Modelación matemática de un Ciclo Orgánico de Rankine Híbrido con energía solar para el aprovechamiento del calor residual del Horno B&T de la Empresa Ecuacerámica S.A.

Abstract

El presente estudio tiene como objetivo desarrollar un modelo matemático de un Ciclo Orgánico de Rankine Híbrido activado por energías renovables (energía solar) y calor residual del horno B&T de la Empresa Ecuacerámica S.A. (cogeneración), para la modelación se utilizaron colectores solares cilíndricos parabólicos tecnología optima en este tipo de diseños, con un tanque de almacenamiento térmico (storage tank) que alimentan en conjunto con el recuperador de calor de cogeneración al evaporador del ciclo en el cual por el flujo importante de energía con el que se cuenta se lo diseña con un regenerador para mejorar la eficiencia térmica. El sistema se planteó para que la producción máxima de electricidad se genere con la mayor explotación del calor residual disponible del horno de la empresa y un área de colectores de 600 m2. El modelo examinado se investiga en condiciones de estado estable estacionario con un modelo termodinámico desarrollado en EES (Engineering Equation Solver) versión DEMO, comparando 5 fluidos de trabajo: Tolueno, Ciclohexano, n-Pentano, Isopentano y Octametiltrisiloxano (MDM), obteniendo una máxima producción de electricidad con el Tolueno que alcanzo 79.31 KW y una eficiencia del 20.52% con la temperatura de la fuente de calor residual del 176°C y la utilización de 47 paneles solares.This research aims to develop a mathematical model of an organic cycle Hybrid activated renewable energies (solar energy) and residual heat from the B&T furnace of the Company Ecuacerámica S.A. (cogeneration). For the modeling, Parabolic cylindrical solar collectors were used, optimal technology in this type of design, with a thermal storage tank that feed together with the cogeneration heat recuperator to the cycle evaporator, in which by the flow important energy that is available, it is designed with a regenerator to improve thermal efficiency. The system is designed so that maximum electricity production is generated with the greatest exploitation of residual heat available from the company's furnace and a collector area of 600 m2. The examinated model is investigated in steady state conditions with a thermodynamic model developed in EES (Engineering Equation Solver) DEMO version, comparing 5 working fluids: Toluene, Cyclohexane, n-Pentane, Isopentane and octamethyltrisiloxane (MDM), obtaining maximum electricity production with Toluene that reached 79.31 KW and an efficiency of 20.52% with the temperature of the residual heat source of 176 ° C and the use of 47 solar panels