Diseño de un sistema de recuperación de calor de un motor de embolo para la generación de energía eléctrica

La estación compresora de gases a analizar cuenta con dos motores de émbolo CAT G3608, los cuales liberan gases de escape a altas temperaturas, generando un alto de grado de contaminación y pérdida de energía térmica que podrían ser aprovechas a través de un proceso para generar energía eléctrica. D...

Full description

Autores:
Jimenez Palacio, Maria Fernanda
Henao Cerra, Hernando Jose
Maury Fernandez, Diana Carolina
Tipo de recurso:
Fecha de publicación:
2018
Institución:
Universidad del Norte
Repositorio:
Repositorio Uninorte
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:manglar.uninorte.edu.co:10584/8010
Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/10584/8010
Palabra clave:
Motor de Embolo
Ciclo Orgánico Rankin
Intercambiador de Calor
Gases de Escape
Contrapresión
Potencia Térmica
Brida
Reciprocating Engine
Rankin Organic Cycle
Heat Exchanger
Exhaust Gases
Back pressure
Thermal Power
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description La estación compresora de gases a analizar cuenta con dos motores de émbolo CAT G3608, los cuales liberan gases de escape a altas temperaturas, generando un alto de grado de contaminación y pérdida de energía térmica que podrían ser aprovechas a través de un proceso para generar energía eléctrica. Debido a esto, el objetivo principal de este proyecto es tomar esta energía térmica y transformarla en energía eléctrica para aumentar la velocidad de eficiencia de la subestación. Primero, conociendo la potencia térmica disponible para la generación de energía eléctrica, la cual es baja, se seleccionó la alternativa en la cual solo se es posible producir energía eléctrica para suplir 70% del consumo actual de la planta y no producir para vender a la red. Se eligió el sistema de recuperación de calor más óptimo para las condiciones de operación el cual fue el Organic Rankie Cylce y el módulo comercial más adecuado para la empresa. Con ayuda del programa Aspen Exchanger Desing & Rating V9 se diseñó un intercambiador de calor, el cual transfiere calor entre los gases de escape del motor y el aceite térmico Dowtherm-MX, para que luego el aceite intercambie calor con el agua dentro del sistema ORC. Se diseño el sistema de tuberías y teniendo en cuenta los requerimientos del sistema ORC escogido, se realizó la selección de la torre de enfriamiento. Se diseño la conexión entre el motor y el intercambiador de calor, se seleccionó el material que tuviera las menores pérdidas posibles y se optó por la selección de elementos comérciales. Se puede concluir que el proyecto no es viable porque requiere una gran inversión inicial que no es capaz de recuperarse con el ahorro de consumo de gas. Por lo que se propone analizar la viabilidad de un ciclo de absorción para la recuperación de calor, el cual reemplazaría a los ventiladores actualmente utilizados y, por tanto, aumentaría la eficiencia energética de la estación, al disminuir el consumo energético.
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Se eligió el sistema de recuperación de calor más óptimo para las condiciones de operación el cual fue el Organic Rankie Cylce y el módulo comercial más adecuado para la empresa. Con ayuda del programa Aspen Exchanger Desing & Rating V9 se diseñó un intercambiador de calor, el cual transfiere calor entre los gases de escape del motor y el aceite térmico Dowtherm-MX, para que luego el aceite intercambie calor con el agua dentro del sistema ORC. Se diseño el sistema de tuberías y teniendo en cuenta los requerimientos del sistema ORC escogido, se realizó la selección de la torre de enfriamiento. Se diseño la conexión entre el motor y el intercambiador de calor, se seleccionó el material que tuviera las menores pérdidas posibles y se optó por la selección de elementos comérciales. Se puede concluir que el proyecto no es viable porque requiere una gran inversión inicial que no es capaz de recuperarse con el ahorro de consumo de gas. Por lo que se propone analizar la viabilidad de un ciclo de absorción para la recuperación de calor, el cual reemplazaría a los ventiladores actualmente utilizados y, por tanto, aumentaría la eficiencia energética de la estación, al disminuir el consumo energético.The compressed gas station to be analyzed has two CAT G3608 reciprocating engines, which release exhaust gases at high temperatures, generating a high degree of contamination and loss of thermal energy that could be exploited through a process to generate energy electric Substation efficiency. First, knowing the thermal power available for the generation of electric power, which is low, we selected the alternative in which it is only possible to produce electric power to supply 70% of the current consumption of the plant and not produce to sell to the net. The most optimal heat recovery system was chosen for the operating conditions, which was the Organic Rankie Cylce and the most suitable commercial module for the company. With the help of the Aspen Exchanger Desing & Rating V9 program, a heat exchanger was designed, which transfers heat between the engine exhaust gases and the Dowtherm-MX thermal oil, so that the oil can then exchange heat with the water inside the ORC system. The pipe system was designed and taking into account the requirements of the chosen ORC system, the selection of the cooling tower was made. The connection between the motor and the heat exchanger was designed, the material with the least possible losses was selected and the selection of commercial elements was chosen. t can be concluded that the project is not viable because it requires a large initial investment that is not able to recover with the saving of gas consumption. So it is proposed to analyze the feasibility of an absorption cycle for heat recovery, which would replace the fans currently used and, therefore, increase the energy efficiency of the station, by reducing energy consumption.spaBarranquilla, Universidad del Norte, 2018Universidad del Nortehttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Motor de EmboloCiclo Orgánico RankinIntercambiador de CalorGases de EscapeContrapresiónPotencia TérmicaBridaReciprocating EngineRankin Organic CycleHeat ExchangerExhaust GasesBack pressureThermal PowerFlangeDiseño de un sistema de recuperación de calor de un motor de embolo para la generación de energía eléctricaDesign of a heat recovery system of a reciprocating engine for the generation of electrical energyarticlehttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501ORIGINALPFimage_ingles.PNGPFimage_ingles.PNGimage/png41052http://172.16.14.36:8080/bitstream/10584/8010/1/PFimage_ingles.PNG4a585b5a405dfa2fc328fa4eb5389354MD51PFimage_español.PNGPFimage_español.PNGimage/png43528http://172.16.14.36:8080/bitstream/10584/8010/2/PFimage_espa%c3%b1ol.PNGc3e8a7aaf9dddf53c97ad42b03221666MD52PFimage_español.pdfPFimage_español.pdfapplication/pdf44626http://172.16.14.36:8080/bitstream/10584/8010/3/PFimage_espa%c3%b1ol.pdf3c210020003f36f379fe12bb6e3921b4MD53PFimage_ingles.pdfPFimage_ingles.pdfapplication/pdf39042http://172.16.14.36:8080/bitstream/10584/8010/4/PFimage_ingles.pdf2e6aa991485284e62f9daa925c1565dbMD54LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748http://172.16.14.36:8080/bitstream/10584/8010/5/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD5510584/8010oai:172.16.14.36:10584/80102018-06-07 16:04:53.351Repositorio Digital de la Universidad del Nortemauribe@uninorte.edu.co

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