{"id":132447,"date":"2015-04-20T09:33:00","date_gmt":"2015-04-20T08:33:00","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/?p=132447"},"modified":"2015-04-20T09:33:35","modified_gmt":"2015-04-20T08:33:35","slug":"desarrollo-de-un-reactor-solar-rotativo-para-procesos-quimicos-a-alta-temperatura","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/2015\/04\/20\/132447","title":{"rendered":"Desarrollo de un reactor solar rotativo para procesos qu\u00edmicos a alta temperatura"},"content":{"rendered":"

[Autora: Luc\u00eda Arribas-Instituto IMDEA Energ\u00eda]<\/strong><\/p>\n

Los procesos que tienen lugar a altas temperaturas requieren un elevado consumo de energ\u00eda. Mediante el uso de energ\u00eda solar concentrada se incrementa la eficiencia de estos procesos, disminuyendo considerablemente el consumo energ\u00e9tico.<\/span><\/p>\n

Se trata de procesos de producci\u00f3n de combustibles o productos qu\u00edmicos. Los combustibles obtenidos utilizando energ\u00eda solar en el proceso se conocen como combustibles solares. Otros posibles procesos investigados con energ\u00eda solar t\u00e9rmica de alta temperatura o de concentraci\u00f3n ser\u00edan los encaminados a mejorar su gestionabilidad, como el almacenamiento termoqu\u00edmico de energ\u00eda.<\/span><\/p>\n

Para llevar a cabo estos procesos es necesario el uso de un sistema adecuado de concentraci\u00f3n de la energ\u00eda solar, y un dispositivo que sea capaz de soportar las altas temperaturas, minimizando las p\u00e9rdidas de calor y favoreciendo la transferencia de masa y calor entre los reactivos. <\/span><\/p>\n

El objetivo de este trabajo es el dise\u00f1o y caracterizaci\u00f3n de un reactor empleado en IMDEA Energ\u00eda en m\u00faltiples aplicaciones como, por ejemplo, reacciones qu\u00edmicas (qu\u00edmica solar), procesos termoqu\u00edmicos o estudios sobre resistencia mec\u00e1nica a alta temperatura de diferentes materiales.<\/span><\/p>\n

Las principales caracter\u00edsticas del dise\u00f1o del reactor se definen de acuerdo a los objetivos que se pretenden alcanzar. Para lograr una temperatura homog\u00e9nea y alta transferencia de masa y calor en la muestra, se selecciona una cavidad rotativa formada por un tubo de al\u00famina. Para minimizar las p\u00e9rdidas de calor se utiliza aislamiento cer\u00e1mico. Se pretende trabajar con atm\u00f3sfera controlada en el interior del reactor para lo que es necesario garantizar la estanqueidad mediante una carcasa cerrada de acero inoxidable y una ventana de cuarzo (alta transmitancia) que permite que la muestra sea directamente irradiada asegurando la estanqueidad. Se colocan 4 entradas de gases, una en cada cara del reactor para mantener limpia la ventana. En distintas posiciones radiales y longitudinales se ubican 28 termopares para medir la temperatura a lo largo del volumen del reactor. Adem\u00e1s, se ha dise\u00f1ado una ventana lateral para medir la temperatura mediante un pir\u00f3metro.<\/span><\/p>\n

\u00a0\"\"<\/p>\n

Figura 1. Vista frontal del reactor solar rotativo<\/span><\/p>\n

Se realizan simulaciones de trazado se rayos (an\u00e1lisis \u00f3ptico), mediante el software comercial TracePro, para determinar la posici\u00f3n \u00f3ptima del reactor en frente del simulador solar a fin de maximizar la temperatura de la muestra (Fig. 2).<\/span><\/p>\n

\"\"<\/a><\/span><\/p>\n

Figura 2. Flujo de radiaci\u00f3n incidente en la cavidad del reactor (m\u00e1ximo en la zona de reacci\u00f3n)<\/span><\/p>\n

Mediante simulaciones termo-fluido din\u00e1micas (CFD) con el software COMSOL Multiphysics, se obtiene la distribuci\u00f3n de temperaturas en el interior del reactor (Fig. 3). Alcanz\u00e1ndose cerca de 1600 K en la zona de reacci\u00f3n y 300 K en la carcasa exterior, lo que muestra el buen comportamiento del aislamiento.<\/span><\/p>\n

\"\"<\/a><\/span><\/p>\n

Figura 3. Distribuci\u00f3n de temperaturas en el interior del reactor solar rotativo<\/span><\/p>\n

Los resultados \u00f3pticos y termo-fluido din\u00e1micos se comparar\u00e1n con los ensayos experimentales que se llevar\u00e1n a cabo en uno de los simuladores solares de altos flujos (7kWe) del Instituto IMDEA Energ\u00eda.<\/span><\/p>\n

Referencias:<\/strong><\/span><\/span><\/p>\n

    \n
  1. Abanades, S., P. Charvin, and G. Flamant. \u00abDesign and simulation of a solar chemical reactor for the thermal reduction of metal oxides: Case study of zinc oxide dissociation.\u00bb <\/span>Chemical Engineering Science<\/span><\/em> 62 (2007): 6323-6333.<\/span><\/span><\/li>\n
  2. Alonso, E., and M. Romero. \u00abReview of experimental investigation on directly irradiated particles solar reactors.\u00bb <\/span>Renewable and Sustainable Energy Reviews<\/span><\/em> 41 (2015): 53-67.<\/span><\/span><\/li>\n
  3. Alonso, E., C. P\u00e9rez-R\u00e1bago, J Licurgo, E. Fuentealba, and C.A Estrada. \u00abFirst experimental studies of solar redox reactions of copper oxides for thermochemical energy storage.\u00bb <\/span>Solar Energy<\/span><\/em> 115 (2015): 297-305.<\/span><\/span><\/li>\n
  4. Meier, A., E. Bonaldi, G. Cella, W. Lipinski, and D. Wuillemin. \u00abDesign and experimental investigation of a horizontal rotary reactor for the solar thermal production of lime.\u00bb <\/span>Energy<\/span><\/em> 29 (2004): 811-821.<\/span><\/span><\/li>\n
  5. Neises, M., S. Tescari, L. de Oliveira, M. Roeb, C. Sattler, and B. Wong. \u00abSolar-heated rotary kiln for thermochemical energy storage.\u00bb <\/span>Solar Energy<\/span><\/em> 86 (2012): 3040-3048.<\/span><\/span><\/li>\n<\/ol>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

    [Autora: Luc\u00eda Arribas-Instituto IMDEA Energ\u00eda] Los procesos que tienen lugar a altas temperaturas requieren un elevado consumo de energ\u00eda. Mediante el uso de energ\u00eda solar concentrada se incrementa la eficiencia de estos procesos, disminuyendo considerablemente el consumo energ\u00e9tico. Se trata de procesos de producci\u00f3n de combustibles o productos qu\u00edmicos. Los combustibles obtenidos utilizando energ\u00eda solar en el proceso se conocen como combustibles solares. Otros posibles procesos investigados con energ\u00eda solar t\u00e9rmica de alta temperatura o de concentraci\u00f3n ser\u00edan los encaminados a mejorar su gestionabilidad, como el almacenamiento termoqu\u00edmico de energ\u00eda. Para llevar a cabo estos procesos es necesario el uso\u2026<\/p>\n","protected":false},"author":29,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"ngg_post_thumbnail":0},"categories":[545,543,549,1],"tags":[],"blocksy_meta":{"styles_descriptor":{"styles":{"desktop":"","tablet":"","mobile":""},"google_fonts":[],"version":4}},"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/132447"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/users\/29"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=132447"}],"version-history":[{"count":9,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/132447\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":132460,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/132447\/revisions\/132460"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=132447"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=132447"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=132447"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}