Syntec destaca la importancia de un adecuado diseño de los estanques para una operación segura y confiable en la planta Cerro Dominador

Jun 22, 2021

Un equipo de la empresas participó en el desarrollo de un estudio integral de los estanques de la planta Cerro Dominador. Se efectuó un análisis fluido dinámico de sales al interior de los estanques y se acopló a un análisis termo-mecánico para estudiar la integridad estructural.

Un importante rol en el proyecto termosolar Cerro Dominador, el primero en Latinoamérica en usar Generación por Concentración Solar, mediante sales fundidas con almacenamiento térmico, cumple la ingeniería especializada, proporcionando información clave en la fase de diseño de este proyecto histórico en la industria energética y en el proceso de descarbonización de Chile.

En 2014 miembros del equipo Syntec participaron en el desarrollo de un estudio integral de los estanques de la planta Cerro Dominador. En aquella oportunidad se realizó un análisis fluido dinámico de sales al interior de los estanques y se acopló a un análisis termo-mecánico para estudiar la integridad estructural. Las conclusiones obtenidas permitieron sugerir mejoras en el diseño inicial del estanque. Para Syntec es una gran satisfacción ver inaugurada con éxito esta planta de tanta connotación nacional e internacional. “Desde nuestros estudios de ingeniería especializada y servicios de I+D seguiremos trabajando para impulsar ideas y proyectos innovadores de nuestros clientes para verlos pasar desde el mundo de las simulaciones a su implementación en el mundo real” afirman sus socios fundadores.

Cómo funciona

Uno de los grandes desafíos de los sistemas de conversión de energía solar es la continuidad del suministro de electricidad debido a la ausencia de radiación útil durante la noche. Los sistemas de potencia termo solares, como una planta de concentración solar (CSP por sus siglas en inglés), no escapan a este reto. Una manera en la que actualmente es posible resolver este tema es a través del uso de sales fundidas. En esta aproximación se diseña un sistema de estanques que contienen sales que se calientan durante el día y que en la noche entregan esa energía al producir vapor de agua. Éste es conducido a una turbina donde la energía de este vapor es convertida en energía mecánica rotatoria, la que finalmente se transforma en electricidad.

El diseño de estos sistemas de sales fundidas no está exento de desafíos ingenieriles. El rango de temperatura de operación de estas sales –que generalmente son una mezcla de nitrato de sodio (NaNO3) y nitrato de potasio (KNO3)- va desde los 285°C a los 565°C. Comúnmente, bajo 220°C estas mezclas cristalizan y sobre 570°C se inestabilizan químicamente. Como es evidente, el control de la temperatura y el diseño termo-mecánico de los componentes del sistema es fundamental para una operación exitosa en el largo plazo. Al respecto, si ponemos nuestra atención en los estanques que almacenan estas sales fundidas surgen interrogantes que deben ser resueltas para lograr un buen diseño.

Por ejemplo: ¿Qué tamaño deben tener estos estanques?, ¿Cómo lograr disminuir las pérdidas de calor y al mismo tiempo mantener a temperaturas adecuadas los materiales del estanque? ¿Cómo diseñar las uniones -y en general el diseño del estanque- para que resista las dilataciones que se producirán como consecuencia del gradiente térmico, considerando además las condiciones propias de la noche en el desierto? ¿Este ciclo térmico es seguro en el largo plazo o hay riesgo de falla por cargas termo-mecánicas cíclicas? Una estrategia para poder responder con certeza estas preguntas es a través de las herramientas de simulación mecánica que existen en la actualidad.

En ellas todos estos efectos se pueden integrar y resolver de manera de ajustar el diseño y lograr una operación más segura y confiable.

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