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UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID
1TOE2009 c08 Optimización termoeconómica
Termoeconomía y optimización energética
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UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID
2TOE2009 c08 Optimización termoeconómica
Temario
Introducción
Revisión de termodinámica
La exergía
Determinación de exergía
Balances y Álgebra lineal
El coste exergético
Análisis termoeconómico
Optimización termoeconómica
Integración energética
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
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3TOE2009 c08 Optimización termoeconómica
Evaluación termoeconómica
• El método termoeconómico• Formación de los costes
– Sobrecostes– Factor exergoeconómico
• Evaluación termoeconómica• Evaluación funcional
– Malfunciones– Metodología
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4TOE2009 c08 Optimización termoeconómica
Cp,i Cr,iiiRiP Z ,,
iiiRiiP ZRcPc ,,
i
iiiRiP P
ZRcc
,
,
i
iPiP P
c
,,
i
iRiR R
c
,,
i
i
i
idiiRiR
i
iidiiiRiP P
Z
P
BIcc
P
ZBIPcc
)()( ,,,
,,,
idiii BIPR ,
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5TOE2009 c08 Optimización termoeconómica
Sobrecoste relativo.
Sobrecoste relativo
iR
iRiPi c
ccr
,
,,
iiR
i
i
idii Pc
Z
P
BIr
,
,
ii
idi
i
ii P
BI
P
R
1
1 ,
iiR
iii Pc
Zr
,
1
i
i
i
idiiRiRiP P
Z
P
BIccc
)( ,,,,
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6TOE2009 c08 Optimización termoeconómica
Sobrecoste absoluto
iidiiRiiRiiPiP ZBIcPcPc )( ,,,,,
iiRiiPiRiPic PcPcPc ,,,,,
iidiiRic ZBIc )( ,,,
Sobrecoste absoluto (término de sobrecoste):
Coste termoeconómico del producto:
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7TOE2009 c08 Optimización termoeconómica
Coste Bd y pérdidas
Costes de las pérdidas (y rechazo) de exergía:
Coste de la destrucción de exergía:
iiRiI Ic ,,
idiRid Bc ,,,
iidiIic Z ,,,Total (igual al sobrecoste absoluto)
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8TOE2009 c08 Optimización termoeconómica
Factor exergoeconómico
iidiiR
i
iidiI
i
ic
ii
ZBIc
Z
Z
ZZf
)(.............
...
,,
,,,
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9TOE2009 c08 Optimización termoeconómica
Eval. TE de proyectos
• Ordenar por sobrecostes decrecientes.• Estudiar mejoras mayores sobrecostes.• Especial atención sobrecostes relativos.• Factor exergoeconómico:
– f elevado ¿reducir inversión?– f elevado ¿aumentar inversión?
• Datos termodinámicos: bajo rend, alta Bd,i , Alta dr,
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10TOE2009 c08 Optimización termoeconómica
Costes variables
i
iPiP P
c var
,var,
i
iRiR R
c var
,var,
var,
var, iRiiPi cRcP var
,var, iR
i
iiP c
P
Rc
var
,var, iRiiP cc
idiRid Bc ,var,
var,
1 iir
Balance termoeconómico:
Sobrecoste relativo:
Coste de la irreversibilidad:
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11TOE2009 c08 Optimización termoeconómica
Influencia irreversibilidades (1)
1 2 3
var1,123
var2,3
var3,3
var3,
var1,12
var1,2
var2,2
var2,
var1,1
var1,
RPRP
RPRP
RP
cccc
cccc
cc
Costes exergoeconómicos variables unitarios:
R1 P1= R2 P2= R3 P3
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12TOE2009 c08 Optimización termoeconómica
Influencia irreversibilidades (2)
3,var1,123,
var1,23,
var2,23,
var2,3,
var3,
var3,
2,var1,12,
var1,2,
var2,
var2,
1,var1,
var1,
dRdPdRdPdRd
dRdPdRd
dRd
BcBcBcBcBc
BcBcBc
Bc
3,2132121111
3,23232222
3,33
d
d
d
BPRPR
BPRPR
BPR
Costes variables de destrucción de exergía:
Balance exergético de 3:
Propagación de la irreversibilidad:
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13TOE2009 c08 Optimización termoeconómica
Optimización TE
• Planteamiento y tipos:– Estructural– Paramétrica
• Optimización paramétrica– Metodología– Aplicación
• Integración energética de sistemas– Fundamentos– Aplicación
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14TOE2009 c08 Optimización termoeconómica
Optimización paramétrica
PP
BIcZRcZPc dRRP
1
PP
BIBIPR dd
1
P
Z
P
BIcc dRP
)1
mn
d
PBI
PAZ
)(
nd
mnd
RPBI
PA
P
BIcc
1
)1 nd
dRPBI
NBIMcc
)()(
Recordar:
Un solo equipo: Función objetivo:
Coste fijo:
Coste fijo Coste variable
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15TOE2009 c08 Optimización termoeconómica
Gráfico de optimización