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dc.contributor.advisorGoméz Rivera, Williamspa
dc.contributor.authorSalcedo Joya, Yommara Stefannyspa
dc.contributor.authorSerrato Pinzón, Ximena Carolinaspa
dc.coverage.spatialCalle 100spa
dc.date.accessioned2019-12-12T13:30:08Z
dc.date.accessioned2019-12-26T22:09:19Z
dc.date.available2019-12-12T13:30:08Z
dc.date.available2019-12-26T22:09:19Z
dc.date.issued2019-10-04
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/10654/32596
dc.description.abstractEl motor Stirling es un motor de combustión externa que tiene una fuente de calor proveniente de diferentes medios, como energía solar, eólica, eléctrica, geotérmica, entre otras. Con base a esto se tiene una fuente de calor, en la cual se va a hacer el estudio de cómo influye la variación de la temperatura con la eficiencia y la velocidad del motor. Se tomaron datos de la velocidad, la presión y temperaturas para por medio de estos realizar el cálculo de trabajo y eficiencia de cada motor. Para la visualización de la energía que entrega el motor, se realizó un diseño del acople entre el motor Stirling y un generador, para el cual se tuvo en cuenta el trabajo que se genera para el funcionamiento del sistema. Con el fin de observar cómo influye en el funcionamiento del motor, se varia el peso del volante de inercia y así mismo el material que se tendrá en el intercambiador de calor. Todos los resultados que se obtienen son comparados y estudiados para poder realizar una buena elección al diseñar un motor Stirling en futuras investigaciones. Para el desarrollo del proyecto se utilizaron software como MatLab®, SolidWorks® y Ansys®, en donde se realizan simulaciones térmicas, desarrollo de códigos para mecanizar piezas para el ensamble del motor y la visualización de las variables. Culminado la fase experimental del proyecto se encuentran eventualidades causadas por la falta de torque que posee la configuración gamma, lo cual impide la transformación de la energía mecánica en energía eléctrica. Con los resultados obtenidos se comprobó que el motor cumple con el ciclo termodinámico del modelo Stirling.spa
dc.description.tableofcontents1. INTRODUCCIÓN ................................................................................................................ 15 1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .................................................................... 16 1.2 JUSTIFICACIÓN .......................................................................................................... 16 1.3 OBJETIVO GENERAL ................................................................................................ 17 1.3.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................... 17 1.4 ALCANCE ..................................................................................................................... 17 1.5 METODOLOGÍA DE TRABAJO ............................................................................... 18 1.6 ESTADO DEL ARTE ................................................................................................... 19 2. MARCO TEÓRICO ............................................................................................................. 25 2.1 DEFINICIÓN ................................................................................................................. 25 2.2 TIPOS DE MOTORES ................................................................................................. 25 2.2.1 Tipo Alfa .................................................................................................................. 25 2.2.2 Tipo Beta ................................................................................................................. 26 2.2.3 Tipo gamma ............................................................................................................ 27 2.3 PARTES DEL MOTOR ................................................................................................ 27 2.3.1 Regenerador ............................................................................................................ 28 2.3.2 Pistón ....................................................................................................................... 28 2.3.3 Desplazador ............................................................................................................. 28 2.3.4 Volante de inercia ................................................................................................... 28 2.3.5 Foco caliente ............................................................................................................ 28 2.3.6 Foco frio .................................................................................................................. 28 2.3.7 Mecanismo biela-cigüeñal ...................................................................................... 29 2.4 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE UN MOTOR STIRLING ................................ 29 2.5 CICLO STIRLING........................................................................................................ 29 2.5.1 Procesos del ciclo .................................................................................................... 30 2.5.2 Ciclo completo ........................................................................................................ 31 2.5.3 Eficiencia ................................................................................................................. 32 2.6 PARÁMETROS DE DISEÑO ...................................................................................... 33 2.6.1 Influencia de los parámetros sobre la potencia ................................................... 35 2.7 TRANSFERENCIA DE CALOR ................................................................................. 36 2.7.1 Transferencia de calor por conducción .................................................................... 37 2.7.2 Transferencia de calor por convección .................................................................... 37 2.7.3 Transferencia de calor por radiación ....................................................................... 38 3. PROCEDIMIENTOS ........................................................................................................... 39 3.1 SELECCIÓN DE MATERIALES ............................................................................... 39 3.2 SIMULACIONES Y CAD ............................................................................................ 40 3.2.1 GENERACIÓN DEL CAD ................................................................................... 40 3.2.2 CONDICIONES INICIALES Y DE FRONTERA ............................................. 41 3.2.3 CONVERGENCIA DE MALLA .......................................................................... 41 3.2.3.1 Flow Simulation® ............................................................................................... 41 3.2.3.2 Ansys Fluent® ..................................................................................................... 44 3.3 CONSTRUCCIÓN DEL MOTOR ........................................................................... 46 3.3.1 Impresión de las piezas .......................................................................................... 46 3.3.2 Adquisición de componentes y materiales ........................................................... 46 3.3.3 Mecanizado y cortes ............................................................................................... 46 3.3.4 Pruebas de funcionamiento ................................................................................... 48 3.4 Diseño de la interfaz y generación del código para la adquisición de datos............. 49 3.4.1 Variables a estudiar ............................................................................................... 49 3.4.2 Caracterización ....................................................................................................... 50 3.4.3 Comunicación serial ............................................................................................... 52 3.4.4 Creación de la interfaz ........................................................................................... 54 3.4.5 Desarrollo del algoritmo ........................................................................................ 56 4. RESULTADOS Y ANÁLISIS .............................................................................................. 57 4.1 CÁLCULOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR ................................................... 57 4.2 CÁLCULOS DEL MODELO....................................................................................... 58 4.3 SIMULACIONES .......................................................................................................... 60 4.3.1 Flow Simulation® ................................................................................................... 60 4.3.2 Ansys Fluent® ......................................................................................................... 65 4.4 PRÁCTICAS EXPERIMENTALES ........................................................................... 70 4.4.1 Cobre ....................................................................................................................... 71 4.4.2 Aluminio .................................................................................................................. 75 4.5 TRANSFORMACIÓN DE ENERGÍA MECÁNICA A ENERGÍA ELECTRÍCA 79 5. CONCLUSIONES ................................................................................................................. 81 6. TRABAJOS A FUTURO ..................................................................................................... 82 REFERENCIAS ........................................................................................................................... 83 Anexo 1: Cartas tecnológicas. ..................................................................................................... 85 Anexo 2: Planos. ........................................................................................................................... 95spa
dc.format.mimetypeapplication/pdfspa
dc.language.isospaspa
dc.rightsDerechos Reservados - Universidad Militar Nueva Granada, 2019spa
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/spa
dc.titleConstrucción y evaluación operacional de un motor stirling a escalaspa
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisspa
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccessspa
dc.subject.lembMOTORES DE COMBUSTION EXTERNAspa
dc.subject.lembMOTORES SOLARESspa
dc.publisher.departmentFacultad de Ingenieríadspa
dc.type.localTrabajo de gradospa
dc.description.abstractenglishThe Stirling motor is an external combustion motor that has different sources of heat, such as solar energy, wind energy, electricity, geothermal, among others. Based on this, there is a source of heat in which the study on how temperature variations are influenced by the efficiency and the velocity of the motor. Data points on velocity, pressure, temperature, torque, and efficiencies from each motor was taken. To visualize the energy created by the motor, a coupling between the Stirling motor and a generator was designed and the function of the system was taken into account. In order to observe the engine operation, the weight of the flywheel is varied as well as the material needed to exchange heat. All results are compared and analyzed in order to make the right decision when designing a Stirling motor. For this project MatLab®, SolidWorks® and ansys® were used in order to conduct thermal simulations, as well as for developing codes to mechanize parts for the motor assembly and the visualization of the variables. Concluding the experimental phase of the project there we finded eventualities caused by the lack of torque own of the gamma configuration, which inhibit the mechanical energy transformation into electric energy. With the reached results have been proved that the motor fulfills the thermodynamical cycle of the Stirling model.eng
dc.title.translatedConstruction and operational evaluation of a scale stirling enginespa
dc.subject.keywordsstirling enginespa
dc.subject.keywordsgamma configurationspa
dc.subject.keywordsthermodynamic studyspa
dc.publisher.programIngeniería en Mecatrónicaspa
dc.creator.degreenameIngeniero en Mecatrónicaspa
dc.description.degreelevelPregradospa
dc.publisher.facultyIngeniería - Ingeniería en Mecatrónicaspa
dc.type.dcmi-type-vocabularyTextspa
dc.type.versioninfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionspa
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadasspa
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dc.subject.proposalmotor stirlingspa
dc.subject.proposalconfiguración gammaspa
dc.subject.proposalestudio termodinámicospa
dc.publisher.grantorUniversidad Militar Nueva Granadaspa


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