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El Fluido térmico sintético (HTF)

 

El agua es utilizado en la industria con multitud de finalidades. Se puede utilizar como fluido térmico en forma líquida (agua caliente, agua sobrecalentada), en forma gaseosa (vapor sobrecalentado), o en forma bifásica (vapor saturado). 

foto agua

Este artículo es un extracto del capítulo 3 del libro SISTEMA HTF EN CENTRALES TERMOSOLARES.Pincha aquí para acceder al libro. 

Descárgate aquí el índice del libro en formato pdf.

 

La utilización de agua como fluido caloportador tiene algunas indudables ventajas:

  • Es barata y abundante.
  • Es un excelente medio de transmisión de calor por su alto calor específico.
  • No es tóxica.
  • No es inflamable.

No obstante, también presenta algunos destacados inconvenientes:

  • Es agresiva, muy oxidante y produce corrosión.
  • Aumenta de volumen al solidificarse.
  • La presión de vapor aumenta notablemente con la temperatura.

Esto hace que aunque sea el fluido caloportador por excelencia en todo tipo de procesos industriales, no siempre puede utilizarse, recurriéndose a otros fluidos cuando no es posible.

Mezclas de sales inorgánicas fundidas

Son mezclas eutécticas que se emplean para altas temperaturas. Una de las mezclas más empleadas es la de nitrato de sodio/nitrato potásico, que puede emplearse hasta temperaturas superiores a 560 ºC. 

Presentan un grave inconveniente: al enfriarse por debajo de su punto de fusión se solidifican, siendo esta temperatura de fusión muy alta. Para la mezcla nitrato de sodio/nitrato potásico, la temperatura ronda los 220 ºC, complicando su manejo en estado líquido.

su empleo se restringe a sistemas de altas temperaturas, en régimen continuo y provistos de dispositivos de vaciado rápido en caso de parada.

Mercurio

A pesar de sus magníficas propiedades térmicas, se emplea muy poco por razones de toxicidad y precio.

Es un excelente fluido caloportador a temperaturas de hasta 540ºC en instalaciones pequeñas y con gran vigilancia para detección fuga de vapores. A partir de 360ºC requiere presión en la instalación haciendo que los costos sean muy altos.

foto mercurio

Alquilbencenos

Son muy estables, soportan temperaturas de hasta 300ºC, siendo precisamente esa su principal limitación. No desprenden gases tóxicos ni corrosivos y tiene un bajo punto de congelación (de -45ºC a -50ºC). 

Sodio líquido

El uso de sodio líquido se ha desarrollado en la industria nuclear. Tiene unas excelentes propiedades de transferencia de calor, por su alto coeficiente de transferencia térmica. Su rango de operación va de los 540 ºC a los 98 ºC en que solidifica. El problema del sodio es su alta reactividad con agua y con aire, por lo que las medidas de seguridad necesarias encarecen en extremo los proyectos. 

Productos de síntesis

Los colectores cilindro parabólicos utilizan un fluido de transferencia de calor que, al circular a través del tubo receptor, absorbe en forma de energía térmica la energía radiante procedente del Sol, y la transporta hasta el bloque de potencia. El tipo de fluido caloportador que se utilice determina el rango de temperaturas de operación del campo solar y, consecuentemente, el rendimiento máximo que se puede obtener en el ciclo de potencia.

Aunque se están desarrollando componentes para trabajar a más altas temperaturas, el intervalo de temperaturas ideal para trabajar con colectores cilindro parabólicos es 150ºC- 400ºC. Para temperaturas superiores, las pérdidas térmicas en este tipo de colectores son altas y reducen su rendimiento. Para temperaturas inferiores a 150ºC, hay otros colectores más económicos como los colectores de tubo de vacío.

Si las temperaturas que se desean alcanzar son moderadas (<175ºC), la utilización de agua desmineralizada como fluido caloportador no conlleva grandes problemas, ya que la presión de trabajo no es excesiva. En cambio, se utilizan fluidos orgánicos sintéticos en aquellas aplicaciones donde se desean temperaturas más altas (200ºC < T < 400ºC). La explicación de este hecho estriba en que para temperaturas altas, si se utilizara agua como fluido caloportador, para evitar el cambio de estado de líquido a vapor serían necesarias presiones muy altas. Con un fluido térmico sintético, las presiones requeridas son mucho menores, puesto que su presión de vapor a una temperatura dada es mucho menor que la del agua. Trabajar a menores presiones posibilita usar materiales más económicos para las tuberías y simplifica la instalación y sus medidas de seguridad. Al fluido orgánico sintético empleado en las centrales termosolares se le denomina habitualmente HTF (Heat Transfer Fluid).

portada libro

INDICE DETALLADO DEL CAPITULO 3

 

3. EL FLUIDO ORGÁNICO SINTÉTICO CALOPORTADOR (HTF) 

3.1 FLUIDOS CALOPORTADORES EN LA INDUSTRIA 

3.1.1 El agua 

3.1.2 Mezclas de sales inorgánicas fundidas 

3.1.3 Mercurio 

3.1.4 Alquilbencenos 

3.1.5 Sodio líquido 

3.1.6 Productos de síntesis 

3.2 PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DEL HTF 

3.2.1 Mezcla eutéctica y punto de congelación 

3.2.2 Temperatura máxima de utilización 

3.2.3 Viscosidad 

3.2.4 Densidad 

3.2.5 Calor específico 

3.2.6 Temperatura de ignición 

3.2.7 Temperatura de autoinflamación 

3.2.8 Presión de vapor y temperatura de ebullición 

3.2.9 Características de seguridad 

3.2.10 Otras características 

3.2.11 Tabla de características 

3.2.12 La degradación del HTF 

 

 

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