OPTIMIZACIÓN PARAMÉTRICA MULTI-OBJETIVO DE CICLOS DE POTENCIA RANKINE, UTILIZANDO TÉCNICAS DE DISEÑO DE EXPERIMENTOS DE TAGUCHI (MULTI-OBJECTIVE PARAMETRICOPTIMIZATION OF RANKINE POWER CYCLES, USING TAGUCHI EXPERIMENT DESIGN TECHNIQUES)

Resumen

Resumen

En el presente trabajo se planteó optimizar los ciclos de potencia Rankine (simple, recalentado, regenerativo) variando los parámetros de operación más significativos del ciclo, según las fuentes literarias que se consultaron. Con el objetivo de poder mejorar sus características de calidad que en este caso de estudio son la eficiencia y la destrucción de exergía del ciclo. Primero se realizaron los modelos matemáticos de los tres diferentes ciclos Rankine. Enseguida se obtuvieron las combinaciones de los parámetros de los ciclos, usando un diseño de experimentos con un enfoque de Taguchi, en donde se seleccionó un arreglo ortogonal L₉ (3⁴). El cual cumple con la necesidad de cubrir tres factores a tres niveles y un número mínimo de siete experimentos. Posteriormente al tener la combinación de los parámetros se insertaron en el software Engineering equation solver (EES) para hacer la simulación de los sistemas con cada combinación obtenida y ver el comportamiento de la eficiencia y la destrucción de energía a los tres ciclos. Al tener los resultados del comportamiento de cada combinación se analizó el diseño de Taguchi para obtener la mejor combinación de parámetros para aumentar la eficiencia y disminuir la destrucción de exergía. Al tener los parámetros de optimización se realizó un experimento de confirmación donde en los tres casos de los ciclos Rankine se obtuvo un aumento en los parámetros de calidad. respecto a los parámetros iniciales del ciclo.

Palabra(s) Clave: ANOVA, optimización, Rankine, Taguchi.

Abstract

In the present work it was proposed to optimize Rankine power cycles (simple, reheated, regenerative) by varying the most significant operating parameters of the cycle, according to the literary sources that were consulted. With the aim of improving its quality characteristics, which in this case study are the efficiency and destruction of exergy of the cycle. First the mathematical models of the three different Rankine cycles were made. Next, the combinations of the cycle parameters were obtained, using an experiment design with a Taguchi approach, where an orthogonal arrangement L9 (34) was selected. Which meets the need to cover three factors at three levels and a minimum number of seven experiments. Subsequently, having the combination of the parameters, they were inserted into the Engineering equation solver (EES) software to simulate the systems with each combination obtained and see the performance of efficiency and the destruction of energy at three cycles. Having the results of the behavior of each combination, Taguchi's design was analyzed to obtain the best combination of parameters to increase efficiency and decrease the destruction of exergy. Having the optimization parameters, a confirmation experiment was carried out where in the three cases of the Rankine cycles an increase in the quality parameters was obtained. regarding the initial parameters of the cycle.

Keywords: ANOVA, optimization, Rankine, Taguchi.