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El anillo de vapor es la red entálpica del clúster. Recoge el calor de los humos de los dos procesos de alta temperatura —el horno de cal (S02) y el horno eléctrico de vidrio (V03)—, lo convierte en vapor en calderas de recuperación (HRSG) y lo entrega a los consumidores de vapor de proceso. Cumple tres funciones a la vez: sustituye combustible, aporta inercia a la red eléctrica a través de sus turbogeneradores y acopla el ritmo de la industria mineral con el de la papelera y la minería de salmuera.
| Parámetro | Valor |
|---|---|
| Longitud del anillo | 2,99 km |
| Presión del colector | 12,0 bar, constante |
| Fuentes de calor | Humos de los hornos de cal y de vidrio |
| Consumidores | Papelera TCF, evaporadores de salmuera (ZLD), digestión |
| Fuente complementaria | Caldera de electrodos de 7,11 MW, firme |
La longitud la fija la física del transporte de calor: a diferencia de la electricidad, el vapor pierde temperatura y presión en el trayecto, de modo que los consumidores de vapor se sitúan junto a la cabecera térmica y el anillo se mantiene corto. La industria que consume vapor se implanta al lado de la que lo produce, y no al revés.
\dot m_{rec}\,(h_g - h_{fw}) + \eta_{cald}\,P_{cald} = \dot m_{dem}\,(h_g - h_{fw})
| Término | Caudal | Potencia |
|---|---|---|
| Vapor recuperado de humos (cal y vidrio) | 7,01 t/h | 4,57 MW térmicos |
| Demanda de la papelera TCF | 2,71 t/h | — |
| Demanda de los evaporadores ZLD | 12,00 t/h | — |
| Demanda de la digestión | 3,00 t/h | — |
| Demanda total | 17,71 t/h | — |
| Déficit estructural | 10,70 t/h | 6,97 MW térmicos |
| Caldera de electrodos (η = 0,98) | — | 7,11 MW eléctricos |
El salto entálpico entre agua de alimentación a unos 105 °C y vapor saturado a 12 bar es de unos 2,345 MJ/kg, el mismo en los dos lados del balance: 4,57 MW para 7,01 t/h y 6,97 MW para 10,70 t/h.
La caldera de electrodos cubre el déficit estructural de vapor. Opera a 7,11 MW las 24 horas y queda fuera del orden de mérito del despacho eléctrico: si se modulara con el excedente renovable, la presión del colector caería cada noche y se detendrían la papelera y los evaporadores. Las cargas que absorben la variabilidad renovable son la electrólisis de agua y la desalación.
| Orden de mérito | Carga o recurso | Clase |
|---|---|---|
| 1 | Electrólisis de agua, entre parada y 65 MW | Modulable |
| 2 | Desalación e impulsión, entre 1,2 y 12,0 MW | Modulable, concentrada en la ventana solar |
| 3 | Exportación por el enlace de 132 kV | Sumidero del excedente |
| — | Caldera de electrodos | Firme |
| — | Hornos de cal y vidrio, electrodiálisis, servicios | Firme |
| — | Grupo despachable de biometano, 11,0 MW | Generación firme en horas sin recurso |
Los turbogeneradores de recuperación aportan 14 MW·s de energía cinética, 7 MW·s por horno. Junto con los condensadores síncronos, sostienen la constante de inercia de 4,58 s. De ahí el enclavamiento de hornos:
| Estado | Inercia | Caldera | Decisión |
|---|---|---|---|
| Ambos hornos en servicio | 4,58 s | 7,11 MW | — |
| Un horno parado | 4,51 s | ≈ 9,4 MW | Autorizada |
| Ambos hornos parados | 4,45 s | 11,77 MW | Rechazada |
La parada simultánea de los dos hornos queda prohibida porque la inercia caería por debajo del mínimo de 4,50 s y la caldera tendría que asumir todo el calor perdido.
En el escenario de disparo súbito del horno de cal a las 11:00, simulado en el gemelo digital (Apéndice 17), el colector se mantiene a 12,0 bar, el suministro de vapor a los procesos es del 100 %, la inercia queda en 4,51 s, el RoCoF máximo es de 0,95 Hz/s y el nadir de 49,51 Hz. Son valores de un evento extremo, ligeramente peores que la envolvente N-1 del día de operación normal (0,94 Hz/s y 49,52 Hz) y todavía dentro del criterio N-1, que exige RoCoF ≤ 1,0 Hz/s y nadir ≥ 49,0 Hz. El resultado indica que el diseño cumple sus criterios dentro del modelo: es una verificación interna. Validarlo exige contrastar el gemelo con datos medidos, como los de un piloto, y ese contraste está pendiente.
El anillo sustituye la combustión de combustibles fósiles para generar vapor: el calor recuperado de los humos no requiere combustible, y la caldera de electrodos se alimenta con la generación propia del clúster —renovable en las horas de recurso y biometano del digestor en las horas de calma—, de modo que su electricidad no procede de la red y no genera emisiones del alcance 2.