Foro Docente del Área Mecánica de las Ingenierías, VIII Congreso Argentino de Ingeniería Mecánica - III Congreso Argentino de Ingeniería Ferroviaria

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Modelado y análisis de generadores eléctricos basados en el aprovechamiento de calores residuales con ciclos Rankine orgánicos
Emmanuel Sangoi, Jorge Ruben Vega, Luis Alberto Clementi, Lautaro Daniel Rossi, Juan Fernandez, Nicolas Pochettino

Última modificación: 07-07-2023

Resumen


Una gran parte de la energía usada en el mundo se pierde como calor debido a la ineficiencia de los procesos de conversión entre un tipo de energía y otro. Esa energía suele caracterizarse por su baja calidad térmica, con temperaturas que en general son menores a 230 °C. Los ciclos Rankine Orgánicos (ORC) son una de las tecnologías más usadas actualmente para el aprovechamiento de estos calores. Las ventajas de los ORC son su rendimiento alto con relación a otras tecnologías, su sencillez, bajo mantenimiento y costo operativo, y poseen aplicabilidad en generación distribuida y cogeneración. El campo de aplicación de los ORC es amplio e incluye desde la generación distribuida renovable hasta la cogeneración y trigeneración en distintos sistemas industriales, comerciales e incluso residenciales. En este trabajo se describe un modelo numérico simplificado que permite simular el funcionamiento de un generador eléctrico basado en un ORC. El modelo permite considerar ciclos subcríticos y transcrítico, con o sin recuperador de calor, lo cual abarca a la gran mayoría de las aplicaciones ORC en el campo de la generación distribuida. Con base en estos modelos, se desarrolla un algoritmo que permite evaluar de forma preliminar la potencialidad de distintas fuentes de calor con bajas temperaturas para producir energía eléctrica y convertirse en un potencial recurso energético distribuido de la red. El algoritmo también puede usarse para estudiar aspectos inherentes al diseño, control y optimización de un ORC en alguna aplicación específica. Con esta herramienta, se caracteriza el funcionamiento de un generador ORC subcrítico y la influencia que tienen las condiciones operativas del ciclo, el fluido de trabajo y las características de la fuente caliente. Finalmente, se evalúan dos posibles aplicaciones en un complejo industrial, con las cuales se podría producir energía eléctrica aprovechando calores residuales de dos subprocesos independientes.


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