina de absorión on agua Las definiiones del produto y del fuel para la máquina de absorión on agua apareen en las euaiones 4.40 y ag = ( wfag1 wfag 2 ) e F ag = el ag + ( rp1 rp2 ) e Análisis Termoeonómio de una lanta de Cogeneraión on Biomasa 100

24 4. ANÁLISIS TRMOCONÓMICO Las euaiones de balane para este omponente son: BALANC XRGÉTICO: D ( wfag wfag 2 ) + ( wtag1 wtag 2 ) + vap = ( rp1 rp2 ) el ag 1 + e L donde la exergía perdida es: ag = wtag1 wtag 2 e BALANC CONTABL: ( wfag1 wfag1 = ( rp1 rp1 rp2 wfag 2 wfag 2 ) + ( rp2 ) + el ag wtag1 wtag1 el ag + Z ag wtag 2 wtag 2 ) = e Las relaiones auxiliares neesarias afetan sólo al produto, ya que los ostes exergétios unitarios de los fueles eran ya onoidos de las máquinas anteriores. = te( salida) ag wfag1 wfag1 wfag 2 wfag 2 = e wfag1 wfag 2 donde ag representa el oste exergétio unitario de la unidad de exergía del produto de este equipo. ara la exergía perdida se onsidera: wtag1 wtag1 wtag1 wtag 2 wtag 2 wtag 2 = ag e Con estas euaiones se pueden onoer todos los ostes exergétios unitarios relaionados a las orrientes exergétias de la máquina de absorión on agua aliente, y por tanto todos los ostes temporales asoiados Máquina de absorión on gases de ombustión La máquina de absorión gases de ombustión utiliza omo fuel los gases de esape del motor alternativo, además de la eletriidad neesaria para el aionamiento de los omponentes eletrónios. Los ostes exergétios unitarios de estos fueles son ya onoidos. l produto es agua fría. La exergía perdida en este omponente no es sólo la disminuión exergétia del agua de torre, también se onsidera exergía perdida los Análisis Termoeonómio de una lanta de Cogeneraión on Biomasa 101

25 4. ANÁLISIS TRMOCONÓMICO gases de ombustión después de su paso por la máquina, ya que ontienen un exergía que no es aprovehada. n el diagrama de la página siguiente se muestran los ostes exergétios unitarios de ada orriente junto on las potenias exergétias. La potenia exergétia del fuel es: F hum = el hum + gomb e y la del produto: hum = ( wfhum1 wfhum2 ) e La exergía perdida en esta máquina es: L hum = ( wthum wthum2 ) gfríos 1 + e n este aso existe, además de la disminuión de exergía sufrida por el agua de ondensaión, otra orriente de exergía perdida, la de salida de los gases de ombustión. La exergía ontenida en estos gases sí es propiamente exergía perdida, ya que su posterior utilizaión o esión al ambiente no influye en el omportamiento de la máquina de absorión y del resto del sistema. GASS D COMBUSTIÓN GASS FRÍOS gfríos ; gfríos gomb ; gomb LCTRICIDAD wthum1 ; wthum1 MÁQUINA D el-hum ; el hum ABSORCIÓN CON AGUA D TORR GASS SCA wthum2 ; wthum2 AGUA wfhum1 ; wfhum1 FRÍA wfhum2 ; wfhum2 Figura 4.7 Caraterizaión termoeonómia de la máquina de absorión on gases Los balanes exergétio y ontable apliados a la máquina de absorión on gases de ombustión vienen expresados a través de las euaiones 4.50 y Análisis Termoeonómio de una lanta de Cogeneraión on Biomasa 102

26 4. ANÁLISIS TRMOCONÓMICO BALANC XRGÉTICO: D ( wfhum1 wfhum2 ) + ( wthum1 wthum2 ) + gfríos + gas = gomb + el hum e.4.50 BALANC CONTABL: ( wfhum 1 wfhum1 wfhum2 wfhum2 ) + ( wthum 1 wthum1 wthum2 wthum2 ) + gfríos gfríos = gomb gomb + el hum el hum + Z hum + e ara valorar el produto se aplia la siguiente relaión auxiliar: = te( salida) hum wfhum 1 wfhum1 wfhum2 wfhum2 = e wfhum1 wfhum2 donde hum representa el oste exergétio unitario del agua fría produida por la máquina de absorión. ara la exergía perdida se onsidera: wthum 1 wthum1 wthum2 = wthum1 wthum2 L wthum2 hum = gfríos = hum e Con todas las euaiones expuestas se resuelven los ostes exergétios unitarios y los ostes temporales de la máquina de absorión on humos, y on ello todo el sistema Resultados termoeonómios Una vez que se han planteado todas las euaiones pertinentes, se pueden obtener todos los ostes temporales de ada una de las orrientes exergétias de la planta. ara la valoraión de las exergías destruidas se ha onsiderado el oste exergétio unitario del fuel para ada uno de los equipos. n la tabla 4.3 de la página siguiente apareen todos los ostes exergétios unitarios y todos los ostes temporales que se han obtenido para ada orriente exergétia. Se enuentran en negrita los ostes asoiados a los produtos de la instalaión. Análisis Termoeonómio de una lanta de Cogeneraión on Biomasa 103

27 4. ANÁLISIS TRMOCONÓMICO n la tabla se inluyen los ostes de todas las orrientes de la planta. No se han onsiderado las exergías destruidas ya que su valor es independiente del resto de potenias exergétias y no influyen en los resultados anteriores. Solamente reordar que las potenias exergétias perdidas o no aprovehadas no deben penalizar a la máquina de la que se obtienen si no al sistema en su totalidad. Aunque están valoradas eonómiamente al mismo oste exergétio unitario que los produtos de ese omponente, es onveniente repartir los ostes proporionalmente a las potenias exergétias de los produtos de la instalaión. De esta forma se ven inrementados los produtos on mayor potenia exergétia; la eletriidad generada por el motor alternativo es la que ve inrementada de forma más importante su oste temporal. CORRINT / W /( /MJ) C /( /h) biomasa , ,21 eletriidad gasif. 58 0, ,01 gas de síntesis , ,28 vapor-ondensado 130,55 0, ,46 eletr. motor 700 0, ,12 gases esape 351,8 0, ,16 refrig. prinipal 106 0, ,47 refrig. auxiliar 17,27 0, ,89 eletr. VAOR 2,3 0, ,12 agua fría VAOR 33,81 0, ,43 agua torre VAOR 17,07 0, ,75 eletr. AGUA 1,15 0, ,59 agua fría AGUA 33,16 0,0529 6,32 agua torre AGUA 56,48 0, ,76 eletr. HUMOS 1,15 0, ,59 agua fría HUMOS 29,9 0, ,89 agua torre HUMOS 38,17 0, ,69 gases fríos 216,3 0, ,92 Tabla 4.3. Costes exergétios unitarios y temporales de la planta de ogeneraión. Análisis Termoeonómio de una lanta de Cogeneraión on Biomasa 104

28 4. ANÁLISIS TRMOCONÓMICO l oste total de la exergía perdida en la instalaión se obtiene sumando los diferentes ostes temporales de exergía perdida: L = C gasesfríos + C refr. aux + C wtvaor + C wtagua + C wthumos e C donde los sumandos representan el oste temporal de ada una de las orrientes de exergía perdida. Las uatro euaiones siguientes muestran ómo se ven inrementados los ostes de los produtos al imputarles los ostes de las pérdidas: el motor el motor, 2 = C el motor + C L e C el motor el motor + wfvaor wfvaor + wfagua wfagua + wfhumos wfvaor wfvaor, 2 = C wjvaor + C L e C el motor + wfvaor + wfagua + wfhumos wfagua wfagua, 2 = C wfagua + C L e C wfhumos wfhumos wfhumos, 2 = C wfhumos + C L e C el motor + wfvaor + wfagua + wfhumos donde el subíndie 2 representa el nuevo oste asoiado al produto en uestión. De esta forma se obtienen nuevos ostes temporales para los produtos. Se han representado en la tabla 4.4. RODUCTO C /( /h) eletriidad 68,27 agua fría VAOR 9,12 agua fría AGUA 7,98 agua fría HUMOS 4,39 Tabla 4.4 Coste temporal modifiado de los produtos. Análisis Termoeonómio de una lanta de Cogeneraión on Biomasa 105

29 4. ANÁLISIS TRMOCONÓMICO Se observa ómo las pérdidas exergétias, que son orrientes utilizables no aprovehadas, suponen un inremento del oste de produión de los produtos de la planta y por tanto un oste eonómio extra a soportar por la entidad responsable. Se entiende que la disminuión de la exergía perdida en una instalaión es siempre un objetivo importante a tener en uenta. La informaión más direta que se obtiene de los resultados del análisis termoeonómio es la relativa al proeso de formaión de ostes o proeso de enareimiento de los produtos. Desde el fuel iniial (biomasa) a los produtos finales, la unidad de exergía se va enareiendo debido a los ostes de apital y de operaión y mantenimiento y por la pérdida de exergía. ara poner este heho de manifiesto, se ompara el oste exergétio unitario promedio del fuel y del produto para ada uno de los omponentes de la planta. n la tabla 4.5 se representan estos ostes para los ino equipos de la instalaión. QUIO f /( /GJ) p /( /GJ) gasifiador 1,048 5,225 sistema de generaión elétria 5,225 22,77 absorión VAOR 5,382 74,95 absorión AGUA 14,34 66,85 absorión HUMOS 14,34 40,82 Tabla 4.5. Costes exergétios unitarios promedio de fueles y produtos. n los diagramas 4 y 5 de la arpeta de los diagramas apareen representados los ostes temporales asoiados a ada flujo exergétio de la planta de ogeneraión. l primer diagrama es el resultado del análisis termoeonómio que se ha desrito. l segundo diagrama orresponde al problema termoeonómio resuelto bajo la hipótesis de oste nulo para la unidad de exergía perdida. Como se apreia laramente, un análisis realizado bajo esta hipótesis en lugar de asignar un oste diferente de ero a la exergía perdida, no elimina simplemente ese oste, sino que lo atribuye diretamente al produto de la máquina en que se produe esa pérdida. sto se deriva de la expresión de balane eonómio o ontable de ada equipo (e. 4.10). Análisis Termoeonómio de una lanta de Cogeneraión on Biomasa 106

30 4. ANÁLISIS TRMOCONÓMICO Como se ha expliado anteriormente, no se deben imputar los ostes por exergía perdida al omponente que las produe, ya que se trata de un subproduto no utilizado. Todo esto simplemente india que valorar la exergía perdida a oste nulo se orresponde on un análisis que no representa de forma objetiva las posibilidades de mejora de la instalaión. Análisis Termoeonómio de una lanta de Cogeneraión on Biomasa 107

31 4. ANÁLISIS TRMOCONÓMICO 4.3 VARIABLS TRMOCONÓMICAS Una vez resuelto el problema termoeonómio, lo que se alula a ontinuaión son las variables que permiten realizar una evaluaión termoeonómia de la planta. Las variables termoeonómias asoiadas a ada uno de los omponentes son: rendimiento exergétio, la relaión de exergía destruida respeto a la exergía del fuel total de la planta, diferenia relativa de ostes y fator exergoeonómio. Todas las variables termoeonómias fueron definidas en el apartado 4.1. n la tabla 4.6 se muestran las variables termoeonómias relaionadas diretamente on la exergía destruida en el omponente. D QUIO η / W x / % C D /( /h) ρ / % gasifiador 861,5 73,84 3,25 26,63 generaión elétria ,32 21,18 34,81 absorión VAOR 81,97 25,45 1,59 2,53 absorión AGUA 17,51 30,95 0,90 0,54 absorión HUMOS 68,58 8,47 3,54 2,12 Tabla 4.6. otenia exergétia destruida, rendimiento exergétio, oste temporal de la exergía destruida y relaión de destruión de exergía de ada equipo. D La potenia exergétia destruida toma valores diferentes para ada equipo, adquiriendo el valor máximo para el motor alternativo. De la exergía total introduida mediante la biomasa, un 66,63% se destruye en los diferentes equipos, y sólo el 24,64% se enuentra en los produtos obtenidos. Un alto valor de la exergía destruida no representa por sí solo un mal funionamiento del equipo, hay que tener en uenta el rendimiento exergétio y la relaión de exergía destruida. l sistema de generaión de eletriidad es el equipo que más exergía destruye y por tanto tiene el mayor valor de D ρ, mientras que su rendimiento exergétio es superior al de todos los omponentes exepto el gasifiador. n las máquinas de absorión la potenia exergétia destruida es muho menor, aunque sus rendimientos exergétios son inferiores, sobretodo en la máquina de absorión on humos, debido a toda la exergía ontenida en los gases de esape y que no se aproveha. Análisis Termoeonómio de una lanta de Cogeneraión on Biomasa 108

32 4. ANÁLISIS TRMOCONÓMICO l oste temporal de la exergía destruida en ada uno de los equipos es funión de la potenia exergétia destruida y del oste exergétio unitario promedio del fuel de ada omponente, ya que ese ha sido el riterio adoptado para su valoraión. Con diferenia, el valor más alto se obtiene para el sistema de generaión de energía elétria, debido al funionamiento del motor alternativo. Aunque la exergía destruida es alta también para el gasifiador, el oste temporal asoiado es muho más bajo debido a la diferenia entre los ostes exergétios unitarios promedio del fuel de ada uno de los dos equipos, es deir, el fuel del gasifiador es muho más barato por unidad de exergía. ara ontinuar on las variables termoeonómias, se establee una lasifiaión de los omponentes según su valor de D + C Z. La suma del oste temporal no exergétio de ada omponente y del oste temporal de exergía destruida otorga ierta prioridad en la neesidad de mejora. n la tabla 4.7 apareen todos los equipos ordenados en forma dereiente según el valor adquirido esta suma. Junto a este valor se han introduido los valores de diferenia relativa de ostes y el fator exergoeonómio para ada uno de ellos. D QUIO ( Z + C ) / ( /h) r f / % motor-generador 38,56 3,359 44,06 gasifiador 33,78 3,983 90,38 absorión HUMOS 12,83 1,847 24,81 absorión AGUA 12,44 3,662 49,74 absorión VAOR 10,19 12,93 61,71 Tabla 4.7. Diferenia relativa de ostes y fator exergoeonómio. Los equipos on mayor suma D + C Z son on diferenia el sistema de generaión elétria y el gasifiador. n el aso del motor se debe esenialmente a un elevado oste por destruión de exergía, mientras que en el aso del gasifiador se debe sobretodo a un alto valor de Z. n general se onsideran ambios en el diseño de la planta en relaión a los equipos en que está suma es más alta. Análisis Termoeonómio de una lanta de Cogeneraión on Biomasa 109