Desarrollo de herramienta computacional para la simulación del ciclo Rankine orgánico de pequeño porte

Los sistemas ORC son utilizados en la industria como ciclos generadores de bajas potencias (entre 5KW a 2.5MW), ya que, trabajan con fuentes de calor de bajas temperaturas, este tipo de sistemas sirven como equipos de recuperación de calor y sistemas que pueden implementar energías renovables como la solar. La complejidad de estos ciclos radica en la selección del fluido orgánico de trabajo, ya que, el cálculo exhaustivo según las condiciones de operación es muy extenso cuando se requiere seleccionar un fluido entre los muchos que existen actualmente. Por lo tanto, en el presente trabajo de grado, se desarrolló una herramienta computacional que permite realizar los cálculos relacionados con la primera y segunda ley de la termodinámica, para seis diferentes fluidos de trabajo. Logrando así que la herramienta simule las condiciones de operación deseadas de un sistema ORC, esta herramienta se basa en balances de energía para la obtención de las energías de entrada y salida del sistema, así como también genera el valor de la eficiencia de primera ley. Desde el punto de vista de la segunda ley, la herramienta genera los cálculos de exergía en cada una de las corrientes del ciclo, con respecto al estado muerto de las condiciones del entorno, obteniendo así el valor de la eficiencia de la segunda ley, también genera los valores de destrucción de exergía en cada uno de los equipos, ya que, utiliza las eficiencias globales de los equipos del ciclo, para obtener los valores reales de la energía disponible en estos. En la herramienta se diseñaron dos modos de operación, el primero se utiliza cuando se requiere caracterizar un sistema ORC ya existente en operación. El modo dos se utiliza cuando se requiere realizar un diseño desde el punto de vista térmico de un sistema ORC. La validación de la herramienta fue realizada con estudios encontrados en la literatura, que utilizan la misma modelación térmica del modo dos de la herramienta, se encontró que el valor máximo del error relativo entre los resultados de la herramienta y los presentados en la literatura fue del 15.74%. Por último, a partir de la herramienta, se generó una propuesta del diseño de un banco de pruebas de un sistema ORC, las condiciones fueron adaptadas según los criterios máximos de operación de un intercambiador de calor de placas T2-BFG de Alfa Laval, que se encuentra en las instalaciones de la Universidad, se seleccionó el fluido R123 debido a que es el fluido que mejor se comportó bajo estas condiciones, se implementó la metodología para validar el intercambiador de placas existente, pero se encontró que no era el indicado, recalculando el método se propone utilizar un modelo T5-BFG de Alfa Laval como equipo evaporador

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