INVESTIGADORES
MOLINA Marcelo Gustavo
congresos y reuniones científicas
Título:
Estudio Termohidraúlico de Prototipos de Termogeneradores con Termopilas Mejoradas
Autor/es:
JUANICÓ, LUIS EDUARDO; RINALDE, GUSTAVO FABIÁN; TAGLIALAVORE, EDUARDO VÍCTOR; GORTARI, SEBASTIÁN; MOLINA, MARCELO GUSTAVO
Lugar:
Mar del Plata
Reunión:
Congreso; Congreso Iberoamericano de Hidrógeno y Fuentes Sustentables de Energía: HYFUSEN 2011; 2011
Institución organizadora:
Instituto de Energía y Desarrollo Sustentable - Comisión Nacional de Energía Atómica
Resumen:
Aquí se desarrolla el diseño completo termo-hidráulico del primer prototipo nacional de termogenerador avanzado, orientado a competir con los equipos comerciales actuales importados de Global Thermoelectric de altísimo costo (100,000 U$D/kW) para aplicaciones remotas del mercado petrolero. Este prototipo fue diseñado hace un par de años, cuando los únicos módulos termoeléctricos que se conseguían en el mercado abierto eran de BiTe los cuales por su baja temperatura máxima de operación (175°C) imponían alcanzar un diseño termo-hidráulico muy optimizado, a fin de conseguir un equipo de costos competitivos. La solución desarrollada, modelada teóricamente e implementada en la práctica, permitió llegar a un prototipo de costo total casi mitad que los de Global. Sin embargo en estos últimos meses han aparecido en el mercado nuevos módulos termoeléctricos de distintos proveedores, los cuales se han mejorado para alcanzar temperaturas de trabajo de hasta 320 °C. Siendo altamente factible el intercambiar la termopila actual por los módulos nuevos, se presenta aquí el estudio de modelado termo-hidráulico del prototipo desarrollado, extendido para los nuevos módulos. Se presentarán dos estrategias de diseño diferentes, estudiadas a fin de optimizar la relación costo/potencia del generador. Una: siguiendo el diseño actual, se sobredimensiona el intercambiador de calor termopila/refrigerante y el sistema disipador al ambiente (radiadores de agua caliente de calefacción hogareña) a fin de maximizar el salto térmico entre ambas caras de la termopila, y por ende, maximizar la potencia generada; dos: minimizando el sistema disipador para que trabaje a una temperatura cercana a la de saturación del agua a presión de trabajo (100°C), de forma de que la rama caliente del circuito refrigerante trabaje en ebullición, aprovechando de este modo la altísima tasa de convección (h = 105 W/m2 °C) del flujo en ebullición, con lo cual se fija en la práctica la temperatura del lado frío de la termopila en 110°C a pesar de que el intercambiador de calor sea de dimensiones reducidas. De este modo no se maximiza la potencia generada como en el caso anterior, pero sí se logra minimizar su coste. Se discutirán los resultados termo-hidráulicos y las implicancias en los costos, de ambas alternativas.Este trabajo y otros complementarios a presentar en este mismo congreso plasman el trabajo de tres años realizado en el marco del proyecto PICT N° 35782 financiado por la Agencia NPCyT, y dentro de la maestría en ingeniería del Instituto Balseiro del ing. Rinalde, a completar antes de la fecha de la ponencia.