Desalación de agua de mar a partir de un disco paraboloide de revolución con microturbina de gas

Abstract

El agua es una sustancia esencial para el transcurso normal de la vida humana y animal. La escasez de agua dulce en el planeta Tierra es un problema creciente con el tiempo, por lo que la búsqueda de sistemas capaces de tratar agua salada está en alza desde mediados del siglo XX. Para contribuir con estas investigaciones, en este trabajo se desarrolla un pequeño prototipo para desalar agua marina con el apoyo energético de un disco solar con una microturbina de gas integrada. Con ese fin, en primer lugar, se ha realizado una revisión bibliográfica para escoger una geometría y características ópticas de los componentes de un disco solar para calcular el rendimiento óptico del concentrador. Seguidamente, se ha calculado la potencia horaria que llega al receptor en base a la radiación incidente sobre el área de apertura del concentrador del modelo. Por último, con el rendimiento de la microturbina de gas -el cual resulta ser del 90%- y la potencia en el receptor, se obtiene la potencia que genera la microturbina, con la cual se alimenta a la bomba de la aplicación de desalación. Simulando este proceso se obtiene el caudal de agua desalada en función de la radiación incidente horaria, llegando a generar casi 8.000 m3 de agua desalada con un solo disco paraboloide solar.

Water is an essential substance for the normal course of human and animal life. The shortage of fresh water on planet Earth is a growing problem over time, so the search for systems capable of treating salt water is on the rise since the mid-twentieth century. To contribute to these investigations, in this work a small prototype is developed to desalinate seawater with the energy support of a solar disk with an integrated gas microturbine. To that end, in the first place, a bibliographic review has been carried out to choose a geometry and optical characteristics of the components of a solar disk to calculate the optical performance of the concentrator. Next, the hourly power that reaches the receiver has been calculated based on the radiation incident on the opening area of the model's concentrator. Finally, with the performance of the gas microturbine - which turns out to be 90% - and the power in the receiver, the power generated by the microturbine is obtained, with which it is fed to the pump of the desalination application. Simulating this process, the flow of desalinated water is obtained according to the hourly incident radiation, generating almost 8,000 m3 of desalinated water with a single solar paraboloid disk.