Análisis termodinámico de un sistema para generar energía eléctrica a partir de la energía mecánica de un gas natural

Resumen

Este trabajo tiene por objetivo diseñar un sistema de generación de energía eléctrica a partir de la energía mecánica de un gas natural a alta presión. La motivación principal para el desarrollo de la investigación se fundamenta en la necesidad detectar por la industria de distribución de gas natural, donde se considera que el aprovechamiento de la energía mecánica del gas natural (energía de flujo y energía cinética) puede ser aprovechado para la generación de energía eléctrica, a través de un turbo expansor, y así alimentar los componentes electromecánicos de una subestación. De esta forma se disminuyen costos de consumo de energía lo que se traduce en incuestionables ganancias de eficiencia energética. La metodología aplicada se basa en la utilización de principios físicos como lo son la conservación de masa y energía en un volumen de control. De igual forma, lo lineamiento establecidos en la guía para la expresión de la incertidumbre de medición, permitió estimar un intervalo donde se encuentra el valor real de la potencia mecánica generada a la salida del turbo expansor. A partir de datos experimentales en una subestación de distribución de gas natural, los resultados consolidados permitieron cuantificar la potencia mecánica promedio en la entrada de un turbo expansor (8155 W) y, en la situación típica donde el turbo expansor reduce su presión de salida al 50%, se genera una potencia mecánica promedio a la salida del turbo expansor igual a 4893 W, lo que se traduce en una eficiencia de 40%. Este trabajo de investigación permitió concluir que el diseño de un sistema para generación de energía eléctrica es viable a partir de los parámetros termodinámicos y dimensionales asociadas al sistema de distribución de gas natural, así como la potencia mecánica que puede ser generada a la salida de un turbo expansor.