Alvarez Perez, Rudy Alexis2026-07-092026-07-092026-07-09https://dspace.unila.edu.br/handle/123456789/9863Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Instituto Latino-Americano de Tecnologia, Infraestrutura e Território da Universidade Federal da Integração Latino-Americana, como requisito parcial à obtenção do título de Bacharel em Engenharia de Energia.O presente Trabalho de Conclusão de Curso analisa termodinamicamente um sistema geotérmico integrado para a produção de eletricidade e hidrogênio, composto por um subsistema geotérmico de estágio único flash, um ciclo ORC que utiliza butano como fluido de trabalho e um eletrolisador de membrana de troca de prótons PEM. O modelo foi desenvolvido em Python a partir de balanços de massa e energia; as propriedades termodinâmicas foram obtidas por meio do CoolProp, considerando um recurso geotérmico de 453,15 K, 1.200 kPa e 1 kg/s. No subsistema flash, foram avaliadas pressões de separação de 300, 400, 500 e 700 kPa, com o propósito de analisar seu efeito sobre a qualidade do vapor, a vazão mássica separada, a potência da turbina e a energia térmica remanescente na corrente líquida geotérmica separada. Posteriormente, para cada condição de operação do flash, estudou-se o ciclo ORC variando a pressão alta de operação entre 1.600 e 2.600 kPa, considerando o aproveitamento térmico da corrente geotérmica separada. Os resultados demonstram que o aumento da pressão flash reduz a qualidade do vapor e a potência da turbina a vapor, que diminui de 28,99 kW para 13,64 kW. No entanto, esse aumento eleva a temperatura da vazão líquida separada disponível para a recuperação térmica no ORC. A maior potência líquida do sistema flash + ORC foi obtida a 700 kPa de pressão flash e 1.800 kPa de pressão de operação do ORC, gerando uma potência de 58,81 kW e uma eficiência elétrica global de 8,66%. A partir dessa potência disponível, projetou-se o eletrolisador PEM para operar com a energia gerada pelo sistema flash + ORC, obtendo-se uma produção de hidrogênio de 0,2219 kg/h em condição nominal e de 0,5545 kg/h quando se aproveita toda a potência disponível. Os resultados indicam que a integração Flash + ORC + PEM melhora o aproveitamento energético do recurso geotérmico, combinando geração elétrica direta, recuperação de calor residual e produção de hidrogênio como vetor energético. Resumen El presente trabajo de conclusión de curso analiza termodinámicamente un sistema geotérmico integrado para la producción de electricidad e hidrógeno, compuesto por un subsistema geotérmico de única etapa flash, un ciclo ORC que utiliza butano como fluido de trabajo y un electrolizador de membrana de intercambio protónico PEM. El modelo fue desarrollado en Python a partir de balances de masa y energía; las propiedades termodinámicas se obtuvieron mediante CoolProp, considerando un recurso geotérmico de 453,15 K, 1,200 kPa y 1 kg/s. En el subsistema flash se evaluaron presiones de separación de 300, 400, 500, 700 kPa, con el propósito de analizar su efecto sobre la calidad de vapor, el flujo másico separado, la potencia de la turbina y la energía térmica remanente en la corriente líquida geotérmica separada. Posteriormente, para cada condición de operación del flash, se estudió el ciclo ORC variando la presión alta de operación entre 1,600 y 2,600 kPa, considerando el aprovechamiento térmico de la corriente geotérmica separada. Los resultados demuestran que el aumento de la presión flash reduce la calidad del vapor y la potencia de la turbina de vapor, que disminuye de 28.99 kW a 13.64 kW, no obstante, incrementa la temperatura del caudal líquida separada disponible para la recuperación térmica en el ORC, la mayor potencia neta del sistema flash + ORC se obtuvo a 700 kPa de presión flash y 1800 kPa de presión de operación del ORC, que genera una potencia de 58,81 kW y una eficiencia eléctrica global de 8,66 %. A partir de esta potencia disponible, se proyectó el electrolizador PEM para operar con la energía generada por el sistema flash + ORC, obteniéndose una producción de hidrógeno de 0,2219 kg/h en condición nominal y de 0,5545 kg/h cuando se aprovecha toda la potencia disponible. Los resultados indican que la integración Flash + ORC + PEM mejora el aprovechamiento energético del recurso geotérmico, combinando generación eléctrica directa, recuperación de calor residual y producción de hidrógeno como vector energético.esopenAccessenergia geotérmicabutanohidrogêniotermodinâmica