Análisis termodinámico de un ciclo binario rankine binario orgánico : aprovechamiento de fuentes residuales de calor de baja temperatura

Abstract

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[ES] El objetivo principal del estudio realizado en este proyecto, es la optimización de un ciclo binario para un turbogenerador que opera con un Ciclo Rankine Orgánico.

Con la tecnología actual, este tipo de ciclos puede ser optimizado para aplicaciones de generación de electricidad con una temperatura de condensación en el ciclo primario de hasta unos 40º C, para el tipo de fluidos empleados. Pero a esta temperatura el volumen específico del fluido de trabajo es muy elevado y hace necesario el empleo de turbinas multietapas. Esto provoca un decremento de la eficiencia del ciclo y el correspondiente aumento de costes, haciendo esta solución técnica poco rentable económicamente. Sobretodo, esto se debe al largo período de payback de la turbina, el elemento más caro del sistema, con los precios actuales de la energía eléctrica.

Se pretende conocer si una configuración binaria como la mostrada en la Figura 18, permite el diseño de una mejor expansión reduciendo de una manera notable el ratio de expansión en comparación con un ciclo simple (Fig. 19), pero manteniendo la eficiencia del ciclo y de los componentes de la instalación en términos aceptables. Para que la diferencia de presupuesto entre un ciclo simple y el correspondiente ciclo binario no sea excesiva, el ciclo inferior se ha diseñado de forma económica: se obtiene a partir de un equipo reversible de aire acondicionado, ventilación y calentamiento (en inglés: HVAC (Heating, Ventilation and Air Conditioning)); que opera con el refrigerante R245fa como fluido de trabajo.