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• Marlon

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INDICE INTRODUCCIÓN ............................................................................................... 3 OBJETIVOS ....................................................................................................... 5 CAPITULO I – CONTEXTO HISTÓRICO ........................................................... 6 1. Energía química ....................................................................................... 6 2. Energía térmica ........................................................................................ 6 3. Energía mecánica..................................................................................... 6 4. Energía eléctrica....................................................................................... 7 5. Energía luminosa...................................................................................... 8 CAPITULO II – GENERALIDADES .................................................................. 11 1. ENERGÍA ............................................................................................... 11 1.2.

ENERGÍA TÉRMICA. “..................................................................... 13

1.3.

ENERGÍA MECÁNICA. “ .................................................................. 15

1.4.

ENERGÍA ELÉCTRICA. “................................................................. 17

1.5.

ENERGÍA LUMINOSA. “ .................................................................. 18

2. PROCESOS DE TRANSFORMACIÓN .................................................. 19 3. CENTRALES DE CONVERSIÓN DE LA ENERGÍA. .............................. 19 3.1.

Central termo eléctrica ..................................................................... 19

3.1.1.

Historia ......................................................................................... 20

3.1.2.

Fases ............................................................................................ 20

3.1.3.

Tipos de centrales termo- eléctricas ............................................. 21

3.1.4.

Impacto ambiental ........................................................................ 21

3.1.5.

Ventajas y desventajas ................................................................. 22

CAPÍTULO III – PLANTEAMIENTO DE APROVECHAMIENTO DE LA ENERGÍA SOLAR PARA PRODUCIR ENERGÍA EN LA REGIÓN DE TUMBES. ......................................................................................................................... 23 1. PUNTO DE VISTA SOCIAL-AMBIENTAL .............................................. 23 2. APLICACIÓN DEL MÉTODO ESTADÍSTICO DE DISTRIBUCIÓN DE WEIBULL. ..................................................................................................... 24 3. DISEÑO DEL DISCO PARABÓLICO PARA MOTOR STIRLING ........... 28 3.2.

Relación de características técnicas más destacadas ..................... 29

CAPÍTULO IV – DEMOSTRACIÓN DEL PROYECTO MEDIANTE UN PROTOTIPO .................................................................................................... 33 1. INTRODUCCIÓN.................................................................................... 33 1.1.

PLANTEAMIENTO DEL TEMA. ....................................................... 33 1

1.2.

IMPORTANCIA DEL TEMA. ............................................................ 34

2. OBJETIVOS ........................................................................................... 34 3. MARCO TEÓRICO ................................................................................. 34 3.1.

MOTOR STIRLING. ......................................................................... 34

3.2.

PISTÓN............................................................................................ 34

3.3.

CIGÜEÑAL....................................................................................... 35

3.4.

BIELA. .............................................................................................. 35

3.5.

CILINDRO ........................................................................................ 35

3.6.

LA VOLANTE. .................................................................................. 35

4. METODOLOGÍA ..................................................................................... 35 4.1.

ESTUDIO Y DISCRIPCIÓN DEL MOTOR STRELING. ................... 35

4.2.

DESCRIPCIÓN DE LAS ZONAS DE UN MOTOR STRILING. ........ 37

4.3.

SISTEMA DE REFRIGERACIÓN DE UN MOTOR STRILING. ........ 37

4.4. TIPOS DE CONSTRUCCIÓN CONSTRUCTIVA DEL MOTOR STRILING. ................................................................................................. 38 4.5.

ELABORACIÓN DEL PROTOTIPO. ................................................ 39

4.6.

COSTOS EN LA FABRICACIÓN DEL MOTOR STRILING. ............ 43

CAPÍTULO V – RESULTADOS Y CONCLUSIONES ....................................... 44 1. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.......................................... 44 2. OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES. ...................................... 44 BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................ 45 ANEXOS .......................................................................................................... 46

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INTRODUCCIÓN La humanidad ha tenido siempre la necesidad de contar con fuentes de energía para satisfacer una serie de demandas de carácter vital o prescindible. Las necesidades vitales básicas son cubiertas por la energía suministrada por el Sol, a través de luz y calor, los alimentos y el oxígeno contenido en el aire. A medida que las civilizaciones han ido evolucionando se han creado nuevas necesidades energéticas, cada vez más imprescindibles. La primera fuente de energía sobre la que tuvo dominio el hombre fue el fuego (gracias a Prometeo, según la mitología griega). Su uso le permitió cocinar los alimentos y proveerse de calor en climas fríos, lo que constituye el primer ejemplo de la utilización práctica de una fuente de energía. El combustible, que permitía disponer del fuego era, en este caso, la madera y el carbón. Las demandas de energía aumentaron considerablemente a medida que se avanzaba en la industrialización de la sociedad. El advenimiento de las máquinas de vapor produjo una explosión en el uso y explotación de carbón, y con el descubrimiento de la electricidad se encontró en la energía de los ríos un invaluable recurso natural que tiene, además, la virtud de ser inagotable. Por último, el hallazgo del petróleo permitió el desarrollo eficiente de los motores de combustión interna los cuales se han convertido en el mecanismo de locomoción más usado hoy en día. Aunque la mayoría de las necesidades energéticas mencionadas no son esenciales para la sobrevivencia del ser humano, se han convertido en parte casi inseparable de nuestra cotidianidad y resulta difícil concebir un modo de vida diferente al que estamos acostumbrados, sin las comodidades que resultan de los múltiples aparatos hechos por el hombre. Por ello nos interesa asegurarnos de que la energía necesaria para mantener la estructura actual no desaparezca. Sin embargo, muchas de las fuentes energéticas utilizadas actualmente tienen una duración limitada, siendo el petróleo el caso más preocupante. Ninguna estimación prevé que las reservas petrolíferas mundiales podrán alcanzar para mucho más de un siglo. En el caso del carbón el panorama es más halagador. Su uso representa hoy casi una tercera parte de la producción mundial de energía y manteniendo este consumo se calcula que las reservas conocidas (un billón de toneladas de combustible convencional) durarían 450 años. Esta cifra se vería reducida si se toma en cuenta que el consumo de energía aumenta gradualmente. Sin embargo, el mayor problema con la quema de combustibles fósiles es que han propiciado la acumulación de compuestos de carbono en la atmósfera, los cuales producen el llamado efecto de invernadero y dan lugar a un incremento en la temperatura global de la biósfera. Este calentamiento alteraría el clima de manera perjudicial para la vida, incrementaría la extensión de las regiones áridas, y derretiría parte de los hielos en los casquetes polares aumentando el nivel de los mares e inundando ciudades costeras. Por lo tanto, es necesario que se trate de evitar la combustión desmesurada de combustibles fósiles para detener el efecto de invernadero. Esta situación ha llevado a buscar nuevas fuentes de energía que representen alternativas viables a los métodos de producción actual. 3

En este trabajo, nos interesa en particular estudiar un sector que en nuestro país no se encuentra desarrollado y parecería contar con un gran potencial: generación de electricidad a partir de biomasa (utilizando procesos de transformación de energía). ¿Por qué nos interesa la generación a partir de biomasa? A diferencia de otros energéticos renovables, la utilización de biomasa para generar electricidad presenta ciertas virtudes adicionales como son el aprovechamiento de los residuos (vegetales y animales).

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OBJETIVOS 

  

Plantear como alternativa el uso de un sistema de producción de energía, tomando como fuente a la energía proveniente del sol en forma de radiación solar. Diseñar un sistema de recolección solar o disco parabólico para la captación de la radiación solar incidente. Demostrar el funcionamiento proyecto planteado mediante un prototipo. Valerse de métodos estadísticos para la estimación de datos meteorológicos que emplearemos en el diseño de un sistema de producción de energía eléctrica.

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CAPITULO I – CONTEXTO HISTÓRICO 1. Energía química. La historia de la química abarco un periodo de tiempo

muy amplio, que va desde la prehistoria (Cuando el hombre descubrió el fuego comenzó a transformar la biomasa en energía térmica) hasta el presente; y está ligado al desarrollo cultural del hombre y su conocimiento de la naturaleza. Las civilizaciones antiguas ya usaban tecnologías que demostraban su conocimiento de las transformaciones de la materia, y algunos servían de base a los primeros estudios de la química, entre ellos se encuentra la extracción de los metales de sus menas, la Utilización de mercurio en la minería elaboración de alecciones como el bronce , la fabricación de cerámica, esmaltes y vidrio, las fermentaciones de la cerveza y el vino, la extracción de sustancia de las plantas para usarlas como medicina o perfumes y la transformación de grasas de jabón. 2. Energía térmica. En 1807 Thomas Young acuñó el

término energía y en 1852 lord Kelvin propuso su uso en termodinámica. El concepto energía interna apareció por primera vez en los trabajos de Rudolph Clausius y William Rankine, en la segunda mitad del siglo XIX, y con el tiempo sustituyó a los términos trabajo interior, trabajo interno y energía intrínseca empleados habitualmente en esa época. James Prescott Joule introduciría las definiciones de calor latente y calor sensible.

James Prescott Joule

3. Energía mecánica. El concepto de energía surgió de la idea de la vis viva

(fuerza viva), que Leibniz define como el producto de la masa de un objeto y su velocidad al cuadrado; él creía que total de la vis viva (fuerza viva) se conservaba. Para demostrar la desaceleración debido a la fricción, Leibniz afirmó que el calor consistía en el movimiento aleatorio de las partes constituyentes de la materia, Movimiento de un cuerpo una opinión compartida por Isaac Newton, aunque pasaría más de un siglo para que esto fuese generalmente 6

aceptado. En 1802 en una conferencia de Royal Society, Thomas Young fue el primero en utilizar el término "energía" en su sentido moderno, en lugar de vis viva. En 1807 en una publicación de estas conferencias lo escribió. En 1829 Gustave-Gaspard Coriolis describió "energía cinética" en su sentido moderno, y en 1853, William Rankine acuño el término "energía potencial". 4. Energía eléctrica. Alessandro Volta, Charles-Augustin de Coulomb, André-

Marie Ampère. Ellos y muchos otros investigadores, impulsores de los grandes descubrimientos científicos y tecnológicos de los siglos XVIII Y XIX, contribuyeron a dar paso a la revolución industrial, es decir, la consagración definitiva de la energía eléctrica. Mucho antes, y como pasa siempre en materia de Historia, los griegos habían detectado en las laderas de la ciudad de Magnesia un Benjamín Franklin hizo volar una extraño fenómeno por el cual, en cometa durante una tormenta ciertas zonas, pequeñas piedras se atraían sin razón aparente. La tradicional explicación escolar de la electricidad estática aplicada a la cabellera del díscolo de la clase no es más que la representación de una escena relatada por Tales de Mileto al descubrir que frotando una varilla de ámbar con lana se conseguía atraer pequeños objetos e incluso provocar algún chispazo. Como los que provocaban los rayos de las tormentas al caer, capaces de provocar incendios y matar personas y ganado, cuyo efecto fue neutralizado Thomas Alva Edison considerado el en 1753 gracias a Benjamín Franklin, inventor más importante de Estados inventor del pararrayos, vigente hoy en día Unidos. Inventor del fonógrafo, la cámara de cine y una duradera como entonces. Cuando realmente se bombilla incandescente. empezó a avistar el verdadero potencial de la energía eléctrica, fueron sin duda los acontecimientos sociales del agitado siglo XVIII los que estimularon la capacidad de los científicos de la época para poner en marcha inventos e ideas fundamentales para el desarrollo industrial y el de las revoluciones acontecidas a partir de ese momento y de las que es producto nuestra sociedad actual. Ya en el siglo XIX, en pleno desarrollo tecnológico, la electricidad dio el salto a campos tan insospechados, en un primer momento, como las telecomunicaciones: la radio, el teléfono, el código Morse, etcétera. ¡Qué hubiese sido de las 7

grandes guerras sin ellos! Para entonces, los paisajes ya estaban trufados de toda clase de grandes obras hidráulicas y lanzada a la conquista de una nueva civilización, la energía eléctrica se coló en las casas de los países industrializados amparando desde los más básicos a los más sofisticados electrodomésticos. Conquistada la sociedad de consumo a nadie se le pasa por la cabeza pasar un solo día sin luz, o lo que sería aún peor ¡sin televisión o Internet! La energía eléctrica debe ahora ya, en pleno siglo XXI, garantizar su pervivencia para asegurar un bienestar al que nadie quiere renunciar. 5. Energía luminosa. Proviene desde el inicio de los tiempos, desde entonces

se han hecho todo tipo de teorías que han cambiado la forma de ver y pensar de lo que es la energía luminosa. Las teorías comenzaron desde la antigua Grecia que han descrito la luz como un rayo; entre otras tales como:  La luz es un rayo que sale de los ojos y se dirige hacia los objetos, planteada por Pitágoras.

 Ptolomeo y Euclides fueron los más certeros, señalaron que la luz se reflejaba, y que rebotaba de una superficie a otra.

 Christian Huygens planteó una teoría que hablaba de la existencia del medio invisible que llenaba todo lo que fuera vacío; provocada una serie de ondas que avanzaban hasta chocar con un objeto y cuando era el ojo humano, las ondas estimulaban la visión

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La luz generada por la energía eléctrica se le denomina luz eléctrica. La luz eléctrica fue inventada, en forma independiente y casi simultáneamente, en dos países por Joseph Swan (en Inglaterra) y Thomas Edison (en los EE. UU.).  Joseph Swan.- En 1850 empezó a trabajar en una bombilla usando filamentos de papel carbonizados dentro de un bulbo de cristal evacuado. Para 1860 fue capaz de demostrar un dispositivo funcional, y obtuvo la patente británica cubriendo un vacío parcial, lámpara incandescente de filamento de carbono. Sin embargo, la falta de un buen vacío y de una fuente eléctrica adecuada resultó en una lámpara ineficiente con un corto tiempo de vida. Quince años más tarde, en 1875, Swan volvió a considerar el problema de la bombilla con un vacío mejor y un hilo carbonizado como filamento. La característica más significativa de la lámpara mejorada de Swan fue el pequeño oxígeno residual en el tubo de vacío para encender el filamento, esto permitía que el filamento brillara intensamente hasta llegar casi a blanco sin tener fuego. Sin embargo, su filamento tenía baja resistencia, por lo que necesitaba gruesos cables de cobre para alimentarlo.  Thomas Edison. - Puede considerarse que el inventor de la luz eléctrica es Thomas Alva Edison quien en 1878 construyó la primera lámpara incandescente con un filamento de bambú carbonizado, que permaneció encendida durante más de 48 horas.  Swan recibió la patente británica para su dispositivo en 1878, alrededor de un año antes que Thomas Edison. Swan el éxito a la Sociedad Química de Newcastle (Newcastle Chemical Society), y en una conferencia en Newcastle en febrero de 1879 demostró una lámpara funcionando. Al comienzo de ese año empezó a instalar bombillas en hogares y señales en Inglaterra. En 1881 creó su propia compañía, The Swan Electric Light Company, y empezó la producción comercial. En los Estados Unidos Edison estaba trabajando en copias de la patente original de Swan, intentando hacerlas más eficientes. Aunque Swan lo batió en esa meta, Edison obtuvo patentes en los Estados Unidos para una copia bastante directa de la lámpara de Swan, y empezó una campaña publicitaria en donde reclamó ser el verdadero inventor. Swan, que estaba menos interesado en hacer dinero que en la invención, estuvo de acuerdo en que Edison pudiera vender las lámparas en los Estados Unidos, mientras que él conservó los derechos en el Reino Unido.

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En 1883 la ALAN & Swan United Electric Light Company fue establecida. Conocida comúnmente como "Ediswan" la compañía vendió las lámparas hechas con filamentos de la celulosa que Swan había inventado en 1881. La variación del filamento de la celulosa se convirtió en un estándar de la industria, excepto con la Edison Company. Edison continuó usando los filamentos de bambú hasta la fusión en 1892 que creó la General Electric, y la compañía se cambió a la celulosa.

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CAPITULO II – GENERALIDADES

1. ENERGÍA. “La energía se define como toda causa capaz de producir trabajo y se manifiesta, precisamente, por la realización, producción de trabajo o bien por su transformación en otra forma de energía” (Di, 2009). En el proyecto se trabajará con los siguientes tipos de energía: 1.1. ENERGÍA QUÍMICA. “Es la energía almacenada en los enlaces que unen a los diferentes elementos para la formación de sustancias. La energía química, por lo tanto, es aquella producida por reacciones químicas. Un ejemplo de energía química es la que desprende el carbón al quemarse. Las pilas y las baterías también poseen energía química. Es importante destacar que los alimentos también son fuente de energía química ya que, al ser procesados por el organismo, ofrecen calor (calorías), proteínas y vitaminas” (Bohorquez, 2013). 

La energía química es el potencial de una sustancia química para experimentar una transformación a través de una reacción química o, de transformarse en otras sustancias químicas. Formar o romper enlaces químicos implica energía. Esta energía puede ser absorbida o evolucionar desde un sistema químico.



La energía que puede ser liberada (o absorbida) por una reacción entre un conjunto de sustancias químicas es igual a la diferencia entre la cantidad de energía de los productos y de los reactivos. Este cambio en energía se llama energía interna de una reacción química.



El cambio de energía interna de un proceso es igual al cambio de calor si se mide bajo condiciones de volumen constante, como en un calorímetro. Sin embargo, bajo condiciones de presión constante el calor medido no siempre es igual al cambio de energía interna. El cambio de calor a presión constante se llama cambio de entalpía



Otro término útil es el calor de combustión, que es la energía liberada en la reacción de combustión ya menudo aplicada al estudio de los combustibles.



En química termodinámica el término usado para la energía potencial es el potencial químico, y por la transformación química se utiliza a menudo la ecuación de Gibbs-Duhem.

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

Dado que la fuerza de los enlaces químicos se asocia con la distancia entre las especies químicas (de hecho, los enlaces químicos más fuertes son los que tienen los elementos químicos implicados en la unión más cerca), la energía química depende de la posición mutua de las partículas que constituyen una sustancia.



Por lo tanto, la energía química es la energía almacenada en los enlaces químicos y es atribuible en gran medida a la suma de la energía potencial de las interacciones electrostáticas de las cargas presentes en la materia ponderable, más la energía cinética de los electrones.



Si se tiene un "nivel cero" de la energía química que es donde no hay enlaces químicos, la energía química es negativa.



La resonancia es un fenómeno químico-estructural que influye en gran medida la energía química en el sentido estabilizador. La reactividad y la cinética de los diversos compuestos sufren de las diferencias de energía química.



La energía química se produce en el curso de las transformaciones que tienen lugar a nivel de moléculas.

 Ejemplos de energía química: Energía nuclear. En las reacciones nucleares de fisión o fusión se generan alteraciones químicas en los átomos que se transforman en energía química. La combustión de un combustible. Un ejemplo de este caso lo tenemos al quemar un combustible y obtener energía térmica en forma de calor. La digestión por parte de un organismo vivo. Los alimentos, a través de determinadas reacciones en el estómago se convierten en energía química para el organismo. La fotosíntesis. Las plantas verdes obtienen energía transformando la energía solar en energía química en la fotosíntesis, la energía eléctrica se puede convertir en energía química a través de reacciones electroquímicas.

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1.2. ENERGÍA TÉRMICA. “También llamada energía calorífica, puede considerarse como energía cinética interna, porque está asociada con el movimiento de la estructura atómica y molecular del cuerpo, su medida se basa en la temperatura del cuerpo y es, precisamente, lo que produce que los átomos que forman las moléculas estén en constante movimiento ya sea trasladándose o vibrando” (Arteaga, 2017).  Cuando se suministra energía térmica a la sustancia, se estarán acelerando las moléculas en su interior, por lo que aumentará su temperatura. Sin embargo, llegará el momento en que la energía térmica se enfocará en el cambio de fase de la sustancia, sin apreciarse cambio en la temperatura. Cuando la sustancia ha alcanzado el siguiente estado físico, es posible generar el aumento de temperatura. Vale la pena establecer los conceptos de Energía Térmica Sensible y Energía Térmica Latente.

1.2.1. Energía Térmica Sensible. “Es la que se requiere transferir como calor a la sustancia, para propiciar en ella un aumento de temperatura” (Arteaga, 2017). Por ejemplo, cuando calentamos Agua para la cocción de alimentos, o se enciende una resistencia térmica para calentar el aire generado en el ventilador de una secadora, o nos ponemos el termómetro en la axila durante una fiebre, calentando el mercurio y haciéndolo ascender por el capilar. 1.2.2. Energía térmica latente. “Es la que es necesario transferir como calor a la sustancia, para producir en ella un cambio de fase. No hay aumento de temperatura hasta que la transformación de la sustancia sea completa” (Arteaga, 2017). Por ejemplo, se presenta durante la generación de un vapor o en el derretimiento o fusión de un sólido.  Estas dos energías térmicas se aplican en la Industria en procesos de separación como evaporación y destilación, en los que es de vital importancia la propiedad punto de ebullición, como guía para optimizar las concentraciones de los productos finales.  La transferencia de la energía térmica siempre va a ser impulsada por una diferencia de temperaturas, y tomará la dirección hacia el cuerpo con menor temperatura; es posible a través de tres mecanismos principales:

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1.2.3. Mecanismo de conducción. “Es un proceso de flujo de calor desde una región que está a una temperatura, hasta otra de temperatura inferior dentro del mismo medio o entre diferentes medios que se encuentran en contacto. En un primer caso, cuando hay una fuente de energía térmica como una parrilla eléctrica, ésta transmitirá dicha energía hacia el recipiente que se encuentre colocado sobre ella, y se difundirá en el material de aquél. En un segundo caso, cuando un cuerpo caliente entra en contacto con uno frío, la energía se transmitirá hacia el frío, invadiendo ese cuerpo hasta que ambos cuerpos lleguen a un equilibrio” (Arteaga, 2017). 1.2.4. Mecanismo de convección. “Proceso de transporte de energía (calor) que tiene lugar de una región a otra, dentro de un fluido debido al deslazamiento de la masa fluida. Por ejemplo: El aire más cercano a la superficie terrestre, ya caliente con la radiación solar, eleva su contenido en energía térmica, y al estar más agitado y menos denso, ascenderá. El aire más fresco y compacto, proveniente de alturas superiores, se involucra en el mismo evento y así comienza un ciclo de convección en que la energía térmica del suelo de la tierra es transportada por el aire hacia regiones superiores de la atmósfera” (Arteaga, 2017). 1.2.5.

Mecanismo de radiación. “Este proceso de transporte de energía tiene lugar cuando fluye la energía desde un cuerpo a otro, cuando ambos están separados en el espacio, aunque exista un vacío entre ellos, es decir, sin ayuda de un medio físico. Se transmite por medio de ondas electromagnéticas de baja longitud de onda, y basta con la proximidad de los cuerpos para que la energía térmica comience a viajar hacia el objetivo. La radiación solar es el ejemplo más común para describir este tipo de transferencia. La energía térmica del sol viaja a través del espacio y hace contacto con la superficie de la tierra” (Arteaga, 2017).

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1.3. ENERGÍA MECÁNICA. “La energía mecánica se puede definir como la capacidad de producir un trabajo mecánico, el cual posee un cuerpo, debido a causas de origen mecánico, como su posición o su velocidad. La energía mecánica se genera a partir de la suma de la energía cinética y la energía potencial” (Aceituno, 2015).  La energía mecánica es la energía que presentan los cuerpos en razón de su movimiento (energía cinética), de su situación respecto de otro cuerpo, generalmente la tierra, o de su estado de deformación, en el caso de los cuerpos elásticos. Es decir, la energía mecánica es la suma de las energías potencial (energía almacenada en un sistema), cinética (energía que surge en el mismo movimiento) y la elástica de un cuerpo en movimiento.  Energía propia de los cuerpos en movimiento. Para que las cosas se movilicen es necesario siempre que medie algún tipo de energía, en tanto, la energía que nos ocupa es que se produce por la acción de diversas fuerzas, tal es el caso de la elasticidad y de la gravitación. Puesto en palabras más simples, en la energía mecánica se unen dos fuerzas, una que trae la energía cinética y por otro lado la que incorpora la energía de la gravedad.  Energía gravitacional y energía cinética. Siendo más específicos debemos decir que la energía gravitacional potencial está dispuesta en cualquier cuerpo que se halle en estado de reposo y se la llama de ese modo porque en un cuerpo en reposo existe la presunción de su capacidad de movimiento. Por su parte, la energía cinética es la que manifiesta el movimiento concreto de un cuerpo, no el potencial, el que se presupone que ostenta, sino ciertamente el que desarrolla en la realidad. La misma está condicionada por la masa y por la velocidad de movimiento del cuerpo en cuestión. Para cualquier objeto que se movilice es necesario que sea influido por una fuerza, mientras tanto, el tiempo de esa fuerza sobre el cuerpo influirá en la velocidad que alcance el objeto. A mayor tiempo habrá una mayor velocidad desplegada.  La influencia de la fuerza. La fuerza es sin dudas una condición indispensable en este caso, y por eso siempre estará presente y asociada a la energía mecánica. La fuerza es justamente lo que permite que un movimiento se active o que deje de ser. En tanto, la fuerza podrá ser de diverso tipo, de fricción, de gravedad, elástica, y en todos los 15

casos es medida en Newton, que es la unidad de fuerza a instancias del Sistema Internacional de Unidades, y que se denominó de ese modo en homenaje al científico e investigador Isaac Newton por sus aportes a la mecánica. A través de la misma se expresa la capacidad que tienen los cuerpos con masa de realizar tal o cual trabajo.  La energía mecánica se conserva. Por tanto, no se crea ni se destruye. En el caso particular de sistemas abiertos conformados por partículas que interactúan a través de fuerzas puramente mecánicas o de campos conservativos, la energía se mantendrá constante con el correr del tiempo. De todas maneras, existen casos de sistemas de partículas en los cuales la energía mecánica no se conserva.  Tipos de energía mecánica y usos. Entre los tipos de energía mecánica se cuentan los siguientes: energía hidráulica (se dejará caer el agua y se aprovechará la energía potencial que se obtiene de ello. Su uso recurrente es para producir energía eléctrica y para mover molinos de harina), energía eólica (la producen los vientos generados en la atmósfera terrestre. También se emplea a instancias de la producción de energía eléctrica como mecanismo de extracción de aguas subterráneas o de ciertos tipos de molinos para agricultura) y energía mareomotriz (producida por el movimiento de las mareas y de las olas del mar, también se puede transformar en energía eléctrica).  En definitivas cuentas, como podemos ver, la energía mecánica es súper importante a la hora de permitirnos generar energía eléctrica, una energía tan demandada e indispensable en la actualidad para la realización de actividades cotidianas y ni hablar de su aporte en el desarrollo y trabajo de las industrias

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1.4. ENERGÍA ELÉCTRICA. “Aparece como el resultado del movimiento de partículas cargadas eléctricamente dentro de campos eléctricos y magnéticos. La energía eléctrica es causada por el movimiento de las cargas eléctricas (electrones positivos y negativos) en el interior de materiales conductores. Es decir, cada vez que se acciona el interruptor de nuestra lámpara, se cierra un circuito eléctrico y se genera el movimiento de electrones a través de cables metálicos, como el cobre. Además del metal, para que exista este transporte y se pueda encender una bombilla, es necesario un generador o una pila que impulse el movimiento de los electrones en un sentido dado. Siguiendo el principio de conservación de la energía en el que se indica que ésta no se crea ni se destruye, sólo se transforma de unas formas en otras, se explica que la energía eléctrica pueda convertirse en energía luminosa, mecánica y térmica. A esto hay que añadir su facilidad con la que se genera y se transporta. No obstante, y a pesar de ser una de las energías más utilizadas por el ser humano debido a su aplicación en una diversa gama de productos y aparatos cotidianos” (García, 2002)  La energía eléctrica puede ser de corriente continua o de corriente alterna. 1.4.1. Corriente eléctrica continua. “La corriente eléctrica continua es aquella que fluye de un punto a otro, siempre en el mismo sentido” (Ibar, 2011). Una batería o una pila producen una corriente continua porque los electrones circulan siempre por el mismo sentido desde el terminal negativo hacia el positivo. 1.4.2. Corriente eléctrica alterna. “La corriente alterna es aquella que fluye de un punto a otro, cambiando de sentido periódicamente, es decir, cuando la dirección de la corriente se invierte a intervalos regulares y los electrones se mueven hacia atrás y adelante, en torno a una posición media en el circuito conductor” (ibar, 2011). La electricidad comercial a gran escala procede de generadores que producen corriente alterna.  Ambas corrientes, continua y alterna, son igualmente eficaces. ¿Por qué entonces se prefiere, para la mayoría de usos, la corriente alterna? En primer lugar, porque el generador se produce directamente. En segundo lugar, porque el transporte de grandes cantidades de electricidad a bajo voltaje es antieconómico y se prefiere enviar menos electrones con mucha mayor energía. Para eso se necesita a la salida del generador un elevador de voltaje y a 17

la llegada a la red domiciliaria otro transformador que baje la tensión a valores más seguros, y ello no se puede conseguir económicamente con la corriente continua. 1.5. ENERGÍA LUMINOSA. “La energía luminosa es la energía que generan y transportan las ondas de luz. Cuando la luz se traslada puede actuar como una onda electromagnética o como una partícula, ya que puede interactuar con otras materias. Esas partículas se denominan fotones” (Gonzáles, 2011). 

La energía lumínica se trata de una forma de radiación que se propaga en forma de ondas electromagnéticas.



La luz (energía luminosa) que proviene del sol (energía solar) se le denomina luz solar y esta se remonta hace el principio de los tiempos y es todo el espectro de radiación electromagnética emitida por el Sol. Cuando la luz del sol se rompe al pasar a través de un prisma (como pueden ser unas gotas de agua), se separa en diferentes colores, cada uno con su longitud de onda, y podemos ver un bonito arcoíris. Aunque no toda la energía emitida por el sol está en forma de luz visible, la luz solar abarca el espectro ultravioleta, infrarrojo y visible.



La luz que emite el sol tarda 8 minutos y 19 segundos en llegar la Tierra, y lo primero con lo que se encuentra es con nuestra atmósfera. No toda la luz solar es capaz de atravesar la atmósfera, entre el 37 y 39% de la radiación total es reflejada por las nubes, la superficie y el aire; a esto se le llama albedo solar.



La luz que llega a la Tierra, calienta la superficie del planeta y la atmósfera; fruto de esa energía que llega desde el sol son los fenómenos atmosféricos. La energía que absorben los vegetales permite la fotosíntesis (transformándose en energía química), fundamental para la existencia de la vida en el planeta.

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2. PROCESOS DE TRANSFORMACIÓN Se puede transformar un tipo de energía a otro tipo de energía, a través de un sistema de transformación de energía. A continuación, tenemos sistemas de transformación entre diferentes formas de energía: Tipo de Mecánica energía Mecánica

Térmica

Química

Eléctrica

Térmica

Química

Molino de Rozamiento agua o de viento Motor Intercambiador Reacción termodinámico de calor endotérmica

Eléctrica Turbina agua o viento Termopar

Luminosa de Rozamiento de frotamiento

Termoluminiscencia

Motor de Alimentos o Metabolismo Batería Bioluminiscencia combustión combustibles interna Motor eléctrico Resistencias Electrólisis Transformador Bombilla eléctricas

Luminosa Dispositivo foto-eléctrico

Colectores térmicos

Fotosíntesis

Cédulas fotovoltaicas

o

Fluorescencia

3. CENTRALES DE CONVERSIÓN DE LA ENERGÍA. 3.1. Central termo eléctrica. “La central termoeléctrica o central térmica es una instalación empleada para la generación de energía eléctrica a partir de la energía liberada en forma de calor, normalmente mediante la combustión de combustibles fósiles como petróleo, gas natural o carbón. Este calor es empleado por un ciclo termodinámico convencional para mover un alternador y producir energía eléctrica. Contribuye al efecto invernadero, pues libera dióxido de carbono. También se pueden considerar centrales térmicas aquellas que funcionan con energía nuclear. Prácticamente todas las centrales eléctricas de carbón, nucleares, geotérmicas, de energía solar, térmica o de combustión de biomasa, así como algunas centrales de gas natural son centrales termoeléctricas. El calor residual de una turbina de gas puede usarse para producir vapor y a su vez producir electricidad en lo que se conoce como un ciclo combinado lo cual mejora la eficiencia. Las centrales termoeléctricas no nucleares, particularmente las de combustibles fósiles se conocen también como centrales térmicas o centrales termoeléctricas convencionales” (Jhonston, 2018).

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3.1.1. Historia. La primera central térmoeléctrica fue construida por Sigmund Schuckert en la ciudad de Ettal en Baviera y entró en funcionamiento en 1878. Las primeras centrales comerciales fueron Pearl Street Station en Nueva York y la Edison Electric Light Station, en Londres, que entraron en funcionamiento en 1882. Estas primeras centrales utilizaban motores de vapor de pistones. El desarrollo de la turbina de vapor permitió construir centrales más grandes y eficientes por lo que en el año 1905 la turbina de vapor había reemplazado completamente a los motores de vapor de pistones en las grandes centrales eléctricas 3.1.2. Fases. a) Se calienta el agua líquida que ha sido bombeada hasta un serpentín de calentamiento (sistema de tuberías). El calentamiento de agua se produce gracias a una caldera que obtiene energía de la combustión del combustible (carbón pulverizado, fuel o gas). b) El agua líquida pasa a transformarse en vapor; este vapor es húmedo y poco energético. c) Se sobrecalienta el vapor que se vuelve seco, hasta altas temperaturas y presiones. d) El vapor sobrecalentado pasa por un sistema de conducción y se libera hasta una turbina, provocando su movimiento a gran velocidad, es decir, generamos energía mecánica. e) La turbina está acoplada a un alternador solidariamente que, finalmente, produce la energía eléctrica. f) En esta etapa final, el vapor se enfría, se condensa y regresa al estado líquido. La instalación donde se produce la condensación se llama condensador. El agua líquida forma parte de un circuito cerrado y volverá otra vez a la caldera, previo calentamiento. Ʊ La corriente eléctrica se genera a unos 20.000 voltios de tensión y se pasa a los transformadores para elevar la tensión hasta unos 400.000 voltios, para su traslado hasta los puntos de consumo. Ʊ NOTA: Si la central térmica es de carbón, éste se almacena a medida que llega de la mina y se traslada por medio de una cinta transportadora hasta la tolva, de donde se pasa a un molino en el que se tritura hasta quedar convertido en polvo fino que arde más fácilmente. A continuación, se mezcla con aire precalentado y se introduce en la caldera. Si el combustible empleado es fuel, éste se almacena en depósitos a medida que llega de la refinería y tras ser calentado, se conduce desde ellos a la caldera. Si la central térmica es de gas, éste pasa de los tanques de almacenamiento a la caldera, experimentando también un calentamiento previo

20

3.1.3. Tipos de centrales termo- eléctricas. o De ciclo convencional. – “Se llaman centrales clásicas o de ciclo convencional a aquellas centrales térmicas que emplean la combustión del carbón, petróleo (aceite) o gas natural para generar la energía eléctrica. Son consideradas las centrales más económicas y rentables, por lo que su utilización está muy extendida en el mundo económicamente avanzado y en el mundo en vías de desarrollo, a pesar de que estén siendo criticadas debido a su elevado impacto medioambiental” (Jhonston, 2018). o De ciclo combinado. – “Una central térmica de ciclo combinado es aquella que usa, normalmente, gas natural como combustible y, para generar electricidad usa dos turbinas: una turbina tradicional de vapor (ciclo térmico ordinario) y otra de gas que aprovecha la energía de los gases de escape de la combustión, consiguiendo con ello aumentar el rendimiento de un 30% (centrales convencionales) a un 55%. El gas en combustión es el fluido que mueve directamente una turbina especial de alta velocidad, sin pasar por un circuito de vapor. La energía producida por los gases de salida de la turbina alimenta un circuito convencional de vapor, que mueve una segunda turbina A pesar de que estas plantas de ciclo combinado pueden ser de gas natural, fuel, o mixtas, se prefiere el gas, ya que es más limpio, no contiene azufre y produce menos CO2 para la misma energía producida” (Cazzulino, 2014). 3.1.4.

Impacto ambiental. La emisión de residuos a la atmósfera y los propios procesos de combustión que se producen en las centrales térmicas tienen una incidencia importante sobre el medio ambiente. Para tratar de paliar, en la medida de lo posible, los daños que estas plantas provocan en el entorno natural, se incorporan a las instalaciones diversos elementos y sistemas. El problema de la contaminación es máximo en el caso de las centrales termoeléctricas convencionales que utilizan como combustible carbón. Además, la combustión del carbón tiene como consecuencia la emisión de partículas y ácidos de azufre que contaminan en gran medida la atmósfera. En las de fuel oíl los niveles de emisión de estos contaminantes son menores, aunque ha de tenerse en cuenta la emisión de óxidos de azufre y hollines ácidos, prácticamente nulos en las plantas de gas. Las centrales de gas natural pueden funcionar con el llamado ciclo combinado, que permite rendimientos mayores (de hasta un poco más del 50%), lo que todavía haría las centrales que funcionan con este combustible menos contaminantes. 21

3.1.5. Ventajas y desventajas. Ʊ Ventajas. “Son las centrales más baratas de construir (teniendo en cuenta el precio por megavatio instalado), especialmente las de carbón, debido a la simplicidad (comparativamente hablando) de construcción y la energía generada de forma masiva. Las centrales de ciclo combinado de gas natural son mucho más baratas (alcanzan el 50%) que una termoeléctrica convencional, aumentando la energía térmica generada (y, por tanto, las ganancias) con la misma cantidad de combustible, y rebajando las emisiones citadas más arriba en un 20%, quedando así en 0,35 kg de CO2, por kw/h (Kilo Vatios por hora) producido” (Cazzulino, 2014). Ʊ Desventajas. “Los impactos negativos pueden ocurrir durante la construcción, así como la operación de las plantas termoeléctricas. Los impactos de la construcción son causados, principalmente, por las siguientes actividades de la preparación del sitio: desbroce, excavación, movimiento de tierras, drenaje, dragado o embalse de los ríos y otras extensiones de agua, establecimiento de las áreas de colocación, de préstamo y de relleno. Se emplea un gran número de trabajadores en la construcción de las centrales energéticas, y esto puede causar impactos socioculturales importantes en las comunidades locales. Su rendimiento (en muchos casos) es bajo (comparado con el rendimiento ideal) a pesar de haberse realizado grandes mejoras en la eficiencia (un 30-40% de la energía liberada en la combustión se convierte en electricidad de media)” (Cazzulino, 2014).

“El uso de combustibles calientes genera emisiones de gases de efecto invernadero y de lluvia ácida a la atmósfera, junto a partículas volantes que pueden contener metales pesados. Al ser los combustibles fósiles una fuente de energía finita, su uso está limitado a la duración de las reservas y/o su rentabilidad económica. Sus emisiones térmicas y de vapor pueden alterar el microclima local. Afectan negativamente a los ecosistemas fluviales debido a los vertidos de agua caliente en éstos. Su rendimiento (en muchos casos) es nulo (comparado con el rendimiento ideal), a pesar de haberse realizado grandes mejoras en la eficiencia (un 90-91% de la energía liberada en la combustión se convierte en electricidad, de media)” (Jhonston, 2018).

22

CAPÍTULO III – PLANTEAMIENTO DE APROVECHAMIENTO DE LA ENERGÍA SOLAR PARA PRODUCIR ENERGÍA EN LA REGIÓN DE TUMBES.

1. PUNTO DE VISTA SOCIAL-AMBIENTAL La actual situación económica y la conciencia medio-ambiental en el afán de obtener energías. Ha permitido innovar en nuevas formas para obtenerlas a partir de otras y de nuevos recursos con un impacto económicamente positivo y en el ámbito ecológico. En función de ello, se diseñará y fabricará un dispositivo que funcione adecuadamente en relación al motor Stirling actual, el cual es utilizado en gran medida y en aplicaciones diversas como consecuencia del avance tecnológico, a pesar de ser un aparato originado antiguamente y de mucha utilidad a nivel doméstico durante la antigüedad, en el nuevo siglo es rigurosamente desconocido en su totalidad y, por ende, surge la iniciativa de enfatizar hacia esta forma energética de manera innovada a partir de materiales reciclables desarrollando el principio de dicho motor y a su vez instruyendo de manera didáctica a la sociedad en esta forma de obtención de energía. Se busca incentivar a la población hacia una familiarización con la electricidad por medio de este proyecto y descentralizando el temor manifiesto de la sociedad en gran porción hacia la energía eléctrica, para ello se fomentará a la comunidad a realizar muestras de voltaje producido por el generador del proyecto ya mencionado también se aportará nuevas posibilidades de generación energéticas a través de un prototipo de motor termodinámico. Debido a la línea ecuatorial, las temperaturas del norte del país son elevadas (en comparación con la zona sur) lo cual permite aprovechar la energía proveniente del sol (temperatura térmica) mediante un disco recolector de radiación solar, el cual hace funcionar el ya mencionado motor Stirling.

23

2. APLICACIÓN DEL MÉTODO ESTADÍSTICO DE DISTRIBUCIÓN DE WEIBULL. Si queremos tener un aproximado de qué temperatura habrá (con una probabilidad del 85% de ocurrencia) en el momento del funcionamiento del motor, aplicaremos el método estadístico de Weibull (que permite determinar la probabilidad de ocurrencia de un determinado evento). 𝑚 ) × 100 𝑛+1

%𝑃𝑟𝑜𝑏𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 = ( Donde: m=Número de orden n=Número total de datos

24

ESTACIÓN CIA TUMPIS TEMPERATURA PROMEDIO MENSUAL

(°C)

AÑO

ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

AGO

SET

OCT

NOV

DIC

1988

26.733

26.967

26.800

26.667

26.033

25.200

24.500

23.933

24.333

24.600

25.100

25.733

1989

26.733

26.667

26.900

26.867

25.733

24.433

23.033

22.000

22.367

22.933

24.067

25.100

1990

26.733

26.900

27.267

26.967

26.333

24.867

23.533

22.500

22.433

23.667

23.833

25.567

1991

26.700

27.300

27.700

27.600

27.000

24.900

23.133

23.133

22.467

23.567

24.467

25.633

1992

26.533

26.800

26.733

27.333

26.800

25.567

24.367

23.133

23.133

23.767

24.033

25.367

1993

26.833

26.667

26.667

27.433

26.800

25.467

23.900

23.033

23.300

24.100

24.567

26.200

1994

27.033

26.633

26.300

26.800

26.500

24.767

23.000

22.067

22.533

24.233

24.800

26.200

1995

27.167

26.667

26.967

27.533

26.833

25.200

23.833

23.133

23.433

23.533

23.933

25.433

1996

26.728

27.599

27.460

26.854

26.195

24.101

23.089

23.275

23.576

24.216

24.604

26.298

1997

26.909

27.987

27.860

27.513

27.861

27.270

26.944

26.451

26.558

26.851

26.731

26.759

1998

27.184

27.324

27.158

27.290

26.760

25.934

24.748

23.867

24.297

24.083

24.697

25.744

1999

26.822

26.444

26.415

26.474

25.637

24.200

23.041

22.286

23.139

23.967

24.108

25.931

2000

26.476

26.782

26.469

26.761

26.008

23.570

22.665

22.612

22.676

23.338

24.056

25.697

2001

26.726

27.210

26.617

26.464

25.027

22.946

22.735

21.981

22.826

23.144

24.880

25.492

2002

27.205

26.940

27.217

27.104

26.695

25.059

23.696

22.971

23.456

24.302

25.682

26.349

2003

26.897

27.169

28.028

27.544

26.720

24.259

23.268

23.189

22.940

24.113

24.813

26.069

2004

27.114

27.394

28.839

27.750

26.471

24.062

22.714

22.670

23.473

23.873

24.271

25.483

2005

27.401

26.940

27.058

27.750

25.622

23.399

23.092

22.719

22.851

23.070

24.181

25.178

2006

26.770

26.540

26.791

27.070

25.714

23.896

23.146

23.631

23.632

23.872

24.788

25.825

2007

27.043

27.410

26.900

27.436

26.358

24.531

23.676

23.315

23.193

23.360

24.448

25.081

2008

26.099

26.702

26.832

26.604

26.003

25.289

24.887

24.260

24.073

23.803

24.421

26.238

2009

26.606

26.635

27.159

27.209

26.795

25.436

24.659

23.803

23.740

23.629

24.206

26.345

2010

27.157

27.290

27.560

27.659

27.014

25.574

24.803

23.484

23.340

23.543

23.891

26.076

2011

27.147

27.078

27.627

27.300

26.786

26.172

24.892

23.480

23.178

23.427

24.693

26.238

2012

26.948

27.167

27.834

27.369

27.300

26.246

25.003

23.628

23.594

23.820

24.866

26.703

2013

27.457

27.586

27.574

27.896

26.567

25.502

23.942

23.361

23.539

23.770

24.347

26.094

2014

26.866

27.488

26.718

27.767

27.141

26.544

25.459

24.304

24.411

24.834

25.633

26.896

2015

27.818

27.784

27.617

27.419

27.302

26.423

26.046

24.684

25.339

25.288

25.518

27.263

2016

27.632

27.783

27.692

27.347

26.865

25.900

24.790

23.928

24.307

24.201

23.807

26.275

2017

19.216

19.351

19.274

19.260

19.109

18.094

16.741

16.874

16.836

17.104

16.472

18.402

Fuente: PEBPT – 2018

25

ESTACIÓN CIA TUMPIS TEMPERATURA PROMEDIO MENSUAL ORDENADA DE MAYOR A MENOR (°C) ORDEN

ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

AGO

SET

OCT

NOV

DIC

1

27.818

27.987

28.839

27.896

27.861

27.270

26.944

26.451

26.558

26.851

26.731

27.263

2

27.632

27.784

28.028

27.767

27.302

26.544

26.046

24.684

25.339

25.288

25.682

26.896

3

27.457

27.783

27.860

27.750

27.300

26.423

25.459

24.304

24.411

24.834

25.633

26.759

4

27.401

27.599

27.834

27.750

27.141

26.246

25.003

24.260

24.333

24.600

25.518

26.703

5

27.205

27.586

27.700

27.659

27.014

26.172

24.892

23.933

24.307

24.302

25.100

26.349

6

27.184

27.488

27.692

27.600

27.000

25.934

24.887

23.928

24.297

24.233

24.880

26.345

7

27.167

27.410

27.627

27.544

26.865

25.900

24.803

23.867

24.073

24.216

24.866

26.298

8

27.157

27.394

27.617

27.533

26.833

25.574

24.790

23.803

23.740

24.201

24.813

26.275

9

27.147

27.324

27.574

27.513

26.800

25.567

24.748

23.631

23.632

24.113

24.800

26.238

10

27.114

27.300

27.560

27.436

26.800

25.502

24.659

23.628

23.594

24.100

24.788

26.238

11

27.043

27.290

27.460

27.433

26.795

25.467

24.500

23.484

23.576

24.083

24.697

26.200

12

27.033

27.210

27.267

27.419

26.786

25.436

24.367

23.480

23.539

23.967

24.693

26.200

13

26.948

27.169

27.217

27.369

26.760

25.289

23.942

23.361

23.473

23.873

24.604

26.094

14

26.909

27.167

27.159

27.347

26.720

25.200

23.900

23.315

23.456

23.872

24.567

26.076

15

26.897

27.078

27.158

27.333

26.695

25.200

23.833

23.275

23.433

23.820

24.467

26.069

16

26.866

26.967

27.058

27.300

26.567

25.059

23.696

23.189

23.340

23.803

24.448

25.931

17

26.833

26.940

26.967

27.290

26.500

24.900

23.676

23.133

23.300

23.770

24.421

25.825

18

26.822

26.940

26.900

27.209

26.471

24.867

23.533

23.133

23.193

23.767

24.347

25.744

19

26.770

26.900

26.900

27.104

26.358

24.767

23.268

23.133

23.178

23.667

24.271

25.733

20

26.733

26.800

26.832

27.070

26.333

24.531

23.146

23.033

23.139

23.629

24.206

25.697

21

26.733

26.782

26.800

26.967

26.195

24.433

23.133

22.971

23.133

23.567

24.181

25.633

22

26.733

26.702

26.791

26.867

26.033

24.259

23.092

22.719

22.940

23.543

24.108

25.567

23

26.728

26.667

26.733

26.854

26.008

24.200

23.089

22.670

22.851

23.533

24.067

25.492

24

26.726

26.667

26.718

26.800

26.003

24.101

23.041

22.612

22.826

23.427

24.056

25.483

25

26.700

26.667

26.667

26.761

25.733

24.062

23.033

22.500

22.676

23.360

24.033

25.433

26

26.606

26.635

26.617

26.667

25.714

23.896

23.000

22.286

22.533

23.338

23.933

25.367

27

26.533

26.633

26.469

26.604

25.637

23.570

22.735

22.067

22.467

23.144

23.891

25.178

28

26.476

26.540

26.415

26.474

25.622

23.399

22.714

22.000

22.433

23.070

23.833

25.100

29

26.099

26.444

26.300

26.464

25.027

22.946

22.665

21.981

22.367

22.933

23.807

25.081

30

19.216

19.351

19.274

19.260

19.109

18.094

16.741

16.874

16.836

17.104

16.472

18.402

26

ESTACIÓN CIA TUMPIS TEMPERATURA PROMEDIO MENSUAL ORDENADA DE MAYOR A MENOR

(C°) ORDEN

ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

AGO

SET

OCT

NOV

DIC

1

27.818

27.987

28.839

27.896

27.861

27.270

26.944

26.451

26.558

26.851

26.731

27.263

2

27.632

27.784

28.028

27.767

27.302

26.544

26.046

24.684

25.339

25.288

25.682

26.896

3

27.457

27.783

27.860

27.750

27.300

26.423

25.459

24.304

24.411

24.834

25.633

26.759

4

27.401

27.599

27.834

27.750

27.141

26.246

25.003

24.260

24.333

24.600

25.518

26.703

5

27.205

27.586

27.700

27.659

27.014

26.172

24.892

23.933

24.307

24.302

25.100

26.349

6

27.184

27.488

27.692

27.600

27.000

25.934

24.887

23.928

24.297

24.233

24.880

26.345

7

27.167

27.410

27.627

27.544

26.865

25.900

24.803

23.867

24.073

24.216

24.866

26.298

8

27.157

27.394

27.617

27.533

26.833

25.574

24.790

23.803

23.740

24.201

24.813

26.275

9

27.147

27.324

27.574

27.513

26.800

25.567

24.748

23.631

23.632

24.113

24.800

26.238

10

27.114

27.300

27.560

27.436

26.800

25.502

24.659

23.628

23.594

24.100

24.788

26.238

11

27.043

27.290

27.460

27.433

26.795

25.467

24.500

23.484

23.576

24.083

24.697

26.200

12

27.033

27.210

27.267

27.419

26.786

25.436

24.367

23.480

23.539

23.967

24.693

26.200

13

26.948

27.169

27.217

27.369

26.760

25.289

23.942

23.361

23.473

23.873

24.604

26.094

14

26.909

27.167

27.159

27.347

26.720

25.200

23.900

23.315

23.456

23.872

24.567

26.076

15

26.897

27.078

27.158

27.333

26.695

25.200

23.833

23.275

23.433

23.820

24.467

26.069

16

26.866

26.967

27.058

27.300

26.567

25.059

23.696

23.189

23.340

23.803

24.448

25.931

17

26.833

26.940

26.967

27.290

26.500

24.900

23.676

23.133

23.300

23.770

24.421

25.825

18

26.822

26.940

26.900

27.209

26.471

24.867

23.533

23.133

23.193

23.767

24.347

25.744

19

26.770

26.900

26.900

27.104

26.358

24.767

23.268

23.133

23.178

23.667

24.271

25.733

20

26.733

26.800

26.832

27.070

26.333

24.531

23.146

23.033

23.139

23.629

24.206

25.697

21

26.733

26.782

26.800

26.967

26.195

24.433

23.133

22.971

23.133

23.567

24.181

25.633

22

26.733

26.702

26.791

26.867

26.033

24.259

23.092

22.719

22.940

23.543

24.108

25.567

23

26.728

26.667

26.733

26.854

26.008

24.200

23.089

22.670

22.851

23.533

24.067

25.492

24

26.726

26.667

26.718

26.800

26.003

24.101

23.041

22.612

22.826

23.427

24.056

25.483

25

26.700

26.667

26.667

26.761

25.733

24.062

23.033

22.500

22.676

23.360

24.033

25.433

26

26.606

26.635

26.617

26.667

25.714

23.896

23.000

22.286

22.533

23.338

23.933

25.367

27

26.533

26.633

26.469

26.604

25.637

23.570

22.735

22.067

22.467

23.144

23.891

25.178

28

26.476

26.540

26.415

26.474

25.622

23.399

22.714

22.000

22.433

23.070

23.833

25.100

29

26.099

26.444

26.300

26.464

25.027

22.946

22.665

21.981

22.367

22.933

23.807

25.081

30

19.216

19.351

19.274

19.260

19.109

18.094

16.741

16.874

16.836

17.104

16.472

18.402

PROBABILIDAD 3.22580645 6.4516129 9.67741935 12.9032258 16.1290323 19.3548387 22.5806452 25.8064516 29.0322581 32.2580645 35.483871 38.7096774 41.9354839 45.1612903 48.3870968 51.6129032 54.8387097 58.0645161 61.2903226 64.516129 67.7419355 70.9677419 74.1935484 77.4193548 80.6451613 83.8709677 87.0967742 90.3225806 93.5483871 96.7741935

27

 Se propuso trabajar con un 85% de probabilidad de ocurrencia. Por lo que se tuvo que interpolar.

ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

AGO

SET

OCT

NOV

DIC

26.606

26.635

26.617

26.667

25.714

23.896

23.000

22.286

22.533

23.338

23.933

25.367

PROBABILIDAD DE OCURRENCIA (%) 83.8709677

26.581 26.533

26.634 26.633

26.565 26.469

26.645 26.604

25.687 25.637

23.782 23.57

22.907 22.735

22.209 22.067

22.510 22.467

23.270 23.144

23.918 23.891

25.301 25.178

85.0000000 87.0967742

 Se trabaja con el menor valor (en la probabilidad de 85%) para tener seguridad de que va a suceder. 27.000 26.000 25.000 24.000 23.000 22.000 21.000 20.000 19.000 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

 Como observamos en el gráfico, el mes de agosto tiene el menor valor (22.209°C). Por lo tanto, la temperatura que ocurrirá con una probabilidad de 85% es de 22.209°C

3. DISEÑO DEL DISCO PARABÓLICO PARA MOTOR STIRLING 3.1. DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA Los sistemas de Disco - Stirling son pequeños equipos de generación de energía que convierten la energía térmica de la radiación solar en energía mecánica y luego en energía eléctrica. Los mismos utilizan un conjunto de espejos para reflejar y concentrar la radiación proveniente de los rayos del sol en un receptor, con el fin de alcanzar las temperaturas necesarias para convertir eficientemente el calor en trabajo dentro del ciclo del motor Stirling. La radiación solar concentrada es absorbida por el receptor y transferida al absorbedor del motor. Esto exige que el plato siga la trayectoria del sol en dos ejes, dado que la radiación que utilizamos solamente es la directa, descartándose en el cálculo la componente difusa de la irradiación. Los sistemas disco motor se caracterizan por una gran eficacia, modularidad, funcionamiento autónomo, y una inherente capacidad 28

híbrida (la capacidad para operar con energía solar o con combustible fósil (gases), o ambas cosas. (Maestría en Ingeniería de la Energía Gustavo Zabalza – Curso 2010) De todas las tecnologías solares, los sistemas Disco Stirling han demostrado el más alto coeficiente de conversión en determinadas condiciones de energía solar a eléctrica (29,4%), y, por tanto, el potencial para convertirse en una de las menos costosas fuentes de energía renovables. El modularidad y el tamaño de generación del sistema le permite operar de manera individual para aplicaciones remotas, o agruparse en pequeños grupos y conectarse a la red (pequeños poblados o granjas). Una de las ventajas de los sistemas Disco Stirling es que pueden funcionar también con un combustible fósil para proporcionar energía las 24 horas, conectando por ejemplo un quemador de gas al receptor, en algunos casos también es factible el consumo híbrido del sistema. Actualmente ésta tecnología se encuentra en la etapa de desarrollo y los desafíos son la determinación de los componentes más idóneos para trabajar con energía solar y la obtención de un motor Stirling comercial capaz de funcionar con las variaciones de la energía del sol. 3.2. Relación de características técnicas más destacadas. 3.2.1. Anillo de cimentación. El anillo de cimentación es el apoyo del conjunto principal y proporciona a la vez la superficie sobre la que éste se desplaza. 3.2.2. Estructura de soporte. La estructura móvil soporta el motor y el concentrador y permite el seguimiento de la trayectoria del sol. 3.2.3. Concentrador solar. El concentrador, cuya función es captar y concentrar la radiación solar, está formado por ocho segmentos reflectivos, a base de espejos de vidrio fino (0,8 mm de espesor) adheridos a un soporte de fibra de vidrio. Los segmentos se unen entre sí por medio de otras tantas costillas, también de fibra de vidrio, para obtener la geometría fina de un paraboloide de revolución. El concentrador se monta sobre un anillo de sujeción a base de celosías similares a las que componen la estructura soporte. 3.2.4. Sistema de control y seguimiento. El sistema de control y seguimiento permite al sistema mantener la orientación correcta en todo momento. La mayor parte de los elementos del sistema de control se encuentran en un armario contiguo al anillo de cimentación en su lado norte. Para un funcionamiento normal del motor stirling trabajaremos con los siguientes valores:

29

 El concentrador lo mantendremos dentro de los 53 m2, porque a priori podemos definir que la radiación directa que obtenemos de la serie de Mellilla es muy baja respecto a los modelos de los equipos instalados en otros emplazamientos. Para éste concentrador su diámetro será de aproximadamente 8,5 metros y con una relación de f/D= 0,6 como lo recomiendan los instaladores de equipos Disco Stirling resulta un foco de 5, 25 m.  En ese foco de debe instalar un receptor con absorbedor directo de un motor Stirling de 10 kW máximo, tipo SOLO V 161 con las siguientes características:  Longitud 1280 mm  Profundidad 700 mm  Altura 980 mm  Peso 460 kg  Potencia eléctrica 10 kW  Diseño Dos cilindros en V Capacidad del cilindro 160 cm3  Presión de operación máxima 150 bar  Velocidad de giro nominal 1500 r.p.m Diseño de la parábola La tabla tiene la siguiente función: 𝑋2

𝑌 = 4𝑎 X (m) -11.5 -9.2 -6.9 -4.6 -2.3 0 2.3 4.6 6.9 9.2 11.5

Y (m) 6.298 4.03 2.267 1.008 0.252 0 0.252 1.008 2.267 4.03 6.298

Chart Title 6.9

4.6

2.3

0 -11.5 -9.2 -6.9 -4.6 -2.3

0

2.3

4.6

6.9

9.2 11.5

Longitud de la curva del colector solar Está dada por la siguiente ecuación: 𝑋2 𝑌= 4𝑎

2a

a

30

Que es la ecuación de longitud de curva 2

𝑥=2𝑎 𝑑𝑦 𝐿 = ∫𝑥=0 (√1 + (𝑑𝑥 ) ) 𝑑𝑥

𝐿 = 𝑎√2 + 𝑎 ln (2𝑎(1 + √2)) − 𝑎 ln(2𝑎)

El valor de la distancia focal (a) es 5.25m 𝐸𝑛𝑡𝑜𝑛𝑐𝑒𝑠 𝐿 = 5.25 (√2 + ln (2 × 5.25(1 + √2)) − ln(2 × 5.25)) 𝐿 = 12.052𝑚 → 𝐸𝑠𝑡𝑎 𝑒𝑠 𝑙𝑎 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑎𝑟á𝑏𝑜𝑙𝑎 𝐸𝑛𝑡𝑜𝑛𝑐𝑒𝑠 𝑙𝑎 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑒𝑠 24.104𝑚

10,5m

5,25m

El área del recolector es 346,361𝑚2

31

Fuente 1: “Radiación Solar en el Perú”, Tesis realizada por Cesar Augusto Kadono Nakamura para optar el título de Ingeniero Mecánico Electricista en el PAIME-UNI,1972; basado en la evaluación de la irradiación diaria media anual de 76 estaciones meteorológicas a nivel nacional.

Relacionando estos datos con el área del disco paraboloide-stirling, tenemos que es posible captar una radiación de 1548,234

𝐾𝑤ℎ 𝑚2

, con el cual podemos producir

10𝐾𝑤 de energía.

Disco parabólico o recolector solar

32

CAPÍTULO IV – DEMOSTRACIÓN DEL PROYECTO MEDIANTE UN PROTOTIPO 1. INTRODUCCIÓN

1.1.

PLANTEAMIENTO DEL TEMA. A lo largo de los años, especialmente desde que aparecieron las industrias y el motor de combustión interna, la atmósfera ha ido sufriendo cambios irremediables que hasta hoy en día siguen sucediendo. Algunos efectos de esos cambios son el efecto invernadero y el calentamiento global, causando cambios en el clima a nivel mundial trayendo consigo una ola de desastres naturales. Uno de los causantes de estos cambios es la alta emisión de CO2 a la atmósfera, proveniente principalmente de la combustión del petróleo, ocasionando el calentamiento global por la destrucción de la capa de ozono. Este combustible no sólo causa efectos nocivos durante su combustión, sino también durante su transporte, ya que es el causante de la destrucción ecológica cuando ocurre algún derrame de petróleo en el mar. Aún estamos a tiempo de evitar que ocurran cambios más drásticos en el medio ambiente, para lo cual necesitamos reducir las emisiones de gases tóxicos, esto se lograría con el uso de motores que tengan un bajo nivel de emisiones. El motor Stirling puede responder a estos requerimientos, además que trae consigo otras ventajas en comparación con los motores de ciclo Otto y Diesel, como son su alta eficiencia, bajo nivel de ruidos y emisiones tóxicas, y además puede funcionar con una amplia gama de combustibles debido a que es un motor de combustión externa. El objetivo de este trabajo es generar energía eléctrica con un motor Stirling, tipo beta, con mecanismo rómbico, utilizando para ello un generador eléctrico, y determinar los parámetros que influyen en su funcionamiento, así como también realizar el estudio teórico y experimental para el diseño, y construcción de este motor. el motor Stirling construido, se hizo de tal forma que sea fácilmente armable y desmontable. Tiene un diseño simple y compacto, y un costo de producción relativamente bajo. En el diseño se buscó una manera de reducir los efectos que pueden tener los errores humanos durante la construcción, porque esto se manifiesta en un aumento de la fricción debido a la desalineación de sus partes. La sustancia de trabajo que se utilizó fue aire, ya que éste no tiene costo alguno y está en todas partes.

33

1.2.

IMPORTANCIA DEL TEMA. Debido a que el mundo se encuentra en una crisis ambiental, aparte que el precio del petróleo sigue elevándose, tenemos que ver la forma de reemplazar este combustible, buscando otras formas de energía que reduzcan el daño al medio ambiente, por eso los motores Stirling son una buena alternativa, porque son de combustión externa, lo cual hace posible regular mejor la combustión y utilizar diferentes formas de energía (combustibles sólidos, líquidos, gaseosos, energía nuclear, solar, etc.) para su funcionamiento. Por lo dicho anteriormente, el motor Stirling podría ser usado en zonas rurales donde se cuente con combustibles convencionales o alternativos, y de esta manera se podría utilizar el motor para la generación eléctrica a pequeña escala, lo cual permitirá el desarrollo de las actividades productivas y mejorar la calidad de vida, en dichas zonas, sin dañar el medio ambiente.

2. OBJETIVOS  Construir un motor Stirling  Lograr producir energía eléctrica.  Proponer como alternativa al motor Stirling como un medio de producción de energía seguro a comparación de algunos motores de combustión interna.  Obtener un presupuesto de costo para este prototipo. 3. MARCO TEÓRICO 3.1.

MOTOR STIRLING. Es un motor térmico operando por compresión y expansión cíclica de aire u otro gas, el llamado fluido de trabajo, a diferentes niveles de temperatura tales que se produce una conversión neta de energía calorífica a energía mecánica (Walker, 1980) El motor Stirling fue inventado en 1816 por el Reverendo escocés Robert Stirling quien lo concibió como un primer Diseño de un Motor Stirling tipo Rombic Beta. motor diseñado para rivalizar con el motor de vapor, en la práctica su uso se redujo a aplicaciones domésticas por casi un siglo. (Finkelstein & A.J, 2001) Los motores Stirling tienen una alta eficiencia, si se los compara con los motores de vapor Estas ventajas están haciendo que vuelva a tener interés este tipo de motores, y su aplicación en sistemas captadores de energías renovables.

3.2.

PISTÓN. Un pistón es como un vaso, pero con la boca hacia abajo que trabaja dentro de un tubo que llamamos cilindros dentro del block del motor.

34

3.3.

CIGÜEÑAL. Un cigüeñal o cigoñal es un eje acodado, con codos y contrapesos presente en ciertas máquinas que, aplicando el principio del mecanismo de biela-manivela, transforma el movimiento rectilíneo alternativo en circular uniforme y viceversa.

3.4.

BIELA. Se puede denominar biela a un elemento mecánico que, sometido a esfuerzos de tracción o compresión, transmite el movimiento articulando a otras partes de la máquina.

3.5.

CILINDRO El cilindro de un motor es el recinto por donde se desplaza un pistón. Su nombre proviene de su forma, aproximadamente un cilindro geométrico.

3.6.

LA VOLANTE. Esta es la parte que entrega energía al ciclo para que se produzca la compresión del fluido de trabajo y también ayuda a mantener estable el giro del motor.

4. METODOLOGÍA 4.1.

ESTUDIO Y DISCRIPCIÓN DEL MOTOR STRELING.

4.1.1. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR STRELING. El funcionamiento del motor Stirling se basa en el aprovechamiento de los cambios volumétricos del fluido de trabajo como resultado de los cambios de temperatura que éste sufre. Estos cambios volumétricos se deben al desplazamiento del fluido de trabajo entre la zona caliente y la zona fría en un cilindro cerrado. A continuación, se explicará el funcionamiento del motor con la ayuda de una serie de diagramas: 1. Si se tiene aire encerrado en un cilindro y luego se calienta, se observa que la presión dentro del cilindro se incrementa.

2. Si al mismo cilindro, en su estado de expansión, se enfría rápidamente, la presión disminuye; entonces, el volumen se contrae y la posición del émbolo vuelve al estado inicial.

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3. Si el proceso del estado 1 se repite, pero ahora uniendo el émbolo a una volante.

4. Si se repite el proceso del estado 2, enfriando rápidamente, el pistón retorna por efecto del movimiento de la volante y se produce la disminución de la presión y el volumen.

5. Si se juntan los procesos 3 y 4, en un solo cilindro, con un desplazador, se producirá el movimiento del motor debido a la expansión del gas, y, durante la compresión el pistón retornará a su posición debido a la energía de la volante.

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4.2.

DESCRIPCIÓN DE LAS ZONAS DE UN MOTOR STRILING.

4.2.1. ZONA CALIENTE. Esta es la parte del motor donde se le entrega (transfiere) calor, y, por consiguiente, estará sometido a altas temperaturas (alrededor de 800ºC). Esta parte puede ser de varias formas. Su forma más simple es cuando no hay ningún tipo de presurización dentro del cilindro, ésta puede ser un cilindro con una tapa plana. Esta configuración la podemos adoptar en motores pequeños y experimentales que no estén presurizados. 4.2.2. ZONA FRÍA. En esta parte se extrae calor del motor. La extracción de calor puede realizarse por convección libre o forzada. En el caso que sea libre, ésta puede realizarse mediante la colocación de aletas de aluminio para disipar rápidamente el calor.

4.3.

SISTEMA DE REFRIGERACIÓN DE UN MOTOR STRILING. El sistema de refrigeración tiene como objeto evacuar el calor del fluido de trabajo hacia un medio exterior más frío. Este es una parte muy importante del motor, porque debe ser capaz de evacuar por lo menos el 50% del calor que recibe el motor, y que lo debe hacer a la menor temperatura posible para mejorar la eficiencia térmica del motor. Existen dos tipos de refrigeración:

4.3.1. REFRIGERACIÓN POR AIRE. Puede ser por convección natural o forzada. Es necesario acoplar aletas al cilindro; es una transmisión poco eficiente y se utiliza en motores lentos y no presurizados, mayormente se utiliza en pequeños motores demostrativos. 4.3.2. REFRIGERACIÓN POR AGUA. Para utilizar este tipo de refrigeración, se acondicionó una chaqueta de agua en el cilindro de aluminio ya que ésta es la parte intermedia. Para que sea efectiva la refrigeración del fluido de trabajo, ésta tiene 37

que empezar antes de que éste ingrese a la zona fría (cuando el flujo de gas pasa a través de la holgura entre el desplazador y el cilindro).

4.4.

TIPOS DE CONSTRUCCIÓN CONSTRUCTIVA DEL MOTOR STRILING. Existen tres tipos de configuraciones para un motor Stirling:

4.4.1. CONFIGURACIÓN ALFA. Consta de dos cilindros independientes unidos mediante un ducto; este tipo de motor Stirling no tiene desplazador, pero tiene dos pistones desfasados 90º. Uno de los cilindros se calienta mediante suministro de calor y el otro se enfría mediante aletas o agua.

4.4.2. CONFIGURACIÓN BETA. En este tipo, el pistón y el desplazador están en el mismo cilindro, por eso tiene poco volumen muerto, y, por lo tanto, es el de mayor potencia específica de las tres configuraciones.

4.4.3. CONFIGURACIÓN GAMMA. Este tipo es derivado de la configuración beta, pero más sencillo de construir. Consta de dos cilindros separados, en uno de los cuales se sitúa el desplazador y en el otro el pistón de potencia. Es el de menor potencia específica debido a su gran volumen muerto.

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4.5.

ELABORACIÓN DEL PROTOTIPO.

4.5.1. MATERIALES.  3 latas de cerveza 350 ml y 1 lata de 473 ml.  2 latas de durazno 830 g.  1 tapa de aerosol de 63 ml y tapas de 53, 40 mm.  1 globo N° 10.  1 cámara de motocicleta.  1 rodillo de lana de acero (lava vajilla).  3 rayos de bicicleta de 2 mm.  2 monedas de 10 céntimos.  4 CD  1 grabadora de CD  6 conectores de cable de luz.  1 pedazo de manguera de plástico trasparente.  1 pedazo de hierro o aluminio.  Grasa, silicona de alta temperatura 4.5.2. MEDIDAS.  Curso pistón desplazador: 38 mm, 980 rpm- con carrera corta de 36 mm, el motor alcanza 1100 rpm.  Longitud desplazador del pistón: 35 mm.  Curso del émbolo de trabajo: 16 mm o 18 mm, este motor se hizo a 17 mm.  La longitud del cilindro frío es de 30 mm (3 cm), con un diámetro de 63 mm.  La cubierta externa del pistón de trabajo, tiene 40 mm de diámetro.  El primer cabezal de impresión 60 mm de largo y la segunda entre 50 a 60 mm.  El rodillo caliente con 105 mm (10.5 cm) de longitud.  La longitud de la lata de enfriamiento: 45 mm (4,5 cm).  Todos los radios son de diámetro en acero inoxidable.

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4.5.3. HERRAMIENTAS UTILIZADAS.  1 taladro  1 broca de 1.5 mm, 2 mm, 2.5 mm y 4 mm.  1 sierra de corte de hierro.  1 mini morsa.  1 destornillador, Philips, alicate de punta y una normal, martillo.  1 regla o parquímetro de plástico.  1 grasa  1 cúter  3 clavos  1 tijera  1 cautín  1 prensa mecánica 4.5.4. PROCEDIMIENTO.

Señalamos las medidas exactas ya mencionadas en cada material y recortamos con el cúter, con mucho cuidado ya que las latas son de material frágil

Con el taladro y las brocas necesarias hacemos los agujeros en los lugares específicos, para la platina de aluminio, el cigüeñal, la base, sistema de enfriamiento, etc.

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Para realizar el pistón desplazador, primero cortamos con el alicate de punta la base superior e inferior de la lata de cerveza, sobre un rayo de bicicleta se distancian 3.5 cm ajustados con los conectores, luego se enrolla con la lana de acero fijándose que quede claridad para un buen funcionamiento.

Para la fabricación del cigüeñal necesitamos un rayo, su primer doble será a una distancia de 5 cm (90°), luego a 3 cm (90°), seguidamente a 1.9 cm (90°), luego a 4 cm (45°), después 8 mm (45°) quedando 2.5 cm de sobra.

Pegar 4 CD encimados, sacar el porta discos de una DVD, luego colocar ahí los discos agregar soldimix, pasar los estabones e introducir un conector para el ingreso de un rayo en el ensamblaje.

Para construir el cilindro de pistón de trabajo se necesita la tapa de aerosol la cual se colocará en la base de aluminio, se colocara un pedazo de cámara alrededor y encima el globo y otro pedazo de cámara finalmente con la tapa de menor diámetro y la mediana se coloca el conector con un pedazo de rayo y la manguera al cabezal. 41

Para el sistema de enfriamiento utilizar la lata de durazno ya cortada a una altura de 4.5 cm y ensamblar con el cilindro inferior

Finalmente se ensamblan las partes ya construidas empezando por la base (sistema de enfriamiento), luego el pistón desplazador, después el cabezal del cigüeñal, el volante de disco y se empalma con el cilindro de pistón de trabajo.

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4.6.

COSTOS EN LA FABRICACIÓN DEL MOTOR STRILING. MATERIALES aerosol globo lana de acero rayos de bicicleta monedas CD cámara porta disco conector manguera pedazo de aluminio grasa silicona caliente lata de durazno taladro broca sierra mini morsa destornillador alicate de punta alicate normal regla cúter clavos tijera cautín prensa mecánica

PRECIO X UNIDAD (S/.) 8 0.5 0.1 0.3 0.1 1 3 3 0.2 1 3 2 8 7 190 2.5 5 2.5 5 6.5 10 1.5 2 0.1 3.5 15 45

CANT. 1 1 10 3 2 4 1 1 6 1 1 1 1 2 1 3 1 1 1 1 1 1 1 3 1 1 1

TOTAL 8 0.5 1 0.9 0.2 4 3 3 1.2 1 3 2 8 14 190 7.5 5 2.5 5 6.5 10 1.5 2 0.3 3.5 15 45 343.6

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CAPÍTULO V – RESULTADOS Y CONCLUSIONES 1. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES  El motor Stirling es seguro y tiene un nivel de ruido más bajo que los motores de combustión interna.  Su construcción es simple en comparación con los motores de combustión interna, por lo que puede ser fabricado en el país.  El costo de fabricación de este prototipo de motor Stirling es de aproximadamente, S/.343.6  El motor Stirling necesita una zona de amortiguación para apaciguar las vibraciones.  El motor Stirling podría utilizarse en zonas rurales, para la generación de energía eléctrica a pequeña escala, y la generación de energía mecánica (para el accionamiento de bombas, ventiladores, etc.), con bajos niveles de ruido, pudiéndose utilizar, en principio, cualquier tipo de combustible.  Mediante el método de Weibull se logró estimar con una probabilidad de 85% la ocurrencia de un valor de temperatura (22.209 °C).  Con el diseño de un disco parabólico con un distanciamiento focal de 5.25 m, se puede captar 1548,234

𝐾𝑤ℎ 𝑚2

de energía en forma de

radiación solar.

2. OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES.  Antes de hacer girar la volante, para que empiece el movimiento del motor, se recomienda prender el calentador (quemador), por lo menos, durante 2 min.  Antes de empezar las pruebas con el motor Stirling, se recomienda un tiempo mínimo de funcionamiento de 15 min para su estabilización.  Se recomiendan que las holguras por donde se deslizan los partes sea como máximo 0,02 mm. Esto es debido a que si las holguras son mayores se incrementan las fugas y esto disminuye la potencia del motor.  Al momento de poner fuego en la base del dispositivo, es recomendable hacerlo con un mechero porque la flama es unidireccional (no abarca mucha área), ya que, si el área que abarca la flama es mayor que el área de la base del dispositivo este puede dañarse por el fuego.

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ANEXOS

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