OPTIMIZACIÓN TERMO-EXERGÉTICA DE CICLOS RANKINE ORGÁNICOS (ORC)

17 January, 2014 | By More

Por Ricardo Vásquez Padilla PhD; Editado por Dora López PhD; Enero 17, 2014

En las últimas décadas el aprovechamiento de calor residual y fuentes de energías térmicas renovables a bajas temperatura ha tomado un auge a nivel industrial para usos en ciclos de potencia, ciclos combinados y  refrigeración. El gran limitante de este tipo de tecnología es el bajo nivel exergético que posee la fuente de energía. Esto debe compensarse con el uso adecuado de fluidos de trabajo que respondan de manera eficiente a los requerimientos de operación y la configuración de los ciclos termodinámicos propuestos. Dentro de las alternativas propuestas para el aprovechamiento energético de este tipo de fuentes se encuentra los Ciclos Rankine Orgánicos (ORC por su sigla en inglés). Este ciclo es un ciclo Rankine simple, pero el fluido de trabajo es un fluido orgánico. Los componentes más comunes usados en este tipo de ciclo fueron descritos anteriormente.

Los fluidos refrigerantes más comunes usados como fluidos de trabajo han sido descritos por Saleh y colaboradores [1]. Basado en esta lista, se realizaron una serie de simulaciones usando REFPROP® para la obtención de propiedades termodinámicas. La modelación termodinámica del ciclo fue usada para calcular la eficiencia de primera ley y la exergía destruida en el ciclo.

Estos resultados pueden ser usados para determinar las condiciones óptimas de operación que minimicen la cantidad de exergía destruida y la mejor utilización del calor de la fuente. La siguiente figura muestra los resultados obtenidos de las simulaciones realizadas.

ORC_fluids

Eficiencia exegética vs Eficiencia térmica para diferente fluidos de trabajo. Dr. Ricardo Vásquez, Universidad del Norte, Colombia.

De acuerdo a los resultados obtenidos el refrigerante R134a y el R22 presentan la menor destrucción de exergía promedio, mientras que el R245fa y el R21 tienen los valores más grandes de destrucción promedio de exergía. Este análisis demuestra que a pesar que el refrigerante R245fa es uno de los fluidos más comunes usados en este tipo de aplicaciones, no necesariamente su desempeño exergético es el más óptimo, por lo que es necesario explorar otros tipos de fluidos que sean amigables con el medio ambiente, presenten un óptimo desempeño termo-exergético y tengan costos razonables.

 Material citado:

[1]        Saleh B., Koglbauer G., Wendland M., y Fischer J., 2007, «Working fluids for low-temperature organic Rankine cycles», Energy, 32 (7), pp. 1210-1221.

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Category: Energía Geotérmica, Renovables, Eficiencia Energética y Medio Ambiente

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