Desalinización por osmosis inversa mediante planta solar térmica

UNIVERSIDAD TECNICA FEDERICO SANTA MARIA
DEPARTAMENTO DE MECÁNICA VALPARAÍSO – CHILE

DESALINIZACIÓN POR OSMOSIS INVERSA MEDIANTE PLANTA SOLAR TÉRMICA

EDUARDO ARIEL LETELIER PÉREZ
TRABAJO DE TÍTULACIÓN PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO CIVIL MECÁNICO MENCIÓN ENERGÍA

PROFESOR GUÍA : PROFESOR CORREFERENTE

Mg. Ing. JAIME ESPINOZA S. Mg. Ing. PEDRO SARMIENTO M.

MARZO 2007

Índice1. RESUMEN DE LA TESIS___________________________________________ 1
1.1 ABSTRACT _________________________________________________________ 2

2. Introducción ______________________________________________________ 3 3. Revisión de la tecnología de captadores solares __________________________ 7
3.1 Captadores de baja temperatura ________________________________________ 8
3.1.1 Colectoressolares planos____________________________________________________9 3.1.2 Colectores solares de tubo de vacío___________________________________________10

3.2 Captadores de media temperatura______________________________________ 11
3.2.1 Colectores cilindro-parabólicos ______________________________________________12 3.2.2 Eficiencia del colector_____________________________________________________16

4. Revisión de la tecnología de motores solares térmicos ____________________ 20
4.1 Expectativas de la tecnología MTS-OI __________________________________________21

5. Revisión de la tecnología de osmosis inversa ___________________________ 22
5.1 Partes cruciales del sistema____________________________________________ 24
5.1.1 BombaOI__________________________________________________________

_____24 5.1.2 Membrana ____________________________________________________________

__25 5.1.3 Sistema de recuperación de energía___________________________________________26

6. Revisión de los fluidos de trabajo disponibles ___________________________ 28
6.1 Consideraciones sobre los fluidos orgánicos ______________________________ 28 6.2 Selección del fluido de trabajo_________________________________________ 32

7. Selección del ciclo termodinámico, condiciones de contorno. ______________ 35
7.1 Modelación en Aspen® _______________________________________________ 37 7.2 Modelación en EES® _________________________________________________ 39

8. Optimización de la eficiencia colector- ORC____________________________ 43 9. Cálculo de flujos másicos ypotencias _________________________________ 46 10. Modelación del campo de colectores _________________________________ 47 11. Estimación de los costos de inversión ________________________________ 55
11.1 Estimación del costo del agua producida________________________________ 56

12. Conclusiones ___________________________________________________ 58 13.Bibliografía________________________________________________

_____ 60 14. Simbología _____________________________________________________ 64 Anexos ___________________________________________________________ 66

Anexo 1: Listas completas de fluidos ORC para los programas Aspen® y EES® __ 66
Anexo 1.1: Listado de fluidos ORC para el programa Aspen® __________________________66 Anexo 1.2: Listado de refrigerantesEES®__________________________________________69

Anexo 2: Programa EES® para la modelación del Ciclohexano (para los otros fluidos el programa es análogo). _________________________________________________ 71 Anexo 3: Flujos de caja para la determinación del costo del agua producida por la planta. ____________________________________________________________

____ 75
Anexo 3.1: Flujo de caja para el agua salobre(valores en UF) __________________________75 Anexo 3.2: Flujo de caja para el agua de mar (valores en UF) __________________________76

Índice de tablas y figuras
Tabla 1: Rango de temperaturas típicas de los colectores solares planos [2]. _____ 8 Tabla 2: Parámetros ocupados en la modelación del CCP [3]. _______________ 19 Tabla 3: A la izquierda: Rangos de salinidad de los diferentes tipos de...