Optimización energética industrial con recuperadores de calor y un ciclo de Rankine orgánico regenerativo
Barra lateral del artículo
Contenido principal del artículo
Resumen
En el Ecuador, la Industria de extracción de aceite rojo de palma africana, en las provincias de Santo Domingo de los Tsáchilas y Esmeraldas ha tenido un crecimiento en los últimos años con un promedio de producción de 19 a 25 tn/h de fruto. El proceso de extracción de aceite rojo de palma africana se lo realiza principalmente por digestión de la fruta en un cilindro calentado con vapor, en donde la fruta digerida es prensada para extraer aceite bruto y el licor de prensa que se dirige al clarificador para clarificar el aceite y posteriormente secarlo, por lo tanto, la necesidad energética de la planta industrial es elevada. El objetivo principal del presente trabajo de investigación es realizar la optimización energética de un proceso industrial de extracción de aceite de palma, mediante el uso de recuperadores de calor y un ciclo de Rankine orgánico regenerativo. Para lo cual se realizó un balance de masa y energía a partir de los datos recopilados de la extractora San Daniel, Cantón la Concordia, Provincia Santo Domingo de los Tsáchilas de varios meses de producción a condiciones estacionarias, para cuantificar la energía residual generada en el proceso. Se determinaron varios puntos potenciales de energía residual aprovechable, los cuales corresponden a la purga de la caldera que tiene un flujo de 0,592 tn/h y un calor residual de 424,3 KW, los gases de escape de la chimenea de la caldera un flujo de 10,18 tn/h y un calor residual de 1543 KW, la operación de secado un flujo de 0,244 tn/h y un calor residual de 211,1 KW, la digestión del fruto de palma 0,448 tn/h y un calor residual de 35,82 KW y la esterilización de los racimos de palma africana un flujo de 1,47 tn/h y un calor residual de 1723 KW. A partir de los datos encontrados se realizó la simulación de cuatro recuperadores de calor y un ciclo de Rankine orgánico regenerativo en el software DWSIM. Co los resultados obtenidos se concluye que a través de estos dispositivos se podrá generar una reducción del consumo de vapor producido por la caldera de 5,86 a 4,61 tn/h y además se producirán 227,68 KW/h de energía eléctrica.
Descargas
Detalles del artículo
Citas
Aranguren Garacochea, P. (2015). Estudio y optimización de los sistemas de intercambio de calor en generación termoeléctrica aplicada al aprovechamiento del calor residual. [Tesis doctoral, Universidad Técnica de Navarra] Dialnet. https://dialnet.unirioja.es/servlet/tesis?codigo=110871
Banda, P., & Gutiérrez, C. (2016). Simulación de un Sistema Recuperador de Calor para Gases de Escape de Motogeneradores a Crudo. Revista Técnica “Energía,” 12(1), 230–238. https://doi.org/10.37116/revistaenergia.v12.n1.2016.48
Barreto, W. (2015). Diseño, construcción y pruebas de un intercambiador de serpentín y coraza para un banco de trampas de vapor. [Tesis de pregrado, Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa] Repositorio institucional UNAS. http://repositorio.unsa.edu.pe/handle/UNSA/3239
Batty, J., Clair, & Folkman, S. (1990). Fundamentos de la Ingeniería de los Alimentos. México: Compañía Editorial Continental
Borja, M. (2018). Aprovechamiento de la Biomasa para uso energético. Editorial Reverté
Cengel, Y. A., & Boles, M. A. (2015). Termodinámica. Editorial Mc Graw Hill Education.
Paz Feijóo, A. (2017). Diseño de recuperador en planta de cogeneración. [Tesis de grado. Universidad de la Coruña] Repositorio Institucional UDC. https://ruc.udc.es/dspace/bitstream/handle/2183/19734/PazFeijoo_Adrian_TFG_2017.pdf?sequence=2
Guo, J., & Jiang, F. (2019). The performance of finite-time refrigerators with Rankine cycles. Physical A: Statistical Mechanics and Its Applications. Elsevier 536(C). https://doi.org/10.1016/j.physa.2019.122529
Habibi, H., Chitsaz, A., Javaherdeh, K., Zoghi, M., & Ayazpour, M. (2018). Thermo-economic analysis and optimization of a solar-driven ammonia-water regenerative Rankine cycle and LNG cold energy. Energy, 149, 147–160. https://doi.org/10.1016/j.energy.2018.01.157
Imbert, J. (2011). Evaluación de un intercambiador de calor. estudio de su empleo como recuperador de calor. Tecnología Química, XXXI (3),37-44. https://www.redalyc.org/pdf/4455/445543774005.pdf
Martínez, D. A. (2020). Estudio y caracterización del ciclo orgánico Rankine en plantas termosolares con receptor de torre. [Tesis de Maestría, Universidad Pública de Navarra]. Repositorio institucional upna. https://academica-e.unavarra.es/handle/2454/38647
Torres Pérez, C. I., & Quintero López, L. A. (2019). Análisis de residuos sólidos de palma africana, como alternativa de aprovechamiento de energías renovables en el departamento del Cesar. Ingenierías USBMed, 10(1), 8–18. https://doi.org/10.21500/20275846.3662
Tzivanidis, C., Bellos, E., & Antonopoulos, K. A. (2016). Energetic and financial investigation of a stand-alone solar-thermal Organic Rankine Cycle power plant. Energy Conversion and Management, 126, 421–433. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2016.08.033
Valdez, S. (2021). Optimización del proceso de extracción de aceite de palma africana de la planta San Daniel mediante el aprovechamiento de energía residual para generar un ahorro energético. [Tesis de maestría, Escuela Superior Politécnica de Chimborazo] Repositorio institucional ESPOCH. http://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/14704