Determinación de la potencia eléctrica generada a partir de la energía geotérmica de aguas termales del municipio de Paipa mediante los ciclos orgánico de Rankine y Kalina

En el presente trabajo se realiza el análisis de la potencia eléctrica generada mediante ciclos orgánico de Rankine (ORC) y Kalina para el aprovechamiento del recurso geotérmico de baja entalpía de manifestaciones hidrotermales de Paipa, Boyacá, Colombia. La investigación parte de la obtención de los datos de temperaturas y caudales de las aguas termales del municipio para realizar simulaciones de cada ciclo termodinámico haciendo uso de la herramienta de simulación Aspen Hysys, y utilizando REFPROP como paquete termodinámico para el ciclo ORC y Peng-Robinson para las simulaciones del ciclo Kalina. De esta forma se determina la potencia generada en la turbina y las eficiencias estimadas para cada caso. Finalmente se realiza el dimensionamiento de una planta de pequeña escala con base en la manifestación y el ciclo que representa la mayor eficiencia obtenida. La metodología mencionada anteriormente, se realizó para nueve puntos de manifestación hidrotermal con rangos de temperatura entre 47,1 °C y 71,9°C y caudales entre 0,44 kg/s y 5,34 kg/s; con siete fluidos de trabajo para el ORC (R227ea; R1234yf; R245ca; R600; R601; R601a y R290) y para el ciclo Kalina utilizando siete composiciones de mezcla de trabajo amoníaco-agua distintas (con fracciones másicas de amoníaco de 0,65; 0,70; 0,75; 0,80; 0,85; 0,90 y 0,95). Los resultados obtenidos de potencia en la turbina estuvieron entre 1 kW y 20,23 kW con eficiencias térmicas entre 3,98% y 8,84% para el caso del ciclo ORC y para el ciclo Kalina se estimaron potencias en la turbina en el rango de 0,58 kW y 18,29 kW con eficiencias térmicas entre 2,12% y 7,54%. Se determinó que el caso más adecuado para realizar la implementación es en la manifestación conocida como Ojo del Diablo, aplicando un ciclo orgánico de Rankine básico y con el R601 (n-pentano) como fluido de trabajo.

• Autores: Parada Sepúlveda, Miguel Andrés
• Fecha de publicación: 2023
• Institución: Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia
• Repositorio: RiUPTC: Repositorio Institucional UPTC
• Idioma: spa
• OAI Identifier: oai:repositorio.uptc.edu.co:001/22334
• Acceso en línea: https://repositorio.uptc.edu.co/handle/001/22334
• Palabra clave: Energías renovables; Potencia electrica; Rankine (ORC); Aguas temales; Energías renovables; Recursos geotérmicos; Energía eléctrica; Gestión de recursos; Equipamiento hidráulico; Agua; ODS 7: Energía asequible y no contaminante. Garantizar el acceso a una energía asequible, fiable, sostenible y moderna para todos
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