Dpto. Ingeniería Mecánica, Energética y de Materiales - Mekanika, Energetika eta Materialen Ingeniaritza Saila

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http://hdl.handle.net/2454/10456

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Medios anisótropos transparentes: superficie indicatriz de reflectancia natural y su relación con las constantes ópticas del medio
(Universidad Pública de Navarra / Nafarroako Unibertsitate Publikoa, 1997) Diñeiro Rubial, José Manuel; Alfonso Abrego, Santiago; Ingeniería Mecánica, Energética y de Materiales; Mekanika, Energetika eta Materialen Ingeniaritza
En este trabajo se contribuye al desarrollo en la caracterización de los medios biáxicos transparentes completando, además, la de los uniáxicos, todo ello bajo el concepto de la Superficie Indicatriz de Reflectancia Natural. Este desarrollo nos llevará a la obtención de expresiones que nos van a permitir, de un modo sencillo, calcular los índices de refracción de medios transparentes utilizando técnicas de microscopía de reflexión con luz natural en incidencia perpendicular.
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Estudio de una fundición nodular mediante mecánica de la fractura
(Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), 1999) Fernández Carrasquilla, Javier; Ríos, Ricardo; Ingeniería Mecánica, Energética y de Materiales; Mekanika, Energetika eta Materialen Ingeniaritza
Se estudia la tenacidad a la fractura de fundiciones de grafito nodular con diferentes matrices y tamaños de celdilla eutéctica. También se estudian las propiedades de tracción, dureza y tenacidad al impacto. Los resultados experimentales se comparan con los mismos parámetros determinados en acero al silicio de composición química similar a la de la matriz de la fundición. El posterior estudio de las superficies de fractura permite establecer ios mecanismos de rotura. El análisis conjunto de los resultados mecánicos y de los estudios fractográficos permiten establecer la influencia del grafito sobre las diversas propiedades mecánicas de la fundición así como sobre los micromecanismos de fractura.
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Estudio de una fundición de grafito laminar mediante mecánica de la fractura
(CENIM, 1999) Fernández Carrasquilla, Javier; Ríos, Ricardo; Ingeniería Mecánica, Energética y de Materiales; Mekanika, Energetika eta Materialen Ingeniaritza
Se estudia la tenacidad a la fractura de una fundición de grafito laminar con diferentes matrices y tamaños de celdilla eutéctica. También se estudian las propiedades de tracción, dureza y tenacidad al impacto. Los resultados experimentales se comparan con los mismos parámetros determinados en aceros al silicio de composición química similar a la de la matriz metálica de la fundición. El posterior estudio de las superficies de fractura permite establecer los mecanismos de rotura. El análisis conjunto de los resultados mecánicos y de los estudios fractográficos permiten establecer la influencia del grafito sobre las diversas propiedades mecánicas de la fundición así como sobre los micromecanismos de fractura. Se critican modelos de mecánica de fractura que estiman la resistencia a la tracción y la tenacidad de fractura, y se realizan aportaciones que pueden mejorar dichos modelos.
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Recristalización de bandas de aluminio procedentes de colada continua, laminadas en frío
(CENIM, 2000) Pérez-Ilzarbe Úriz, Javier; Faustmann Salas, Jaime; Suárez Sanabria, Alberto; Ingeniería Mecánica, Energética y de Materiales; Mekanika, Energetika eta Materialen Ingeniaritza
Este artículo revisa la bibliografía existente sobre los problemas que la banda de colada continua, laminada en frío, presenta en su recristalización. Se examinan los impedimentos que presenta la precipitación de elementos de aleación o impurezas, previa o simultánea a la recristalización, para la nucleación de la recristalización y por tanto para ésta. Se explica el uso de las curvas TTT (Temperatura, Tiempo, Transformación) para la determinación de temperatura y velocidad de calentamiento críticas para llegar a la recristalización sin pasar por la zona de precipitación. Se explica también la obtención de curvas CTT (Concentración, Tiempo, Transformación) y "diagramas de tamaño de grano" para aleaciones Al-Mn en función de la velocidad de calentamiento y contenido de manganeso en solución sólida.
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ECAE, una tecnología de procesado emergente para producir propiedades relevantes en materiales metálicos
(CENIM, 2001) González Crespo, Pedro Antonio; Luis Pérez, Carmelo Javier; Garcés Inuñez, Y.; Gil Sevillano, Javier; Ingeniería Mecánica, Energética y de Materiales; Mekanika, Energetika eta Materialen Ingeniaritza
El objetivo del presente artículo es proyectar una visión de conjunto de la reciente técnica de procesado mecánico de materiales conocida como "extrusión en canal angular constante" (ECAE). Esta técnica es un método novedoso de refinamiento microestructural por deformación plástica muy intensa de un material, mediante cizalladura simple sin alteración práctica de sus dimensiones. Se aborda el origen histórico de la técnica, la descripción del proceso y el análisis macromecánico en detalle de la técnica ECAE. Se analizan sus ventajas sobre otras técnicas, para producir materiales de grano ultrafino en muestras masivas, con la potenciación consiguiente de sus propiedades mecánicas y, en especial, su posible comportamiento superplástico. Se abordan los factores determinantes del proceso y las técnicas experimentales para el seguimiento de la evolución de las microestructuras. Por último, se estudia una técnica estrechamente relacionada con la anterior que ha aparecido muy recientemente conocida por "estirado en canal angular" (ECAD).
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Revisión de las aplicaciones de la electroerosión por penetración al mecanizado de cerámicas conductoras
(CENIM, 2002) Puertas Arbizu, Ignacio; Luis Pérez, Carmelo Javier; Ingeniería Mecánica, Energética y de Materiales; Mekanika, Energetika eta Materialen Ingeniaritza
El término de materiales cerámicos técnicos o materiales cerámicos avanzados se aplica a una gama emergente de materiales, que tienen unas propiedades excelentes de dureza, resistencia al desgaste, resistencia mecánica, resistencia a la corrosión, en un amplio rengo de temperatura. Sin embargo, los materiales con buenas prestaciones suelen ser difíciles de procesar y los materiales cerámicos no son la excepción. Aunque la mayor parte de los materiales cerámicos no son conductores, gracias a la utilización de determinados aditivos metálicos es posible hacer que lo sean y, por lo tanto, éstos pueden ser mecanizados por procesos de electroerosión. El presente trabajo es una revisión de las diferentes aplicaciones de los materiales cerámicos, haciéndose especial hincapié en los materiales cerámicos conductores, así como de los procesos de mecanizado que se pueden emplear en su fabricación, incidiendo fundamentalmente sobre el proceso de la electroerosión por penetración.
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Simulación y procesado de aleaciones de aluminio mediante estirado en canal angular constante (ECAD)
(CENIM, 2002) Luis Pérez, Carmelo Javier; Garcés Inuñez, Y.; Ingeniería Mecánica, Energética y de Materiales; Mekanika, Energetika eta Materialen Ingeniaritza
En este trabajo se estudia el proceso denominado ECAD (Equal Channel Angular Drawing) que consiste en hacer atravesar un material a través de una matriz de sección transversal constante, que presenta un ángulo comprendido, generalmente, entre 90º y 135º. Para ello, se han procesado tres aleaciones de aluminio: 1370, 6101 y la aleación 6061 mediante las rutas A, B y C. En ellas se observa la evolución de la microestructura según el número de pasadas realizadas (N) y según el tratamiento térmico. Además, la microscopía óptica y SEM muestran la reducción en el tamaño de grano de las aleaciones procesadas respecto a la aleación de partida. Asimismo, se realiza simulación del proceso por elementos finitos, con ángulos de 90º y de 120º, en condiciones de baja fricción (µ = 0,01) y de alta fricción (µ = 0,4) para determinar las condiciones de fricción conducentes a valores mayores de deformación y a una mayor homogeneidad. Los resultados obtenidos al procesar la aleación 1370 indican que es posible conseguir tamaños de grano de 7 µm con la primera pasada de ECAD, mediante la Ruta C. Ello indica que el procesado de aleaciones mediante ECAD puede obtener aplicabilidad industrial si durante el mismo se realiza una pasada final a través de una hilera de calibrado con la finalidad de obtener una sección transversal constante en las aleaciones procesadas.
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Situación actual y prospectiva de futuro del sector de las energías renovables en Navarra
(Gobierno de Navarra, Departamento de Economía y Hacienda, 2003) Pintor Borobia, Jesús María; García Ortega, Justo; Faulín Fajardo, Javier; Lera López, Fernando; Ingeniería Mecánica, Energética y de Materiales; Estadística e Investigación Operativa; Economía; Mekanika, Energetika eta Materialen Ingeniaritza; Estatistika eta Ikerketa Operatiboa; Ekonomia
Razones económicas y medioambientales han hecho que la búsqueda de nuevas formas de energía se haya intensificado en los últimos años, desarrollándose distintos tipos de energías renovables. En el caso de la Unión Europea, se ha realizado una apuesta por este tipo de energías, produciéndose una especialización por países. La Comunidad Foral de Navarra es un claro ejemplo de esta sensibilidad, que le ha llevado a convertirse en un modelo de desarrollo. El presente trabajo recoge la situación actual de las energías renovables en la región, analizándolas desde el punto de vista de las empresas que realizan su actividad en este ámbito. Para ello, se ha determinado el conjunto de empresas que constituyen en Navarra el sector de las energías renovables, para a continuación proceder a analizarlo mediante una investigación de mercados. De este modo, se ha puesto de manifiesto las interrelaciones entre una política energética regional y la creación y desarrollo de un sector empresarial dinámico, competitivo y en crecimiento. El trabajo ofrece también una prospectiva de la situación para el período 2002-2005, contrastando los resultados obtenidos con distintos estudios nacionales y europeos.
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Análisis de la influencia de las condiciones de proceso sobre el acabado superficial de materiales cerámicos fabricados por electroerosión
(CENIM, 2004) Puertas Arbizu, Ignacio; Luis Pérez, Carmelo Javier; Ingeniería Mecánica, Energética y de Materiales; Mekanika, Energetika eta Materialen Ingeniaritza
El mecanizado por electroerosión (en inglés, Electrical Discharge Machining, EDM) constituye una alternativa emergente frente a otros procesos de fabricación de materiales cerámicos conductores, tales como: mecanizado por láser, mecanizado electroquímico, chorro de agua con abrasivos, mecanizado por ultrasonidos y rectificado con muela de diamante. Debido a su interés en el ámbito industrial, en este trabajo se lleva a cabo un estudio de la influencia de las condiciones de operación sobre el aspecto superficial de tres materiales cerámicos conductores: carburo de boro prensado en caliente (B4C), carburo de silicio infiltrado con silicio (SiSiC) y carburo de wolframio en matriz metálica de cobalto (WC-Co), electroerosionados bajo diferentes condiciones de mecanizado y para el caso particular de regímenes de acabado (Ra ≤ 1 μm).
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Caracterización de la microestructura de piezas de fundición compacta (CGI) mediante métodos no destructivos
(Asociación Española de Ingeniería Mecánica, 2004) López de Echazarreta, S.; Pintor Borobia, Jesús María; Remírez, X.; Irigoyen, R.; Muez, A.; Ingeniería Mecánica, Energética y de Materiales; Mekanika, Energetika eta Materialen Ingeniaritza
El desarrollo de los sistemas de inyección directa ha logrado reducir las emisiones contaminantes, y mejorar las prestaciones de los motores diesel. Pero para lograrlo se ha aumentado la presión máxima de trabajo y la densidad de potencia (potencia/cilindrada) [1]. Este aumento de las presiones de trabajo ha impulsado el estudio y utilización de nuevos materiales que, como la fundición de grafito compacto (Compacted Graphite Iron, CGI), son capaces de soportar mayores esfuerzos mecánicos y térmicos. Ahora bien, para asegurar las propiedades de la fundición CGI (Compacted Graphite Iron) se necesita controlar la microestructura (nodularidad dentro del rango 020%). El objetivo del estudio es la caracterización de la microestructura de bloques de motor en fundición CGI fabricados en la fundición V. Luzuriaga-Tafalla. Para ello, se ha analizado, sobre muestras tomadas de distintas zonas de un bloque de motor en fundición CGI, la validez de tres técnicas no destructivas: ultrasonidos, análisis modal y método QUASARTM (QRF).
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Design of low-cost smart accelerometers
(Universitat Politècnica de Catalunya, 2005) Carlosena García, Alfonso; López Martín, Antonio; Massarotto, Marco; Cruz Blas, Carlos Aristóteles de la; Lecumberri Villamediana, Pablo; Gómez Fernández, Marisol; Pintor Borobia, Jesús María; Gárriz Sanz, Sergio; Ingeniería Eléctrica y Electrónica; Matemáticas; Ingeniería Mecánica, Energética y de Materiales; Ingeniaritza Elektrikoa eta Elektronikoa; Matematika; Mekanika, Energetika eta Materialen Ingeniaritza
The goal of this project is to design a low-cost smart accelerometer, making use of a piezoelectric element as basic sensing material, and adding a mixed-mode conditioning circuit.
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Revisión sobre la corrosión de tubos sobrecalentadores en plantas de biomasa
(CENIM, 2006) Berlanga Labari, Carlos; Fernández Carrasquilla, Javier; Ingeniería Mecánica, Energética y de Materiales; Mekanika, Energetika eta Materialen Ingeniaritza
En el diseño de plantas de biomasa es muy importante tener en cuenta la temperatura del vapor para no tener problemas de corrosión. Esto, es debido al alto contenido de potasio y cloro que tienen la mayoría de los biocombustibles y, en especial, la paja de cereal. El objetivo de esta revisión es condensar el conocimiento actual sobre la corrosión de los sobrecalentadores a altas temperaturas provocada por compuestos clorados en plantas de biomasa. El cloro puede causar corrosión acelerada debido a la pérdida de metal del sobrecalentador, ataque interno y formación de capas de óxidos no adherentes. Los problemas de corrosión más severos en una caldera de biomasa se producen en los depósitos formados sobre los tubos sobrecalentadores. En la primera parte de esta revisión, se describen los mecanismos de corrosión propuestos en función de las condiciones de trabajo predominantes en la caldera. La segunda parte, se centra en revisar los estudios realizados para comprobar el comportamiento de los materiales mediante ensayos realizados en la caldera y en el laboratorio. En primer lugar, se describen las investigaciones realizadas sobre aleaciones convencionales y después las realizadas sobre las aleaciones desarrolladas en los últimos años y recubrimientos.
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Microestructura y propiedades mecánicas de una fundición esferoidal ferrítica en bruto de colada para su uso en piezas de grandes dimensiones
(CENIM, 2006) Suárez Sanabria, Alberto; Fernández Carrasquilla, Javier; Ingeniería Mecánica, Energética y de Materiales; Mekanika, Energetika eta Materialen Ingeniaritza
Con objeto de estudiar el efecto de la velocidad de enfriamiento, composición y microestructura sobre las propiedades mecánicas de una fundición de grafito esferoidal y matriz ferrítica en estado de bruto de colada, para su uso en piezas de grandes dimensiones, se fabricó un cubo de 300 mm de arista mediante colada en moldes de arena. Este cubo contiene, como es habitual, silicio y magnesio procedentes del inoculante (ferrosilicio) y del nodulizante (Fe-Si-Mg). Se investigaron los efectos del tamaño, forma y distribución de las partículas de grafito y microestructura de la matriz sobre la resistencia mecánica, resistencia a impacto y tenacidad de fractura, de dos zonas del cubo formadas con distinta velocidad de enfriamiento: el centro térmico-geométrico y la superficie. Se ofrecen las composiciones químicas de ambas zonas y las técnicas utilizadas para realizar los ensayos mecánicos y el análisis metalográfico.
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Dependencia de las propiedades mecánicas y de la composición química en la fundición de grafito esferoidal
(CENIM, 2006) Gonzaga Cinco, R.; Fernández Carrasquilla, Javier; Ingeniería Mecánica, Energética y de Materiales; Mekanika, Energetika eta Materialen Ingeniaritza
Con este trabajo se pretende estudiar la composición química de cuatro escaleras de fundición dúctil para determinar la influencia de los diferentes elementos de aleación sobre la microestructura y las propiedades mecánicas. Las cuatro escaleras tienen las mismas dimensiones de 200 x 100 x 50 (mm). Para determinar cada una de las propiedades de las cuatro fundiciones, hemos considerado que las mismas han tenido diferente velocidad de enfriamiento, de lo que se deriva, que el tamaño de grano varía para cada uno de los casos. En este trabajo, se ha realizado un estudio de las diferentes microestructuras de las escaleras. Se ha considerado el análisis de la influencia del grosor sobre la dureza de cada probeta. No se ha empleado ningún tratamiento térmico. Se ha determinado la resistencia a la tracción y límite elástico. Se han realizado ensayos de Charpy y de mecánica de la fractura.
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On the convergence of a modal updating iterative method applied to a vibrating table for food transportation
(2007) Iriarte Goñi, Xabier; Ros Ganuza, Javier; Mekanika, Energetika eta Materialen Ingeniaritza; Institute of Smart Cities - ISC; Ingeniería Mecánica, Energética y de Materiales
This work focuses on the updating of the parameters of a Vibrating Table Multibody model. Modal Analysis has been done to obtain the experimental Modal Parameters of the System (natural frequencies (ωi), damping ratios (ξi) and mode shapes (φi)), and the unknown Dynamic Model Parameters (p) are found through a Newton-Raphson based procedure that fits the Modal Parameters of the dynamic model to those obtained from the Modal Analysis experiment.
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Influencia de la composición y el tratamiento térmico en las propiedades mecánicas de aleaciones de bronce al aluminio
(CENIM, 2007) Cenoz Echeverría, Isaac; Fernández Carrasquilla, Javier; Ingeniería Mecánica, Energética y de Materiales; Mekanika, Energetika eta Materialen Ingeniaritza
Los cuproaluminios son aleaciones de cobre con contenidos de aluminio del 5-12 % que pueden incorporar hierro, níquel, y manganeso para formar una familia de aleaciones con unas excelentes propiedades de resistencia mecánica y a la corrosión. En el presente artículo se estudia el efecto que la relación Ni:Fe y que los tratamientos térmicos ocasionan en las propiedades mecánicas como dureza, límite elástico, tensión de rotura, alargamiento, módulo de elasticidad, coeficiente de Poisson, tenacidad a la fractura estática, resiliencia, fatiga y propagación de grieta. Para ello, se analizan tres aleaciones en tres estados. Las composiciones nominales son Cu-Al10-Fe3, Cu-Al10-Fe5-Ni5 y Cu- Al10-Fe4-Ni8. Las estructuras de las aleaciones son las correspondientes a: bruto de colada, temple y temple seguido de revenido. La caracterización del módulo de elasticidad y coeficiente de Poisson, así como los ensayos de tracción y resiliencia, se realizan a –20 °C, 24 °C y 100 °C.
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Revisión sobre recubrimientos láser de aleaciones de aluminio
(CENIM, 2008) Pérez Artieda, Miren Gurutze; Fernández Carrasquilla, Javier; Ingeniería Mecánica, Energética y de Materiales; Mekanika, Energetika eta Materialen Ingeniaritza
En este artículo se presenta un trabajo de revisión bibliográfica, centrado en los procesos de recubrimiento y tratamiento superficial láser realizados en aleaciones de aluminio. Estos procesos láser son técnicas de modificación superficial que permiten la obtención de propiedades adecuadas en la superficie de componentes cuyas características internas no se ven afectadas. La ventaja principal que caracteriza la tecnología láser es la elevada velocidad de calentamiento y enfriamiento que se produce durante los procesos. Esto, provoca la formación de fases fuera del equilibrio, con microestructuras nuevas. En el artículo se aprecia que los resultados obtenidos, sin embargo, varían no sólo con el tipo de aleación utilizada como substrato y con el material de aporte sino, también, con la ruta de fabricación seguida por el propio material. Además, se analizan los diferentes parámetros que tienen influencia en el proceso y se contrastan las características obtenidas por distintos investigadores, con el objeto de condensar en un documento la información más importante en este campo.
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Estudio de la oxidación a elevada temperatura de ocho aleaciones en atmósferas de combustión de biomasa
(CENIM, 2008) Berlanga Labari, Carlos; Fernández Carrasquilla, Javier; Ingeniería Mecánica, Energética y de Materiales; Mekanika, Energetika eta Materialen Ingeniaritza
La combustión de biomasa, especialmente de paja de cereal, genera un ambiente muy corrosivo, particularmente, cerca de los tubos sobrecalentadores. El cloro es el principal agente corrosivo en las plantas de biomasa. Este trabajo se centra en comprobar el comportamiento de ocho aleaciones comerciales en una ambiente de combustión de biomasa. Los materiales estudiados han sido las siguientes: AISI 347 CG (1.4550), AISI 347 FG (1.4550), AISI 316LN (1.4910), ESSHETE 1250 (1.4982), AC 66 (1.4877), X20CrMoV12:1 (1.4922) y AISI 347 recubiertos con Inconel 625 e Inconel 686. Los ensayos se han realizado en la caldera de la planta de biomasa de Sangüesa (Navarra, España) durante 8.000 y 15.000 h a una temperatura de 500-550 °C. Los resultados indican un buen comportamiento de los aceros inoxidables austeníticos y de las aleaciones de Inconel, mientras que el del acero martensítico no ha sido aceptable. Se ha propuesto el mecanismo conocido como “oxidación activa” para interpretar el comportamiento a la corrosión de estos materiales en estos medios.
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Influence of the power supply on the energy efficiency of an alkaline water electrolyser
(Elsevier, 2009) Ursúa Rubio, Alfredo; Marroyo Palomo, Luis; Gubía Villabona, Eugenio; Gandía Pascual, Luis; Diéguez Elizondo, Pedro; Sanchis Gúrpide, Pablo; Ingeniería Eléctrica y Electrónica; Ingeniaritza Elektrikoa eta Elektronikoa; Ingeniería Mecánica, Energética y de Materiales; Mekanika, Energetika eta Materialen Ingeniaritza; Química Aplicada; Kimika Aplikatua; Gobierno de Navarra / Nafarroako Gobernua
Electric energy consumption represents the greatest part of the cost of the hydrogen produced by water electrolysis. An effort is being carried out to reduce this electric consumption and improve the global efficiency of commercial electrolysers. Whereas relevant progresses are being achieved in cell stack configurations and electrodes performance, there are practically no studies on the effect of the electric power supply topology on the electrolyser energy efficiency. This paper presents an analysis on the energy consumption and efficiency of a 1 N m3 h1 commercial alkaline water electrolyser and their dependence on the power supply topology. The different topologies of power supplies are first summarised, analysed and classified into two groups: thyristor-based (ThPS) and transistor-based power supplies (TrPS). An Electrolyser Power Supply Emulator (EPSE) is then designed, developed and satisfactorily validated by means of simulation and experimental tests. With the EPSE, the electrolyser is characterised both obtaining its I–V curves for different temperatures and measuring the useful hydrogen production. The electrolyser is then supplied by means of two different emulated electric profiles that are characteristic of typical ThPS and TrPS. Results show that the cell stack energy consumption is up to 495 W h N m3 lower when it is supplied by the TrPS, which means 10% greater in terms of efficiency.
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Study of thermoelectric systems applied to electric power generation
(Elsevier, 2009) Rodríguez García, Antonio; González Vian, José; Astrain Ulibarrena, David; Martínez Echeverri, Álvaro; Ingeniería Mecánica, Energética y de Materiales; Mekanika, Energetika eta Materialen Ingeniaritza
A computational model has been developed in order to simulate the thermal and electric behaviour of the thermoelectric generators. This model solves the non linear system of equations of the thermoelectric and heat transfer equations. The inputs of the program are the thermoelectric parameters as a function of the temperature and the boundary conditions, (room temperature and residual heat flux). The outputs are the temperature values of all the elements forming the thermoelectric generator, (performance, electric power, voltage and electric current generated). The model solves the equation system using the finite difference method and semi-empiric expressions for the convection coefficients. It has been built a thermoelectric electric power generation test bench in order to validate and determine the accuracy of the computational model, which maximum error is lower than 5%. The objective of this study is to create a design tool that allows us to solve the system of equations involved in the electric generation process without needing to impose boundary conditions that are not known in the design phase, as the temperature of the Peltier modules. With the computational model we study the influence of the heat flux supplied as well as the room temperature in the electric power generated.