Acumulación

ACUMULADORES TERMODINAMICOS

El cambio de estado termodinámico de un material al pasar de fase sólida a líquida y de líquida a vapor y viceversa involucra importantes cantidades de energía que pueden ser aprovechadas para el proceso de acumulación. El pasaje de hielo a agua líquida, sin cambio de temperatura, es decir 0º centígrados necesita 80 Kcalorías por Kgr de agua y el pasaje de líquido a vapor 530 Kcalorías por Kgr ( a presión normal). El primero es el llamado calor latente de solidificación y el ultimo  de vaporización.

Teniendo en cuenta que un kilowatiohora es equivalente a 860 Kilocalorías, el cambio de estado de líquido a vapor implica  (salvo rendimientos) 0,6 Kwhora/Kg. Acumular una energía de 100 Kwhora (recordemos el millón de litros del tanque de aguas corrientes) sería equivalente a evaporar  167 Kgr de agua y conservarla en estado de vapor para recuperar ese calor en el momento oportuno.

Supongamos que queremos acumular esa energía para calentar agua. ¿Cuantos litros de agua podríamos calentar, por ejemplo desde 15ºC (temperatura agua corriente) hasta 70ºC (temperatura calefón)? :

                                  Q = G x Δt x C_p

 

                 G [ Kgr ] = Q [ Kcal ] /Δt [ ºC ] x c_p [ Kcal / ºC.Kgr ]  

 para agua C_p = 1

                                  = 86000 Kcal /( 70-15 ) =  1563 Kgr de agua

                                                         

Dado que el calor latente de vaporización depende de la presión del vapor, el calculo anterior se ha simplificado al solo efecto pedagógico para tener idea conceptual y comparar, por ejemplo, las 1000 toneladas de agua elevadas a 36,7 metros de altura con menos de un tambor de 200 litros de agua transformados en vapor. En Almería, planta de investigación energía solar de Taberna, la acumulación es termodinámica y se efectúa con sodio metálico y sales eutécticas de compuestos de sodio, sulfatos y nitratos, cuyo calor latente de solidificación es 50 cal/kg , con un punto de fusión de alrededor de 32 º. El Sodio metálico, también utilizado con este fin tiene un calor latente de fusión de 27,5 cal/kg y funde a 97 º.

 En el análisis que hicimos no hemos contemplado rendimientos, los que son de fundamental importancia. En mérito a la sencillez, usamos el calor latente acumulado para calentar agua pero la cosa se complica si la idea es convertir en electricidad en lugar de calor: hacen falta turbinas, condensadores y equipos auxiliares de mucha importancia técnico-económica. Por otra parte el rendimiento se reducirá considerablemente ya que de acuerdo al segundo principio de la termodinámica es imposible entregar trabajo mecánico de una fuente de energía sin devolver parte de esa energía a una fuente fría. El orden de magnitud de esa perdida , comparado con el caso de calentar agua es inferior al 50 % . En el capitulo correspondiente a rendimientos veremos en detalle este aspecto. 

Ing. Enrique O.Nielsen.
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