Diseño de generadores de vapor para plantas termosolares de concentración comparando el uso de sales fundidas y aceite sintético como fluido de transferencia térmica

Marbán Macías, Samuel (2017). Diseño de generadores de vapor para plantas termosolares de concentración comparando el uso de sales fundidas y aceite sintético como fluido de transferencia térmica. Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, E.T.S.I. Industriales (UPM).

Descripción

Título: Diseño de generadores de vapor para plantas termosolares de concentración comparando el uso de sales fundidas y aceite sintético como fluido de transferencia térmica
Autor/es:
  • Marbán Macías, Samuel
Director/es:
  • Muñoz Antón, Javier
Tipo de Documento: Proyecto Fin de Carrera/Grado
Grado: Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales
Fecha: Febrero 2017
Materias:
Escuela: E.T.S.I. Industriales (UPM)
Departamento: Ingeniería Energética
Licencias Creative Commons: Reconocimiento - Sin obra derivada - No comercial

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Resumen

Debido a los efectos potencialmente dramáticos del cambio climático y la estimada disminución de los combustibles fósiles disponibles, el desarrollo de nuevas energías renovables se ha convertido en una prioridad en la investigación y el desarrollo para anticipar las soluciones de suministro energético del futuro. La energía solar, que permite la conversión de la luz solar en electricidad, puede considerarse una de las formas más prometedoras. En particular, durante las últimas décadas, la energía termosolar de concentración ha mostrado resultados muy interesantes, a través de diferentes aplicaciones de generación de energía sostenible a escala industrial. Actualmente se utilizan cuatro enfoques tecnológicos diferentes para concentrar la energía solar: concentrador solar cilindroparabólico, reflector lineal Fresnel, disco Stirling y central de torre. En cada caso, la fuente de calor proporcionada por la luz solar es dirigida y concentrada por espejos, calentando un fluido que se utiliza para generar vapor que mueve una turbina, generando electricidad. Una de las mayores ventajas de la energía termosolar frente a otras fuentes de energía renovable como la fotovoltaica o la eólica es la capacidad de proporcionar una distribución más flexible de la energía, pues la energía solar puede ser almacenada y para ser utilizada durante períodos de alta demanda de energía, tiempo nublado o incluso por la noche. El objetivo principal del proyecto consiste en el diseño de dos intercambiadores de calor de carcasa y tubos que se utilizan en los sistemas de generación de vapor de centrales termosolares de concentración. Una de ellas de torre central, con sales fundidas como fluido de transferencia térmica, y la otra de concentradores cilindroparabólicos con aceite sintético como fluido de transferencia. Ambos intercambiadores cumplen la misma función de generar vapor, pero cada uno tiene unas condiciones de proceso totalmente diferentes lo que se traduce en equipos muy distintos, si bien ambos son intercambiadores de carcasa y tubos, el tipo de intercambiador más utilizado en la industria. El proceso de diseño comprende dos aspectos fundamentales: el diseño térmico y el diseño mecánico. Comienza con el análisis de las hojas de datos de proceso, que contienen la información necesaria para realizar el diseño térmico. El diseño térmico consiste en determinar el área de intercambio de calor y en definir las dimensiones de algunos componentes del intercambiador que satisfagan el área de intercambio calculada, como el número de tubos y su longitud. El proceso concluye con la obtención de las hojas de datos térmicos que sirven de punto de partida para el diseño mecánico. Previamente a realizar el diseño mecánico se seleccionarán los materiales requeridos por equipo y, una vez hecho esto, se procederá a realizar las consideraciones y los cálculos que permitan determinar las características mecánicas de los intercambiadores, de tal manera que sean capaces de soportar todas las cargas y esfuerzos a los que van a estar sometidos durante toda su vida y servicio. Algunos aspectos principales de este proceso son el cálculo de espesores de los componentes y el cálculo de las bridas circunferenciales. Se hará uso de manuales y códigos típicos del sector (Normas TEMA, ASME, etc.), además de diferentes fuentes y referencias para propiedades de materiales y fluidos. Todo el desarrollo requerirá el uso de herramientas informáticas específicas como el programa Aspen Exchanger Design and Rating, que facilitan el diseño y los cálculos, proporcionando fiabilidad y velocidad. El proceso concluirá con la obtención de las dimensiones finales, características térmicas y mecánicas, los planos mediante Autocad, y el presupuesto por intercambiador.

Más información

ID de Registro: 45295
Identificador DC: http://oa.upm.es/45295/
Identificador OAI: oai:oa.upm.es:45295
Depositado por: Biblioteca ETSI Industriales
Depositado el: 24 Mar 2017 07:27
Ultima Modificación: 24 Mar 2017 07:27
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