OPTIMIZACIÓN DEL DISEÑO EN LA GEOMETRÍA DEL CONDUCTO DE ENTRADA EN CALDERAS DE PLANTAS DE CICLO COMBINADO

Resumen

Un tipo particular de calderas industriales, denominado calderas generadoras de vapor por recuperación de calor (HRSGs, en sus siglas en inglés), se utiliza en centrales de ciclo combinado para recuperar parte del calor de los gases de escape de una turbina de gas, generar vapor y alimentar una turbina de vapor. Desde el comienzo del empleo de los HRSG para centrales eléctricas, el diseño de la geometría del conducto de entrada a estas unidades, uno de sus componentes más críticos, ha seguido pautas que han evolucionado muy poco. La contribución de este trabajo es doble: por un lado, muestra que existe un potencial sustancial para mejorar el diseño de la forma de los conductos de entrada de los HRSG, en términos de lograr una menor caída de presión, una mayor uniformidad de velocidad y una reducción importante del coste global de la caldera; por otro lado, muestra cómo la aplicación del algoritmo combinado de búsqueda directa híbrida (CHDS, en sus siglas en inglés), aplicable en muchos campos para optimización aerodinámica de geometrías, permitiendo grandes desplazamientos, puede encontrar estos diseños mejorados, que pueden ser bastante poco convencionales y no intuitivos. Los resultados obtenidos para las dos familias de HRSG presentadas muestran que hay puntos óptimos de diseño con reducciones simultáneas en la caída de presión de hasta el 20-25%, en superficie lateral de hasta el 38% y en longitud de hasta el 16%, manteniendo niveles de uniformidad de velocidad comparables a diseños existentes.