Prototipo experimental de un generador eléctrico Magneto-Hidrodinámico de metal líquido

Abstract

RESUMEN: En el presente trabajo se desarrolló un modelo teórico de un generador magnetohidrodin ámico de corriente alterna que utiliza un metal líquido como medio conductor. En base a los resultados teóricos se diseñó y construyó un prototipo experimental del generador. El sistema básico consiste de un ducto rectangular por donde se mueve el metal líquido debido a un gradiente de presión constante y oscilatorio dentro de un campo magnético. En el capítulo 1 se describe el funcionamiento de los generadores eléctricos, al igual que los sistemas de generación de energía eléctrica. También se hace una breve introducción a los generadores magnetohidrodinámicos. En el capítulo 2 se presentan las ecuaciones fundamentales que gobiernan los fenómenos de la magnetohidrodinámica (MHD). La cual estudia la mutua interacción entre campos magnéticos y uidos eléctricamente conductores en movimiento. Cuando un uido conductor se mueve dentro de un campo magnético, se inducen corrientes eléctricas que a su vez también inducen campos magnéticos que modi can al campo original. Cuando el ujo de estas corrientes eléctricas interaccionan con el campo magnético generan una fuerza magnética conocida como fuerza de Lorentz. Esta fuerza es la responsable de alterar el movimiento original del uido. En suma, el estudio de la MHD acopla las ecuaciones de la dinámica de uidos con las ecuaciones del electromagnetismo. En el capitulo 3 se desarrollan los modelos clásicos de generadores MHD operando en corriente directa (DC) y corriente alterna (AC). Se utilizó la aproximación de campo magnético inducido despreciable, nombrada en inglés como inductionless approximation . En todos los casos se evalúa el desempeño del generador MHD en términos de su potencia eléctrica, su potencia de ujo y e ciencia eléctrica para diferentes condiciones de operación. En el capítulo 4 se describe la metodología para el diseño y la fabricación del prototipo experimental. Se realizaron pruebas de visualización de ujo para veri car que el uido dentro del canal se encuentra en un régimen laminar. Después se midió la resistencia interna del generador y la resistencia de carga para estimar el factor de carga del sistema. En el capitulo 5 se hizo la caracterización magnetohidrodinámica del generador, se puso a punto el sistema de adquisición de datos y se realizaron mediciones experimentales de corriente y voltaje en el generador. Finalmente en los capítulos 6 y 7 se realizó el análisis de los resultados y se presentan las conclusiones del proyecto.