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El sistema HTF en centrales termosolares CCP

 

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.

 foto capitulo 2

Este artículo es un extracto del capítulo 2 del libro SISTEMA HTF EN CENTRALES TERMOSOLARES.Pincha aquí para acceder al libro. 

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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 sintéticos en aquellas aplicaciones donde se desean temperaturas más altas (200ºC < T < 400ºC). La explicación de este hecho estriba que para temperaturas altas las tuberías estarían sometidas a elevadas presiones si el fluido de trabajo es agua, porque para evitar que el fluido cambie de estado es necesario mantenerla en todo momento a una presión superior a la de saturación correspondiente a la temperatura máxima que alcance el fluido en los colectores solares. Con el HTF, las presiones requeridas son mucho menores, puesto que su presión de vapor a una temperatura dada es bastante 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.

El fluido que normalmente se emplea en las actuales centrales termosolares CCP es una mezcla eutéctica de dos hidrocarburos aromáticos derivados del benceno: el bifenilo y el óxido de difenilo. La figura 2.1 muestra ambas moléculas. 

Este fluido trabaja bien hasta 400ºC, aunque tiene el problema de que su punto de congelación es de 12ºC, lo que obliga a mantener todo el circuito de aceite de forma permanente a una temperatura superior a este valor. 

El HTF presenta el inconveniente de la temperatura límite (420ºC) por encima de la cual se degrada de forma acelerada. En las primeras plantas SEGS esto no era un inconveniente, pues la superficie selectiva de los tubos no aguantaba temperaturas más altas. En la actualidad el tubo absorbedor puede trabajar a temperaturas superiores a 500ºC, lo que obliga a disponer de dos mecanismos de protección:

Un sistema de control que asegure que la temperatura nunca supera el límite de degradación, y por lo tanto, debe asegurar que siempre existe un caudal mínimo de fluido que asegure que la temperatura que alcance el tubo nunca superará la temperatura de degradación. Hay que tener en cuenta además que se trata de un fluido con riesgo de explosividad, y los fallos en el control de la temperatura pueden tener consecuencias desastrosas. 

Ya que los hidrocarburos en general sufren reacciones de degradación que dan origen a otros hidrocarburos que modifican las características del fluido circulante, es necesario disponer de un sistema de eliminación de estos productos de degradación. Este sistema se denomina a veces Sistema Ullage. 

portada sistema htf

 

INDICE DETALLADO DEL CAPITULO 2

 

2. VISIÓN GENERAL DEL SISTEMA HTF 

2.1 EL FLUIDO DE TRANSFERENCIA TÉRMICA (HTF) 

2.1.1 Justificación de la utilización de HTF en vez de agua 

2.1.2 Principales propiedades del HTF 

2.2 ESQUEMA GENERAL DEL SISTEMA HTF 

2.3 SISTEMA DE BOMBEO 

2.4 TUBERÍA COLECTORA FRÍA Y CALIENTE 

2.5 TANQUES DE EXPANSIÓN 

2.6 SISTEMA DE NITRÓGENO DE INERTIZACIÓN 

2.7 CALDERA AUXILIAR 

2.8 SISTEMA DE ELIMINACIÓN DE PRODUCTOS DE DEGRADACIÓN 

2.9 ESQUEMA GENERAL DEL BLOQUE DE POTENCIA 

 

foto santiago garcia garrido 2

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