El presente proyecto surge de la necesidad de conseguir un ahorro económico y
energético en el sector industrial y muestra la modelización de un ciclo de Rankine
orgánico, también nombrado ORC, para la recuperación del calor residual del agua de
refrigeración de un motor alternativo de gas, mediante el software Mathcad y la librería
CoolProp. El objetivo de este sistema es lograr una mejora en la eficiencia de los motores
industriales y, en consecuencia, una disminución de las emisiones contaminantes.
Este aprovechamiento se realiza mediante un ciclo orgánico de Rankine, que
permite generar electricidad explotando una fuente de baja temperatura. El ORC difiere
del ciclo de Rankine clásico de vapor en que el fluido de trabajo es un fluido orgánico
cuyas propiedades los hacen apropiados para estas aplicaciones de baja temperatura.
Para llevar a cabo este estudio, se fijan una serie de parámetros típicos de este tipo
de ciclos y se modifica la temperatura a la entrada del evaporador agua de refrigeraciónfluido
orgánico.
Por un lado, se dimensionan los elementos del ciclo con el objetivo de conseguir
el mayor ahorro de energía primaria posible a partir del motor elegido. Para la elección
de los distintos componentes se lleva a cabo un estudio de las tecnologías disponibles en
el mercado y un análisis de la viabilidad de estos elementos en el sistema propuesto.
Por otro lado, resulta una parte fundamental del proyecto la elección de dicho
fluido que debe cumplir unas condiciones de impacto medioambiental y viabilidad
económica determinadas. Se ha decidido emplear isobutano (R600a) que cumple con las
características deseadas y ha demostrado ser el más eficiente.
Finalmente, se realiza un análisis de la viabilidad económica del ciclo ORC para
dos escenarios distintos. Con esto se pretende ratificar que la puesta en marcha de esta
planta es rentable desde el punto de vista económico y técnico.This project is born from a need to obtain an economic and energy saving in the
industrial sector. This one shows the modeling of an organic Rankine cycle, ORC,
employed as a cycle for the recovery of the waste heat of the cooling water of an
alternative gas engine, using Mathcad. and the CoolProp library. The objective of this
system is to achieve an improvement in the efficiency of industrial engines and,
consequently, a decrease in pollutant emissions.
This waste heat is recovery by an organic Rankine cycle, which generates
electricity from a low temperature source. The ORC is similar to the classic Rankine
cycle, but instead of water, it uses an organic fluid.
For this study, parameters typical of this type of cycle are fixed and the
temperature at the inlet of the cooling water in the evaporator is modified.
On the one hand, the elements of the cycle are designed to obtain the greatest
energy saving. For the choice of the different components there is carried out a study of
the available technologies on the market and an analysis of the viability of these elements
in the proposed system.
On the other hand, there is fundamental the choice of fluid. This organic fluid
must comply with the conditions of environmental impact and economic viability. It has
been decided to use isobutane (R600a) that meets the desired conditions.
Finally, an analysis of the economic viability of the ORC cycle is carried out for
two different scenarios. This confirms that the start-up of this plant is profitable from the
economic and technical point of view.Ingeniería en Tecnologías Industriale
