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Projeto e Construção de um Motor Stirling para Utilização com Energia Solar
Última alteração: 10-09-2017
Resumo
O motor Stirling é um motor de combustão externa, concebido com o intuído de ser um mecanismo mais seguro e eficiente em comparação às maquinas a vapor. Estes motores utilizam a diferença de temperatura para estabelecer um ciclo de massa fixa de gás, aquecido, expandido, resfriado e comprimido, desse modo convertendo energia térmica em energia mecânica. Sua grande vantagem em relação aos motores de combustão interna é a possiblidade de utilização de fontes alternativas de calor, tais como a energia solar. Os motores Stirling podem ser projetados com diferentes arranjos de construção, baseando-se na forma de como o fluido de trabalho é movido entre os cilindros quente e frio. No sentido de aproveitar essa característica, o objetivo deste trabalho é projetar e construir um motor Stirling de modelo Alfa e testar sua aplicabilidade utilizando-se energia solar concentrada como fonte de calor. Para o projeto do motor foi utilizada a teoria de Schmidt que é uma análise teórica, realizada a partir de um sistema de equações que descrevem o ciclo de Stirling, configurando-se como uma ferramenta extremamente útil para a realização do projeto. A construção foi feita de forma artesanal, utilizando componentes de aquisição comercial e fabricados nos laboratórios da Ulbra. O concentrador solar foi construído utilizando-se uma antena parabólica tipo Schaeffler com a superfície reflexiva constituída por um mosaico de espelhos com 30 x 30 mm cada, compondo um área reflexiva total é de 1,075 m². Para os testes, a câmara quente do motor foi acoplada ao foco do concentrador solar, indicando, nos primeiros testes, a capacidade de manter uma temperatura da ordem de 350°C. Durante os testes funcionais não foi obtido êxito em promover o acionamento do motor, devido, principalmente, a problemas de vazamento do fluido de trabalho, tornando necessária a realização de ajustes no projeto e nos processos de fabricação. Os próximos passos do trabalho são desafiadores, pois serão no sentido de sanar os problemas de vedação sem, no entanto, aumentar o atrito entre os êmbolos e as camisas dos cilindros. Para tanto, pretende-se utilizar anéis de vedação comerciais, utilizados em motores de motocicleta de pequena cilindrada.
Palavras-chave
Motor Stirling; Concentrador de Disco Parabólico; Energia Solar Concentrada
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