Propuestas de proyecto de fin de carrera

En el campo de la eficiencia energética, el uso de energía residual es una de las formas clave de mejorar el rendimiento de las instalaciones, ya sea industrial o doméstico. En general, la energía residual surge como calor, de algún proceso térmico, que es necesario ser eliminado. Por tanto, el uso de la energía residual suele estar condicionado por la dificultad de convertir el calor en otras formas de energía. Los Motores Stirling, siendo máquinas de combustión externa, tienen el potencial de aprovechar cualquier fuente de energía térmica para convertirla en energía mecánica.

Esto los convierte en candidatos para ser utilizados en la recuperación de calor de sistemas térmicos. En este marco, la presente propuesta apunta a desarrollar un mecanismo de control de un motor de Stirling que pueda ser usado tanto para enseñanza como para investigación. Se espera que el prototipo construido pueda conectarse a una computadora a través del puerto USB (u otros mecanismos que puedan entenderse interesantes) y que pueda integrarse con algoritmos de simulación.

Se propone:

• Construir un prototipo de motor de Stirling. Deberán contemplarse los sensores que se entiendan necesarios para tener el motor instrumentado de forma adecuada a los puntos que siguen.

• Implementar alguna estrategia simple de control de posición y velocidad angular del cigüeñal del motor.

• Implementar alguna estrategia simple de control de temperatura y presión de los volúmenes de gas de trabajo caliente y frío del motor.

• Estudiar la importancia de los volúmenes iniciales de gas de trabajo frío y caliente en el funcionamiento del motor.

Se sugiere que el grupo integre habilidades en sistemas embebidos, electrónica y control.

Referencias:

• A. Bellati, F. Cancela, N. Pérez, “Construcción y Control del Pendulo de Furuta,” Memoria de proyecto presentada a la Facultad de Ingeniera de la Universidad de la República.

• G. Walker and J. R. Senft, “Free Piston Stirling Engines” (Springer-Verlag, Berlin, 1980).

• A. Romanelli, “Alternative thermodynamic cycle for the Stirling machine,” Am. J. Phys. 85, 926–931 (2017).

• A. Romanelli, “The Fluidyne engine,” Am. J. Phys. 87, 33–37 (2019).

• A. Romanelli, “Stirling engine operating at low temperature difference,” Am. J. Phys. 88, 319 (2020).