ES2903407T3 - Mezcla de sal - Google Patents

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ES2903407T3 ES15725289T ES15725289T ES2903407T3 ES 2903407 T3 ES2903407 T3 ES 2903407T3 ES 15725289 T ES15725289 T ES 15725289T ES 15725289 T ES15725289 T ES 15725289T ES 2903407 T3 ES2903407 T3 ES 2903407T3
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Pascal Heilmann
Edwin Roovers
Wispelaere Steven De
Matthias Übler
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Abstract

Un proceso de transferencia de calor en donde el fluido de transferencia de calor es una mezcla de sal anhidra, binaria que comprende nitrato de potasio KNO3 y nitrato de sodio NaNO3, en donde el contenido de KNO3 está en el intervalo de 65 % en peso a 68 % en peso, caracterizado porque opera a una temperatura global de al menos 575 °C y una temperatura de película de al menos 620 °C, incluyendo los enlaces de intervalo.

Description

DESCRIPCIÓN
M e zc la de sal
La p re se n te in ve n c ió n se re la c io n a con una m e zc la de sa le s de n itra to in o rg á n ica s que co m p re n d e n n itra to de so d io y n itra to de p o tas io en c ie rta s p ro p o rc io n e s q ue se p ueden usa r para el a lm a ce n a m ie n to de e n e rg ía té rm ic a y com o flu id o de tra n s fe re n c ia de ca lo r, p o r e je m p lo , d en tro de p la n ta s de e n e rg ía s o la r co n ce n tra d a (C S P [p o r sus s ig la s en ing lés]). P re fe re n te m e n te , la p re se n te in ve n c ió n se p uede usa r en s is te m a s so la re s te rm o d in á m ic o s con to rre s de e n e rg ía tipo re cep to r, con e n fo q u e pun tua l, q ue usan g e o m e tría s de e sp e jo h e lió s ta to en tie rra .
La p re se n te in ve n c ió n se p uede u sa r a d e m á s co m o flu id o de tra n s fe re n c ia de c a lo r en un n ú m e ro de a p lica c io n e s para p ro ce so s in d u s tr ia le s q ue im p liq u e n in te rca m b io s de c a lo r en un in te rva lo a m p lio de te m p e ra tu ra s .
La e n e rg ía re n o va b le de to rre s de e n e rg ía s o la r se a n tic ip a para p o d e r s a tis fa c e r una p arte s ig n ific a tiv a de la d em a nd a de e n e rg ía en las p ró x im a s d écad as . E s ta fo rm a de e n e rg ía s o la r c o n ce n tra d a (C S P ), lib re de e m is io n e s u tiliza una m u ltitu d de los lla m a d o s he lió s ta to s , es dec ir, g e o m e tría s de e sp e jo p lano, de se g u im ie n to so la r, que e n fo ca n los rayos so la re s in c id e n te s p o r re flex ión so b re un pun to lo ca liza d o en la p arte m ás s u p e r io r de una to rre s o la r ce rca na . E ste llam ad o re ce p to r es un e n sa m b le a lta m e n te so fis tic a d o en que un flu id o de tra n s fe re n c ia de c a lo r co n fin a d o se c a lie n ta a a ltas te m p e ra tu ra s g lo b a le s , u su a lm e n te a a p ro x im a d a m e n te 565 °C. El flu id o c a lie n te de tra n s fe re n c ia de c a lo r se b om b ea d e sp u é s a un in te rc a m b ia d o r de c a lo r de un c ic lo o rd in a rio de a g u a /va p o r, en q ue el a gua a lim e n ta d a se v a p o riza a tra vé s de un p roce so de tre s e ta p a s m e d ia n te un e co n o m iza d o r, un e v a p o ra d o r y una se cc ió n de s o b re ca le n ta m ie n to . El va p o r se a lim e n ta d e sp u é s a tra vé s de una tu rb in a para p ro ve e r e le c tr ic id a d m e d ia n te un g en e rad o r. La e n e rg ía p ro v is ta se a lim e n ta d e sp u é s en la red de e n e rg ía e lé c trica .
C on el fin de s e r cap az de p ro d u c ir ta m b ié n e le c tr ic id a d en a u se n c ia del so l (p o r e je m p lo , d u ra n te la noche , d u ra n te p e rio d o s n u b la d o s o p e rio d o s p ro lo n g a d o s de m al tie m p o ) el flu id o de tra n s fe re n c ia de c a lo r no so lo se usa p ara c o se ch a r c a lo r en el s is te m a re ce p to r en la to rre de e n e rg ía s in o ta m b ié n de a lm a ce n a r e n e rg ía té rm ica . P ara e ste fin , la m a yo r p arte del flu id o ca lie n te de tra n s fe re n c ia de c a lo r se a lm a ce n a en ta n q u e s g ran d es . A l re a liza r eso d u ra n te los p e rio do s so le a d o s , el s is te m a de a lm a ce n a m ie n to té rm ic o se ca rga con c a lo r para d e sp a ch a r p o s te rio rm e n te m e d ia n te a lim e n ta c ió n el flu id o ca lie n te de tra n s fe re n c ia al c ic lo de a g u a /va p o r. E s ta co n fig u ra c ió n se co n o ce com o un s is te m a de C S P de d os ta n q u e s d irec tos .
C u a n d o el flu id o de tra n s fe re n c ia de ca lo r se c a lie n ta a te m p e ra tu ra s ce rca n a s a 565 °C en los c ic lo s d ia rios , el m ed io tie n e q ue cu m p lir con m u ch os re q u e rim ie n to s ta le s co m o e s ta b ilid a d té rm ica , ca p a c id a d de c a lo r e sp ec ífico , v is c o s id a d d in á m ica , co n d u c tiv id a d té rm ica , p res ió n de v a p o r y cos to para fu n c io n a m ie n to co n tin u o d u ra n te un tie m p o usua l de v id a de 30 años.
Los f lu id o s de tra n s fe re n c ia de c a lo r para a lm a ce n a m ie n to té rm ic o co n tie n e n una m e zc la b in a ria de NaNo3 y K N O 3 son co n o c id o s del d o cu m e n to DE 10200752235 A 1, del d o cu m e n to US 4430241 A, US 4421 662A .
U na P e rsp e c tiva G e n era l de s is te m a s de a lm a ce n a m ie n to de sa l fu n d id a se co n o ce de T H O M A S B A U E R E T AL: "O v e rv ie w o f m o lten sa lt s to ra g e s ys te m s a nd m a te ria l d e ve lo p m e n t fo r s o la r th e rm a l p o w e r p la n ts " W O R L D R E N E W A B L E E N E R G Y F O R U M , W R E F 2012, 17 M ay 2012, p ag es 1-8, X P 055050134 , D enver.
Del d o cu m e n to DE 10 2011 083735 A1 se co n o ce una m e zc la de sa l con n itra tos de so d io y p o tas io -e n tre o tros-, que m u e s tra una a lta ca p a c id a d ca ló rica .
Los s is te m a s de C S P de d os ta n q u e s d ire c to s de la té c n ica a n te r io r u su a lm e n te e m p le a n m e zc la s de sal fu n d id a com o flu id o de tra n s fe re n c ia de c a lo r y m e d io de a lm a ce n a m ie n to de e n e rg ía té rm ica . U na m e zc la b ien c o n o c id a de sal, con fre cu e n c ia re fe rida com o Sal Sola r, co m p re n d e n itra to de so d io (N aNO 3) y n itra to de p o tas io (K N O 3), en d o n d e el con te n id o de NaNO 3 es de 60 % en peso y el co n te n id o de K N O 3 es de 40 % en peso. E s ta m e zc la tie n e una te m p e ra tu ra líqu ida de 238 °C y co m b in a una a lta e s ta b ilid a d té rm ic a a te m p e ra tu ra s de h as ta ~ 585 °C y una g ran ca p a c id a d de ca lo r
e sp e c ífico ce rca
Figure imgf000002_0001
s a 300 °C, a la v e z q ue no es tóx ica , con ba ja co rro s ió n con te n d e n c ia h ac ia los a ce ro s in o x id a b le s a u s te n ítico s y es re la tiva m e n te b a ra ta en cos tes de in ve rs ió n de sal. No so lo se usa en s is te m a s de C S P de to rre s in o q ue ta m b ié n com o m e d io de a lm a ce n a m ie n to de e n e rg ía té rm ic a en las p la n ta s de C S P de can a l p a ra b ó lico co n o c id a s con c a p a c id a d de a lm a ce n a m ie n to té rm ico .
La Sal So la r, cu a n d o se e xp o n e al a ire, e m p ie za a d e sco m p o n e rse irre ve rs ib le m e n te en n itr itos a tra vé s de óx id os a lca lin o s a unos 600 °C. Lo m ism o es c ie rto para o tra s m e zc la s co n o c id a s de NaNO 3/KNO 3 ta le s com o NaNO 3/KNO 3 e u té c tica s q ue tie n e n una te m p e ra tu ra líqu ida de a p ro x im a d a m e n te 223 °C.
U sa r flu id o s que puedan m a n te n e r te m p e ra tu ra s m á x im a s in c lu so m ás a lta s es a lta m e n te d e se a b le a m e d id a que la e fic ie n c ia C a rn o t del s is te m a g en e ra l a u m e n ta con la te m p e ra tu ra m á x im a en el c iclo .
U na c lase p ro m e te d o ra de flu id o s co n tie n e los c lo ru ro s de litio , sod io , po tas io , ces io y /o e s tro n c io en la co m p o s ic ió n e u té c tica a de cu ad a . T a le s flu id o s licuan a te m p e ra tu ra s de u nos 250 °C y no se d e sco m p o n e n a te m p e ra tu ra s de hasta 700 °C y en a lg u n o s ca so s sup e rio r. S in e m ba rg o , e stos f lu id o s tie n e n m u ch as d e sve n ta ja s . C o m p o n e n te s ta le s com o LiC l o C sC l son co s to so s o in c lu so no e stán d isp o n ib le s en g ra n d e s ca n tid a d e s . T a m b ié n , los c lo ru ro s e x ig en ace ro in o x id a b le co s to so p ara m a n e ja r la co rro s ió n y el a g o ta m ie n to de c ro m o a co m p a ñ a d o p o r el a ta q u e de c lo ru ro líqu ido . El s is te m a de ta n q u e no d ebe e n tra r en co n ta c to con el a gu a d ado que la te n d e n c ia a la co rro s ió n a ce le ra tre m e n d a m e n te cu a n d o e stá en co n ta c to con la h um e da d, fo rm a n d o s im u ltá n e a m e n te c lo ru ro de h id ró g e n o g a se o so y p e lig ro so cu a n d o se so b re ca lie n ta . H ab la n d o en g en era l, las d e sve n ta ja s al u sa r m e zc la s de sa le s que co n tie n e n c lo ru ro s su p e ra n a las ve n ta ja s .
P o r lo ta n to es un o b je tivo de la p re se n te in ve n c ió n p ro ve e r una m e zc la de sa le s q ue p ue da n s o s te n e r m ás a ltas te m p e ra tu ra s q ue la m e zc la b ien co n o c id a 60 /40 de NaNO 3 y K N O 3 en p eso m ie n tra s que, al m ism o tie m p o , se e v ita n las d e sve n ta ja s q ue v ie n e n con el uso de c lo ru ro s en ta le s m e zc la s de sa les.
De a cu e rd o con la in ve n c ió n se p rove e un p ro ce so de tra n s fe re n c ia de c a lo r en d on de el flu id o de tra n s fe re n c ia de ca lo r es una m e zc la de sal b in a ria a nh id ra , q ue co m p re n d e n itra to de p o tas io K N O 3 y n itra to de so d io NaNO3 en d o n d e el co n te n id o de K N O 3 e stá en el in te rva lo de d esde 65 % en peso a 68 % en peso.
En una re a liza c ió n p re fe rid a del flu id o de tra n s fe re n c ia de c a lo r el co n te n id o de K N O 3 es 66 ,6 % en p eso y el co n te n id o de NaNO 3 es de 33 ,4 % en peso.
La inve n c ió n ta m b ié n se re la c io n a con el uso de la m e zc la de sal para tra n s fe r ir y /o a lm a ce n a r ene rg ía ; una tra n s fe re n c ia de c a lo r y /o flu id o de a lm a c e n a m ie n to e n e rg ía -té rm ica ; un p ro ce so de tra n s fe re n c ia de ca lor; y una p la n ta de e n e rg ía s o la r con cen trad a .
F a vo ra b le m e n te , la m e zc la de sa l de a cu e rd o con la p re se n te inve n c ió n e m p le a los m ism os co m p o n e n te s bara tos , es dec ir, n itra to de so d io y n itra to de p o tas io así com o la Sal S o la r y p o r lo ta n to se p ue de fa b r ic a r a ba jo costo.
De m a ne ra s o rp re n d e n te , la m e zc la de sal de a cu e rd o con la p re se n te in ve n c ió n tie n e p ro p ie d a d e s te rm o -fís ic a s idé n tica s (p u n to de fus ió n , ca p a c id a d de c a lo r esp ec ífico , co n d u c tiv id a d té rm ica y v is c o s id a d d in á m ica ) p ero p ue de s o s te n e r te m p e ra tu ra s de h asta 640 °C (te m p e ra tu ra de p e lícu la ) s in d e sco m p o s ic ió n o d e sco m p o s ic ió n m ín im a. A l p e rm itir un m a rg en de se g u rid a d , la te m p e ra tu ra m á x im a del s is te m a se p ue de a u m e n ta r de e ste m o do a 620 °C de te m p e ra tu ra de p e lícu la . La te m p e ra tu ra de a lm a ce n a m ie n to se p uede a u m e n ta r a una te m p e ra tu ra g lo b a l de 585 °C, de fo rm a ta l que p ara la tra n s fe re n c ia de e n e rg ía té rm ica y el a lm a ce n a m ie n to de e n e rg ía té rm ic a se o b tie n e un e xce d e n te de 20 Kelv in en co n tra s te con la te c n o lo g ía de la té c n ica a n te r io r que fu n c io n a a una te m p e ra tu ra g loba l de 565 °C y una te m p e ra tu ra m á x im a de p e lícu la de 600 °C.
De m a n e ra ve n ta jo sa , cu a n d o se co m p a ra con la te c n o lo g ía de la té c n ica a n te rio r, una m e zc la de a cu e rd o con la p rese n te in ve n c ió n m u e s tra un co n te n id o su s ta n c ia lm e n te d ism in u id o , casi a la m itad , de NaNO3 y, p o r lo tan to , es s ig n ific a tiv a m e n te m ás e s ta b le a a lta s te m p e ra tu ra s , e sp e c ia lm e n te cu a n d o se a p lica n a lta s ta sa s de ca le n ta m ie n to . Esto es d e b id o al h echo de que e n tre NaNO 3 y K N O 3 , NaNO 3 es el c o m p u e s to m e no s e sta b le . El e q u ilib rio n itra to /n itrito , e xp re sa d o com o
N O 2- 0 ,5 O 2 ^ N O 3- (1)
se d e sp la za en fa v o r del N O 2- a a lta s te m p e ra tu ra s . Las ta sa s a lta s de c a le n ta m ie n to p ueden a u m e n ta r la e s ta b ilid a d de la m e zc la d e b id o a co n d ic io n e s no e qu ilib ra d a s .
V e n ta ja s y o b je tivo s a d ic io n a le s de la p re se n te in ve n c ió n se rán e v id e n te s a p a rtir de la s ig u ie n te d e sc rip c ió n d e ta lla d a y de los d ib u jo s q ue la a co m p a ñ a n , p ro v is to s com o e je m p lo s no lim itan tes , en donde :
La F ig u ra 1 m u es tra el co m p o rta m ie n to de fu s ió n y so lid ifica c ió n de la m e zc la de a cu e rd o con la p re se n te in ve n c ió n en co m p a ra c ió n con la Sal Solar;
La F igura 2 m u e s tra la d e n s id a d e sp e c ífica de la m e zc la de a cu e rd o con la p re se n te in ve n c ió n g ra fica d a con tra te m p e ra tu ra ;
La F igura 3 m u es tra la v is c o s id a d d in á m ica de la m e zc la de a cu e rd o con la p re se n te inve n c ió n g ra fica d a con tra te m p e ra tu ra ;
La F ig u ra 4 m u e s tra la co n d u c tiv id a d té rm ica de la m e zc la de a cu e rd o con la p re se n te in ve n c ió n g ra fica d a con tra te m p e ra tu ra ;
La F ig u ra 5 m u es tra la ca p a c id a d de c a lo r e sp e c ífico de la m e zc la de a cu e rd o con la p re se n te inve n c ió n g ra fica d a con tra te m p e ra tu ra ; y
La F igura 6 m u es tra c a ra c te rís tica s c lave de la m e zc la de a cu e rd o con la p re se n te in ve n c ió n en co m p a ra c ió n con la Sal S o la r en fo rm a tab u la r.
La p re se n te in ve n c ió n se re la c io n a con una fo rm u la c ió n e n riq u e c id a de K N O 3 del s is te m a b in a rio NaN O 3/KN O 3 q ue tien e un co n te n id o de K N O 3 en el in te rva lo de 65 % en peso a 68 % en peso. En la re a liza c ió n p re fe rid a el co n te n id o de K N O 3 es de 66 ,6 % en peso y el co n te n id o de NaNO3 es de 33 ,4 % en peso. D ebe n o ta rse q ue p ue de h a b e r ra zon es té cn ica s u o tras ra zon es para d e sv ia rse de la p rop o rc ió n p re fe rid a y q ue ta le s d e sv ia c io n e s e stán b ien d en tro del a lca n ce de la p re se n te inve nc ión .
P o r e je m p lo , p ue de h a b e r im p e rfe cc io n e s en cad a e ta pa del p ro ce so de e la b o ra c ió n de cada co m p o n e n te NaNO 3 o K N O 3 , y p uede h a b e r im p e rfe c c io n e s a d ic io n a le s en la m e zc la de los d os co m p o n e n te s só lid os . Los c o m p o n e n te s p ueden se r ta m b ié n im p u ro s en c ie rta m ed ida , d e p e n d ie n d o , p o r e je m p lo , de la ca lid a d de las m a te ria s p rim as usadas. M ie n tra s que ta le s im p e rfe cc io n e s o im p u re za s p ueden lle va r a un d e se m p e ñ o lig e ra m e n te d ism in u id o de la m ezc la , p ue de s o p o rta r el cos te m e n o r g en era l p a ra e m p le a r un p ro ce so de fa b rica c ió n im p e rfe c to y a ce p ta r el d e se m p e ñ o d ism in u id o . P ara los fin e s de la p re se n te inve nc ión , una m e zc la de sa l b in a ria de la m e zc la N % de NaNO 3 y M % de K N O 3 s ig n ifica rá una m e zc la de e se n c ia lm e n te N % de NaNO 3 y M % K N O 3 en el se n tid o de q ue N se p ue de d e s v ia r p o r ±n y M se p uede d e sv ia r p o r ±m d o n d e n y m re p re se n ta n las im p u re za s e im p e rfe cc io n e s a n te r io rm e n te m e n c io n a d a s . Es de n o ta r q u e en a p lica c io n e s p rá c tica s N M no s ie m p re p ue de s e r 100 %, por e je m p lo , d eb ido a la p re se n c ia de im p urezas .
C on re fe re n c ia a h o ra a la F ig. 1, se m u e s tra el co m p o rta m ie n to de fu s ió n y de so lid ifica c ió n de una m e zc la q ue tie n e un co n te n id o de K N O 3 de 66 ,6 % en peso y un co n te n id o de NaNO3 de 33 ,4 % en peso (lín ea p un te ad a ). T a m b ié n se m uestra en la Fig. 1 el co m p o rta m ie n to de fu s ió n y so lid ifica c ió n de la Sal S o la r q ue tie n e un co n te n id o de K N O 3 de 40 % en peso y un co n te n id o de NaNO 3 de 60 % en p eso (lín ea só lid a ). A m b a s m e zc la s se fu s io n a n y s o lid ifica n en casi la m ism a te m p e ra tu ra (225 ,5 °C y 226 °C, re sp e c tiva m e n te ) q ue es un h echo im p o rta n te una ve z q ue fa c ilita el re a co n d ic io n a m ie n to de s is te m a s e x is te n te s con la m e zc la n oved osa . De m a ne ra m ás im p orta n te , la m e zc la n o ve d o sa tie n e un c a lo r de fus ió n 20 % m e n o r co m p a ra d o con la Sal S o la r q ue s ig n ifica q ue se re qu ie re m e no s e n e rg ía para a fe c ta r el ca m b io de fa se de só lid o a líqu ido .
C on re fe re n c ia a ho ra a la Fig. 2, se m u e s tra la d e n s id a d e sp e c ífica de la m e zc la de a cu e rd o con la p re se n te inve nc ión g ra fica d a con tra te m p e ra tu ra . La d e n s id a d e sp e c ífica de la m e zc la n o ve d o sa d ism in u ye cas i lin e a lm e n te a m e d id a que a u m e n ta la te m p e ra tu ra .
C on re fe re n c ia a ho ra a la Fig. 3, se m u es tra la v is c o s id a d d in á m ica de la m e zc la de a cu e rd o con la p re se n te in ve n c ió n g ra fica d a co n tra te m p e ra tu ra . C om o se p uede o b se rva r de la F ig. 3, la v is c o s id a d d in á m ica d ism in u ye de m a ne ra no linea l a m e d id a q ue a u m e n ta la te m p e ra tu ra .
C on re fe re n c ia a la Fig. 4, se m u es tra la co n d u c tiv id a d té rm ic a de la m e zc la de a cu e rd o con la p re se n te inve n c ió n g ra fica d a con tra te m p e ra tu ra . En deta lle , la co n d u c tiv id a d té rm ica a u m e n ta lig e ra m e n te con la te m p e ra tu ra .
C on re fe re n c ia a la Fig. 5, se m u e s tra la ca p a c id a d de c a lo r e sp e c ífico de la m e zc la de a cu e rd o con la p re se n te in ve n c ió n g ra fica d a con tra te m p e ra tu ra . La ca p a c id a d de c a lo r e sp e c ífico a u m e n ta ta m b ié n lig e ra m e n te con la te m p e ra tu ra .
C on re fe re n c ia a la Fig. 6, se m u es tra n a lg u n a s c a ra c te rís tica s c lave de la m e zc la de a cu e rd o con la p re se n te inve nc ión en co m p a ra c ió n con la Sal S o la r. N o tab le m e n te , la ca p a c id a d de c a lo r e sp e c ífico de la m e zc la n o ve d o sa es a p ro x im a d a m e n te 4 % m e no r q ue a q u e lla de la S a l S o la r q ue s ig n ifica q ue se re q u ie re un 4 % m ás de la m e zc la n oved osa para re e m p la za r cu a lq u ie r ca n tid a d d ad a de Sal S o la r en té rm in o s de e n ta lp ía a cu m u la da .
C om o se e xp u so a n te rio rm e n te , la m e zc la n o ve d o sa tie n e una te n d e n c ia a la d e sco m p o s ic ió n m ás fa v o ra b le (es decir, m e no r) en n itr ito s a te m p e ra tu ra s de p e lícu la de 620 °C o su p e rio re s . Al a p lica r p re s io n e s de b om b a en la u n id ad re cep to ra del s is te m a de C S P de 2 -3 M P a (20 -30 bare s ) o m ás, e sta te n d e n c ia p ue de d is m in u ir aún m ás.
A l e xp lo ta r las p ro p ie d a d e s te rm o fís ica s de la m e zc la n oved osa , se p ue de a lc a n z a r un e x tra de 20 K e lv in en la te m p e ra tu ra m á x im a de fu n c io n a m ie n to d u ra n te co n d ic io n e s de e s ta d o e sta b le , m e jo ra n d o el lím ite de e s ta b ilid a d té rm ica a 5 8 5 °C com o te m p e ra tu ra g loba l. T a m b ié n , cu b rie n d o y /o h a c ie n d o b u rb u je a r los ta n q u e s de a lm a ce n a m ie n to con a ire u o x íg e n o puro a p res ión a tm o s fé rica se re du ce s ig n ific a tiv a m e n te la ta sa de fo rm a c ió n de n itr ito m ie n tra s se m a n tie n e la m e zc la en d ich a te m p e ra tu ra g lo b a l de 585 °C (en a lg u n a s re a liza c io n e s a una te m p e ra tu ra g lo b a l en el in te rva lo de 575 °C a 595 °C, en o tras re a liza c io n e s a una te m p e ra tu ra en el in te rva lo de 580 °C a 590 °C, y en in c lu so o tra s re a liza c io ne s , a una te m p e ra tu ra g lo b a l de 583 °C a 587 °C) d u ra n te la ca rga d iu rna . La ca p a c id a d de a lm a c e n a m ie n to té rm ic o de un s is te m a se p uede m e jo ra r u sa n d o la p re se n te inve nc ión , ya q ue se n e ce s ita m e no s sa l d e b id o al e sp a c io a u m e n ta d o de te m p e ra tu ra de fu n c io n a m ie n to , de e ste m odo, co m p e n sa n d o en a lg u n a m e d id a el e fe c to d e sc rito con re fe re n c ia a la Fig. 6.
P o r o tra parte , d ado q ue la ú ltim a e ta pa de ca le n ta m ie n to de la fo rm u la c ió n de sa l fu n d id a a a p ro x im a d a m e n te 620 -640 °C de te m p e ra tu ra de p e lícu la en el re ce p to r de la to rre de e n e rg ía es re a liza d a p o r una f lu c tu a c ió n tra n s ito r ia de te m p e ra tu ra p ico p o r un tie m p o m uy co rto (co rre s p o n d ie n te a una ta sa de ca le n ta m ie n to a lta ), e ste s o b re ca le n ta m ie n to , p ro ce d im ie n to de no e qu ilib rio , se p ue de lim ita r a un m a rgen de tie m p o m uy corto . La p re se n te inve n c ió n p e rm ite un ca le n ta m ie n to m e jo ra d o a te m p e ra tu ra s de p e lícu la m a yo re s en co m p a ra c ió n con la té c n ica an te rio r. C on la a p lica c ió n de p re s io n e s de b om b a y /u o x íg e n o cu b rie n d o con a ire p re su riza d o y /u o xíg en o , la co n d ic ió n de e q u ilib rio (vé a se la e cu ac ió n q u ím ica (1 ) de a rrib a ) de la d e sco m p o s ic ió n de n itra to no se a lca n za y, de e ste m odo, la d eg ra d a c ió n té rm ic a se puede lim ita r o in c lu so evita r.
La co n s ta n te de e q u ilib rio K de la re acc ión q u ím ica re p re se n ta d a p o r la e cu a c ió n (1) se p ue de e xp re sa r de la s ig u ie n te m anera :
Figure imgf000005_0001
en d on de po 2 re p re se n ta la p res ió n de o x íg e n o y en d on de K se e xp re sa en u n id a d e s de V b a r . P ara la m e zc la e u té c tica
c o m p re n d id a de a p ro x im a d a m e n te p o rc io n e s m o la re s ig u a le s de K N O 3 y NaNO3, K e stá e n tre 18 a 20 V b a r a 600 °C.
E v id e n te m e n te , el a u m e n to de la te m p e ra tu ra g loba l y de p e lícu la m á x im a s p e rm itid a s a u m e n ta rá la e fic ie n c ia C a rn o t del s is te m a , re su lta n d o en una ca n tid a d d ism in u id a de sal re q u e rid a p ara g e n e ra r y a lm a ce n a r una ca n tid a d e q u iva le n te de e n e rg ía de sa lida .
C om o se e xp u so con re fe re n c ia a la F ig . 1, la m e zc la de a cu e rd o con las re iv in d ica c io n e s in d e p e n d ie n te s m u es tra n ta m b ié n una d ism in u c ió n del 20 % en c a lo r de fu s ió n a p a re n te d e b id o a su co n te n id o re d u c id o de NaNO3, pero, com o se e xp u so con re fe re n c ia a la Fig. 6, tie n e una ca p a c id a d de c a lo r e sp e c ífico m e n o r al 4 %, los e fe c to s de la cua l se co m p e n sa n en a lg u na m e d id a p or el in te rva lo de te m p e ra tu ra a u m e n ta d o . En co n se cu e n c ia , el p rim e r p ro ce d im ie n to de fu s ió n (es dec ir, la e ta pa de p re p a ra r la sal fu n d id a p o r p rim e ra ve z en los ta n q u e s de a lm a ce n a m ie n to ) co n su m e a p ro x im a d a m e n te 16,5 % m e no s gas n a tu ra l cu a n d o la m e zc la de a cu e rd o con la p re se n te in ve n c ió n se usa en v e z de Sal Solar.
C o n s id e ra r el e je m p lo s igu ien te :
U na p la n ta de C S P con 1300 M W h de ca p a c id a d de a lm a ce n a m ie n to de e n e rg ía (té rm ica ) (co rre s p o n d ie n te a 8 hora s de a lm a ce n a m ie n to té rm ico a 50 M W de sa lid a (e lé c trica ) con una e fic ie n c ia de red de b lo q u e o de e n e rg ía de a p ro x im a d a m e n te 40 % ), e m p le a n d o Sal S o la r c lás ica con un c a lo r de fu s ió n de a p ro x im a d a m e n te 100 kJ/kg (e q u iva le n te a 27 ,8 kW h /to n), re q u e rirá a p ro x im a d a m e n te 11415 to n e la d a s m é tricas de sal.
P ara una p lan ta de C S P de ig u a le s d im en s io ne s , e m p le a n d o la m e zc la in ve n tiva con un c a lo r de fu s ió n de a p ro x im a d a m e n te 80 J /g (e q u iva le n te a 22 ,2 kW h /to n), se re q u e rirá a p ro x im a d a m e n te 11917 to n e la d a s m é trica s de la m e zc la de sal (d e b id o a su ca p a c id a d de c a lo r e sp e c ífico re du c ida de 4 % ). A d ic io n a lm e n te , en caso de un c o n g e la m ie n to a cc id e n ta l, la m e zc la de a cu e rd o con la p re se n te inve n c ió n se licu a rá m ás rá p ido y m ás fá c ilm e n te q ue la Sal Sola r.

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Un p roce so de tra n s fe re n c ia de c a lo r en d o n d e el flu id o de tra n s fe re n c ia de c a lo r es una m e zc la de sa l a nh id ra , b ina ria q ue co m p re n d e n itra to de p o tas io K N O 3 y n itra to de so d io N aN O 3, en d on de el co n te n id o de K N O 3 e stá en el in te rva lo de 65 % en peso a 68 % en peso, ca ra c te r iza d o p o rq u e o p e ra a una te m p e ra tu ra g loba l de al m enos 575 °C y una te m p e ra tu ra de p e lícu la de al m e no s 620 °C, in c lu ye n d o los e n la ce s de in te rva lo .
2. El p ro ce so de tra n s fe re n c ia de c a lo r de a cu e rd o con la re iv in d ica c ió n 1, c a ra c te r iza d o p o rq u e o p e ra a una te m p e ra tu ra g lo b a l de al m e no s 585 °C y una te m p e ra tu ra de p e lícu la de al m e no s 620 °C.
3. El p ro ce so de tra n s fe re n c ia de c a lo r de a cu e rd o con c u a lq u ie ra de las re iv in d ica c io n e s 1 o 2, c a ra c te r iza d o p o rq u e la m e zc la de sa l se c a lie n ta a una te m p e ra tu ra de p e lícu la en el in te rva lo de 620° a 640°, in c lu ye n d o los e n la ce s de in te rva lo , y q ue la ram p a de ca le n ta m ie n to de 300 °C a 640 °C e stá p re fe re n te m e n te en el in te rva lo de 100 -1500 K /m ín . d u ra n te las co n d ic io n e s de no e qu ilib rio .
4. El p ro ce so de tra n s fe re n c ia de c a lo r de a cu e rd o con la re iv in d ica c ió n 3, c a ra c te r iza d o p o rq u e la m e zc la de sa l se ca lie n ta a una te m p e ra tu ra de p e lícu la en el in te rva lo de 620° a 640°, in c lu ye n d o los e n la ce s de in te rva lo , y que la ram pa de ca le n ta m ie n to de 300 °C a 640 °C e stá p re fe re n te m e n te en el in te rva lo de 300 -1300 K /m ín . d u ra n te las co n d ic io n e s de no e qu ilib rio .
5. El p roce so de tra n s fe re n c ia de c a lo r de cu a lq u ie ra de las re iv in d ica c io n e s 3 o 4, c a ra c te r iza d o p o rq u e la m e zc la de sal se c a lie n ta a una te m p e ra tu ra de p e lícu la en el in te rva lo de 620° a 640°, in c lu ye n d o los e n la ce s de in te rva lo , y que la ra m p a de ca le n ta m ie n to de 300 °C a 640 °C e stá p re fe re n te m e n te en el in te rva lo de 500 -1100 K /m ín . d u ra n te las co n d ic io n e s de no e qu ilib rio .
6. El p ro ce so de tra n s fe re n c ia de c a lo r de a cu e rd o con cu a lq u ie ra de las re iv in d ica c io n e s p rece de n te s , ca ra c te r iza d o p o rq u e la p res ió n de la b om ba in te rn a y /o la p res ió n de fa se de a ire a p lica d o y /u o x íg e n o puro e stá p re fe re n te m e n te en el in te rva lo de 0 ,1 -4 M P a (1 -40 bares).
7. El p ro ce so de tra n s fe re n c ia de c a lo r de a cu e rd o con cu a lq u ie ra de las re iv in d ica c io n e s p rece de n te s , ca ra c te r iza d o p o rq u e la p res ió n de la b om ba in te rn a y /o la p res ió n de fa se de a ire a p lica d o y /u o x íg e n o puro e stá p re fe re n te m e n te en el in te rva lo de 0 ,15 -3 M P a (1,5 -30 bares).
8. El p ro ce so de tra n s fe re n c ia de c a lo r de a cu e rd o con cu a lq u ie ra de las re iv in d ica c io n e s p rece de n te s , ca ra c te r iza d o p o rq u e la p res ió n de la b om ba in te rn a y /o la p res ió n de fa se de a ire a p lica d o y /u o x íg e n o puro e stá p re fe re n te m e n te en el in te rva lo de 0 ,2 -2 ,5 M P a (2 -25 bares).
9. P lan ta de e n e rg ía s o la r co n ce n tra d a que co m p re n d e al m e no s un d isp o s itivo de re co le cc ió n en d o n d e el flu id o de tra n s fe re n c ia de c a lo r y /o un flu id o de a lm a ce n a m ie n to té rm ic o -e n e rg ía q ue co m p re n d e una m e zc la de sa l a nh id ra , b ina ria q ue co m p re n d e n itra to de p o tas io K N O 3 y n itra to de sod io NaNO3, en d o n d e el co n te n id o de K N O 3 e s tá en el in te rva lo de 65 % en peso a 68 % en peso, e stá a cu m u la d o y en d o n d e el flu id o de a lm a ce n a m ie n to de e n e rg ía té rm ica a cu m u la d a se c a lie n ta a una te m p e ra tu ra g lo b a l en el in te rva lo de 575 °C a 595 °C, in c lu ye n d o los e n la ce s de in te rva lo , y se a lm a ce n a en el d isp o s itivo de re co le cc ió n en c o n d ic io n e s de e s ta do e s ta b le p ara d e sp a ch o p o s te rio r a un in te rc a m b ia d o r de ca lo r de c ic lo agu a /vap o r.
10. P lan ta de e n e rg ía s o la r c o n ce n tra d a de a cu e rd o con la re iv in d ica c ió n 9 en d on de el flu id o de a lm a ce n a m ie n to de e n e rg ía té rm ic a a cu m u la d a se ca lie n ta a una te m p e ra tu ra g lo b a l de 585 °C y se a lm a ce n a en el d isp o s itivo de re co le cc ió n en co n d ic io n e s de e s ta d o e s ta b le para d e sp a ch o p o s te rio r a un in te rc a m b ia d o r de c a lo r de c ic lo a gu a /vap o r.
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