Análisis exergético de un ciclo Brayton supercrítico con dióxido de carbono como fluido de trabajo

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.17981/ingecuc.14.1.2018.15

Palabras clave:

Modelamiento, Energía, Exergía, Recalentamiento, Ciclo Brayton

Resumen

Introducción: Actualmente, el modelado termodinámico de los ciclos de potencia es una herramienta muy atractiva, con la cual se logra analizar y determinar cuan eficiente podría llegar a ser la combinación de distintos ciclos y/o la implementación de diversos componentes, que con sus diversas características y comportamientos impactan de forma positiva sobre la generación de energía. Además de ir ganando importancia en la utilización de tecnologías medio ambientalmente amigables.

Objetivo: En este estudio se busca determinar el impacto de los parámetros de funcionamiento de un ciclo Brayton súper crítico respecto a  su comportamiento energético y exergético a medida que se realiza la variación de la temperatura del ciclo y demás condiciones de trabajo, tales como uso de calentador y recalentador.

Metodología: Se realizó un modelo termodinámico para el análisis energético y exergético de 4 configuraciones de un ciclo Brayton súper crítico con dióxido de carbono como fluido de trabajo, a variados niveles de temperatura y garantizando una presión máxima de 25 MPa.

Resultados: Los resultados obtenidos del modelo desarrollado y validado, permitieron verificar que para las configuraciones con recalentamiento se presentan pérdidas totales de exergía consistentemente más bajas que para las configuraciones sin este.  Conjuntamente la temperatura de entrada a la turbina y las relaciones de presión tienen una influencia significativa sobre estas pérdidas, obteniéndose su valor mínimo a temperaturas de entre 800-850 °C.

Conclusiones: Las pérdidas totales de exergía son menores en las configuraciones que implementan el uso de recalentador que las que no lo usan. Se aprecia que con el uso de recalentador las pérdidas de exergía disminuyen en al menos 3 puntos porcentuales a medida que aumenta la temperatura para todas las configuraciones.

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Biografía del autor/a

Moises Herrera Palomino, Universidad del Atlántico. Barranquilla (Colombia).

Moisés Herrera Palomino es tesista aspirante al título de ingeniero mecánico de la Universidad del Atlántico y estudiante de Ingeniería Industrial del mismo centro universitario. Sus intereses son el modelado de sistemas termodinámicos y el modelado a través de paquetes de Ingeniería Asistida por Computador (Computer-Aided Engineering, CAE). 

Edgardo Castro Pacheco, Universidad del Atlántico. Barranquilla (Colombia).

Edgardo Castro Pacheco es tesista aspirante al título de ingeniero mecánico de la Universidad del Atlántico. Actualmente es estudiante de séptimo semestre de Física de esta misma universidad. Sus intereses son el modelado de sistemas termodinámicos y el modelado a través de paquetes de Ingeniería Asistida por Computador (Computer-Aided Engineering, CAE).

Jorge Duarte Forero, Universidad del Atlántico. Barranquilla (Colombia).

Jorge Duarte Forero es ingeniero mecánico y doctor en Ingeniería Mecánica. Sus intereses son el modelado de sistemas termodinámicos y el modelado a través de paquetes de Ingeniería Asistida por Computador (Computer-Aided Engineering, CAE). Es investigador asociado de Colciencias y profesor asociado en la Universidad del Atlántico. 

Armando Fontalvo Lascano, Universidad de la Costa. Barrranquilla (Colombia)

Armando Fontalvo Lascano es ingeniero mecánico y magíster en Ingeniería Mecánica. Sus intereses son el modelado de sistemas termodinámicos y el modelado a través de paquetes de Ingeniería Asistida por Computador (Computer-Aided Engineering, CAE). Es investigador junior de Colciencias y profesor asistente III en la Universidad de la Costa. 

Ricardo Vásquez Padilla, Southern Cross University. Lismore (Australia)

Ricardo Vásquez Padilla es profesor titular y coordinador de curso de la Licenciatura en Ingeniería Mecánica en la Escuela de Medio Ambiente, Ciencia e Ingeniería de Southern Cross University en Australia. Sus intereses de investigación incluyen el modelado y la experimentación de bloques avanzados de energía que operan con diferentes fuentes de calor, sistemas solares térmicos concentrados, sistemas híbridos de energía renovable y aplicaciones de energía renovable para calefacción, refrigeración y desalinización. 

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INGE CUC Vol. 14 no. 1

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Publicado

2018-09-03

Cómo citar

Herrera Palomino, M., Castro Pacheco, E., Duarte Forero, J., Fontalvo Lascano, A., & Vásquez Padilla, R. (2018). Análisis exergético de un ciclo Brayton supercrítico con dióxido de carbono como fluido de trabajo. Inge Cuc, 14(1), 159–170. https://doi.org/10.17981/ingecuc.14.1.2018.15

Número

Vol. 14 Núm. 1 (2018): (Enero - Junio)

Sección

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