Diseño y construcción de un sistema de generación de electricidad con un concentrador parabólico y Motor Stirling
- Format
- BachelorThesis
- Status
- publishedVersion
- Description
El presente trabajo radica en la construcción y diseño de un sistema de generación de electricidad utilizando un concentrador solar y un motor Stirling, usando como fuente de calor la energía del sol. El primer capítulo, se encuentra enfocado en la conceptualización del motor Stirling como su funcionamiento, tipo de accionamiento, su clasificación, el tipo de fluido a usar, entre otros. Adicional, se aplica un análisis de las investigaciones más relevantes, que se han realizado en la generación de energía eléctrica con el uso de un motor Stirling, lo que conllevó a definir el objetivo principal de este proyecto. También se realiza un análisis del tipo de motor y el mecanismo a implementar. Llegando a definir un motor de tipo beta con un mecanismo rómbico para su accionamiento, que se caracteriza por ser un modelo de bajo ruido y fácil movimiento, al mismo tiempo este sistema es el más complejo en su implementación. En el segundo capítulo, se expresan los modelos matemáticos que gobiernan el diseño del sistema de generación eléctrica, comenzando desde las ecuaciones de la radiación solar, que se genera en cada día en función de la ubicación geográfica y el posicionamiento del sol, pasando por las ecuaciones termodinámicas y de transferencia de calor, que permiten entender los fenómenos que se generan en la parte interior del cilindro, donde se produce la expansión del fluido de trabajo que en este caso es el aire. También se determinan las ecuaciones cinemáticas de movimiento del mecanismo rómbico, para así poder precisar las medidas de dicho mecanismo. Y por último se presentan las ecuaciones de diseño de los elementos que complementan el sistema. En el último capítulo de este trabajo, se expresan los resultados obtenidos bajo los modelos matemáticos y los datos experimentales obtenidos en los cinco días de pruebas, en el que se permite apreciar el trabajo del motor generador que arrojó un voltaje de entre 150 a 615 V con una eficiencia del concentrador solar del 30 %. También se visualizan los parámetros físicos como son la radiación solar y la velocidad del viento de 509.37 W/m2 y 1.03 m/s respectivamente.
The present work consists of the construction and design of an electricity generation system, it uses a solar concentrator and a Stirling engine, we use the sun's energy as a heat source. The first chapter has focused on the conceptualization of the Stirling engine as its operation, type of drive, its classification, the type of fluid that can be used, among others. Additionally, an analysis of the most relevant investigations that has carried out in the generation of electrical energy with the use of a Stirling engine, which leads us to the definition of the main objective of this project. Then we do an analysis of the type of motor and the mechanism to implement. We decided to use a beta type motor with a rhombic mechanism for its drive, which is a low noise and easy movement model, but at the same time this system is the most complex in its implementation. In the second chapter, we have expressed the mathematical models that govern the design of the electrical generation system, we base the calculations on the equations of the solar radiation that it has generated each day depending on the geographical location and the position of the sun, going through thermodynamic equations and heat transfer that allow us to understand the phenomena generated in the internal part of the cylinder where the expansion of the working fluid occurs, which in this case is air. We also determine the kinematic equations of motion of the rhombic mechanism and thus we can specify the measures of said mechanism. And finally, we present the design equations of the elements that complement the system. In the last chapter of this work, we express the results obtained under the mathematical models and the experimental data of the five days of testing, in which we can see the work of the generator motor that produces a voltage between 150 to 615 V with a 30% solar concentrator efficiency. We also show physical parameters such as solar radiation and wind speed of 509.37 W/m2 and 1.03 m/s respectively.
- Publication Year
- 2021
- Language
- spa
- Topic
- INGENIERÍA MECÁNICA
ANÁLISIS DE SISTEMAS
DISEÑO EN INGENIERÍA
DISEÑO DE MÁQUINAS
MOTORES
PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA
- Repository
- Repositorio Universidad Politécnica Salesiana
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- http://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/19949
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- openAccess
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