La simulación de sistemas termomecánicos solares con el programa SIMUSOL, el motor stirling: simulación y construcción

Abstract

Este trabajo discute el cálculo computacional de modelos de sistemas termomecánicos mediante el programa Simusol, el que fue originalmente creado para su uso con sistemas térmicos. Se plantea la utilización del programa extendiendo la analogía eléctrica-térmica al caso mecánico usando como pareja de variables básicas flujo-esfuerzo a la velocidad y la fuerza. Se ha creado un grupo de íconos genérico que permite representar los distintos elementos correspondientes a fuerzas, masas, resortes, fuerzas resistivas y otros con el fin de representar el modelo a desarrollar en forma gráfica con un muy buen nivel de interactividad. Se discute como aplicación el caso de la modelización de un modelo básico de motor Stirling solar, de interés para los autores que están construyendo un equipo de este tipo de unos 500 vatios. En particular se muestra como atacar el problema de la conversión del movimiento lineal del pistón en el circular correspondiente al cigüeñal. En esta etapa, la alimentación y extracción de calor del aire que está evolucionando en el motor se hace mediante la introducción directa de flujos de calor, no habiéndose planteado la modelización del sistema mecánico necesario para su implementación. El programa es capaz de realizar la simulación en un tiempo de cálculo que corresponde al funcionamiento en tiempo real. Se discute la construcción del motor y se muestra el estado de avance de la misma.

Computational simulation of thermomechanical systems using the Simusol program are discussed in this paper. The electrical-thermal analogy is extended to mechanical systems using velocity and force as the couple of flux-effort basic variables. A group of generic icons allows the representation of different elements such as force, velocity, springs, mass and resistive forces necessary to draw diagrams of the models to be developed. In this stage, the feeding and extraction of the heated air that is evolving in the motor is performed by means of the direct introduction of heat flows, we have not considered the modelization of the mechanical system needed for its implementation. A model for a solar Stirling motor is discussed and it will be used to analyze a 500 watts motor being built at present. The problem of a conversion from a linear movement to a circular one is discussed. The motor construction is discussed and its advance state is shown using some pictures.