Análisis de un sistema termodinámico de cogeneración

Abstract

En el presente trabajo se analiza la factibilidad, mediante el cálculo de la eficiencia, de un sistema de bombeo de agua desde un pozo a un tanque de almacenamiento, dicho sistema de bombeo opera mediante un arreglo propuesto de motor Stirling y bomba de pistón, y el motor Stirling es calentado con energía térmica solar. Se analiza el suministro de energía térmica mediante dos métodos de concentración solar, concentrador cilindro parabólico y lente de Fresnel, para posteriormente simular el comportamiento del fluido de trabajo en el interior del cilindro. Se obtuvieron variaciones de temperatura en el interior del cilindro desde 400°C a 472°C con el calentamiento por enchaquetado y temperaturas entre 370°C a 516°C con el método de calentamiento focal, mediante lente de Fresnel. Posteriormente se determina el área necesaria por cada método de concentración solar, que aseguren la temperatura (298.3 °C) en la zona caliente del motor Stirling, siendo de 3.33 m2 para el calentamiento mediante lente de Fresnel y de 10.88 m2 para el concentrador cilindro parabólico. De forma simultánea se genera energía eléctrica, mediante un generador lineal, aprovechando el movimiento alternante del motor, haciéndolo un sistema de cogeneración, obteniendo una corriente alterna de 12 V y 0.20 A. Finalmente, se determina la eficiencia energética de cada sistema, y adicionalmente se determina el potencial en energía generado (2.4 W) y emisión de CO2 (1.246 kg de CO2 por día), comparando contra métodos tradicionales de bombeo. Dentro de la búsqueda bibliográfica realizada no se halló alguna investigación enfocada ni que realice planteamiento similares a los aquí presentados, sin embargo fue de notar el creciente número de investigaciones enfocadas al aprovechamiento de las energías solares y el desarrollo de sistemas sustentables.