CICLO RANKINE ORGÁNICO

LOW-GRADE HEAT CONVERSION INTO POWER USING ORGANIC RANKINE CYCLES – A REVIEW OF VARIOUS APPLICATIONS

CONVERSIÓN DE CALOR A BAJAS TEMPERATURAS USANDO CICLO ORGANICO RANKINE - UNA REVISIÓN A ALGUNAS APLICACIONES

ABSTRACT

Un ciclo orgánico rankine es muy similar al convencional Ciclo rankine de vapor, pero éste usa fluidos orgánicos como hidrocarburos y refrigerantes en lugar de agua. En años recientes, se han intensificado investigaciones sobre éste tema para desarrollar tecnologías para convertir energía a bajas temperaturas. Los recursos disponibles son: energía solar, energía geotérmica, biomasa, superficie del mar, y el calor sobrante de algunos procesos industriales. Para esta tecnología existen varias aplicaciones y análisis para su madurez. El sistema binario geotérmico y el sistema combinado de calor binario de biomasa están totalmente desarrollados. La energía calorífica residual de algunos procesos industriales ha tenido un continuo crecimiento y se han favorecido con las leyes que se han adoptado, la recuperación de calor con el Ciclo Orgánico Rankine en un futuro cercano tendrá una rápida expansión siguiendo este tipo de decisiones. Para las plantas de módulos solares se han intensificado las investigaciones pero a pequeña escala para la cogeneración de energía en algunos edificios, pero también se han creado plantas en lugares tropicales con constante y baja intensidad de radiación solar. Las plantas de conversión de energía termal del océano han sido instaladas mar adentro con temperaturas bajas instalándose en islas aisladas.

RESUMEN

Comparando el Ciclo Orgánico Rankine (COR) con el ciclo Rankine simple las variaciones son muy pocas, ya que el COR es basado en éste mismo pero en lugar de usar vapor de agua

usa fluidos orgánicos, como hidrocarburos o refrigerantes. Para hacer más eficiente este ciclo se han hecho investigaciones de tecnologías que pueden convertir potencia utilizando bajas temperaturas, extraídas de recursos como energía solar, energía geotérmica, biomasa, las olas del mar y calor resultante de otros procesos térmicos industriales, esto permite hacer más eficiente el sistema ya que no se produce calor de la manera de siempre, y como no se necesitan temperaturas tan elevadas, se pueden considerar más alternativas para la adición de calor.

La ventaja de utilizar un fluido orgánico en lugar de vapor de agua es que, aparte de la variedad de los diversos fluidos que se pueden utilizar, funcionan con un menor consumo energético ya que al utilizar temperaturas bajas, el coste de producción va a ser menor.

De acuerdo con la siguiente gráfica de Temperatura contra entropía muestra como al elevar la temperatura del agua y después disminuirla, ésta tiende a tener una gran diferencia de entropía, comparándolo con los fluidos orgánicos, que tienen un menor cambio de entropía.

Fig. 1. Diagrama T-s de agua y algunos fluidos orgánicos.

La tabla siguiente muestra las diferencias que hay al utilizar un fluido orgánico en vez de agua.

Ciclo con vapor Ciclo con fluido orgánico

Presión crítica Alta Baja

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