Evaluación exergética de propuestas de disminución de consumo de vapor en usinas azucareras

Resumo

          Se realizó un modelado exergético, basado en la 2º ley de la Termodinámica, para la evaluación de las operaciones térmicas de Calentamiento-Evaporación-Cristalización (CEC) en un ingenio de Tucumán. Una vez resueltos los balances de masa y energía de sistemas CEC, se determinaron los balances de exergía, evaluando las pérdidas de exergía y la eficiencia exergética. Se emplearon ecuaciones y gráficos existentes en la bibliografía para evaluar las propiedades termodinámicas de los flujos intervinientes. Se simularon y compararon con el caso base (zafra 2000), dos propuestas tendientes a disminuir las pérdidas de exergía, considerando: aumento de efectos de evaporación, mayor aprovechamiento de vapores vegetales, aumento en la concentración de melado, empleo de vapor vegetal para la cristalización y reemplazo de turbinas de vapor ineficientes por motores oleohidráulicos y eléctricos. Los resultados mostraron que las menores eficiencias exergéticas se producen en condensadores barométricos de cristalización y evaporación, y en cristalización. La reducción de irreversibilidades en las propuestas analizadas permitiría eliminar el combustible adicional necesario para operar calderas bagaceras antiguas.

ABSTRACT
Exergetic evaluation of proposals for steam consumption reduction in sugar factories

          Exergetic modelling, based on exergetic analysis (2nd law of Thermodynamics), was applied in assessing Heating-Evaporation-Crystallization (H-E-C) thermal operations in a cane sugar mill in Tucumán (Argentina). After solving mass and energy balances in H-E-C systems, exergy balance was determined. Exergy losses and exergetic efficiency were calculated. Equations and graphics found in bibliographic sources were used to calculate thermodynamic properties of intervening flows. Two alternatives for reducing exergy losses were simulated and compared with base case (2000 season). These alternatives aimed at the following goals: more evaporation effects, better use of juice vapours, increase in syrup concentration, and replacement of inefficient steam turbines with hydraulic and electric motors. Results showed that the lowest exergy efficiency levels are obtained in barometric condensers and in the crystallization process. The reduction of irreversibilities in the analyzed proposals would allow eliminating the extra fuel normally used to operate old local bagasse boilers.