Diseño y fabricación de un motor Stirling de bajo diferencial de temperatura para la generación de energía eléctrica, mediante energía solar térmica

Iglesias Forns, Carlos Francisco (2019) Diseño y fabricación de un motor Stirling de bajo diferencial de temperatura para la generación de energía eléctrica, mediante energía solar térmica. Maestría thesis, Universidad Autónoma de Nuevo León.

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Resumen

Objetivos y método de estudio: ´ Diseñar y manufacturar un motor Stirling configuración Gamma de bajo diferencial de temperatura que permita obtener una metodología de diseño de estos convertidores primarios, permitiendo evaluar el impacto que tienen los parámetros de diseño termodinámicos y las condiciones de operación en el desempeño del motor. Analizar los antecedentes sobre el motor Stirling de configuración Gamma para poder postular de forma adecuada el diseño del mismo. Postular el modelo termodinámico. Diseño del mecánico del motor. Manufactura del prototipo. Definir los parámetros claves de diseño termodinámico del motor y como ´estos influyen en el desempeño del ciclo. Contribuciones y conclusiones: Se analizaron los antecedentes sobre el motor Stirling configuración Gamma y su modelación, lo cual permitió conocer características, limitaciones y una correcta estrategia para postular el modelo de forma adecuada. Fue posible desarrollar un modelo adiabático de segundo orden, el cual permitió la parametrización del motor integrado con un modelo de perdidas bien detallado de todos los componentes. El mismo permitió tomar decisiones de diseño clave en cuanto a los mejores parámetros de operación para el desempeño del motor, la mejor selección de materiales para cada componente del motor, fluidos y presiones de trabajo, además del régimen de velocidades de operación del mismo. Se realizó el diseño mecánico de los componentes del motor el cual permitió un estudio de elementos finitos por componentes, simulaciones dinámicas que permitieron fundamentar todos los criterios de diseño para su manufactura y ensamble. Lo cual permitió obtener una instalación experimental instrumentada para el posible estudio experimental de los fenómenos físicos que ocurren en un motor Stirling. Por ´ultimo la instalación experimental obtenida gracias a este estudio, deja abierta la posibilidad a realizar estudios futuros en la línea de investigación de motores Stirling de bajo diferencial de temperatura para aplicaciones solares o de cogeneración. Usando la metodología expuesta en el trabajo se puede diseñar cualquier tipo de motor para diferentes condiciones de operación.

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