Motor Stirling

MOTOR STIRLING

Introducción

En este presente trabajo aprenderemos a fabricar un motor stirling casero, el cual se define como una máquina que convierte trabajo en calor y viceversa, a través de un ciclo termodinámico, con compresión y expansiones cíclicas del fluido del trabajo. El motor Stirling que fabricamos es un motor de tipo gamma, que genera trabajo a partir de diferencias de temperaturas.

Una de las ventajas del motor Stirling es la combustión externa y no hay explosión, por lo que el motor es extremadamente silencioso y libre de vibraciones. Hoy en día se utiliza estos motores para generar calor, para impulsar cosas y próximamente como motores en automóviles híbridos, existen aun pocas aplicaciones comerciales y muchos proyectos de investigación.

Es por estas razones que el motor Stirling es muy útil.

Objetivos:

Aplicar la Segunda Ley de la Termodinámica fabricando un motor Stirling casero.

Entender el funcionamiento del motor Stirling.

Aprender a gestionar un proyecto economizando costos.

Teoría

El motor Stirling fue originalmente inventado por Sir Robert Stirling, fraile escocés, hacia 1816. En sus inicios compitió efectivamente con el motor a vapor. Perdió interés después del desarrollo del motor de combustión interna y ha retomado interés en los últimos años por varias características muy favorables que tiene.

Este motor intercambia el calor con el exterior, por lo tanto es adaptable a una gran gama de fuentes de calor para su operación. Se han construido motores Stirling que usan como fuente de calor la energía nuclear, energía solar, combustibles fósiles, calor de desecho de procesos, etc. Al ser de combustión externa, el proceso de combustión se puede controlar muy bien, por lo cual se reducen las emisiones.

El ciclo ideal Stirling se compone de dos procesos isométricos (calentamiento y enfriamiento del fluido de trabajo a volumen constante) y dos isotérmicos (compresión y expansión a temperatura constante). La eficiencia termodinámica del ciclo ideal Stirling es igual a la de un ciclo de Carnot, trabajando a las mismas temperaturas de las fuentes de calor, lo cual se debe principalmente a la «regeneración» que se lleva a cabo durante los procesos a volumen constante del ciclo.

Motor stirling

Se define un motor stirling como un dispositivo que convierte trabajo en calor y viceversa, a traves de un ciclo termodinámico regenerativo, con compresión y expansión cíclicas del fluido de trabajo, operando dicho fluido entre dos temperaturas la del foco caliente y la del foco frio. Es una maquina combustión externa, ósea, puede adaptarse a cualquier fuente de energía (combustion convencional o mixta, por ejemplo, con biomasa y gas, energía solar), sin que ello afecte al funcionamiento interno del motor.

TIPOS DE MOTORES STIRLING

Motores tipo Alfa:

Este tipo de motor no utiliza desplazador como en la patente original de Stirling, pero desde el punto de vista termodinámico el funcionamiento es similar. Fue diseñado por Rider en Estados Unidos.

Consta de dos cilindros independientes conectados por un tubo en el que se sitúa el regenerador que almacena y cede el calor, en cada uno de los cilindros hay un pistón que se mueve 90 grados desfasado respecto al otro.

Uno de los cilindros se calienta mediante un mechero de gas o alcohol y el otro se enfría mediante aletas o agua.

El desfase entre los dos pistones hace que el aire, pase de un cilindro a otro calentándose, enfriándose y realizando el trabajo que permite el funcionamiento del motor.

Motores tipo Beta:

El motor original de Stirling era de este tipo.Consta de un cilindro, con una zona caliente (mediante un mechero de gas, alcohol etc.), una zona fría (refrigerada por aletas , agua etc.).

En el interior del cilindro esta

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