Aprovechamiento de un salto de agua

En este proyecto se realiza la caracterización termodinámica y la mejora del funcionamiento de una enfriadora agua-agua que desarrolla una potencia de 30,40 kW mediante un ciclo de Compresión Mecánica Simple (CMS). La enfriadora que se va a estudiar es de la marca Keyter modelo Medea. Este trabajo se justifica en la actual demanda de la sociedad hacia la industria de la refrigeración con el fin de reducir el impacto medioambiental provocado por el uso de refrigerantes con elevado potencial de calentamiento global. Esta demanda se ha visto reflejada en la paulatina sustitución de determinados refrigerantes tras la entrada en vigor de la normativa F-Gas y otras disposiciones normativas similares en el ámbito de la Unión Europea. Así, surge la necesidad de avanzar en la tecnología y en el funcionamiento de los circuitos de refrigeración, actuando tanto en la optimización de sus componentes como en la mejora de caracterización de los ciclos con nuevos refrigerantes más respetuosos con el medio ambiente. Con este proyecto se pretende avanzar en esta dirección mediante la caracterización y análisis de cada uno de los componentes que formar los circuitos y tras su análisis, proponer mejoras que abran futuras líneas de investigación. Para desarrollar el proyecto, en primer lugar, se realiza un estudio de todos los dispositivos que forman parte de un ciclo de Compresión Mecánica Simple y de los refrigerantes empleados en los sistemas de frío a lo largo de la historia. Seguidamente, se identifican y caracterizan todos los dispositivos que forman parte de la enfriadora, para su posterior estudio. La máquina que ha servido de estudio está compuesta por un compresor hermético tipo Scroll, un condensador y un evaporador de placas, una válvula de expansión termostática, un filtro deshidratador y un visor. Tanto el evaporador como el condensador emplean agua para intercambiar calor con el refrigerante. Además, la enfriadora cuenta con un panel de control, encargado de medir en todo momento la temperatura y la presión en distintos puntos del ciclo CMS y las entradas del agua en los intercambiadores. De este modo, controla que los parámetros estén dentro de un rango de operación y, de no ser así, detiene la máquina hasta que se consiga entrar de nuevo en el rango de trabajo, para evitar que se dañe cualquier dispositivo. La enfriadora utiliza como refrigerante el R-410A, una mezcla cuasi-azeótropa con ODP nulo y PCA de valor 2090, es decir, aunque tiene nulo impacto sobre la capa de ozono, afecta de manera significativa al efecto invernadero. Actualmente es ampliamente utilizado en los sistemas de frío de baja y media potencia, sustituyendo a otros refrigerantes como el R22, al no ser tóxico ni inflamable y tener ODP nulo. Aun así, dado su elevado PCA, se prevé una retirada progresiva hasta su completa eliminación para el año 2025, según la normativa F-Gas. Una vez realizada la caracterización y recopilada la información de cada uno de los equipos, se desarrolla una simulación del funcionamiento de la máquina en régimen estacionario mediante la utilización del software en EES (Engineering Equation Solver). En primer lugar, se realiza un ciclo básico formado por las ecuaciones que definen los principales curvas características del compresor. Y por último, se finalizó el ciclo al añadir las ecuaciones que definían el funcionamiento del condensador y del evaporador. Por tanto, la modelización desarrollada con el software EES engloba el funcionamiento de todos los dispositivos que componen la enfriadora. Dicho modelo sirve para estudiar el funcionamiento de la enfriadora en su rango de trabajo. Para probar la validez del modelo aunque varíen las condiciones respecto a las nominales, se ha puesto en funcionamiento real la enfriadora para la toma de datos tales como presiones de alta y de baja, temperatura máxima del ciclo, caudales de agua, el recalentamiento y el subenfriamiento del refrigerante, y la temperatura de entrada y salida del agua en ambos intercambiadores. Posteriormente con ayuda de la simulación, se comparan los resultados teóricos y prácticos, analizando los puntos fuertes y débiles del modelo desarrollado. Por último y a la vista de los resultados, se proponen una serie de mejoras con el fin de mejorar la eficiencia y el funcionamiento del circuito. Las propuestas consisten en la incorporación de un separador de aceite y un intercambiador intermedio. Tras realizar un estudio exhaustivo y una selección de estos componentes, se lleva a cabo una nueva simulación basada en la anterior, la cual incluye el intercambiador intermedio. Se comprueba que la hipótesis de mejora era correcta, ya que la adición de estos dispositivos es un beneficio para la enfriadora, al aumentar su rango de operación y su eficiencia energética.

El desarrollo del Proyecto consiste, por una parte, en el estudio sobre la respuesta de los materiales piezoeléctricos como generadores de energía en un entorno acuoso que está sometido a variaciones de potencial y, por otra, en el estudio técnico y económico de un equipo basado en la utilización esta fuente de energía y su comercialización en el mercado energético. Esta energía es la que se obtiene de la fuerza de arrastre del agua al desplazarse a causa del movimiento ondulatorio de las olas y que el elemento al flexionar es capaz de transformar. El proyecto contempla a partir de modelos, el funcionamiento eléctrico y mecánico de un generador piezoeléctrico, el sistema de electrónica necesaria para su inserción optimizada en la red eléctrica. A partir de esto se desarrolla una instalación que puede adaptarse a los requerimientos del estudio previo. Empleando un modelo de relación técnica y económica se establece una conexión entre estas dos secciones para hacerse una idea de la rentabilidad económica de un equipo de este estilo a día de hoy. El propósito final, es el de estudiar un nuevo tipo de energía, y comenzar una línea que puede llevar a un lugar muy interesante del sector energético. ABSTRACT This Project presents an analysis on the performance of piezoelectric materials as energy producer in an aquatic environment subject to potential variations. Additionally, the Project contains a technical and an economic analysis on the equipment based on the use of this energy source, as well as its commercialization. Energy is obtained by the water drag force when it is moved by the wave’s movement and by its transformation by the piezoelectric material. The Project studies the electric and mechanic functioning of a piezoelectric generator and the necessary electronic system for its optimized insertion on the electricity distribution network. Based on this, it is developed a system that can be adapted to the previous study requirements. The use of a technical and economic relation model allows the establishment of a connection among them in order to estimate the economic profitability of such equipment nowadays. The final objective of this Project is analyzing a new source of energy, which could start a new investigation line that may lead the energetic sector to a very interesting future.

Proyecto de producción de energía eléctrica aprovechando un salto de agua

Aprovechamiento de un salto de agua para servicios eléctricos en una mina

Resumen Objetivos: Caracterizar el territorio del Valle Central Antinaco-Los Colorados en función del nexo agua energía y alimentos; problematizar el nexo al vincular la evolución del recurso hídrico subterráneo y el consumo de energía para riego agrícola; e identificar actores para conformar un Consejo Político y Técnico. Metodología: La caracterización territorial se elaboró a partir del análisis de información secundaria considerando los tres pilares del nexo y su problematización se efectuó a partir de articular la piezométrica; la pérdida de reservas y los datos de consumo de energía eléctrica para riego; la identificación de actores se realizó bajo técnica participativa de sociograma. Resultados: Los niveles piezométricos descienden anualmente con una pérdida constante de reservas de agua subterránea, por lo tanto, la energía para riego se incrementa. Esta situación da cuenta de la (in)sustentabilidad del sistema en el sentido fuerte del término. El análisis de actores evidencia la posibilidad de conformar un Consejo Técnico y Político para el desarrollo prospectivo del valle desde el enfoque del nexo. Limitaciones: Analizar la escasez económica del agua, plantear escenarios tendenciales y profundizar el entendimiento de las racionalidades de grupos de productores para comprender las lógicas en el uso de recursos. Conclusiones: Los actuales usos y modos de gestión de los recursos demandan de cambios en torno a los límites físicos de los recursos naturales. | Abstract Aims: Characterize the territory of the Antinaco-Los Colorados Central Valley based on the water-energy-food nexus; problematize the nexus by linking the evolution of groundwater resources and energy consumption for irrigation; and identify actors to conform a Political and Technical Council. Methodology: The territorial characterization was developed from the analysis of secondary information considering the three pillars of the nexus and its problematization was carried out by articulating the piezometric; the loss of reserves and electricity consumption data for irrigation; The identification of actors was carried out using a participatory sociogram technique. Results: Piezometric levels decrease annually with a depletion of groundwater reserves, therefore, energy for irrigation increases. This situation accounts for the (un)sustainability of the system in the strong term. The analysis of actors shows the possibility of forming a Technical and Political Council for the prospective development of the valley from the nexus approach. Limitations: Analyse the economic scarcity of water, propose trend scenarios and deepen the understanding of the rationalities of groups of producers to know the logic in the use of resources. Conclusions: The current uses and modes of resource management demand changes around the physical limits of natural resources.

Este trabajo consiste en investigar el funcionamiento de un Mercado del Agua, con precios definidos por negociación de los agentes, como forma de solucionar el problema de las distorsiones de señales económicas de la remuneración spot en sistemas hidroeléctricos con centrales en secuencia en una misma cuenca hidráulica. Tal situación ocurre actualmente en Brasil, y es señalada como una de las barreras que impiden la adopción de un modelo de despacho descentralizado. Las análisis del comportamiento operativo en la cuenca hidráulica, tras la introducción del nuevo esquema de compensación, han sido hechas a través de un caso ejemplo modelado en el software GAMS. Se concluye que la implementación de un Mercado del Agua paralelo al Mercado de Electricidad es posible, y en sistemas con despacho descentralizado actuaría beneficiando la eficiencia del conjunto. Como resultados finales se proponen medidas por parte del Regulador que posibilitarían avances hacia un modelo de casación simple por ofertas.

El presente proyecto tiene como finalidad el estudio de la aplicación de un ciclo amoniaco-agua para el aprovechamiento de los humos de escape de un grupo compresor de la estación de compresión de Tivissa, ubicada en el eje del Ebro de la red de gaseoductos española. El proyecto de la nueva planta se abordará en primer lugar de una forma conceptual, utilizando antecedentes relativos a ciclos termodinámicos anteriores, entre ellos el ciclo Kalina, para el diseño de un ciclo propio adaptado a las condiciones de contorno propias de la instalación dada utilizando el programa Aspen Plus. Para analizar la viabilidad del proyecto a realizar con los requerimientos del diagrama termodinámico simulado, se dimensionarán las partes a presión más críticas. Finalmente se calcularán los costes de instalación de la nueva planta y el rendimiento económico de la inversión a partir de los diseños realizados.

Se exponen los primeros resultados de la viabilidad de ahorro de energía eléctrica en las máquinas dispensadoras de agua caliente para mate, mediante la utilización de energía solar para precalentar el agua. Se instaló un calentador solar de agua compuesto de un colector solar plano de aprox. 2 m² y un tanque aislado de almacenamiento con capacidad para 200 lts de agua. Sobre esta instalación se efectuaron mediciones de consumo de agua y electricidad con y sin precalentamiento solar del agua. Los resultados muestran que es factible obtener ahorros que tienen como piso el 35% del consumo de energía eléctrica. Aún no se ha determinado el máximo ahorro que se puede esperar. El precalentamiento solar del agua de alimentación a las dispensadoras, permite bajar los costos de operación de un servicio, hasta ahora gratuito, cada vez más difundido y requerido en ciertas regiones del país. Completado el estudio, los resultados y conclusiones serán puestos a disposición de quienes dispongan o deseen instalar este tipo de máquinas dispensadoras de agua caliente, para estimularlos a que adopten la tecnología propuesta. | Asociación Argentina de Energías Renovables y Medio Ambiente (ASADES)

Aprovechamiento de energía de un salto de agua para distribuirla en una comarca minera