Motor Stirling

EL MOTOR STIRLING

INTRODUCCIÓN

Los motores Stirling son máquinas que utilizan calor de origen externo para generar potencia mecánica. Funcionan debido a la expansión y contracción del gas interno (por ejemplo aire), el cual al calentarse y enfriarse, hace que el pistón se mueva. Para esto, el gas es forzado a desplazarse del sector frío al sector caliente y viceversa obteniéndose un ciclo continuo de expansión y contracción.

Los motores Stirling son versátiles. Pueden aprovechar diferentes fuentes energéticas como la biomasa, el biogás y todo tipo de combustibles; también el calor procedente de concentradores solares, del subsuelo e incluso de energía nuclear. Esta flexibilidad los hace adecuados para ser utilizados en sitios aislados donde escasean la energía y los combustibles convencionales.

Estos motores son considerablemente más eficientes que sus contrapartes de combustión interna. El rendimiento por unidad de combustible es mayor que en los motores de combustión interna. Sin embargo, la potencia de esto últimos es mayor por unidad de peso, es decir que los motores Stirling son más pesados y voluminosos.

Adicionalmente se pueden construir prototipos con materiales caseros completamente funcionales, los cuales a pesar de no proporcionar una alta eficiencia y potencia, permiten observar claramente el principio de funcionamiento y la aplicabilidad que se le puede dar a las energías alternativas, en este caso la energía térmica, para generar fuerza mecánica y energía eléctrica en viviendas y granjas autosostenibles.

OBJETIVOS

• Implementar un prototipo casero de un Motor Stirling utilizando materiales comunes de fácil acceso, el cual este en la capacidad de proporcionar movimiento a un eje.

• Determinar experimentalmente la relación existente entre la diferencia de temperatura entre las cámaras y las revoluciones por minuto generadas por el motor.

DESARROLLO

El motor Stirling es un dispositivo que convierte calor en trabajo, o viceversa, a través 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 frío.

En este motor, el gas se encuentra confinado en una cámara cerrada, no sale al ambiente. El gas se desplaza de un extremo a otro de la cámara, cuando está en un extremo, una fuente de calor externa lo calienta; esto hace que se expanda y así se produce la fuerza del motor. Una vez que alcanza su máxima expansión, el gas se traslada al otro extremo de la cámara, donde se enfría, lo que provoca que se comprima. Después debido a la inercia del sistema, el aire se lleva nuevamente al extremo caliente para iniciar un nuevo ciclo. Un tambor desplazador mueve el gas entre los dos extremos de la cámara y otro dispositivo, el pistón de potencia, aprovecha la expansión para producir la fuerza del motor.

El ciclo termodinámico del motor Stirling siempre parte de la base de que las evoluciones asociadas a la variación

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