{"id":133546,"date":"2017-07-21T08:03:21","date_gmt":"2017-07-21T07:03:21","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/?p=133546"},"modified":"2017-07-14T16:40:17","modified_gmt":"2017-07-14T15:40:17","slug":"aplicacion-de-la-computacion-fluidodinamica-en-tecnologias-de-concentracion-solar-termica-como-ejemplo-de-ingenieria-verde","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/2017\/07\/21\/133546","title":{"rendered":"Aplicaci\u00f3n de la computaci\u00f3n fluidodin\u00e1mica en tecnolog\u00edas de concentraci\u00f3n solar t\u00e9rmica como ejemplo de ingenier\u00eda verde"},"content":{"rendered":"<p><strong><span style=\"color: #00000a;\">Autora: Mar\u00eda Isabel Rold\u00e1n Serrano. CIEMAT-Plataforma Solar de Almer\u00eda<\/span><\/strong><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><span style=\"color: #00000a;\">Actualmente, uno de los grandes retos es acelerar el desarrollo de tecnolog\u00edas energ\u00e9ticas avanzadas para obtener una energ\u00eda respetuosa con el medioambiente, frenar el cambio clim\u00e1tico y lograr un desarrollo sostenible. En este contexto, la \u201cingenier\u00eda verde\u201d considera que la protecci\u00f3n de la salud y del medioambiente genera un gran impacto y rentabilidad cuando se aplica en el dise\u00f1o y en la fase de desarrollo de un proceso o producto. Otros conceptos relacionados con ingenier\u00eda verde son ingenier\u00eda ambiental o sostenible. Por ello, en este \u00e1mbito, el t\u00e9rmino \u201cverde\u201d se refiere a procesos y a generaci\u00f3n de productos que minimizan la contaminaci\u00f3n, promueven la sostenibilidad y protegen la salud sin que implique sacrificar la viabilidad econ\u00f3mica y eficiencia del proceso. M\u00e1s ampliamente, este t\u00e9rmino ha sido asociado al desarrollo sostenible, en el que procesos y productos pueden realizarse indefinidamente con un consumo de recursos controlado y una degradaci\u00f3n medioambiental m\u00ednima [1][2].<\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><span style=\"color: #00000a;\">De esta forma, los procesos y productos procedentes de la ingenier\u00eda verde est\u00e1n basados en los siguientes principios [3]:<\/span><\/p>\n<ul style=\"text-align: justify;\">\n<li>Uso integral del an\u00e1lisis de sistemas e implementaci\u00f3n de herramientas de evaluaci\u00f3n de impacto ambiental.<\/li>\n<li>Conservaci\u00f3n y mejora de los ecosistemas naturales, junto con la protecci\u00f3n de la salud y el bienestar.<\/li>\n<li>Empleo del an\u00e1lisis del ciclo de vida que permite medir el flujo de energ\u00eda, de materiales y emisiones t\u00f3xicas involucradas durante el proceso o la fabricaci\u00f3n de un producto.<\/li>\n<li>Asegurar que los materiales y energ\u00edas entrantes y salientes del proceso son respetuosos con la salud y el medioambiente.<\/li>\n<li>Evitar el agotamiento de los recursos naturales.<\/li>\n<li>Eliminar la generaci\u00f3n de residuos y la emisi\u00f3n de los gases de efecto invernadero.Adem\u00e1s, es necesario tener en cuenta que la ingenier\u00eda verde desarrolla y aplica soluciones tecnol\u00f3gicas adaptadas a la zona donde la instalaci\u00f3n es ubicada. Estas soluciones deben implicar la mejora y obtenci\u00f3n de una tecnolog\u00eda innovadora que logre alcanzar la sostenibilidad. En este sentido, la aplicaci\u00f3n de este tipo de ingenier\u00eda se puede agrupar principalmente en cinco categor\u00edas [4]: generaci\u00f3n de energ\u00eda renovable, calidad energ\u00e9tica, control ambiental, optimizaci\u00f3n de m\u00e1quinas y procesos, y \u00a0desarrollo y prueba de productos verdes y tecnolog\u00edas.\n<p>La categor\u00eda de generaci\u00f3n de energ\u00eda renovable cubre un amplio rango de tecnolog\u00edas, tales como e\u00f3lica, solar (fotovoltaica y t\u00e9rmica), de biocombustibles, hidr\u00e1ulica, mareomotriz y geot\u00e9rmica. La investigaci\u00f3n y desarrollo en estas \u00e1reas se est\u00e1 expandiendo e impulsando por los objetivos ambientales anteriormente definidos y por la creciente legislaci\u00f3n gubernamental relativa al desarrollo sostenible. Hoy en d\u00eda m\u00e1s de 50 pa\u00edses, con una gran variedad de pol\u00edticas, geograf\u00edas y condiciones econ\u00f3micas, poseen un amplio conjunto de objetivos con el fin de cubrir gran parte de su demanda energ\u00e9tica con sistemas de generaci\u00f3n a partir de fuentes renovables [2][3].<\/p>\n<p>Las tecnolog\u00edas de concentraci\u00f3n solar t\u00e9rmica se pueden considerar como un ejemplo de ingenier\u00eda verde debido a que utilizan una fuente de energ\u00eda renovable como alternativa a los combustibles f\u00f3siles, contribuyendo positivamente al desarrollo sostenible y permitiendo realizar procesos que eviten la generaci\u00f3n de gases de efecto invernadero. En este \u00e1mbito, la implementaci\u00f3n del llamado \u201cdise\u00f1o verde\u201d debe ofrecer un sistema viable y rentable a la vez que reduzca la generaci\u00f3n de contaminaci\u00f3n en la fuente y minimice el riesgo para la salud y medioambiente.<\/p>\n<p>El sector termosolar es todav\u00eda emergente y, en muchos casos, la tecnolog\u00eda y las instalaciones empleadas son experimentales. En este contexto, las tecnolog\u00edas de concentraci\u00f3n solar t\u00e9rmica requieren la integraci\u00f3n de un dise\u00f1o completo y eficiente con el fin de obtener el m\u00e1ximo rendimiento de cada instalaci\u00f3n; para lo que es necesario el uso de herramientas de simulaci\u00f3n avanzadas que sean capaces de predecir el comportamiento del fluido caloportador en la instalaci\u00f3n, as\u00ed como la definici\u00f3n y optimizaci\u00f3n de las condiciones de operaci\u00f3n con el fin de aumentar la eficiencia del sistema y cumplir con el prop\u00f3sito perseguido por la ingenier\u00eda verde.<\/p>\n<p>La predicci\u00f3n y el an\u00e1lisis del comportamiento t\u00e9rmico y fluido-din\u00e1mico de las instalaciones termosolares son la base para mejorar el rendimiento t\u00e9rmico de la planta. Para tal fin se emplea la computaci\u00f3n fluidodin\u00e1mica (CFD) que permite reducir el esfuerzo invertido en la realizaci\u00f3n del dise\u00f1o experimental y la adquisici\u00f3n de datos. Esta rama de la mec\u00e1nica de fluidos complementa el modelado f\u00edsico y otras t\u00e9cnicas experimentales; puesto que permite suministrar una informaci\u00f3n detallada de la circulaci\u00f3n del fluido en la instalaci\u00f3n, incluyendo el estudio de fen\u00f3menos complejos como la turbulencia, reacciones qu\u00edmicas, transferencia de calor y materia, y flujo multif\u00e1sico.<\/p>\n<p>En la mayor\u00eda de los casos, el desarrollo de modelos num\u00e9ricos implica un menor coste econ\u00f3mico y de tiempo, en comparaci\u00f3n con el requerido por procedimientos experimentales. Esto permite investigar m\u00e1s opciones de dise\u00f1o y sistemas bajo condiciones extremas. Adem\u00e1s, el modelado CFD ofrece la posibilidad de analizar problemas internos y espec\u00edficos en el flujo de fluidos que ser\u00edan muy costosos o imposibles de realizar mediante m\u00e9todos experimentales; lo que da confianza en la selecci\u00f3n del dise\u00f1o propuesto evitando as\u00ed el sobredimensionado de la instalaci\u00f3n, reduciendo su malfuncionamiento y alargando su periodo de vida. Por ello, la CFD se ha convertido en una herramienta fiable para apoyar a los ingenieros e investigadores en el dise\u00f1o de equipos industriales e instalaciones innovadoras, eliminando en muchos casos la necesidad de desarrollar el procedimiento experimental de ensayo\u2013error que lleva consigo un consumo de recursos y una generaci\u00f3n de residuos que hacen alejarse del objetivo marcado por la ingenier\u00eda verde.<\/p>\n<p>El creciente inter\u00e9s por el \u201cdise\u00f1o verde\u201d ha llevado a aplicar el modelado CFD en diferentes \u00e1reas tales como en el dise\u00f1o de edificios eficientes energ\u00e9ticamente y en dise\u00f1o de aerogeneradores. En el sector termosolar, el modelado CFD se est\u00e1 aplicando en el dise\u00f1o de nuevos conceptos de receptores, en la optimizaci\u00f3n de dise\u00f1os existentes, en el an\u00e1lisis t\u00e9rmico de los fluidos de trabajo y, adem\u00e1s, en la optimizaci\u00f3n de las condiciones de operaci\u00f3n para distintas instalaciones [5]. Por tanto, la versatilidad de la simulaci\u00f3n CFD y la necesidad de desarrollar procesos sostenibles y respetuosos con el medioambiente, hacen que sea una herramienta esencial para plantear nuevos dise\u00f1os en las tecnolog\u00edas de concentraci\u00f3n solar t\u00e9rmica.<\/p>\n<p><span style=\"text-decoration: underline;\">Fuentes<\/span>:<\/li>\n<\/ul>\n<ol>\n<li style=\"text-align: justify;\">Al-Baghdadi MARS (2014) Computational fluid dynamics applications in green design. International Energy and Environment Foundation, Iraq.<\/li>\n<li style=\"text-align: justify;\">Rold\u00e1n M.I. (2017) Concentrating Solar Thermal Technologies: Analysis and Optimisation by CFD Modelling. Springer International Publishing AG, Switzerland.<\/li>\n<li style=\"text-align: justify;\">US Environmental Protection Agency (2015) <a href=\"https:\/\/www.epa.gov\/green-engineering\"><span style=\"color: #0000ff;\">https:\/\/www.epa.gov\/green-engineering<\/span><\/a>.<\/li>\n<li style=\"text-align: justify;\">National Instruments (2008) Ingenier\u00eda Verde \u2013 Mejorando el Ambiente y la Rentabilidad, Instrumentation 2, vol. 20.<\/li>\n<li>\n<p style=\"text-align: justify;\"><a href=\"http:\/\/www.psa.es\/\"><span style=\"color: #0000ff;\">www.psa.es<\/span><\/a><\/p>\n<\/li>\n<\/ol>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Autora: Mar\u00eda Isabel Rold\u00e1n Serrano. 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