| Tesis Doctorales de la Universidad de Alcalá |
| ANÁLISIS DE UNA PLANTA PROTOTIPO DE CICLO RANKINE ORGÁNICO ACOPLADA A UNA CÁMARA DE ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA. | | Autor/a | Guerrón López, Gonzalo | | Departamento | Teoría de la Señal y Comunicaciones | | Director/a | Martínez Gómez, Javier | | Fecha de depósito | 09-09-2025 | | Periodo de exposición pública | 9 a 23 de septiembre de 2025 | | Fecha de defensa | Sin especificar | | Programa | Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (RD 99/2011) | | Mención internacional | No | | Resumen | En el proceso de generación de energía mediante grupos electrógenos, una cantidad significativa de calor es liberada al ambiente sin ser aprovechada, lo que representa una pérdida energética considerable y una oportunidad desaprovechada para mejorar la eficiencia global del sistema. En este contexto, los sistemas de recuperación de calor han cobrado gran relevancia, ya que permiten reutilizar esta energía residual.
En esta tesis se realizó el análisis de una planta prototipo de ciclo de Rankine. Inicialmente, la planta prototipo operó en su configuración de ciclo Rankine de vapor (SRC), utilizando agua como fluido de trabajo con el propósito de realizar pruebas experimentales. Posteriormente, se analizó su funcionamiento bajo una configuración de ciclo de Rankine Orgánico Regenerativo (RORC), la cual incorpora un recuperador de
calor que permite mejorar la eficiencia térmica de la planta. En esta etapa, se empleó Novec 649 como fluido de trabajo, un compuesto orgánico cuyas propiedades termodinámicas lo hacen adecuado para aplicaciones de recuperación de calor.
Para potenciar la inercia térmica de la planta prototipo, se incorporó un sistema de almacenamiento de energía térmica (TES) basado en un material de cambio de fase (PCM), compuesto por una mezcla binaria de nitrato de potasio (KNO₃) y nitrato de sodio (NaNO₃) en proporciones de 54 % y 46 %, respectivamente. Este material permite almacenar energía principalmente en forma de calor latente y, en menor medida, mediante
calor sensible. Se desarrolló una simulación mediante Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) para analizar el comportamiento térmico de la cámara de almacenamiento que contiene el PCM, la cual fue sometida a un análisis tanto energético como exergético.
Finalmente, se llevó a cabo el análisis experimental de la cámara de almacenamiento y se obtuvieron datos reales de operación de la planta prototipo en su configuración TES-RORC. Se registró un tiempo de carga de 12 horas y 34 minutos, y un tiempo de descarga de 17,5 minutos. Durante este periodo, la cámara logró mantener la inercia térmica de la planta, lo que permitió que continuara operando de forma controlada tras la desconexión de la fuente de calor, facilitando así un apagado progresivo de los equipos. |
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