Generación de vapor mediante la implementación de sistemas de aprovechamiento de la radiación solar en SMURFIT KAPPA BARRANQUILLA

Abstract

Ante el creciente auge de las legislaciones ambientales y los problemas de calentamiento global, surge la necesidad de buscar nuevas alternativas a las fuentes de energía disponibles en el mundo. Una de ellas, la energía solar, la encontramos disponible en altas tasas de radiación en la costa caribe colombiana. Se estudia en el presente proyecto el estado de la tecnologías de aprovechamiento de la luz solar, más específicamente en la ciudad de barranquilla y en la empresa Smurfit Kappa, donde se presenta la oportunidad de generar el vapor requerido por condiciones de proceso. Se presentan requerimientos de 25000 lb/hr de vapor para los cuales se propone la generación mediante el uso de sistemas de aprovechamiento de energía solar, objetivo de este proyecto lograr el diseño de esta planta generadora. Se evalúan inicialmente las diferentes tecnologías de aprovechamiento solar, de donde se selecciona la mejor para continuar el proceso de diseño. Es a partir de esta alternativa seleccionada (colectores parabólicos) que se procede a dimensionar la planta solar que contiene diversos sistemas, entre los cuales destacamos sistema de captación, sistema de transporte de fluido térmico, sistema de transferencia de calor y sistema de control e instrumentación. Por último, se realiza el diseño de detalle del colector parabólico, donde se realiza un modelo 3D que permite evaluar el diseño estructural de este mismo. Como es debido, se realizó el estudio financiero del proyecto, diagramas de flujo de planta, cronograma general, planos de ingeniería, entre otras componentes importantes. Se consiguen resultados no muy llamativos para la implementación del sistema, principalmente por los altos costos de las tecnologías de aprovechamiento de energía solar y por la alta nubosidad de la ciudad de Barranquilla, factor que afecta directamente en la energía solar aprovechable.

With the recent development of environmental legislations and problems with global warming, the need of looking into renewable energy as a source of power in the world has arisen. One of the, solar energy, can be found available in high radiation rates in the Caribbean coast of Colombia. The current project studies the state of solar technologies, more specifically in the city of Barranquilla and in the company Smurfit Kappa, were the opportunity of generating the companies requirements in steam consumption is presented. The company requires 25000 lb/hr of steam for which the generation through the use of solar thermic energy is proposed, subject of the current project that will develop the design of this steam generating plant. Initially, all the different solar energy technologies are evaluated in order to select the most appropriate one to continue the designing process. It is with the correct alternative selected (parabolic trough collector) that the dimensioning of the solar plant is done with each of its different systems: solar system, thermic fluid transportation system, heat transfer system and control and instrumentation system. At last, the detail design of the parabolic trough collector is done, where a 3D model is developed in order to evaluate its structure. As usual, the financial study of the project is presented, same as the flux diagram, project timeline, engineering drawings, and other important components. Results achieved are not that attractive, mainly because of the high costs that these technologies investments represent and the high cloudiness present in the city of Barranquilla, factor that affects directly in the usable solar energy.