Abstract

AVILA-PEREZ, José Rodrigo; GUTIERREZ-URUETA, Geydy Luz; TAPIA-RODRIGUEZ, Fidencio  and  ARAOZ-RAMOS, Joseph. Modelado de un motor Stirling de pistón libre de 1kW: Oportunidad para la producción de electricidad sostenible. Ing. invest. y tecnol. [online]. 2020, vol.21, n.4, 00007.  Epub Nov 20, 2020. ISSN 2594-0732.  https://doi.org/10.22201/fi.25940732e.2020.21.4.035.

Como parte de las muchas alternativas para el desarrollo de nuevos métodos para la transformación de energía sostenible, el motor Stirling se distingue por las características de un motor de combustión externa, con muchas ventajas. Estos motores se pueden activar con calor, lo que representa una opción adicional para el uso de energía renovable. El motor de pistón libre Stirling (FPSE) es especial debido a la eliminación de todos los mecanismos de desgaste de un motor cinemático típico de Stirling. Un dispositivo de almacenamiento mecánico lineal reemplaza el dispositivo de manivela del cinemático, lo que hace posible una larga vida útil, una mayor eficiencia y un mantenimiento nulo. Este documento presenta un modelo teórico de un motor Stirling de pistón libre (MSPL) basado en un análisis dinámico y térmico. Como el núcleo del estudio, el "análisis de primer orden" de la máquina térmica se implementa tomando algunas suposiciones ideales. Una técnica de computación evolutiva se presenta como una solución factible para encontrar parámetros de diseño correctos y funcionales. Para la parte dinámica, el modelo matemático se obtiene a través de balances de energía, y luego se implementa un estudio de estabilidad para asegurar las oscilaciones de la máquina. Los resultados incluyen varios casos, que ofrecen parámetros como el área del cilindro y la varilla, la temperatura del enfriador, la temperatura del calentador, la masa del pistón y del desplazador, la rigidez del pistón y del desplazador, el ángulo de fase, la frecuencia y la potencia. Es fundamental tener en cuenta la sensibilidad del sistema y, por lo tanto, es esencial aplicar un análisis de estabilidad para comprender completamente el comportamiento de esta máquina térmica. Los resultados se comparan en términos de error calculado considerando el análisis de primer orden y el estudio de estabilidad desarrollado con el análisis de Schmidt.

Keywords : Stirling; motor; pistón libre; estabilidad; algoritmo genético; diseño.

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