CONVERSIÓN DE ENERGÍA OCEÁNICA - OTEC II

UNIVERSIDAD LAICA “ELOY ALFARO” DE MANABI
Facultad de Ingeniería Industrial
PROYECTO INTEGRADOR
Asignatura
Termodinámica II
Autores
María Fernanda Bello Pinargote
María José Alcívar Bravo
Stefany Michelle Ramírez Forty
Romina Andreina Vinces Macías
Brayan Zambrano Cornejo
Paralelo
Cuarto Semestre “A”
Docente
Juan Rodríguez
Ingeniero Mecánico
Periodo
Junio - Septiembre del 2016

2 | P á g i n a
TEMA
Estudio de Ciclo OTEC (Ocean Thermal Energy Conversion)

3 | P á g i n a
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN................................................................................................................... 4
OBJETIVOS ........................................................................................................................... 5
OBJETIVO GENERAL....................................................................................................... 5
OBJETIVOS ESPECÍFICOS .............................................................................................. 5
HISTORIA DE OTEC............................................................................................................. 6
• LA EPOPEYA CUBANA............................................................................................. 7
• LA CONSTRUCCIÓN DE LA PLANTA DE OTEC.................................................... 9
• FUNCIONAMIENTO DE LA MAQUINARIA OTEC............................................... 12
VIABILIDAD ECONÓMICA ............................................................................................... 17
ACTIVIDADES RELACIONADAS CON OTEC ................................................................. 20
ACONDICIONAMIENTO DEL AIRE CON AGUA DE MAR (SWAC)........................... 20
AGRICULTURA............................................................................................................... 23
ACUICULTURA............................................................................................................... 23
LA PRODUCCIÓN DE HIDRÓGENO ............................................................................. 24
OTRAS INDUSTRIAS ...................................................................................................... 24
AGUA MINERAL ............................................................................................................. 24
SAL Y NIGARI ................................................................................................................. 25
COSMÉTICOS “Point Pyuru”.......................................................................................... 25
CICLOS DE OTEC............................................................................................................... 26
CICLO CERRADO........................................................................................................... 26
CICLO ABIERTO............................................................................................................. 26
PROYECTO MATANZAS.................................................................................................... 28
MODELO DE CICLO ABIERTO USADO POR GEORGES CLAUDE............................... 32
VIABILIDAD DE OTEC EN GALÁPAGOS ........................................................................ 34
CONCLUSIONES................................................................................................................. 37
BIBLIOGRAFÍA................................................................................................................... 38

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INTRODUCCIÓN
La energía se define como la capacidad para realizar un trabajo. Para obtenerla tenemos que
aprovechar diversos recursos que nos proporciona la naturaleza, como los combustibles
fósiles, el viento, el agua. Las diferentes clases de energía que hay se clasifican según su
grado de utilización en convencionales, las más usadas y con recursos limitados (petróleo,
gas natural) y alternativas, gran potencial, pero consumo bajo (energía solar, eólica). Según
su origen se clasifica en No Renovables, se consumen a un ritmo superior al de su formación
y Renovables, se generan continuamente en la naturaleza.
Los Océanos cubren el 70% de la superficie del planeta. Poseen una masa estimada en tres
billones de metros cúbicos y una profundidad promedio de 4 Km. Capturan anualmente una
cantidad de radiación solar estimada en 600 veces la demanda energética de la humanidad.
Los océanos son un enorme colector de energía solar térmica, el más grande del mundo. Las
tecnologías de conversión de la energía térmica del océano, buscan “cosechar” este calor
almacenado y producir una energía limpia y renovable.
En la superficie oceánica, el agua es directamente calentada por el Sol y se encuentra
relativamente caliente. Conforme las aguas ganan profundidad, se van volviendo más frías,
de modo a 1000 m bajo el nivel del mar se dan temperaturas cercanas a los 5ºC.
Esta diferencia de temperaturas, o gradiente térmico, se encuentra entre los 10 y los 25 °C,
según la parte del mundo y puede ser aprovechado como fuente de energía.
Esta energía se puede aprovechar para generar electricidad que alimente las casas, el
transporte y la industria.
La explotación de las diferencias de temperatura de los océanos ha sido propuesta multitud
de veces, desde que d’Arsoval lo insinuara en el año 1881, pero el más conocido pionero de
esta técnica fue el científico francés Georgi Claudi, que invirtió toda su fortuna, obtenida por
la invención del tubo de neón, en una central de conversión térmica.
La conversión de energía térmica oceánica es un método de convertir en energía útil la
diferencia de temperatura entre el agua de la superficie y el agua que se encuentra a 100 m
de profundidad.

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OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Conocer el desarrollo que ha tenido la tecnología OTEC a lo largo de la historia y sus diversas
aplicaciones, además representar el ciclo desarrollado por George Claude, mediante la
utilización del respectivo Software sugerido por el docente.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
▪ Conocer la historia detrás de la tecnología de OTEC
▪ Comprender las limitantes que tiene la construcción que tiene la construcción de una
planta OTEC
▪ Analizar las diversas actividades relacionadas con OTEC que podrían justificar la
inversión de capital
▪ Mostrar el Ciclo OTEC desarrollado por Georges Claude, su esquema, y su respectiva
aplicación en los programas TermoGraf y Cyclepad
▪ Analizar la viabilidad que tendría construir una planta de OTEC en Galápagos

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HISTORIA DE OTEC
A pesar de ser una técnica muy avanzada se comenzó a estudiar en 1881 por un físico francés
llamado Jacques Arsene d'Arsonval y en el mismo año se hizo el primer generador de energía
térmica del mundo. Él propuso usar la energía térmica del mar en un ciclo cerrado de dióxido
de azufre que funcionase entre dos corrientes de agua de temperaturas no muy distintas.
Dado que muchos de los presentes investigadores día OTEC han estado trabajando en el
concepto desde hace muchos años, es fácil desanimarse por la falta de progreso. Es aquí que
la visión y tenacidad de Georges Claude sirve como un ejemplo para todos nosotros. Por lo
tanto, este trabajo ilustra algunos de los problemas que enfrentó Claude y muestra cómo, en
su mayor parte, los venció. También se señala que algunos de los problemas experimentados
en la década de 1930 podrían resolverse utilizando la tecnología más actual.
En 1883, la primera turbina de vapor del mundo fue construida por un sueco, De Laval. Dado
que en la década de 1880, las técnicas de generación de energía estaban en su inicios, y la
idea de D'Arsonval no se podían realizar en ese momento.
Ingeniería Mecánica, artículo, a partir de 1930
Fueron dos científicos posteriores (Georges Claude y Paul Boucherot) quienes lo estudiaron
más detalladamente en 1926, utilizando el agua del mar como fluido de trabajo, varios
experimentos se llevaron a cabo, pero fracasaron. La razón del fracaso de Claude fue que él
empleó un ciclo abierto. . Él eligió el "sistema de ciclo abierto" en el que el agua de la
superficie del océano en sí se evapora y se mueve la turbina, y rechazó el "ciclo cerrado", de
los cuales, dijo en una charla a los ingenieros estadounidenses el 22 de octubre 1930 (1.):
"Evidentemente, tal solución está cargado de un número de inconvenientes, siendo uno de
ellos el equipo adicional y el costo del fluido de trabajo y otro la necesidad de transmitir
grandes cantidades de calor a través de las paredes inevitablemente sucias de inmensas
calderas .... El agua de mar contiene en sí todo lo que se necesita para la utilización directa
de tales pequeñas diferencias de temperatura ".
Claude corrió un pequeño dispositivo experimental antes de los demás Miembros de
l'Académie des Sciences de París, a continuación, construir una planta más grande en Ougrée

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en Bélgica. Su diámetro de un metro turbina genera 60 kilovatios a 5000 revoluciones por
minuto, con una diferencia térmica oceánica total de 20 grados C. Esto demostró la viabilidad
termodinámica. Se quedaba por ver cómo la planta funcionaría en el océano, la forma de
bombeo de agua fría forman capas más profundas influirían en capas vecinas y si la
formación de espuma se reduciría drásticamente la eficiencia o romper la turbina.
Claude trasladó su planta belga a Cuba. En 1930 se inauguró la
primera planta creada para el aprovechamiento de la energía
térmica oceánica, construida por Georges Claude, usó la misma
máquina que unos años atrás utilizó en Ougrée, necesitó un tubo
de 1,6m de diámetro y de 2km de longitud, los colocó en la bahía
de Matanzas (Cuba). Consiguió hacerla funcionar con un
gradiente térmico de 14ºC y en ciclo abierto utilizando una
turbina de baja presión que hacía funcionar un
alternador eléctrico de 22kW.
Fig. 2 A 2 kilómetros de longitud de tubería se instaló en la Bahía de Matanzas
para abastecer la planta en tierra con DOW fría (agua del océano profundo)
LA EPOPEYA CUBANA
La instalación cubana fue diseñada para hacer funcionar la maquinaria de 60 kW utilizada
anteriormente en Ougree con una tubería de agua fría de 2 metros de diámetro. Un tubo de
tamaño no superior a 0,6 metros de diámetro habría sido lo suficientemente grande como
para alimentar la turbina, pero el diámetro de la tubería y el equipo de bombeo fueron
ampliadas intencionalmente para minimizar el calentamiento de las aguas profundas durante
Parte de la estructura
construida en Matanzas

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su ascenso a la superficie. Otra razón fue probablemente, para mejorar las dificultades de
instalar y mantener en el mar una tubería de un tamaño similar a la necesaria para ejecutar
las pequeñas plantas comerciales de unos pocos Mega Watts.
Claude era una persona dinámica que no creía en estudios teóricos sin fin. De ahí que cuando
necesitaba encontrar un sitio apropiado en Cuba llevó a cabo la encuesta por sí mismo en
1927 utilizando su propio yate, el "Jamaica". Este estudio reveló una característica topografía
general alrededor de la isla que consiste en una suave pendiente sumergida de la tierra a
alrededor de 20 a 30 metros de profundidad, seguido de un acantilado vertical de 100 a 200
metros. Esta característica inesperada no permitiría que la tubería permaneciera a lo largo de
su longitud en la parte inferior como se había previsto originalmente. Se tendría que bajar
"como un gran arco 'a la profundidad de 700 metros, que fue el máximo que se podía
encontrar en la bahía. Era necesario encontrar un sitio con una corriente costera tan pequeña
como sea posible para minimizar la presión sobre la porción de la tubería suspendida. La
elección fue el sitio de la planta en la bahía de Matanzas, a 10 km de la ciudad de Matanzas
y 100 km al este de la Habana, donde las corrientes se mantuvieron constantemente a menos
de medio nudo.
Instalación de una tubería de agua fría que aún se usa
Una tubería de diámetro de dos pies habría sido suficiente para abastecer a su turbina con la
cantidad adecuada de vapor, pero habría causado que el agua fría fuera calentada antes de
llegar al condensador y habría incurrido en pérdidas por fricción intolerables. Una tubería de
un diámetro de dos metros se construyó - y perdió en una tormenta. También se perdió una
segunda tubería. Una tercera tubería se fabricarán y con éxito. La planta funcionó durante
once días, produciendo 22 kW en una turbina demasiado pequeña para los otros componentes
de la planta, pero Claude estaba operando en su propio dinero y el de algunos amigos, y no
podía permitirse una nueva turbina.
Tenía un rendimiento de tan solo el 1%. Solo funcionó durante once días, debido a las
inclemencias del tiempo. La planta fue destruida más tarde en una tormenta. Se siguió
investigando y se realizaron proyectos en años posteriores, en ese momento las técnicas para
la generación de energía fueron algo primitivo.

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LA CONSTRUCCIÓN DE LA PLANTA DE OTEC
La construcción de la planta, el pozo para el agua fría y la zanja de 50 metros de largo para
enterrar y proteger la parte de aterrizaje de la tubería de agua fría comenzó a principios de
1929. Durante el mismo tiempo en la aduana de Matanzas la tubería de agua fría se hizo de
cilindros de 2 metros de acero con 2 milímetros de espesor "profundamente acanalado", que
habían sido transportados desde Francia. Fueron solados entre sí en las longitudes de 22
metros con extremos de reborde y juntas de goma, y, finalmente, pintado y
aislado. Longitudes suficientes fueron almacenadas en el muelle de la Munson Line ubicado
a 2 kilómetros de distancia, esperando, poniendo a flote hacia afuera y conectando juntos en
el mar para formar una tubería de agua fría a 2000 metros de largo. Esta última fase de la
construcción de tubo había sido programada durante un período de días de tiempo tranquilo
durante la estación fina, pero la condición de mar agitado inesperado en aquel período del
año causó la pérdida de algunos cientos de metros de tubo. Hoy tenemos la ventaja de
pronosticado, lo que ayuda a reducir al mínimo el riesgo complicado en tal operación.
Por este accidente, debido tanto a la ubicación del sitio bastante peligroso y pobres
pronósticos meteorológicos, Claude se vio obligado a modificar su plan para la instalación
de tuberías. Decidió montar la tubería de agua fría en un río, el Río Canímar (a causa de los
cocodrilos que viven allí) que se encuentra en la bahía de Matanzas. El río era bastante
sinuoso y serpenteante, pero Claude sabía que el tubo largo era lo suficientemente flexible
como para adaptarse a los arrollamientos del río.
Primero tuvieron que dragar un banco de arena de 250 metros de ancho que obstruía
parcialmente la desembocadura del río. A continuación se transportan uno a uno los 22
metros de longitud de los tubos con sus flotadores unidos a través de la bahía lo
suficientemente lejos aguas arriba del río y los reunió manteniendo al mismo tiempo el
conjunto anclado en bloques de hormigón hundidos en el río. Esto se logró mediante el uso
de remolcadores de vapor. A finales de agosto de 1929 fue completado el conjunto de tubo y
listo para ser remolcado a cabo desde el río hasta el sitio de la planta en la bahía 7 km lejos
de la desembocadura del río. Esta fue una operación de un solo disparo, ya que el remolcar
de nuevo el tubo en el río sería imposible debido a las corrientes adversas. Con varios días
de previsión meteorológica favorable se dio la señal a los remolcadores para empezar a tirar
de la tubería fuera del río. Por desgracia, la parte media de la tubería encalló en una porción
de arena en la boca del río y su posterior "se plegó en acordeón y se vio seriamente afectada"
Sin embargo, el tubo fue liberado y puesto a flote durante la noche gracias a la combinación
de la marea alta y los esfuerzos de los remolcadores. Por desgracia, había sido seriamente
dañado y toda la tubería se hundió a 500 metros de profundidad de agua unas pocas horas
más tarde en su camino hacia el sitio de la planta. Desafortunadamente Claude no contaba
con la ventaja de remolcadores maniobrables modernos con sistemas de posicionamiento por
satélite.

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Día de la implementación de un paquete de tuberías de petróleo y gas
El presupuesto permitido a Claude por sus socios se había ido y Claude decidió hacerse cargo,
a su costa, la construcción e instalación de una tercera tubería. Este fue un ejemplo de la
tenacidad o la terquedad de Claude, que es quizás una de las características clave de un gran
ingeniero. Bajo la sugerencia de "Mayor Vásquez", un ingeniero cubano puso a disposición
de Claude por el Gobierno cubano, y se adoptó un nuevo procedimiento. La brillante idea era
reunir porciones de tubo en pequeños carros que viajan en una vía de ferrocarril establecido
perpendicular a la costa detrás de la planta y para tirar de él a la mar por los tornos y
remolcadores. Es fascinante observar que se trata de la misma metodología utilizada hoy para
lanzar paquetes de oleoductos y gasoductos. Este es también el método que se utilizó para
lanzar el CWP utilizado para el "OTEC-1" nave de prueba de tamaño de 1 MW desplegado
por los estadounidenses en 1981.
Despliegue de la OTEC- 1 CWP en 1981
La fabricación de la tercera tubería comenzó a principios de marzo de 1930. Fue de 1,6 metros
de diámetro y hecho "en su totalidad en el punto de la hoja de Armco de 3 mm de espesor,
laminado, soldado, corrugado y aislado". Para reducir al mínimo el riesgo de instalar en una
carrera los 2000 metros de largo y 400 toneladas conjuntas de la tubería, el procedimiento

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era instalarlo en secciones. La primera sección CWP (A) de 150 metros iría desde el pozo de
agua fría excavada en la tierra hasta una profundidad de 18 metros. A continuación, una
segunda longitud (C) de 1750 metros de tubería se posicionó para permitir una fácil conexión
en aguas poco profundas a la parte (A) por los buzos de sombrero duro gracias a una tercera
porción del CWP (B), la longitud de la cual se había ajustado para adaptarse a la diferencia
entre (a) y (C).
Es interesante que hoy en día el pozo de agua fría se conoce como la piscina de Claude y es
un lugar favorito de la natación para los niños locales escolares en la Bahía de Matanzas.
Esquema vista en planta del despliegue de CWP de Claude
Después de un juicio sin éxito, la parte (A) se instaló el 8 de junio, 1930, y la zanja se llenó
con hormigón para evitar esta parte de aterrizaje del CWP de ser dañadas por fuerzas de las
olas. Diecisiete días después de la vía férrea cerca del mar el tubo fue retirado y colocado por
no menos de 12 remolcadores en la dirección de la zanja de aterrizaje. (C) la parte se mantuvo
en la posición correcta por dos "V" en forma de cables amarrados en tierra de cada lado de
la fosa. La maniobra final fue a hundirse suavemente el CWP mediante la deflación de los
flotadores a partir de la orilla terminan hacia el mar. Por desgracia, según lo informado por
Claude "su orden escrita no fue respetada" y el tubo fue hundido el extremo del mar en primer
lugar, la sobrecarga de los cables de amarre, que "dieron paso y el tubo fueron a las
articulaciones de la primera" Lamentablemente Claude no tiene el beneficio de walkie talkie
las radios y en su lugar tenían que depender de megáfonos para las comunicaciones. Por lo
tanto, si algo empezó a ir mal durante la operación era difícil de transmitir las instrucciones
necesarias para corregirlo.
Una vez más, Claude decidió no darse por vencido a pesar de que su fortuna se estaba
agotando a un ritmo alarmante. Un tercer tubo se construye, se retiró al mar el 7 de

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septiembre de 1930 y se hundió en la posición correcta para ser conectado a la sección
intermedia (B).
FUNCIONAMIENTO DE LA MAQUINARIA OTEC
A los pocos días el agua fría se bombeó a tierra en una proporción de 4 metros cúbicos por
hora y la temperatura en la boca bajó a 13°C. Claude "asumió" la temperatura en el extremo
inferior del tubo era "probablemente" alrededor de 11°C, pero probablemente no tenía la
instrumentación requerida para confirmar esto. Después de ajustar el flujo de salida a 1 metro
cúbico, es decir, a una velocidad de 0,5 metros por segundo en el tubo, la pérdida de carga
medida en la boca era de 3 metros. Algunos días después de esta última prueba del agua de
mar hirviendo bajo un vacío se demostró que estaba actuando como "agua pura" fresca sin
producir espuma, como algunos detractores de Claude habían predicho, lo cual podría haber
puesto en peligro grave la operación. Por último, la pequeña turbina Ougree se utilizó con la
potencia poco a poco aumentándola hasta 22 kW con entradas iguales de 0,2 metros cúbicos
por segundo de agua caliente a 27 °C y agua fría a 13°C y salidas de la caldera y el
condensador a 25 y 15°C. Esto permitió a Claude estimar un "significante 300 kW o 240 kW
netos por cada metro cúbico de agua fría por segundo y una diferencia de temperatura de
24°C" sin tener en cuenta las "numerosas posibilidades de mejora" Su convicción reforzada
por el éxito del experimento llevado Claude al proponer una planta OTEC de 25 MW netos
en las "proximidades de Santiago de Cuba". Él estaba considerando esta planta de 25 MW
como un paso necesario para grandes sistemas OTEC comerciales de "cientos de miles de
kW" a un precio tan bajo como $ 60 (1930).
En 1935, Claude construye una planta de 10.000 ton. a bordo de un buque de carga en las
costas de Brasil. El tiempo y las olas la destruyeron antes de que pudiera generar energía
neta.
Barco “Tunisie” en el cual el Dr. Claude instaló su planta OTEC para Brasil
Hoy sabemos que Claude no logró reunir los fondos necesarios para la construcción de la
planta de Santiago. Sin embargo, él continuó con sus objetivos centrados en un sistema
flotante con un CWP vertical, se utilizó el mismo enfoque en Mini OTEC, el primer sistema
para producir energía neta de los gradientes térmicos del océano en 1979.
En 1956, científicos franceses diseñaron una planta de 3 MW para Abidjan , Costa de Marfil
. La planta nunca se completó, debido a nuevos hallazgos de grandes cantidades de petróleo
a precio accesible, lo que hizo la planta poco económica.

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En 1962, J. Hilbert Anderson y James H. Anderson, Jr. se centran en aumentar la eficiencia
de los componentes. Patentaron su nuevo diseño de "ciclo cerrado" en 1967. Este diseño se
mejoró a partir del ciclo cerrado del sistema original de Rankine, e incluyeron esto en un
esquema de una planta que produciría energía a un costo menor que el petróleo o el carbón.
En ese momento, sin embargo, su investigación obtuvo poca atención ya que el carbón y la
energía nuclear se consideraron el futuro de la energía.
En 1964, JH Anderson y JH Anderson Jr. concibieron una nueva planta OTEC que superó
los puntos débiles del sistema de Claude y se obtuvo una patente. Esta invención de Anderson
atrajo una considerable atención y creó la oportunidad para reavivar la investigación relativa
a OTEC. Más tarde, la primera crisis energética en Japón en 1973 proporcionó la motivación
para que Japón y los Estados Unidos llevaran a cabo la investigación fundamental. Su
rendimiento nunca fue alto y fueron muy costosos los que se llevaron a cabo, comparando
con la obtención de otras energías no era rentable, así que, siempre se abandonaron. En la
actualidad se sigue investigando sobre la eficiencia de proyectos similares.
Japón es un importante contribuyente al desarrollo de la tecnología OTEC. A partir de 1970,
la Compañía Eléctrica de Tokio creó y desplegó una planta OTEC de ciclo cerrado de 100
kW en la isla de Nauru . La planta entró en funcionamiento el 14 de octubre de 1981, la
producción de alrededor de 120 kW de electricidad; 90 kW se utilizaban para alimentar la
planta y la electricidad restante se utilizaba para alimentar una escuela y otros lugares. Esto
estableció un récord mundial para la producción de energía a partir de un sistema de OTEC,
donde fue enviado el poder de un verdadero (en oposición a una experimental) red eléctrica.
En 1981 también se vio un desarrollo importante en la tecnología OTEC cuando el ingeniero
ruso, el Dr. Alexander Kalina, utilizó una mezcla de amoníaco y agua para producir
electricidad. Esta nueva mezcla de amoniaco-agua mejoró en gran medida la eficiencia del
ciclo.En 1994 la Universidad de Saga diseñó y construyó una planta de 4,5 kW para el
propósito de probar un ciclo Uehara recién inventado, también lleva el nombre de su inventor
Haruo Uehara. Este ciclo incluyó los procesos de absorción y extracción que permiten a este
sistema superar el ciclo de Kalina en un 1-2%. En la actualidad, el Instituto de Energía
Oceánica, Universidad de Saga, es el líder en la investigación de plantas de energía OTEC y
también se centra en muchos de beneficios secundarios de la tecnología.

14 | P á g i n a
La década de 1970 vio un aumento en la investigación y el desarrollo OTEC durante el
período post Guerra árabe-israelí, lo que provocó que los precios del petróleo se tripliquen.
El gobierno federal de Estados Unidos vierte $ 260 millones de dólares en la investigación
OTEC después que el presidente Carter firmó una ley que compromete los EE.UU. a una
meta de producción de 10.000 MW de electricy de sistemas OTEC en 1999.
En 1974, Estados Unidos estableció el Laboratorio de Energía Natural de la
Autoridad de Hawai (NELHA) en Keahole Point en la costa de Kona de
Hawai . Hawai es la mejor ubicación OTEC Estados Unidos, debido a su
superficie de agua caliente, acceso a aguas muy profundas, muy fría, y los
altos costos de la electricidad. El laboratorio se ha convertido en una
instalación de pruebas líder para la tecnología OTEC. En el mismo año,
Lockheed recibió una beca de la Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos para
estudiar OTEC. Esto condujo a un esfuerzo por Lockheed, la Marina
de los Estados Unidos, Makai Ingeniería Oceánica, Dillingham
construcción, y otras empresas para construir la primera y única red
de potencia producción de la planta OTEC del mundo, conocido
como "mini-OTEC". Durante tres meses en 1979, se generó una
pequeña cantidad de electricidad.
Investigaciones relacionadas con hacer de OTEC un ciclo abierto,
comenzó seriamente en 1979 en el Instituto de Investigación de Energía
Solar (SERI) con fondos del Departamento de Energía de Estados Unidos.
Evaporadores y condensadores de contacto directo adecuadamente
configurados fueron desarrollados y patentados por SERI. Un diseño
original para un experimento de producción energética, a continuación,
llamado el experimento de 165 kW fue descrito por Kreith y Bharathan y Max Jacob
Memorial. El diseño inicial utilizó dos turbinas axiales paralelas, utilizando rotores en las
últimas etapas tomadas de grandes turbinas de vapor. Más tarde, un equipo dirigido por el
Dr. Bharathan en el Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) desarrolló el diseño
conceptual inicial para el experimento de ciclo abierto OTEC 210 kW puesto al día. Este
diseño integra todos los componentes del ciclo, es decir, el evaporador, condensador y la
turbina en una cámara de vacío única, con la turbina montados en la parte superior para evitar
cualquier posibilidad de que el agua pudiera llegar a él. El buque fue hecho de hormigón
como el primer recipiente de proceso de vacío de este tipo. Los intentos de hacer todos los
componentes utilizando material plástico de bajo costo no puede conseguirse del todo, ya
que se requiere algo que se conserve. Más tarde el Dr. Bharathan trabajó con un equipo de
ingenieros en el Instituto de Investigación del Pacífico de Tecnología de alta (PICHTR) para
proseguir con este diseño a través de etapas preliminares y finales. Su nombre se cambió el
Experimento neto para producir energía(EPPN) y fue construido en el Laboratorio de Energía
Natural de Hawaii (NeLH) por PICHTR por un equipo dirigido por el ingeniero jefe, Don
Evans, y el proyecto fue dirigido por el Dr. Luis Vega.

15 | P á g i n a
En 2002, la India probó una planta flotante piloto OTEC de 1 MW cerca de Tamil Nadu. La
planta fue finalmente infructuosa debido a un fallo de la tubería de agua fría en alta mar. Su
gobierno continúa patrocinando la investigación.
En 2006, Makai Océano Ingeniería se adjudicó un contrato de los EE.UU. Oficina de
Investigación Naval (ONR) para investigar el potencial de OTEC para producir cantidades
significativas a nivel nacional de hidrógeno en alta mar en las plantas ubicadas en aguas
cálidas y tropicales flotando. Al darse cuenta de la necesidad de que los socios más grandes
para comercializar realidad OTEC, Makai se acercó a Lockheed Martin para renovar su
relación anterior y determinar si el tiempo estaba listo para OTEC. Y así, en 2007, Lockheed
Martin reanudó el trabajo en OTEC y se convirtió en subcontratista de Makai para apoyar su
SBIR, a la que siguieron otras colaboraciones posteriores
En julio de 2011, Makai Ingeniería Oceánica completó el diseño y la construcción de un
Centro de OTEC calor Intercambiador de prueba en el Laboratorio de Energía Natural de
Hawaii . La finalidad de la instalación es llegar a un diseño óptimo para intercambiadores de
calor de OTEC, aumentando el rendimiento y la vida útil, mientras que la reducción de costes
(intercambiadores de calor es el factor de costo # 1 para una planta OTEC). Y en marzo de
2013, Makai anunció un premio de instalar y operar una turbina de 100 kilovatios en el Fondo
para OTEC calor Intercambiador de prueba, y una vez que conecte la corriente OTEC a la
red.
Planta piloto OTEC de Hawaii
En 2012 OTA lleva a cabo un estudio de viabilidad patrocinada por el gobierno de Estados
Unidos para el Departamento de Agricultura (USDA) de Estados Unidos para construir y
operar una planta de gran producción de electricidad y agua OTEC para beber, la acuicultura
y la agricultura.

16 | P á g i n a
En 2014-Present, la 30 ª Legislatura de las Islas Vírgenes de Estados
Unidos, por unanimidad de votos a favor de OTA Corporación llevan
a cabo un estudio detallado de viabilidad para OTEC múltiple y
plantas SWAC para el Territorio incluyendo la producción de agua
para beber, la acuicultura y la agricultura.

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VIABILIDAD ECONÓMICA
A diferencia de la mayoría de otras tecnologías de base de generación, OTEC no requiere
combustible, no produce emisiones y no genera residuos, como cenizas o gastado materiales
radiactivos. Sin embargo, la viabilidad técnica no es suficiente para hacer realidad a OTEC.
Un aspecto más fundamental es la viabilidad económica, la capacidad de vender la energía
generada por las plantas a precios que cubran los costos y proporcionen una rentabilidad
razonable para los inversionistas. La viabilidad económica es la clave para la
comercialización de OTEC. En la realización de análisis económico de OTEC, es importante
tener en cuenta factores de disponibilidad y capacidad, sobre todo cuando las tecnologías se
evalúan otros. A diferencia de la mayoría de las tecnologías renovables, OTEC genera
energía de forma continua, con factores de capacidad del 85% o más. Estos son sólo
comparables a los combustibles y la energía nuclear. Factores de capacidad de otras
tecnologías renovables están típicamente en el rango de 25 a 40%. Incluso la energía
hidroeléctrica convencional rara vez tiene la capacidad de los factores de más del 60%,
debido a las variaciones de flujo.
Los costos de capital de las plantas OTEC con componentes y las técnicas disponibles son
relativamente altos en comparación con motores de combustibles fósiles.Se estima que el
costo de capital de una central eléctrica de ciclo cerrado OTEC en el rango de 100 MWe es
del orden de $ 6,500 a $ 8,000 / kWe, en función de una serie de factores específicos del sitio
y de mercado. Esto se compara con los costos de capital estimados en el orden de los $ 7,000
/ kWe o más de la energía nuclear y aproximadamente US $ 2.200 / kWe para las plantas de
combustible fósil convencional, con costos de capital mucho mayor para los nuevos fósiles
de plantas que incorpora la captura y secuestro de carbono.
Sin embargo, debido a sus costos de capital relativamente alta, ciertas condiciones específicas
del caso debe estar presente para OTEC para ser comercialmente viable. La primera es que
las tecnologías de generación de base capaz de producir energía a un costo menor que OTEC
no debe estar disponible en la ubicación propuesta. Por ejemplo, OTEC, no tiene sentido que
la energía hidroeléctrica es fácilmente disponible. Además, el recurso termal debe estar
presente de forma continua (gradiente de temperatura igual o superior a 20 o C durante todo
el año), aguas profundas oceánicas frías deben estar relativamente cerca de la costa, se debe
ser un mercado para la producción de la planta, y costo de la electricidad generada por OTEC
debe ser competitivo con los métodos actuales de generación de energía eléctrica.Estas
condiciones se dan en lugares desarrollados que consumen grandes cantidades de energía de
combustibles fósiles, tales como Puerto Rico y Hawai, y también en lugares más pequeños,
tales como el Caribe y las Islas del Pacífico. Finalmente, en los casos en que se contempla la
producción de agua de OTEC, los suministros disponibles de agua debe ser suficiente para
atender las necesidades de la sociedad, tales como la ubicación depende de la isla, muchos
de desalinización para sus necesidades de agua.
Aunque el menor impacto ambiental de la OTEC puede ser un factor en la selección de la
tecnología, la experiencia de los autores indica que las políticas tienden a favorecer a las
opciones con aparente menor costo inmediato, a menos que los métodos se utilizan para
cuantificar los impactos ambientales en términos económicos. Esta fue probablemente la
razón principal por la que el interés mundial en la OTEC se desvaneció cuando los precios
del petróleo cayeron a finales de los años 1980 y 1990. Impuestos sobre el carbono o créditos

18 | P á g i n a
de energía renovable es una de las formas en que los costos ambientales pueden ser
cuantificados y considerados en el análisis económico. En resumen, aun cuando las
circunstancias son favorables para los OTEC, la tecnología tiene que competir con otras
fuentes de energía. Para que sea económicamente viable, una planta de OTEC debe ser capaz
de entregar el poder a los consumidores a un costo similar o menor que otras fuentes. Los
factores que afectan la viabilidad económica Precio de la energía de cualquier fuente es una
función de los siguientes factores:
AMC = costo de capital amortizado.
OM & R = coste anual proyectado de operación, mantenimiento y reemplazo, esto incluye a
las contingencias y los costos de eliminación de residuos (cenizas, el combustible gastado,
etc.), así como las asignaciones para el reemplazo de equipos, seguros, etc. FC = costo del
combustible (cero para los OTEC)
Créditos = los créditos específicos o concesiones otorgadas a la producción de energía, como
los créditos fiscales a la producción, etc
Cargos = cargos específicos percibidos sobre la producción de energía, tales como un
impuesto al carbono. Esto no incluye los impuestos sobre los beneficios de la operación.
ROI = retorno de la inversión. Rendimiento o beneficio obtenido por los propietarios u
operadores del sistema Por lo tanto, para cualquier tipo de generación de energía, el costo
neto para el consumidor será definido por la siguiente fórmula (asumiendo todos los costos
se expresan sobre una base
$ / kWh) $ / kWh = AMC + OM & R + FC + ROI + cargos- créditos,
En el caso de una planta OTEC situada donde no se aplican cargos específicos o créditos a
la generación de energía, los factores que se reducen a lo siguiente, ya que el costo del
combustible es cero:
$ / kWh = AMC + OM & R + retorno de la inversión
Si los subsidios o cargos no son aplicables, AMC es, evidentemente, el componente más
importante del costo por kWh para una planta de OTEC. A su vez, AMC es una función de
dos factores principales: la tasa de interés y plazo de amortización. Si otros factores no
cambian, estos son los principales factores que influyen en la viabilidad económica de las
plantas OTEC. La capacidad de obtener financiamiento a largo plazo a tasa fija es
fundamental para el éxito del despliegue de las plantas OTEC. Esto, a su vez, requiere un
compromiso a largo plazo para el uso de la energía generada por la planta. Un análisis de
sensibilidad del efecto de la tasa de interés y plazo de amortización se llevó a cabo para la
planta de plataforma de 75 MWe base propuesta por los autores de este trabajo. Costo de la
energía por kWh varió desde un mínimo de menos de $ 0,10 (un tipo de interés del 3% y 25
años de período de amortización, a máximos de más de $ 0,18 (en la tasa de interés del 8% y
15 años de período de amortización). Es importante señalar que incluso en el escenario de
amortización con alto interés y corto tiempo de amortización, el precio proyectado / kWh es
más bajo que las tasas actuales en las áreas que utilizan combustibles derivados del petróleo
para la generación de energía. Por ejemplo, el precio promedio de electricidad en Hawai en
octubre de 2009 fue de $ 0.2357/kWh [25].En los lugares donde se utilice combustible diesel
para que funcionen los generadores más pequeños, como muchas islas del Caribe y del
Pacífico más pequeños, el precio de la energía es aún mayor. En todos los lugares que utilizan
combustibles derivados del petróleo, los precios de energía aumenten los precios del petróleo.
Una vez más el uso de Hawaii como un ejemplo, el precio promedio de electricidad en
octubre de 2008 fue de $ 0.3228/kWh, mientras que el precio neto de electricidad en Puerto
Rico a mediados de 2011 ha sido de cerca de $ 0.30/kWh. Ambos reflejan los precios récord

19 | P á g i n a
del petróleo que se produjo en los meses anteriores. Por lo tanto, l OTEC es comercialmente
viable en muchos mercados, sin necesidad de fondos del gobierno o de apoyo. Los gobiernos
pueden usar mecanismos para estimular el despliegue de las energías renovables. Estos
mecanismos incluyen créditos, subvenciones, gastos de emisión de carbono, las garantías de
préstamos y bonificaciones de intereses. Aunque todos estos son aplicables a los OTEC,
garantías de préstamos y bonificaciones de intereses serían más eficaces para la
implementación de OTEC, ya que facilitará la financiación, inciden directamente en el precio
de electricidad de una tecnología intensiva en capital, tales como OTEC. Créditos, subsidios
y gastos de funcionamiento de emisiones pueden ser eliminados si la política pública cambia
en algún momento en el futuro, pero las garantías y subsidios de intereses para una emisión
de bonos permanecerán en vigor durante el plazo de los bonos.
Otros factores Otros factores que deben tenerse en cuenta en una estrategia de
comercialización OTEC son los impactos ambientales y aceptación pública. Los impactos de
OTEC son más bajos que los de la mayoría de otras tecnologías para la generación de carga
base de energía. Un fallo catastrófico en una planta de OTEC sólo afectaría a las instalaciones
y sus inmediaciones, mientras que los efectos adversos de un fallo de la central nuclear
catastrófica puede afectar a varios países e incluso tener un impacto a escala global, como lo
demuestran los accidentes de Chernobyl y Fukushima. Sin embargo, los impactos y riesgos
potenciales de OTEC se deben abordar durante la planificación, diseño, construcción, puesta
en marcha y operación. Además de abordar estos temas desde un punto de vista técnico y
científico, es muy importante presentar abiertamente los impactos, los riesgos potenciales y
estrategias de mitigación a los interesados y la población en general, y para hacer frente a sus
áreas específicas de interés. El valor de una estrategia de información pública adecuada y
orientada a la participación del público no se puede exagerar. Permisos y licencias están
relacionados con los impactos ambientales, sino que también abarcan otros aspectos. Debido
a las múltiples regulaciones que se aplican a grandes proyectos energéticos en los Estados
Unidos, una estrategia de concesión de licencias o permisos que permita una planificación
adecuada es un componente clave en la implementación exitosa. Esto requiere la
participación de especialistas en legislación ambiental y en reglamentación de utilidades. El
obtener permisos, licencias y autorizaciones ambientales puede ser mucho más simple en
jurisdicciones no estadounidenses. Por tanto, es probable que las primeras plantas
comerciales OTEC no se encuentren en los Estados Unidos. Las plantas comerciales de OTEC
para generación de energía y agua potable (con base en tierra o en plataformas) se pueden construir
hoy en día, utilizando el equipo y las técnicas disponibles en el mercado. Tales plantas pueden ser
económicamente viable (capaz de generar energía a un costo competitivo con las fuentes de energía
existentes y proporcionando una rentabilidad razonable para los inversores), si las condiciones
financieras y de mercado favorables están presentes. Los factores clave para que una planta de
OTEC sea económicamente viables a largo plazo y tasas de financiación favorables, que a su
vez, requiere un compromiso a largo plazo para el uso de la energía generada por la planta.
Los riesgos asociados con OTEC son mucho menores que los relacionados con la energía
nuclear, con las consecuencias de una falla catastrófica tener sólo efectos locales y limitadas.
Por lo tanto, en las condiciones actuales, OTEC puede ser una alternativa viable y segura a
la energía nuclear para muchas naciones insulares y comunidades costeras.

20 | P á g i n a
ACTIVIDADES RELACIONADAS CON OTEC
ACONDICIONAMIENTO DEL AIRE CON AGUA DE MAR (SWAC)
Los 41 ° F (5 ° C) o 39,2°F (4°C) de agua de mar fría puesta a disposición por un sistema OTEC
crean una oportunidad para proporcionar grandes cantidades de refrigeración para las industrias y
viviendas cerca de la planta. El agua se puede usar en bobinas de agua enfriada para proporcionar aire
acondicionado para edificios. Se estima que un pie de tubo 1 (0,30 m) de diámetro puede entregar
4.700 galones de agua por minuto. Agua a 43 ° F (6 ° C) podría proporcionar más que suficiente aire
acondicionado a un edificio grande. Operando 8.000 horas al año en lugar de acondicionamiento
eléctrico para la venta de 5-10 ¢ por kilovatio-hora, se ahorraría $ 200.000 a $ 400.000 en facturas de
energía al año.
El InterContinental Resort and Thalasso-Spa en la isla de Bora Bora usa un sistema de SWAC (Sea
Water air conditioning) climatizar sus edificios. El sistema de agua de mar pasa a través de un
intercambiador de calor donde se enfría el agua dulce en un sistema de circuito cerrado. Esta agua
dulce se bombea entonces a los edificios y se enfría directamente el aire.
En 2010, “Copenhague Energy” abrió una planta de refrigeración de distrito en Copenhague,
Dinamarca. La planta suministra agua de mar fría para edificios comerciales e industriales, y ha
reducido el consumo de electricidad en un 80 por ciento.
El acondicionador de aire a partir de agua de mar se
aprovecha del agua fría profunda disponible en el océano, un
río o lago, para sustituir los sistemas convencionales AC.
Estudios de viabilidad para el SWAC para una variedad de
sitios indican que el consumo eléctrico se reduce típicamente
en un 80 a 90 %. La recuperación simple puede ser de tres a
siete años, y los costos a largo plazo pueden ser la mitad que
la de un sistema de aire acondicionado convencional.
“Ingeniería Oceánica Makai” ofrece una gama completa de
servicios de ingeniería para el análisis del agua de mar para
aire acondicionado y su aplicación. Makai puede
proporcionar evaluaciones técnicas y económicas, estudios en alta mar, el análisis ambiental, la
revisión de las necesidades de permisos, diseño de la tubería de aguas profundas, las estimaciones de
costos para la construcción y operación y gestión de la construcción.
¿QUÉ ES EL SWAC?
Un método para proporcionar aire acondicionado para edificios mediante el aprovechamiento de una
fuente de agua fría disponible (por lo general de agua fría profunda de un lago o el mar).
¿POR QUÉ APLICARLO?
▪ Es ecológico
▪ Utiliza una fuente de energía renovable
▪ Provee energía eficiente - ahorra más de 90% de la energía utilizada para el aire
acondicionado convencional
▪ tecnología probada

21 | P á g i n a
▪ menor dependencia de los combustibles fósiles - reducción de la contaminación del aire, la
lluvia ácida, el calentamiento global
▪ período de recuperación económica a corto
▪ rentable en el largo plazo - el doble de vida de los enfriadores, junto con un importante ahorro
de costes energéticos
▪ los costos son casi independientes de futuros aumentos de precios de la energía
▪ la disponibilidad de agua de mar fría para aplicaciones secundarias
▪ reducción en el consumo de agua fresca en comparación con los sistemas de A/C
convencionales.
¿DÓNDE APLICARLO?
Complejos residenciales, edificios comerciales u otras instituciones que tienen acceso a una gran
cantidad de agua fría
¿QUIÉNES UTILIZAN ESTE MÉTODO?
Actualmente hay seis instituciones que utilizan esta tecnología y una que está en proyecto
1986: Halifax, Nueva Escocia
1986: NELHA, Hawái
1995: Ciudad de Estocolmo, Suecia
2000: Cornell University
2003: “Enwave” ciudad de Toronto
2005: Reino de Baréin
En progreso: ciudad de Honolulú
Componentes principales
Existen tres componentes principales de la refrigeración por agua de mar profundidad. Estos
componentes básicos se pueden optimizar para cada ubicación, el clima y el edificio específico.
▪ Un sistema de abastecimiento abierto de agua de mar que bombea agua fría profunda a través
de un intercambiador de calor y devuelve el agua caliente a través de un emisario de poca
profundidad
▪ Un sistema de circuito cerrado de agua dulce que bombea agua caliente a través del
intercambiador de calor estación de enfriamiento y distribuye el agua enfriada entre las
instituciones comerciales, residenciales para el aire acondicionado.
▪ Un intercambiador de calor (estación de enfriamiento) transfiere calor desde el circuito de
distribución de agua dulce resultante en agua fría para los propósitos de aire acondicionado.
Proceso básico DEL SWAC
▪ El agua se bombea desde una fuente de agua fría profunda (mar o lago).
▪ El agua se hace pasar a través de un intercambiador de calor.
▪ Un sistema de distribución de agua dulce en bucle cerrado se bombea a través del
intercambiador de calor de enfriamiento del agua.
▪ El agua enfriada se distribuye a los edificios para el aire acondicionado.

22 | P á g i n a
Viabilidad económica
▪ La viabilidad económica de un sistema SWAC es sitio específico. Cada lugar tiene oportunidades
únicas, así como problemas. Los principales factores que influyen en la viabilidad económica de
una ubicación específica incluyen:
▪ La distancia de la costa de agua fría: tuberías más cortas son más económicas que las tuberías de
gran longitud.
▪ El tamaño de la carga de aire acondicionado: no es una economía de escala asociado con SWAC
- Sistemas de menos de 1000 toneladas son más difíciles de justificar económicamente.
▪ El porcentaje de utilización del sistema de aire acondicionado: Cuanto mayor sea la utilización
durante todo el año, más altos son los beneficios directos.
▪ El costo local de la electricidad: Un alto costo de la electricidad de CA convencional hace más
costoso y SWAC, en comparación, más atractivo. Cualquier análisis de costos debe incluir los
costos actuales y futuras de la electricidad.
▪ La complejidad del sistema de distribución en tierra: SWAC funciona mejor con una disposición
de refrigeración de distrito, donde muchos edificios se enfrían tomando ventaja de la economía
de escala. SWAC es aún más económico si este sistema de distribución es compacto.

23 | P á g i n a
AGRICULTURA
La tecnología OTEC es compatible con la agricultura, el suelo frío. Cuando el agua de mar fría fluye
a través de tuberías subterráneas, se enfría el suelo circundante. La diferencia de temperatura entre
las raíces en el suelo fresco y las hojas en el aire caliente permite que las plantas que evolucionaron
en climas templados sean cultivadas en las regiones subtropicales. El Dr. John P. Craven, el Dr. Jack
Davidson y Richard Bailey patentaron este proceso y lo demostraron en un centro de investigación
en el Laboratorio de Energía Natural de la Autoridad de Hawái (NELHA). El centro de investigación
demostró que más de 100 especies diferentes pueden ser cultivadas utilizando este sistema.
Muchos normalmente no podrían sobrevivir en Hawái o en Keahole Point.
Japón también ha estado investigando los usos
agrícolas del agua del mar profunda desde el año
2000 en el Instituto de Investigación del Agua de
mar profundo de Okinawa en la isla Kume. Las
instalaciones en la isla Kume utilizan el agua normal
enfriada por agua del mar profundo en un
intercambiador de calor a través de tuberías en el
suelo para enfriar el mismo. Sus técnicas han
desarrollado un recurso importante para la
comunidad de la isla, ya que ahora producen
espinacas, una verdura de invierno, durante todo el
año en el mercado.
Una ampliación de las instalaciones que utilizan el agua de mar profunda para la agricultura fue
completada en la ciudad de Kumejima en el 2014. La nueva instalación es para investigar la
viabilidad económica de la agricultura del suelo-frío a una escala mayor.
ACUICULTURA
La acuicultura es el subproducto más conocido, ya
que reduce los costes financieros y de la energía
de bombeo de grandes volúmenes de agua de las
profundidades del océano. El agua profunda del
océano contiene altas concentraciones de
nutrientes esenciales que se pierden en las aguas
superficiales debido al consumo biológico.
Delicias de aguas frías, como el salmón y la
langosta, prosperan en este nutriente rico,
profundo, el agua de mar. Las microalgas tales
como Spirulina, un suplemento alimenticio saludable, también pueden ser cultivadas. El agua del
océano profundo se puede combinar con el agua superficial para entregar el agua a una temperatura
óptima.
Las especies como el salmón, langosta, abulón, truchas, ostras y almejas pueden ser criadas en
piscinas alimentadas por agua bombeada por la OTEC. Esto amplía la variedad de productos del mar
frescos disponibles para los mercados cercanos. Tal refrigeración de bajo costo puede ser usado para
mantener la calidad de los peces criados, que se deterioran rápidamente en las regiones tropicales
cálidas. En Kona, Hawái, las empresas de acuicultura que trabajan con NELHA (Laboratorio de

24 | P á g i n a
energía natural de la autoridad de Hawái) generan cerca de 40 millones de dólares anuales, una parte
significativa del PIB de Hawái.
Kumejima (ciudad de Japón) está utilizando agua
de mar profunda para crear los más grandes y
sanos “Kuruma Ebi” (Un langostino similar a
Tiger gambas) y el “Umi Budo” (conocido como
uvas de mar o 'caviar' verde). También hay muchas
piscinas de peces donde los investigadores pueden
estudiar diferentes mezclas y temperaturas con las
escuelas de varias especies de peces.
DESALINIZACIÓN
El agua desalada puede ser producida en las
plantas de ciclo abierto o de ciclo híbrido utilizando condensadores de superficie para convertir el
vapor de agua de mar en agua potable. Un análisis del sistema indica que una planta de 2 megavatios
podría producir alrededor de 4.300 metros cúbicos (150.000 pies cúbicos) de agua desalada al día.
El 22 de marzo de 2015, la Universidad de Saga abrió una planta para la demostración de desalación
del agua en Kumejima. El agua desalinizada se puede utilizar en la producción de hidrógeno o agua
potable (si se añaden minerales).
LA PRODUCCIÓN DE HIDRÓGENO
El hidrógeno puede ser producido a través de la electrólisis usando electricidad OTEC. El vapor
generado con compuestos de electrolitos añadidos para mejorar la eficiencia es un medio
relativamente puro para la producción de hidrógeno. OTEC se puede escalar para generar grandes
cantidades de hidrógeno. El principal reto es el costo en relación a otras fuentes de energía y
combustibles.
OTRAS INDUSTRIAS
El Instituto de Investigación del Agua del mar profundo en los trece años de funcionamiento ha
realizado una serie de nuevas tecnologías y la innovación ha llevado a la creación de nuevos
productos. Los ejemplos incluyen cosméticos, agua mineral embotellada, y muchos otros artículos.
AGUA MINERAL
El centro del desarrollo de la empresa de agua profunda
del mar en la zona de Hiyajo se centra en la producción
de sal y agua mineral embotellada a partir del agua de
mar profunda obtenida en el Instituto de Investigación
del agua de mar profunda.
Uno de los aspectos únicos del agua profunda del océano
es la abundancia de minerales debido a la mayor
densidad del agua y a la mayor presión en la
profundidad. También, hay menos plancton, bacterias, y
pescado debido a la falta de luz solar. La compañía
desaliniza el agua y luego devuelve los minerales

25 | P á g i n a
extraídos en el agua en concentraciones especialmente formulados. En la actualidad, venden el agua
con niveles de 150, 250, y 1000 dureza (cantidad de minerales por medida).
SAL Y NIGARI
La sal es un componente crítico de los alimentos y en Japón la sal del mar reina.
Aunque hay una variedad de fuentes de sal, el agua de mar profundo ofrece un lugar
limpio, rico en minerales, y por tanto los recursos para la producción de sal. En la
isla Kume la compañía de desarrollo del agua de mar profundo evapora el agua hasta
que se consiguen las sales. El exceso de humedad se extrae a través de una técnica
de lavado. Este exceso tiene un alto contenido de sodio y minerales, que se pueden
guardar y reducir aún más para el Nigari (madre de salmuera).
Nigari ha sido utilizado en Japón como un suplemento. Añadiéndolo a las bebidas o agua
proporcionando una fuente de minerales para el cuerpo. También se utiliza en la producción de queso
de soja. Dado que el queso de soja de calidad requiere niveles específicos de la dureza, la empresa
puede crear cantidades de nigari a medida para las necesidades de sus clientes.
La sal se seca adicionalmente antes de su envasado. Tanto la sal y nigari se pueden comprar en muchas
tiendas alrededor de Okinawa y la isla Kume.
COSMÉTICOS “Point Pyuru”
En Japón “Point Pyuru” es un fabricante de cosméticos
especializado en productos a base de agua del mar
profundo. Establecido en 2001, la compañía ha
investigado el uso de esta agua en una variedad de
productos. Sus productos se pueden adquirir en muchos
de los hoteles y en el Centro de Deep Water Turismo
(Fureai-kan).

26 | P á g i n a
CICLOS DE OTEC
CICLO CERRADO
Emplea un ciclo de potencia de vapor, tipo Rankine. Como la temperatura en el evaporador y el
condensador son bajas, se debe escoger un fluido de trabajo cuya presión de vapor sea bastante grande
a esas temperaturas (5°C - 25°C)
En este método el sistema contiene el líquido operante y lo recicla de modo continuo, de forma similar
al líquido operante de un refrigerador; este sistema utiliza un líquido operante con un punto de
ebullición bajo como el amoniaco, propano, óxido de etileno o el freón. El líquido se bombea a través
de un termopermutador (el evaporador), donde se evapora por acción del agua cálida del mar que se
alimenta mediante la tubería correspondiente. El vapor hace girar una turbina conectada a un
generador de electricidad. El vapor descargado de la turbina, a baja presión, pasa por un segundo
termopermutador (el condensador), donde se enfría con agua bombeada de las profundidades marinas,
a través de la tubería de agua fría. Las bombas devuelven el líquido operante condensado al
evaporador, para repetir nuevamente el ciclo.
El agua de la superficie se succiona hacia un intercambiador en donde se evapora el fluido de trabajo.
El vapor pasa por una turbina (acciona un generador eléctrico) y penetra en el condensador.
El agua fría se bombea de las profundidades mediante una tubería telescópica, se emplea para enfriar
el fluido de trabajo en el condensador.
El condensador se bombea hasta el evaporador para reiniciar el ciclo.
CICLO ABIERTO
En la operación de ciclo abierto, el líquido operante es agua caliente de mar en constante renovación.
Esta hierve violentamente en la cámara de vacío, produciendo vapor de baja densidad. Podemos
representar el proceso como una generalización del fenómeno que hace que el agua hierva a
temperaturas más bajas a medida que aumenta la altitud.
La cámara de vacío permite que un sistema de ciclo abierto funcione a presiones equivalentes a las
que prevalecen en altitudes comprendidas entre 27 y 30 kilómetros sobre la superficie de la tierra.
Estas bajas presiones crean problemas particulares, entre ellos, la tendencia de agua marina a producir
gases disueltos.

27 | P á g i n a
Dado que tales gases no pueden condensarse, pueden inutilizar el sistema, a menos que se eliminen
de modo continuo. En esta planta, el agua caliente que se convierte en vapor no llega al 0.5 %. De
aquí que se requieren grandes cantidades de agua en la planta para generar vapor suficiente con que
propulsar la imponente turbina de baja presión.
El ciclo se completa con la condensación del vapor con agua de mar fría. Esta condensación puede
llevarse a cabo directamente, mezclando el agua fría del mar con el vapor, o indirectamente, en un
condensador de superficie.
En tal condensador, el vapor y el refrigerante (el agua fría del mar) quedan separados físicamente por
tabiques. Mediante este sistema, el vapor condensado queda exento de las impurezas del agua de mar,
con lo que la operación comporta el beneficio adicional de producir agua desalinizada.

28 | P á g i n a
PROYECTO MATANZAS
El promotor de esta nueva fuente de energía fue el físico francés Jacques-Arsene d'Arsonval
en 1881. La primera instalación de OTEC fue construida en Cuba en la Bahía de Matanzas
en el año El 6 de octubre de 1930 por un estudiante de Arsonval, Georges Claude. La
instalación produjo 22 kW de energía, suficiente para abastecer a dos hogares modernos de
tipo medio. La planta solo operó por 22 días porque las tuberías fueron destruidas en una
tormenta. Claude entonces propone construir una central comercial en Santiago de Cuba para
generar 25 MW netos, a un costo estimado de entre 3 y 4 millones de dólares US (valor
1930).
En el sistema de ciclo abierto, denominado también ciclo de Claude, se usa el agua caliente
de la superficie del océano como fluido de trabajo para accionar la turbina. El agua caliente
se evaporiza súbitamente en un evaporador en el que previamente se ha extraído el aire, con
una bomba de vacío. Al disminuir la presión en el evaporador por falta de aire, también
disminuye la temperatura de ebullición del agua de mar, por lo que ésta hierve a la
temperatura en que se encuentra en la superficie del mar. En el evaporador se obtiene una
mezcla de vapor y agua líquida a la presión de saturación correspondiente a la temperatura
del agua (0,0356 bares para una temperatura del agua de mar de 27ºC). El vapor separado del
agua líquida pasa a través de una turbina de expansión, accionándola, y seguidamente se
dirige a un condensador, en el que se obtiene de nuevo agua líquida saturada a una presión y
temperatura aproximadas de 0,017 bares y 15ºC, respectivamente. El condensador, de los
denominados de contacto directo, utiliza el agua fría del mar como fluido refrigerante. El
agua líquida procedente del evaporador y del condensador se retorna al mar (Figura 24.7). El
proceso se repite con continuos suministros de agua caliente y fría. Además de los
dispositivos mencionados, una instalación de este tipo requiere de equipos para eliminar los
gases disueltos en el agua del mar, los cuales no son condensables. Las súbitas evaporaciones
en los pitorros de un evaporador dan lugar a que gotitas de agua de mar pasen al vapor. Si no
son eliminadas, esta gotas pueden causar erosión y grietas en las palas de las turbinas.
Haciendo pasar el vapor a través de eliminadores de Entrada de agua de mar caliente Gases
no condensables Gases no condensables Vapor de agua desalada (no saturado) Vapor de agua
desalada (saturado) Salida de agua de mar fria Entrada de agua de mar fria Agua desalada
(opcional) Salida de agua de mar caliente Cámara de vacio con evaporador rápido
Desaireador (opcional) Condensador Turbo generador Generador eléctrico Red Energía
eléctrica Figura 24.7. Esquema conceptual de una central maremotérmica de ciclo abierto
576 neblina comerciales, típicos de muchos procesos industriales, se puede eliminar una
cantidad suficiente de estas gotas de agua. El rendimiento de este sistema es muy bajo, sobre
un 7%. Ello se debe a la baja temperatura del foco caliente y la poca diferencia de temperatura
entre el foco frío y caliente. Además, es preciso consumir energía para bombear el agua fría
de las profundidades del mar para condensar el vapor y para accionar la bomba de vacío del
evaporador. Se estima que entre un 20% a un 30% de la potencia eléctrica generada se
consume en las operaciones de bombeo. Además, hay que señalar que las bajas presiones del

29 | P á g i n a
vapor de trabajo implica la necesidad de diseñar turbinas específicas, de gran tamaño, lo que
dificulta el desarrollo de este tipo de sistemas.
tubería de agua fría

30 | P á g i n a
instalación de la tubería de agua

31 | P á g i n a
➢ Materiales Usados
▪ Evaporadores
▪ Turbinas
▪ Condenadores
▪ Tuberías y Bombas
▪ Estructura Fijas y Flotantes
▪ Sistema de Anclaje
▪ Cables Submarino (si es flotante)
▪ Análisis de Aguas Profundas

32 | P á g i n a
MODELO DE CICLO ABIERTO USADO POR GEORGES CLAUDE
Explicación
Como notamos en el grafico representado en el diagrama T-S en el programa termograf el
ciclo abierto de Claude empleado en la Bahía de Matanzas Cuba en octubre de 1930 ocurre
en los siguientes procesos:
Proceso 1-2
Isotérmico con una temperatura superficial del agua de mar de 27°C (300K) y a una presión
de 0.03567bar en la bomba de vacío
Proceso 2-3
Expansión en turbina, en donde la presión disminuye de 0.03567bar a 0.0123bar y el volumen
aumenta desde 38,776 m3
/kg hasta 101.741m3
/kg
Proceso 3-4
A presión y temperatura constante el agua se condensa por efecto del agua de las profundidades a
16°C.

34 | P á g i n a
VIABILIDAD DE OTEC EN GALÁPAGOS
Costes estimados de una planta Maremotérmica flotante de 100MW
Costos estimados del agua en una de las Islas de Galápagos

35 | P á g i n a
Sitios potenciales con recursos termocéanicos
(Bibliografía de congreso mundial de ingeniería del 2010)

36 | P á g i n a
Sitios potenciales con recursos termocéanicos
(Bibliografía de Luis Vega)

37 | P á g i n a
CONCLUSIONES
▪ La tecnología OTEC debe enfrentar varios desafíos tales como la viabilidad
económica, sin embargo, notamos que ésta no solo se encuentra en la energía
producida sino también en otros posibles resultantes tales como el agua desalinizada,
alimento para algas, etc.
▪ Existen varias opciones para implementar la tecnología OTEC, entre ellas ciclos
abiertos y cerrados.
▪ Conforme avanzan las investigaciones sobre los beneficios de OTEC, esta tecnología
se vuelve más atractiva. Y en el futuro más países podrían animarse a implementarla.

38 | P á g i n a
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