Diseño y construcción de un motor Stirling solar tipo alfa de pequeño porte
This study is about the design and construction of a solar Stirling engine type alpha using as a power source a parabolic disc. This prototype uses air as a working fluid at 1 atm. The development of the project has been carried out in three phases. Initially, the thermodynamic modeling of the motor...
- Autores:
-
Bernal Castañeda, María Fernanda
Zapata Guzmán, Brayan Leandro
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2018
- Institución:
- Universidad Autónoma de Occidente
- Repositorio:
- RED: Repositorio Educativo Digital UAO
- Idioma:
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- OAI Identifier:
- oai:red.uao.edu.co:10614/10565
- Acceso en línea:
- http://hdl.handle.net/10614/10565
- Palabra clave:
- Ingeniería Mecánica
Motores Stirling
Energía solar
Máquinas térmicas
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This study is about the design and construction of a solar Stirling engine type alpha using as a power source a parabolic disc. This prototype uses air as a working fluid at 1 atm. The development of the project has been carried out in three phases. Initially, the thermodynamic modeling of the motor was carried out by means of first order methods using Matlab in order to analyze theoretically the efficiency and delivered power. Then it is done the movement study in Solidworks to detail in CAD the design of the engine and then select the appropriate materials and manufacturing processes. Finally, the Stirling engine and the solar collector were built for the experimental validation of the efficiency and power reached. The design process was allow to establish the optimum displacement volume that is 78 cm3 with a piston diameter of 5 cm reaching a temperature gradient between the area of compression and expansion of 250°C. Three types of heat source were tested in order to measure the temperatures reached in the expansion and compression zones. They were used as heat sources, the solar dish, a lighter and a blowtorch. The project is part of a group of investigation of thermal systems of the U.A.O which tries to contribute in the solution of the problem of the NIZ (Non-interconnected zones) of the country making use of renewable energy sources by means of alternative systems of generation of electric power |
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Finally, the Stirling engine and the solar collector were built for the experimental validation of the efficiency and power reached. The design process was allow to establish the optimum displacement volume that is 78 cm3 with a piston diameter of 5 cm reaching a temperature gradient between the area of compression and expansion of 250°C. Three types of heat source were tested in order to measure the temperatures reached in the expansion and compression zones. They were used as heat sources, the solar dish, a lighter and a blowtorch. The project is part of a group of investigation of thermal systems of the U.A.O which tries to contribute in the solution of the problem of the NIZ (Non-interconnected zones) of the country making use of renewable energy sources by means of alternative systems of generation of electric powerEn este estudio se realiza el diseño y construcción de un motor Stirling solar tipo alfa empleando como fuente de alimentación un disco parabólico. Este prototipo utiliza aire como fluido de trabajo a 1 atm. El desarrollo del proyecto se dividió en tres fases. Inicialmente se realizó el modelamiento termodinámico del motor a través de métodos de primer orden utilizando Matlab con el fin de analizar teóricamente la eficiencia y potencia entregada. Seguido a ello se realizó el estudio de movimiento en Solidworks para detallar en CAD el diseño del motor y posteriormente seleccionar los materiales y procesos de manufactura adecuados. Finalmente, se construyó el motor Stirling y el colector solar para la validación experimental de la eficiencia y potencia alcanzada. El proceso de diseño permitió establecer que el volumen óptimo de desplazamiento es de 78 cm3 con un diámetro de pistón de 5 cm, alcanzando un gradiente de temperatura entre la zona de compresión y expansión de 250°C. Se realizaron pruebas con tres tipos de fuente de calor, con el fin de medir las temperaturas alcanzadas en las zonas de expansión y compresión. Se utilizaron como fuentes de calor, el plato solar, un mechero y un soplete. El proyecto forma parte del semillero de investigación de sistemas térmicos de la U.A.O. el cual pretende aportar en la solución de la problemática de las ZNI (Zonas No Interconectadas) del país haciendo uso de fuentes de energía renovables por medio de sistemas alternativos de generación de energía eléctricaProyecto de grado (Ingeniero Mecánico)-- Universidad Autónoma de Occidente, 2018PregradoIngeniero(a) Mecánico(a)application/pdf139 páginasspaUniversidad Autónoma de OccidenteIngeniería MecánicaDepartamento de Energética y MecánicaFacultad de IngenieríaDerechos Reservados - Universidad Autónoma de Occidentehttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)http://purl.org/coar/access_right/c_abf2instname:Universidad Autónoma de Occidentereponame:Repositorio Institucional UAOAGREDA Víctor, MARASCA Tony. Diseño y fabricación a escala de un motor Stirling accionado por energía solar [en línea]. Trabajo de investigación Ingeniero Mecánico. Barbula, Venezuela.Universidad de Carabobo. Facultad de Inegniería. Escuela de Ingeniería Mecánica. Mayo, 2013. [Consultado en 15 de abril de 2018]. Disponible en internet: https://es.scribd.com/document/207121829/DISENO-Y-FABRICACION-A-ESCALA-DE-UN-MOTOR-STIRLING-ACCIONADO-POR-ENERGIA-SOLAR AGÜERO ZAMORA, Víctor Raúl. Diseño y construcción de un motor Stirling para la generación de energía eléctrica [en línea]. Proyecto de grado Ingeniero Mecánico. Lima Perú. Universidad Nacional de Ingeniería. Facultad de Ingeniería Mecánica. 2011. p. 42. Disponible en Internet: http://cybertesis.uni.edu.pe/handle/uni/756 AHUMADA Omar. Recomiendan al Gobierno racionamiento programado de energía del 5 %. 2016 [en línea]. En: El Tiempo, marzo 6 2016. [Consultado: 5 de mayo del 2018]. Disponible en http://www.eltiempo.com/archivo/documento/CMS-16531353 ALUMINIOS Y METALES UNICORNIO. Aluminio 7075 [en línea]. Aluminios y metales unicornio [Consultado el 5 julio del 2018]. Disponible en internet: http://www.aluminiosymetalesunicornio.com.mx/7075.html BECKMAN, William A.; DUFFIR, John A. Solar Engineering of Thermal Processes. 4 ed. New Jersey: John Wiley & Sons, Inc, 2013. 359 p. ISBN 978-0-470-87366-3. DURÁN MEDINA, Pino; BARBOSA SALDAÑA, Juan Gabriel. Diseño y construcción de un prototipo de concentrador solar parabólico de disco reflector para generación de energía térmica [En línea]. Instituto Politécnico Nacional. Escuela superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, 2012. 54 p. [Consultado: 15 de mayo del 2018]. Disponible en http://tesis.ipn.mx/jspui/handle/123456789/17648 Energías renovables, con gran potencial para crecer en el país [en línea]. En: El Tiempo: abril 2018. [Consultado: 20 de mayo del 2018]. 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