proyecto
Desarrollo de un Modelo de Receptor Volumétrico para Central de Concentración Solar de Pequeña Escala, Adaptado a las Condiciones Locales
Registro en:
18COTE-89602
2018-89602-INNOVA_PRODUCCION
Autor
Juan Martinez F.
Enerbosch S. A.
Institución
Resumen
Analizar los Resultados del Proyecto con el Fin de Obtener Conclusiones que Permitan Establecer una Estrategia para el Escalamiento a Futuro del Dispositivo. Por la Estructura del Proyecto se Debe Articular Coordinar y Gestionar los Trabajos durante Todas sus Etapas con el Fin de Garantizar el Alcance de los Objetivos Estratégicos del Proyecto Haciendo la Formulación Continua de Informes de Resultados. Desarrollar el Diseño del Absorbedor Considerando el Compromiso entre Pérdida de Carga Condiciones de Operación Características Térmicas y Complejidad de Manufactura. A Partir de las Características de Éste se Comienza el Desarrollo Complementario de la Ingeniería de Detalle del Absorbedor. Esta Ingeniería de Detalle se Empieza con una Evaluación Termodinámica que Permita Predecir la Efectividad de la Configuración y los Requerimientos de los Componentes Auxiliares de la Planta. En la Ingeniería de Detalle No Solo se Detallan las Dimensiones del Absorbedor También se Detectan y se Clasifican las Piezas Partes y Conjuntos que lo Componen. El Estudio de las Zonas Críticas Complementa las Dimensiones Globales del Dispositivo Previendo las Tolerancias en la Fabricación y las Condiciones de Borde que Formarán Parte del Conjunto de Simulaciones en 1d y 3d Permitirán el Análisis Primitivo del Balance Energético del Receptor. La Evaluación Considerará Diferentes Parámetros de Diseño a Fin de Seleccionar el Mejor Compromiso entre Eficiencia Pérdida de Carga y Definiendo un Material Adecuado para la Fabricación de los Componentes Atendiendo las Restricciones de Operación y Durabilidad. Desarrollar un Plan o Método de Fabricación y Montaje del Diseño Propuesto y Diseñar un Montaje Experimental para Validación del Modelo Ayudando a Determinar el Rendimiento del Prototipo Final. Este Objetivo es en Concreto el Fin del Proyecto, Respetando el Conocimiento Generado hasta Aquí se Desarrolla un Modelo Geométrico para su Fabricación y se Propone un el Montaje para el Banco de Pruebas del Prototipo (que Será Desarrollado en el Marco de Otro Proyecto Corfo -17veipe-82488). En el Modelo se Considerarán Elementos Disponibles en el Mercado para la Integración en el Diseño Proyectando una Futura Manufactura del Producto. Se Ejecutará el Diseño de Piezas se Seleccionarán los Materiales Adecuados se Realizará una Cubicación de Materiales y los Componentes Necesarios para el Ensamble. Se Considerarán los Componentes del Modelo Mecánico No Disponibles en el Mercado para la Definición de Procesos de Manufactura y Planos de Fabricación y se Indicarán los Proveedores Locales de Materia Prima. Diseñar el Receptor y los Componentes Requeridos a Través de Herramientas de Simulación en 1d y 3d para Reducir los Riesgos de Falla del Absorbedor, Realizar la Ingeniería de Detalle de un Futuro Prototipo. Se Realizarán Simulaciones Multifísicas que Permitan Determinar Efectos en el Rendimiento y Condiciones de Operación. En Base a los Resultados del Punto Anterior se Propondrá un Diseño del Absorbedor Considerando los Esfuerzos Mecánicos en la Estructura del Dispositivo a Través de un Análisis de la Interacción Fluido-estructura. Este Análisis Permitirá Identificar los Puntos de Mayores Esfuerzos y Determinar los Máximos de Temperaturas Esperados durante la Operación. Finalmente se Obtendrá un Diseño que Permitirá Definir Atributos y Propiedades de Posibles Materiales a Utilizar. Algunos Desafíos a Superar - Asociados a este Objetivo Específico - Son: Lograr Comprender e Identificar los Puntos Críticos de Mayores Pérdidas Termodinámicas durante una Operación Variable Proponer Mejoras Preliminares a los Conceptos Actuales de Absorbedores para Disminuir las Pérdidas Termodinámicas. Se Busca Llevar a Cabo el Desarrollo de un Receptor Volumétrico de Aire a Altas Temperaturas para Csp Adaptado a las Condiciones Chilenas con la Incorporación de Materias Primas Locales en su Diseño. Si Bien a Partir de los Años 90 la Idea de un Receptor de Aire a Alta Temperatura para Csp ya Había Sido Estudiada Aún No hay Consenso sobre el Dispositivo la Distribución y los Materiales Adecuados que Permitan su Correcto Desempeño a Nivel Comercial. Esto se Debe Principalmente a que las Temperaturas de Operación Propuestas Varían desde los 900 a 1500°c, Condición que desde un Punto de Vista Termodinámico Significa Elevar la Eficiencia del Dispositivo por sobre el 75% y por Otro Lado Conlleva a Enfrentar Desafíos Tecnológicos en la Implementación Debido a las Fracturas y Desgaste Acelerado de los Materiales Asociados a las Duras Condiciones de Operación. En la Actualidad Existen Dos Plantas (jülich - Alemania y Daegu - Corea) Operando con Esta Tecnología Pero Solamente en Carácter Demostrativo - No Comercial. El Recurso Solar en Chile Representa Más del Doble de la Radiación Disponible en las Plantas Mencionadas Anteriormente. En Ese Contexto este Proyecto Busca Aprovechar Esta Oportunidad Científica y a la Vez Circunstancial de Situar al País como Referente Mundial en Investigación y Desarrollo de Tecnologías Revolucionarias en Torno a la Concentración. Esto Sumado al Beneficio Inherente de Presentar a Chile como Desarrollador de Tecnologías y No Solamente un Comprador en el Mercado de Concentración Solar Mundial. Se Busca Desarrollar un Diseño y una Configuración de Materiales Óptima para Enfrentar las Altas Temperaturas de Operación Propuestas. También se Busca Proponer una Matriz de Materiales Basada en la Producción Local como es el Caso del Molibdeno que Posee Características Sobresalientes para Asegurar la Durabilidad del Receptor. Sin Embargo es Necesario Llevar a Cabo un Estudio Detallado de la Configuración Física de este en el Absorbedor Junto C La Planta Csp (concentrated Solar Power) Solarbosch es una Planta de Generación de Potencia Capaz de Generar en Horarios de Tarde y Noche Aprovechando las Excelentes Condiciones Radiativas en el Norte de Chile. Consiste en un Campo Solar un Receptor Volumétrico Inserto en una Torre un Almacenador Térmico y un Bloque de Potencia. El Receptor Volumétrico es el Componente Crítico para el Conversión de Radiación en Calor y Transferencia del Calor al Fluido Caloportador (aire). Las Primeras Modelaciones Indican que este Componente Debe Soportar Temperaturas Cercanas a 1000ºc, por Esta Razón es Necesario un Buen Diseño y Prototipado del Receptor Enfocándose en la Minimización de Pérdidas de Carga y Maximización de Transferencia de Calor. Esta Necesidad Surge en la Medida que No Existen Modelos Comerciales Ni Métodos de Fabricación Estándar para el Componente por lo que se Debe Trabajar Tanto en el Diseño como en el Método de Fabricación mediante Prototipado de Dicho Receptor. Corporación de Fomento de la Producción