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Optimizando la Eficiencia Energética en la Industria: Un Caso de Estudio de Cogeneración con Vapor Saturado a Baja Presión en la Extracción de Aceite de Palma Africana
Este proyecto de cogeneración tiene como objetivo utilizar un excedente de fibra de palma africana y una caldera de vapor saturado a 14 bar(a) que permanecía en standby; en una planta extractora de aceite para generar energía eléctrica y térmica mediante un turbo generador, para disminuir la compra de energía a la red y los costos de operación.
Ingeniería conceptual por IPT Colombia:
IPTCOLOMBIA analizó la viabilidad de un proyecto de cogeneración con una caldera de vapor saturado a 14 bar(a), aprovechando excedentes de fibra de palma y una caldera en standby en una planta extractora de aceite de palma en Colombia.
Tras estudios térmicos, balances de masa, vapor y energía, se definieron las especificaciones técnicas para el turbogenerador, considerando dos escenarios operativos según la disponibilidad de combustible.
El escenario uno presenta un turbogenerador generando 968 kW en los terminales con un consumo de vapor de 12000 kg/h a condensación.
| Inlet | ESCENARIO 1 |
| Pressure | 11 bar(a) |
| Temperature | 184.1 °C |
| Exhaust | |
| Pressure | 0.6 bar(a) |
| Temperature | 85.9 °C |
| Enthalpy | 2465.8 kJ/kg |
| Speed | |
| Turbine | 15992 rpm |
| Output | 1800 rpm |
| Power | |
| Flow | 12000 kg/h |
| Output at the coupling | 1015 kW |
| Power at terminals | 968 kW |
El escenario dos presenta un turbogenerador generando 747 kW en los terminales con un consumo de vapor de 9500 kg/h a condensación.
| Inlet | ESCENARIO 2 |
| Pressure | 11 bar(a) |
| Temperature | 184.1 °C |
| Exhaust | |
| Pressure | 0.5 bar(a) |
| Temperature | 81.3 °C |
| Enthalpy | 2471.8 kJ/kg |
| Speed | |
| Turbine | 15992 rpm |
| Output | 1800 rpm |
| Power | |
| Flow | 9500 kg/h |
| Output at the coupling | 783 kW |
| Power at terminals | 747 kW |
Por lo tanto, el turbo generador seleccionado fue el modelo Base turbogenerador hasta 1000kW.
La BASE Turbogenerador, con capacidad de hasta 1000kW, es una turbina monoetapa diseñada específicamente como generador eléctrico, cubriendo un rango de potencia entre 75kW y 1000kW. Esta versátil turbina se adapta perfectamente a plantas pequeñas de cogeneración, instalaciones con paneles solares descentralizadas y permite aprovechar vapor excedente de procesos industriales o energía térmica residual en ciclos cerrados con motores a gas o biogás.
IPT COLOMBIA realizó cálculos que confirman que este proyecto se puede implementar sin la necesidad de adquirir una caldera de alta presión, utilizando la caldera existente.
Ingeniería de detalle por IPT Colombia:
IPTCOLOMBIA desarrolló la ingeniería de detalle para la compra del turbogenerador y la instalación, incluyendo la ingeniería civil, mecánica, eléctrica, de instrumentación y control. El proyecto arrancó, con la eficiencia calculada para el turbogenerador instalado y la calidad de la ingeniería desarrollada por IPTCOLOMBIA.
- La ingeniería civil fue desarrollada para toda la cimentación de la turbina y la obra arquitectónica para el edificio del condensador, turbina y equipos auxiliares.
- La ingeniería mecánica fue desarrollada para el cálculo de los diámetros de tubería de vapor, condensado y agua de enfriamiento a las torres.
- La ingeniería eléctrica fue desarrollada para interconexión del generador con la red de la fábrica y la red pública.
- La ingeniería de instrumentación y control fue desarrollada para la interconexión con la planta y para las protecciones requeridas por el turbo.
Por lo tanto, la ingeniería desarrollada por IPTCOLOMBIA permitió la utilización de una caldera de baja presión con vapor saturado, existente, sin requerir una inversión adicional en una caldera de alta presión con vapor sobrecalentado.
Ahorro en compra de energía eléctrica:
La empresa extractora pudo tener un ahorro en compra de energía de $10.800.000 diarios, lo cual genera una tasa interna de retorno de la inversión de menos de dos años.
