Crisis Energética Foros

Los parques eólicos deberian montar en los rotores de las turbinas compresores centrifugos para mantener una costante de alimentación a red, conectando los compresores a uno o mas calderines, y estos a su vez conectados a turbinas de gas quemando bio-etanol.Cuando las condiciones de energia eólica son satisfactorias,pues toda la energia a red será eólica;cuando las condiciones son adversas,una parte de la energia sera de origen quimico.Las relaciones de compresión en turbina permitiran salida de gases a bajas temperaturas(no hay presencia de acido sulfurico).El aire que entra en los calderines debera ser enfriado produciendo trabajo, de lo contrario seria trabajo perdido por el compresor.(los compresores se acoplan y desacoplan automaticamente del arbol de la turbina eólica)

Me alegra ver que poco a poco vas teniendo ideas mas sensatas.La idea de combinar la compresión de aire y la energia eolica, no es nueva, y ya hablamos de ella en este post.
La idea de emplear combustibles para calentar el aire comprimido, ya se esta realizando en las plantas que utilizan aire comprimido como sistema de almacenamiento de electricidad.

Tambien se podría utilizar termoconcentración solar a los contenedores en donde se almacene el aire comprimidio para reducir o eliminar los consumos de cualquier tipo de combustible de apoyo...

Yo imagino una instalación en la que un rotor eólico o muchos estén directamente conectados a un compresores que alimenten a un mismo contenedor central elevando su presión de aire... el contenedor tendría las válvulas de control y seguridad que fueran necesarias como todo contenedor. Un motor neumático o una turbina conectada a un generador eléctrico transforma la energía mecánca en eléctrica. El contenedor central de aire comprimido podría estas situado entre una estructura de espejos como en los hornos solares y al menos durante el día el aire comprimido tendría una temperatura mucho más elevada que si sólo estuviera al sól... hasta unos 95°-105°c.

Saludos...

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La especialización corrompe...

Tiene sentido practico lo que comentas,ademas la energia solar esta dentro de las renovables y limpias.Pero fijate bien en esto;el turbo montado sobre el arbol de la turbina eólica,deberia tener una relación de compresión no superior a 10/1.Este aire comprimido (puede ser otro gas si no hay combustión),se recomprime en dos etapas hasta llegar a los 625Kg/cm2 y temperatura de salida de 800ºK.En este estado es conducido por tuberias de grafito hasta el horno solar donde aumenta su temperatura hasta los 1800ºK.Se introducen por la parte central de un platillo de 25mtrs de diametro que lleva montados 25 "camaras de expansion con salida por toberas de carburo de silicio (tobera convergente divergente) donde el flujo se acelera hasta M-1,5.la expansion hace regresar el gas a la temperatura ambiente.Trabajo por tobera:Flujo :aire:1800ºk-300ºK=1500ºk x0,24=360 x 4,18=1504KJ/kG x 25toberas=37620KJ/kg.Toda la energia termica procendente del horno solar se ha convertido en trabajo.La velocidad periferia del disco (arrastra un arbol central para transmitir la potencia al alternador)es de 800mtrs/sg y el disco gira a 615r.p.m.Se pueden montar toberas sónicas para reducir revoluciones o aumentar el diametro del platillo.

Entonces estas hablando más bien de un circuito cerrado, en el cual vas a reciclar una y otra vez el mismo gas sometiéndolo a una compresión y recalentado (todo con energías limpias), además lo quieres hacer aumentar su presión y velocidad con toberas para alimentar turbinas... este gás podría ser un gas mas adecuado para un proceso de este tipo y no necesariamente el aire...

El proceso tal y como lo describes me hace pensar en aprovechar varias de las energías limpias transformándolas al mismo vector (que en este caso es un gas en compresión)... que es básicamente lo que yo quiero experimentar... Lo único malo es que yo no podría conseguir materiales tan complejos ni herramientas tan precisas... De cualquier manera, en mi situación lo que me sirve son las ideas y los conceptos.

Cuando comencé a experimentar en el laboratorio casero, primero pensé en transforar todas las energías limpias aprovechables en calor para usar turbinas a vapor, pero me topé con muchos factores que por mi falta de experiencia manejando máquinas a vapor no había tomado en cuenta. Ahora pienso en recalentar aire comprimido, ya que de esa forma puedo experimentar el aprovechamiento de la expansión térmica para hacer aumentar el rendimiento de una misma masa de aire en un contenedor a presión.

Si lo analizamos de esa forma nos damos cuenta de que es lo mismo en cuanto a principios básicos... la energía potencial en este caso es simplemente la presión que alcance el gas. Mientras más presión exista en el contenedor con relación a la presión barométrica mayor será el trabajo que el gas confinado comprimido pueda realizar.

La ventaje que yo le veo al aire contra otros gases más específicos, es que estamos rodeados de aire y no habría que comprar o fabricar (gastando energía) nungun otro gas... en un sistema como el que describes, utilizando un gas distinto al aire sería más caro, por el hecho de que los sistemas siempre tienen pérdidas o degeneración de los gases. El aire se deshecha al momento de la descompresión contolada y podemos reingresar al sistema aire nuevo por el hecho de estar rodeados de él. El único hecho que aria viable utilizar un gas que no fuera el aire, sería efectivamente estar seguros de que con ese gas el sistema tendría mucho mayor rendimiento... y que la energía para conseguir ese gas pudiera salir del mismo sistema...

Entonces, podemos aprovechar la energía eólica para comprimir el gas en una, dos o las etapas que sea necesario para alcanzar altas presiones, después la energía solar para agregar calor al sistema y aprovechar la presión acumulada para convertir el calor en trabajo de la forma más directamente posible.


Saludos...

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La especialización corrompe...

De todo lo que has espuesto ,mockha,se puede deducir que estas tratando de experimentar con gases comprimidos, y que eliges el aire por su abundancia y facil manejo.Las conversiones de este tipo de energia,como por ejemplo aire a presión por encima de la atmosférica expanderlo despues de haber sido calentado y aumentado su entalpia deben de realizarse escojiendo excrupulosamente las relaciones de compresión,sobre todo cuando se emplea una turbina para realizar el trabajo.En las toberas de los reactores puedes establecer una relación de compresión,y una temperatura que en la descarga te lleve a la presencia de vapor de agua ya que al carecer de partes moviles las gotas no pueden dañar los álabes como seria el caso de una turbina

Creo que además de las diferencias de lenguaje técnico nos encontramos con diferencias en las dimensiaciones del proyecto, ya que mi idea concreta del proyecto a realizar el la generación de electricidad autosuficiente para una casa hogar... por los comentarios que haces acerca de los materiales, creo que tu más bien te refieres a una central eléctrica industrial que surta de energía a muchas casas hogar en una comunidad, poblado o país... Te refieres a todo un proceso industrial al cual no cualquiera tendría acceso...

Yo he experimentado algunos de los factores necesarios para realizar mi experimento en cuestión... trabajé algun tiempo en un taller con algunos compresores que alcanzaban presiones de hasta unas 300psi y he visto los efectos que causa la descompresión en esas condiciones sobre superficies de distintos tipos... también he visto el funcionamiento de algunas herramientas neumáticas... que me han hecho pensar que no necesito tanta velocidad para mis propósitos... Talvés un grupo de filtros y unas cuantas válvulas me basten para poder comenzar a experimentar y a comprobar algunos cálculos matemáticos... Afortunadamente para mi estudié electrónica digital y tengo suficientes elementos para equipar algunos sistemas de medición y control para hacer más seguro y eficiente el proceso, aunque me falta afinar algunas cosas creo tener muchos elementos para comenzar... Por eso es que al principio comenté que para mí sería fácil recalentar el aire comprimido colocando el contenedor en una estructura de espejos similar a la de un horno solar alcanzando unos 90°c.

También por eso comenté que para mi los conceptos e ideas valen más que otra cosa, porque lamentablemente estoy comenzando desde cero...

Me parecen muy interesantes las cosas que mencionaste Paulino Cuevas, como la compresión por etapas (creo que la puedo reproducir a pequeña escala), el hecho de que mensionaras que se aprevecharía al máximo el calor proporcionado por el horno solar como trabajo. Me diste una idea de nuevo enfoque al proyecto...

Saludos...

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La especialización corrompe...

A decir verdad no tengo experiencia tratando con turbinas... y de hecho tomo en cuenta lo que me comentas... por el momento trataré de enfocarme en la experimentación eólica para comprimir...

Entiendo la formación de agua al momento de la descompresión del aire ya que este lleva una carga de humedad relativa, pero por el momento no me enfocaré en ese problema, ya que iré por etapas...

En cuanto al mecanismo que trataré de utilizar en un principio para convertir la presión del aire en movimiento será un pistón.
JEJEJE!! aun no tengo mucho dinero y herramientas, así qeu tendré que conformarme con cosas pequeñas por el momento...

Saludos...

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La especialización corrompe...

Tal vez pueda ayudarte si me describes todos los "artilugios" que tengas a disposición.Ese horno solar deberia elevar mas la temperatura.Tendras que concentrar la energia solar.Debes comentarme de que herramientas dispones,si tienes algun amigo que tenga taller con torno y fresadora.Si lo prefieres me puedes mandar un E-email sobre lo que pretendes.

Por el momento sólo dispongo de un compresor prestado a 210psi
con capacidad de 90 litros, piezas manómetros de 200psi, un par de compresores de clima viejos... y no tengo válvulas, pero las puedo conseguir...

Saludos...

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La especialización corrompe...

Lo que pretendo es simple, quiero almacenar la cantidad de aire a presión suficiente para alimentar a un generador de 3Kw y de ahí obtener energía para mi hogar. A contrarios de los ingenieros que prentenden aplicar esta tecnología a los medios de tranporte urbanos yo no me enfrento a tanto retos de peso y comparación con otros combustibles como el diesel o las gasolinas... simplemente quiero almacenar energía en forma de aire comprimido...

Gracias... Saludos...

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La especialización corrompe...

No voy a pararme a mirar si los numeros son correctos o no. Pero dios mio. Alguno me quiere decir de que material piensa construir la camara del horno y la tobera para que aguante 1.524ºC ?

mockba;Quieres generar energia electrica con aire comprimido como energia "motriz".Lo primero tendras que comprimir el aire,y quieres hacerlo con energia solar que captas en un horno.Mira no me gusta quitar ideas a nadie,por qué, entre otras cosas tampoco quiero que me las quiten a mi.Para regular la tensión de salida y frecuencia del generador necesitas un sofisticado sistema de regulación,debes de tener en cuenta que a medida que pierdes presión el "sistema" baja el numero de revoluciones y por tanto afecta a potencia y frecuencia de una corriente alterna.Si pretendes salir con corriente continua y transformarla a alterna,tambien necesitas regulación (en este caso electronica) y volviendo al principio si tienes un compresor 210psi (14,7Kg/cm2) me imagino que tendra un cilindro de baja y otro de alta (presiones).La temperatura de salida del cilindro de alta puede llegar (si no esta refrigerado a los 150ºC),si tu tienes un horno solar con una temperatura de 90ºC,no te sirve de nada.Tienes que observar que la temperatura es una cosa y la energia otra.Si tu elevas una corriente de aire de 30ºC hasta los 90ºC,solo has almacenado 63KJ/KG de aire, y esta energia no te sirve para nada.Cuando aplicas rendimientos a los diferentes componentes te quedas a deber.Puedes lograr tu objetivo si dispones de horno solar capaz de alcanzar temperaturas de 900ºC y flujos de energia de 20000kj /dia.Estos datos son aproximados.Saludos.

Paulino solo voy a decirte una cosa, no exite en el mercado ninguna solución para esas temperaturas. Y creeme que si existiera se usaría. Las turbinas de gas estan limitadas precisamente por eso, porque a mayor temperatura obtendriamos más trabajo y rendimiento. Pero no hay nada viable hoy por hoy, y no será porque no se este investigando. Los alabes de las turbinas ni siquiera los has mencionado

Dr.Morgenes:El reactor no tiene partes moviles en su interior.Este es el "truco" para conseguir elevadas temperaturas en el reactor.El compresor esta "fuera" del sistema.El aire comprimido penetra a traves del arbol central por tuberia de acero austenítico o de grafito,con temperatura de 900ºK.El paso de tuberia por el arbol,se lleva a cabo por medio de cierre mecanico,con anillos de rozamiento refrigerados compuestos de grafito-carburo de silicio.Una vez el aire comprimido en la camara de combustión (los reactores estan unidos al arbol central por tuberias (aire-combustible)este,- el combustible,- reacciona con el aire entrando en combustión ,y posteriormente abandona la camara de combustión entrando en la tobera convergente-divergente aumentando su velocidad y desarrollando un empuje que transmite a la periferia del "platillo" y este al arbol central.Una parte del trabajo obtenido se emplea en comprimir el aire(compresores exteriores) y el resto trabajo de eje para lo que se quiera emplear.La ventaja de este diseño de "maquina" es que te permite trabajar con elevadas temperaturas, y por lo tanto obtener elevado rendimiento termodinámico.

A ver, el aire entra en la tobera a esa temperatura, pero este ha de mover algo, gneralmente una turbina con sus alabes.

Debes de estrujar un poquito mas el cerebro,-no te enfades,te lo digo en plan coloquial,-Mira lo que tienes "amarrado"en la periferia del platillo es una camara de combustión que no tiene turbina motora para comprimir el aire.Por lo tanto la temperatura no afecta a las partes moviles, sencillamente por que no las tiene.El aire se comprime fuera,o si quieres montamos los compresores en la parte central y los unimos al arbol por medio de corona dentada,Cada compresor tendra un piñón de ataque que engrana en la corona.El platillo puede estar soportado de multiples formas,desde una suspensión por electro-imanes y cabinado,hasta por ruedas o super-rodamiento axial-central.

Creo que no me estas comprendiendo, ni yo a tí.

Etapa primera compresión, etapa segunda camara de combustión, que sustituyes por una solar en vez de una fosil, ok. Etapa tres expansión, que es donde realizas el trabajo. Vale tienes una tobera, y que. Con esto solo aceleras los gases, ahora como los aprovechas. Esa es mi duda, y con lo del compresor me lias. Un ciclo de gas, tendrá al igual que uno de vapor, una turbina donde se expansionan los gases. Esta turbian se puede unir al eje del compresor para que parte de su trabajo se aproveche en la compresión. Vale de acuerdo. Pero y la expansión? Hay es donde quiero llegar y lo que no termino de entenderte

Lo mismo que el turbo-reactor de un avión enpuja a este por el principio de ación-reacción,en este caso el empuje lo hace sobre el plato circular donde va montado,transformado el empuje lineal en circular,logrando hacer girar al platillo a una velocidad lo ,mas proxima posible a las de los gases de escape.De este modo toda la fuerza de empuje pasara al platillo.La energia, si queremos emplear la solar,puede proceder de un horno solar,bie pasando el aire de salida de los compresores por intercambiadores de tubos de grafito, o tambien se puede orientar por espejo parabólico el haz de flujo energetico hacia la parte central del platillo que dispone a tal efecto de un captador apropiado.Esta ultima quizas sea la forma mas idonea.Tengo un proyecto realizado hace 4 años para un platillo de 100mtrs/diametro,velocidad de giro 162rpm y 80reactores montados en su periferia.Para que lo veas mas claro es como si a un avion lo amarras con una cuerda de 5000Mtrs(por ejemplo) esta la amarras a un pivote central y lo pones en marcha (al avión)

Creo que lo voy visualizando. Parece una idea interesante a primera vista.

Lo mas importante de todo esto es que puedes alcanzar temperaturas de flama muy elevadas.Por lo tanto el rendimiento es un máximo a la relación de presiones adecuada.Como la compresión la llevas a cabo fuera de el reactor,esta la puedes aproximar lo mas posible a una isotérmica (los primeros escalones de presión)el ultimo escalón se debe permitir al canzar el maximo de temperatura que los materiales del compresor permitan,de este modo no se pierde el trabajo del compresor.Acoplar este sistema a uno convencional (turbina de gas)daria un resultado óptimo de todo el conjunto.