Ciclos Rankine con fluido orgánico

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El cíclo orgánico de Rankine (en inglés, organic Rankine cycle u ORC) es un modelo de predicción del desempeño de un sistema de turbinas de vapor que utiliza un fluido orgánico de alta masa molecular con un cambio de fase líquido a vapor o punto de ebullición que tiene lugar a temperaturas más bajas que el cambio de fase de agua a vapor.

Proceso[editar]

El proceso del OCR es similar al ciclo básico de Rankine pero en vez de agua utiliza un aceite orgánico o fluido orgánico en una caldera de baja temperatura como fluido intermedio.

La temperatura de operación está entre 70 ºC y 300 ºC. Debido a las propiedades físicas del fluido orgánico, la expansión del vapor saturado no conduce a la zona de vapor húmedo, sino que queda en la zona de vapor sobrecalentado. Salvo en tecnologías de expansor de tornillo como la del fabricante ENERBASQUE, que destacan por su robustez y fiabilidad además de por su coste relativamente bajo en comparación con las turbinas. En este tipo de expansores no es necesario expandir desde vapor sobrecalentado, con las ventajas que ellos conlleva.

Para incrementar la eficiencia puede utilizarse un regenerador entre la turbina y el condensador para precalentar el aceite orgánico. Además, puede utilizarse un economizador para recuperar el calor de los gases de escape de la caldera. Gracias a las bajas temperaturas, el aceite orgánico puede calentarse directamente en una caldera.

Puesto que no se requiere una caldera de vapor, los costes de inversión y mantenimiento son considerablemente menores que en plantas de vapor. Otra ventaja frente a las turbinas de vapor convencionales es la posibilidad de operar a cargas parciales en un rango entre el 30 % y el 100 % de plena carga. Los ORC son bien conocidos para aplicaciones geotérmicas, pero hay pocas aplicaciones de combustión de biomasa.

Los científicos de la Universidad de Beijing, gracias a su publicación en la revista especializada en procesos termodinámicos "Energies", J. Zhang , J. F. , Y. Zhou , F. Fang y H. Yue. Crean una investigación sobre este ciclo, en donde explican la recuperación de calor gracias a la aplicación orgánica del ciclo Rankine. Esta aplicación de un fluido orgánico, promueve una alternativa muy interesante a los combustibles fósiles por muchos motivos, fundamentalmente porque se trata de un combustible renovable, gestionable, económico, ecológico y autóctono (llamado también como uso de biomasas). Las nuevas empresas de innovación como Enertime, en donde concibe, desarrolla y pone en ejecución módulos a Ciclo Orgánico de Rankine (Organic Rankine Cycle) para la producción de energía renovable de generación de potencia. Sus maquinarias de aplicación tecnológica, permiten transformar fuentes de calores bajos y media temperatura en electricidad.

El otro gran reto se encuentra en el acople, entre la fuente de energía térmica y el ORC. En distintos países, como Colombia. Este tipo de tecnología está tratando de incursionarse a nivel industrial y mundial. El doctor R. Vásquez (28 de marzo de 2013) menciona que en distintos casos los centros de investigaciones, son quienes están tropicalizando y adaptando la tecnología con miras a la disminución de costos de inversión por medio de la fabricación de partes en el mercado local y trabajando en la integración de la tecnología con diferentes fuente de calor para hacer de ésta una solución robusta y viable.

Las plantas instaladas tienen potencias entre 300-400 kWe, aunque hay equipos de hasta 1 MWe. Los costes de inversión son similares o ligeramente superiores a una planta de vapor. Sin embargo, el aumento del número de instalaciones podría lograr una reducción de los costes de producción.

Referencias[editar]

La cogeneración mediante ciclo Orgánico de Rankine (ORC) http://www.infoambiental.es/html/files/pdf/amb/R101-82.pdf

Jianhua Zhang , Jiancun Feng , Yeli Zhou , Fang Fang & Hong Yue (4 December 2012). Linear Active Disturbance Rejection Control of Waste Heat Recovery Systems with Organic Rankine Cycles. Energies, Vol. 5, 5112-5114. Obtenido desde: www.mdpi.com/journal/energies

R. Vázquez, Latinoamérica Renovable. (28 de marzo de 2013). Uso de ciclos Rankine orgánicos para generación de potencia acoplados a fuentes renovables y calor de desecho. Desde: http://latinoamericarenovable.com/?p=4365