Desalación de agua salobre basada en microturbina de gas solar: Diseño preliminar

Abstract

En este trabajo, como bien dice el título, se va a trabajar en el diseño preliminar de una microturbina de gas solar para la desalación de agua salobre. Para ello, primero se ha investigado sobre las tecnologías necesarias para la microturbina de gas. Para conseguir esta información, se han buscado modelos tanto técnicos y económicos, así cómo apuntes de clase utilizados a lo largo del grado universitario de los que también se obtuvo información. A continuación, se ha buscado información sobre otras tecnologías de desalación a modo de comparación para observar que el método propuesto en este trabajo es competitivo en el mercado actual. También se exponen tecnologías innovadoras o menos utilizadas para la desalación solar. Tras este apartado, se explica el tipo de receptor solar que se ha usado en el sistema. Seguidamente, se procede a exponer como se comporta el ciclo de potencia que se utiliza para proporcionar energía al proceso de desalación. En un primer paso, se han calculado las propiedades del fluido empleado en el ciclo acorde a unos puntos de presión, temperatura y humedad relativa. Para ello se ha empleado un sistema programado en Excel. Posteriormente, se ha hecho una comparación con un modelo constrastado como es el del programa REFPROP. Con él, se han obtenido valores de propiedades que se han sido utilizados obteniéndose un buen acuerdo entre el modelo desarrollado en este TFG y los resultados de REFPROP. A continuación, se han calculado los trabajos empleados en el ciclo, así como la energía generada en la turbina por unidad de caudal, el rendimiento energético y el rendimiento exergético del ciclo. Tras esto, se ha calculado la potencia generada acorde a un caudal y una irradiancia solar directa normal dada. Para finalizar, se explica el proceso de desalación que se llevará a cabo, como sería el sistema de desalación y los cálculos que se han realizado para la caracterización dicho sistema.

In this work, as the title says, we are going to work on the preliminary design of a solar gas microturbine for desalination of brackish water. To do this, we have first investigated the necessary technologies for gas microturbine. In order to obtain this information, both technical and economic models have been sought, as well as class notes used throughout the university degree. That information was also obtained for the work. Next, information on other desalination technologies has been sought as a way of comparison to observe that the method proposed in this work is competitive in the current market. Innovative or less used technologies for solar desalination are also exposed. After this section, the type of solar receiver that has been used in the system is explained. Next, we proceed to explain how the power cycle that is used to provide energy to the desalination process behaves. In a first step, the properties of the fluid used in the cycle have been calculated according to pressure, temperature and relative humidity values od every point of the cycle. In order to do this, a system programmed in Microsoft Excel has been used. Subsequently, a comparison has been made with a contrasted model such as the REFPROP program. With it, property values have been obtained, in order to use them to check if the model created for this work is suitable for the desalination system that has been developed. Next, the thermodynamic works used in the cycle, as well as the energy generated in the turbine per unit of flow, the energy efficiency and the exergy performance of the cycle have been calculated. After this, the power generated according to a given flow rate and solar radiation has been calculated. Finally, the desalination process that will be carried out is explained, such as the desalination system and the calculations that characterize the system.