Desarrollo de una herramienta computacional, basada en la mejor ecuación de estado disponible, para el cálculo de propiedades termodinámicas de mezclas de H2O y CO2 en un amplio intervalo de presión, temperatura y composición

Número de proyecto

P06

Título de proyecto

Desarrollo de una herramienta computacional, basada en la mejor ecuación de estado disponible, para el cálculo de propiedades termodinámicas de mezclas de H2O y CO2 en un amplio intervalo de presión, temperatura y composición

Tipo de proyecto

Estratégico

Línea de investigación

Desarrollos tecnológicos para explotación

Responsable de proyecto

José David Nieva Gómez

Institución

Instituto Nacional de Electricidad y Energías Limpias, INEEL

Antecedentes y justificación

El planteamiento de un proyecto piloto de utilización de CO2 como fluido de trabajo para extraer el calor de un yacimiento de roca seca, requerirá de una capacidad de diseño que incluya la capacidad de modelar las propiedades P-V-T de CO2 y P-V-T-X de mezclas de CO2 y H2O, particularmente de mezclas con una alta proporción de CO2. Además, se deberá tener la capacidad para hacer una predicción, al menos aproximada, de los cambios que en los corto, mediano y largo plazos ocasione la interacción entre el fluido de trabajo y la formación rocosa, para lo cual se requerirá la capacidad de calcular los coeficientes de fugacidad de CO2 y H2O. Si bien ya existen correlaciones para el cálculo de estas propiedades, éstas son aplicables a temperaturas iguales o menores de 100 oC, y por lo tanto no son aplicables para propósitos de la utilización del CO2 como fluido de trabajo en formaciones de temperatura media a alta (200-300 oC). Hace falta llevar a cabo este estudio para seleccionar la mejor ecuación de estado disponible, y sobre esa base desarrollar, en este mismo estudio, una plataforma de cómputo que permita el cálculo confiable de propiedades termodinámicas de mezclas de CO2 y H2O de muy variadas proporciones.

En años pasados, los proponentes de este proyecto desarrollaron una herramienta computacional, basada en la ecuación de estado desarrollada por Duan et al. (1992), para el cálculo de propiedades P-V-T-X y equilibrio de fases de mezclas en el sistema ternario H2O-CO2-CH4, en los intervalos 50-1000 oC y 0-1000 bar (Nieva y Barragán, 2003). Una primer versión de un código ampliado, con capacidad de cálculo de los potenciales termodinámicos también fue completada (Nieva, 2005). Lo que se pretende con este proyecto es complementar/remplazar esta herramienta con una que haga uso de la mejor ecuación de estado disponible a esta fecha.

Objetivos y metas

El objetivo será el desarrollo de una herramienta de cómputo para el cálculo de propiedades P-V-T-X, y equilibrio de fases, de mezclas en el sistema binario H2O-CO2 en intervalos de presión, temperatura y composición adecuados para describir sistemas de roca seca caliente, donde se emplee el CO2 para la extracción de calor.

Número de proyecto

P06

Título de proyecto

Desarrollo de una herramienta computacional, basada en la mejor ecuación de estado disponible, para el cálculo de propiedades termodinámicas de mezclas de H2O y CO2 en un amplio intervalo de presión, temperatura y composición

Tipo de proyecto

Estratégico

Línea de investigación

Desarrollos tecnológicos para explotación

Responsable de proyecto

José David Nieva Gómez

Institución

Instituto Nacional de Electricidad y Energías Limpias, INEEL