{"id":111943,"date":"2011-01-12T00:00:00","date_gmt":"2011-01-12T00:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/sin-categoria\/estudio-termodinamico-del-aprovechamiento-energetico-de-fuentes-de-energa%c2%ada-de-baja-temperatura-mediante-un-ciclo-rankine-con-fluidos-de-trabajo-organicos-orc\/"},"modified":"2011-01-12T00:00:00","modified_gmt":"2011-01-12T00:00:00","slug":"estudio-termodinamico-del-aprovechamiento-energetico-de-fuentes-de-energa%c2%ada-de-baja-temperatura-mediante-un-ciclo-rankine-con-fluidos-de-trabajo-organicos-orc","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/fuentes-no-convencionales-de-energia\/estudio-termodinamico-del-aprovechamiento-energetico-de-fuentes-de-energa%c2%ada-de-baja-temperatura-mediante-un-ciclo-rankine-con-fluidos-de-trabajo-organicos-orc\/","title":{"rendered":"Estudio termodin\u00e1mico del aprovechamiento energ\u00e9tico de fuentes de energia de baja temperatura mediante un ciclo rankine con fluidos de trabajo org\u00e1nicos (orc)"},"content":{"rendered":"

Tesis doctoral de Jhon Fredy V\u00e9lez Jaramillo <\/strong><\/h2>\n

Las relativa bajas temperaturas alcanzadas con las tecnolog\u00edas convencionales que transforman las fuentes de energ\u00eda de car\u00e1cter renovable como la solar, la biomasa, o la geot\u00e9rmica, as\u00ed como los calores que son desperdiciados en la mayor\u00eda de procesos industriales, hacen imprescindible el desarrollo de nuevas tecnolog\u00edas que transformen eficientemente estos calores en energ\u00eda el\u00e9ctrica y\/\u00f3 mec\u00e1nica. En ese sentido, el tradicional ciclo rankine no presenta un buen rendimiento para recuperarlos o usarlos y, adicionalmente, su viabilidad t\u00e9cnico-econ\u00f3mica est\u00e1 supeditada a plantas de gran potencia. tomando en cuenta las consideraciones anteriores, se evalu\u00f3 la factibilidad de implementar otro tipo de proceso, el ciclo rankine org\u00e1nico (orc), que no es m\u00e1s que un ciclo rankine de vapor convencional utilizando un fluido org\u00e1nico en vez de vapor de agua, reduciendo con ello la temperatura de evaporaci\u00f3n. As\u00ed pues, se explor\u00f3 la alternativa de usar diversos refrigerantes e hidrocarburos como fluidos de trabajo en ciclos rankine para generaci\u00f3n de energ\u00eda a partir de fuentes de baja temperatura en condiciones s\u00faper y subcr\u00edticas. el desarrollo metodol\u00f3gico para lograr los objetivos trazados se inici\u00f3 con la presentaci\u00f3n de los principales problemas acontecidos con el modelo energ\u00e9tico actual y, se ampli\u00f3 la informaci\u00f3n, tanto de los contaminantes que con su emisi\u00f3n provocan el efecto invernadero, como de la situaci\u00f3n energ\u00e9tica a nivel mundial, europeo y espa\u00f1ol. Tras esto, se presenta una breve rese\u00f1a hist\u00f3rica y de origen de los ciclos termodin\u00e1micos de potencia, se realiza una amplia revisi\u00f3n bibliogr\u00e1fica que permiti\u00f3 determinar el estado del arte de la tecnolog\u00eda; tanto a nivel acad\u00e9mico, como tecnol\u00f3gico, econ\u00f3mico y de mercado, conoci\u00e9ndose con ello sus ventajas, caracter\u00edsticas, aspectos a considerar en la selecci\u00f3n del fluido de trabajo y aplicaciones posibles de este proceso. seguidamente, para optimizar energ\u00e9ticamente el proceso, fue realizado un an\u00e1lisis termodin\u00e1mico comparativo de refrigerantes e hidrocarburos como fluidos de trabajo en condiciones subcr\u00edticas en estos ciclos rankine. Con este estudio se mostr\u00f3 c\u00f3mo, aumentar la presi\u00f3n, temperatura (o ambas) de entrada a la turbina, provoca un aumento en el efecto que tienen estos par\u00e1metros en la eficiencia total del ciclo, aument\u00e1ndola o disminuy\u00e9ndola, seg\u00fan sea el fluido h\u00famedo o seco, respectivamente. El estudio energ\u00e9tico y exerg\u00e9tico realizado al ciclo rankine org\u00e1nico transcr\u00edtico con co2 como fluido de trabajo, tambi\u00e9n mostr\u00f3 que al aumentar la presi\u00f3n de entrada a la turbina, aumenta tanto la eficiencia energ\u00e9tica, como el trabajo neto espec\u00edfico, hasta que, por las caracter\u00edsticas propias del co2 en este proceso, empiezan a disminuir los valores de dichos par\u00e1metros. El aumento de la presi\u00f3n de entrada a la turbina provoc\u00f3 el aumento del rendimiento exerg\u00e9tico de manera asint\u00f3tica, en tanto que para una presi\u00f3n determinada, el aumento de la temperatura de entrada a la turbina provoca una disminuci\u00f3n del rendimiento exerg\u00e9tico del ciclo. finalmente, se analiz\u00f3 el comportamiento del ciclo rankine transcr\u00edtico con co2, por medio de la realizaci\u00f3n de ensayos experimentales en planta piloto ubicada en el centro tecnol\u00f3gico cartif. En \u00e9sta, se constat\u00f3 la \u00f3ptima operabilidad y controlabilidad de las variables de toda la planta en general, y el elemento utilizado como expansor simul\u00f3 acordemente la ca\u00edda de presi\u00f3n que ocurrir\u00eda en una turbina real. los aportes de esta tesis se consideran de gran relevancia para la comunidad cient\u00edfica en general, pues si bien es cierto que hay numerosas referencias sobre este tema en la literatura, tambi\u00e9n es verdad que muchas de ellas analizan fluidos de trabajo para fuentes de calor muy superiores a 150 \u00c2\u00bac, o fluidos con un alto, bien sea, potencial de destrucci\u00f3n de la capa de ozono o de calentamiento global, por lo que son, o ser\u00e1 prohibido su uso, dejando de ser interesantes esos estudios para una aplicaci\u00f3n real. As\u00ed pues, en este trabajo se limita el estudio a fluidos teniendo en cuenta su efectiva utilidad futura, tanto por razones medioambientales, como por la baja temperatura de la fuente de calor a usar (<150 \u00c2\u00bac). Otro punto a destacar del presente trabajo radica en la consecuci\u00f3n de resultados experimentales, pues son pocas las instalaciones mencionadas en la bibliograf\u00eda, que permiten evaluar experimentalmente ciclos transcr\u00edticos. otros aspectos novedosos del presente trabajo, es el intento por evitar toda clase de distorsiones o ruidos por par\u00e1metros externos en el comportamiento del fluido dentro del ciclo, logrando con ello no limitar o sesgar el estudio a una sola aplicaci\u00f3n (calores residuales, solar, geot\u00e9rmica, etc.). As\u00ed mismo, en este estudio tambi\u00e9n se abarc\u00f3 la diferencia en el tipo de fluido (h\u00famedo, seco e isoentr\u00f3pico) y, adicionalmente y de cara a una efectiva comparaci\u00f3n, y que corresponde a otra notable diferencia de este trabajo con la bibliograf\u00eda a la cual se accedi\u00f3, es la parametrizaci\u00f3n de las presiones de entrada y salida de la turbina, debido precisamente a la diferencia que hay, a una determinada temperatura, en las presiones de saturaci\u00f3n y de condensaci\u00f3n de los fluidos. Por tanto, mediante la ejecuci\u00f3n y desarrollo de este proyecto de investigaci\u00f3n se obtuvieron conclusiones acerca de la manera como afectan par\u00e1metros como la temperatura y presi\u00f3n de entrada a la turbina, sobrecalentamiento del fluido, inclusi\u00f3n de un intercambiador interno de calor al ciclo simple, etc. as\u00ed pues, con base en la experiencia aportada con este proyecto de investigaci\u00f3n, se puede afirmar que la tecnolog\u00eda orc actuando tanto como ciclo topping o bottoming tiene un enorme potencial desde el punto de vista t\u00e9cnico y econ\u00f3mico para la producci\u00f3n de calor (para calefacci\u00f3n, agua caliente sanitaria, secado de procesos en la industria, refrigeraci\u00f3n por absorci\u00f3n, etc.) Y\/o energ\u00eda mec\u00e1nica y el\u00e9ctrica (desde unos pocos kwe hasta algunos mwe) a partir de fuentes renovables de energ\u00eda como la biomasa, la solar y la geot\u00e9rmica y de los calores residuales de procesos industriales o de otras tecnolog\u00edas, haci\u00e9ndolas id\u00f3neas para el autoabastecimiento energ\u00e9tico de peque\u00f1as poblaciones, as\u00ed como de las industrias. Adem\u00e1s, de resaltar el hecho que hasta ahora no hay un \u00fanico fluido que satisfaga todos los aspectos a tener en cuenta (en t\u00e9rminos de eficiencia, toxicidad, medioambiente, econ\u00f3mico, etc.) En un ciclo real orc.\n\n\n\n \n\n\n

Datos acad\u00e9micos de la tesis doctoral \u00abEstudio termodin\u00e1mico del aprovechamiento energ\u00e9tico de fuentes de energia de baja temperatura mediante un ciclo rankine con fluidos de trabajo org\u00e1nicos (orc)<\/strong>\u00ab<\/h3>\n
    \n
  • T\u00edtulo de la tesis:<\/strong>\u00a0 Estudio termodin\u00e1mico del aprovechamiento energ\u00e9tico de fuentes de energia de baja temperatura mediante un ciclo rankine con fluidos de trabajo org\u00e1nicos (orc) <\/li>\n
  • Autor:<\/strong>\u00a0 Jhon Fredy V\u00e9lez Jaramillo <\/li>\n
  • Universidad:<\/strong>\u00a0 Valladolid<\/li>\n
  • Fecha de lectura de la tesis:<\/strong>\u00a0 01\/12\/2011<\/li>\n<\/ul>\n

     <\/p>\n

    Direcci\u00f3n y tribunal<\/h3>\n
      \n
    • Director de la tesis<\/strong>\n
        \n
      • Gregorio Antol\u00edn Giraldo<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n
      • Tribunal<\/strong>\n
          \n
        • Presidente del tribunal: Miguel angel Villama\u00f1an olfos <\/li>\n
        • Francisco Javier Esteve agustench (vocal)<\/li>\n
        • eduardo a. Montero garcia (vocal)<\/li>\n
        • Luis Ortiz torres (vocal)<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<\/ul>\n

           <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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