Desarrollo de un sistema para la desalación de agua de mar y la producción de energía eléctrica mediante integración de MED Y ORC / [recurso electrónico] / Jesús Armando Aguilar Jiménez ; director, Nicolás Velázquez Limón ; codirector, Ricardo Beltrán Chacón

Maestría y Doctorado en Ciencias e Ingeniería

Tesis (Doctorado) -- Universidad Autónoma de Baja California. Instituto de Ingeniería, Mexicali, 2022

Incluye referencias bibliográficas

En este trabajo se presenta una novedosa integración energética de un sistema de
desalinización térmica por múltiple efecto (MED) y un ciclo Rankine orgánico (ORC) para
la producción simultánea de agua potable y electricidad, aprovechando fuentes energéticas ́
de baja temperatura. La energía ıa térmica requerida para el funcionamiento del sistema es ́
suministrada en el evaporador de la MED, mientras que el ORC es activado utilizando
parte del calor latente de condensación del vapor de agua producido en el primer efecto ́
de la MED. Con esto, se incrementa la producción de vapor de agua en la primera etapa ́
del sistema de desalinización y, por tanto, la producción de destilado final. Se realizó el
simulador y validación de la propuesta utilizando el software Aspen Plus. Se comparó la
propuesta con sistemas MED de distintas capacidades y efectos. Se presenta el análisis de la
variación de producción de energía eléctrica del ORC y su efecto en el rendimiento y área
total de transferencia de calor del sistema MED. El sistema MED/ORC tiene un incremento
del 3.95 % en su eficiencia en promedio al aumentar 10 kW la producción eléctrica, con ́
solamente 1.57 % de incremento en el área de transferencia de calor total (MED y ORC). ́
Un sistema MED/ORC con una producción eléctrica de 50 kW es 22 más eficiente en la ́
desalinización de agua que un sistema MED sin integraci ́ on, requiriendo solamente 6.9 % ́
mas ́ area de trasferencia de calor. Los resultados muestran que la integración energética ́
MED/ORC estudiada beneficia a la producción de agua desalinizada final y la eficiencia de ́
la MED, sin incrementar considerablemente el área de transferencia de calor requerida.
Se realizo un estudio comparativo con dos nuevas configuraciones MED/ORC, en donde ́
se aprovecha parte del calor sensible y/o latente de condensación del ORC para potencializar ́
la generación de vapor de agua en el ́ ultimo efecto de la MED, aprovechando los niveles ́
de temperatura presentes. Estas configuraciones son comparadas energéticamente con los ́
sistemas MED y ORC trabajando individualmente y la integración energética en el primer
efecto. Los resultados muestran una disminución en los requerimientos de energía térmica ́
de activación del sistema MED con las nuevas integraciones. El aprovechamiento del calor sensible de la configuración 3 no resultó en una disminución energética considerable en ́
comparación con la configuraci ́ on 2, debido al poco calor sensible que se aprovecha. El ́
utilizar el calor latente de condensación del ORC implica incrementar su temperatura y ́
presión de condensación, por lo que disminuye su eficiencia y aumenta la energía necesaria
para proveer los dos servicios simultáneamente. Sin embargo, se encontró que en dos de ́
las configuraciones estudiadas se disminuyen los requerimientos globales de energía en
comparación con los sistemas trabajando de forma individual. ́
La investigación que se presenta contribuir ́ a en la generaci ́ on de una nueva tecnología
que ayudara a disminuir la problemática de escasez de agua y acceso a energía eléctrica en
comunidades aisladas, de una manera mas eficiente y empleando recursos renovables para ́
disminuir el impacto en el medio ambiente, propiciando una mejor calidad de vida en las
poblaciones marginadas.