Optimizando el control de las turbinas en plantas de generación ya existentes

La producción de energía se enfrenta a un buen número de nuevos desafíos pues estamos en una fase en la que la optimización de procesos de generación se está convirtiendo en la norma. Ello conlleva que cada vez sea más necesaria la integración de turbinas, generadores, calderas y nuevos complejos sistemas de control, que incluso tiene que realizarse en instalaciones de generación existentes donde conviven tecnologías muy diferentes (ver por ejemplo “La tecnología micro-CHP y sus perspectivas de mercado”). Otra cosa que la blogosfera nos desvela es que estos desafíos se han visto si cabe acrecentados en los últimos meses ante la crisis del crédito, puesto que cualquier compañía que no haya conseguido maximizar su productividad puede verse abocada a la desaparición. La generación de energía es hoy en día un negocio, pero si no se plantea con máxima eficacia el desenlace puede acabar adquiriendo tintes dramáticos.

El problema

Los requerimientos de los sistemas de generación de energía son muy altos hoy en día, los proyectos deben plantearse con profesionalidad y cualquier matiz especulador debe ser cortado por lo sano. Son muchos los condicionantes que deben tenerse en cuenta si intentamos abordar un proyecto de mejora en la generación: El cliente requiere alta disponibilidad, la desregulación de los mercados propicia un amplio rango de operación del sistema de generación, y la producción de energía es cada vez más diversificada, a la vez que irrumpe con fuerza la generación distribuida.. Todos estos factores requieren un cuidadoso diseño e integración de operaciones de los componentes del sistema, si esta fase no se analiza exhaustivamente tendremos los mismos problemas que cuando en un PC cargamos aplicaciones no compatibles. El problema es que en una planta de generación, la propiedad estará perdiendo ingentes cantidades de dinero por un rendimiento inadecuado. Cuando instalamos un nuevo equipo en plantas e industrias existentes es muy importante llevar a cabo una cuidadosa integración de sistemas. La nueva maquinaria tendrá que trabajar con los viejos procesos y calderas, y para conseguirlo los sistemas de control deben ajustarse apropiadamente en los sistemas donde se instalan.

Integración de sistemas

En este artículo hablamos de los métodos para mejorar el control de las turbinas en orden de alcanzar una frecuencia estable. Una de las empresas especializadas en la integración de sistemas con turbinas es Solvina. Esta compañía proporciona know-how y métodos para aumentar el rendimiento en la industria de procesos y producción de energía. Su estrategia consiste en prestar servicios de ingeniería en las redes de distribución, plantas de generación de producción de energía eléctrica e industrias de procesos. Para alcanzar mejor estabilidad, disponibilidad y eficiencia, se utilizan herramientas de simulación y servicios de mejora del rendimiento, tales como:

• Estudios de estabilidad de sistemas de potencia dinámicos (Dynamic power systems stability studies).
• Estudios de estabilidad del voltaje (Voltaje stability studies). Análisis de fallos en estado estacionario y transitorio (Transient and steady-state fault análisis).
• Coordinación de la protección y análisis de selectividad (Protection coordination and selectivity análisis).
• Medición y localización de problemas (Measurements and trouble-shooting).

Integración de sistemas de turbinas

Si pretendemos analizar sistemas complejos tendremos que utilizar modelos y simuladores para obtener buenos resultados. Específicamente para turbinas podemos mencionar hardware-in-the-loop (HWIL) Simulator. Este simulador de sistemas de control y plantas responde a una importante necesidad en el diseño, que es explorar las operaciones del sistema y mejoras durante todo el ciclo de vida de la aplicación. Los controladores actuales son comparados con modelos en tiempo real de alta exactitud aplicables a la planta. El simulador puede utilizarse para analizar plantas enteras de ciclo combinado, incluyendo turbinas de gas y vapor, generadores, y generadores de vapor con recuperación de calor. La simulación y organización de los procesos complejos conlleva la aparición de funciones de transferencia y diagramas de bloque de dominios-s y dominios-z que pueden hacer difícil la exploración de las relaciones entre niveles y estados (derivadas e integradas). Para facilitar la tarea puede usarse Vensim PLE Plus, software que se utiliza para elaborar modelos de procesos comerciales, organizaciones sociológicas, e incluso procesos ecológicos, de una forma gráfica concisa que hace muy fácil transmitir las relaciones matemáticas al cliente. De esta forma puede transmitirse al cliente el efecto en la productividad y en la mano de obra de las mejoras incluidas en la planta.

Bibliografía: Turbines control optimisation for safe power supply. International Powerengineer November 2009 Palabras clave: system integration, enhanced performance, voltaje stability studies.