Aplicación del Motor Stirling

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  UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERÚ              

Aplicación del Motor Stirling

Trabajo de investigación de la asignatura

Cálculo Aplicado a la Física III

INTEGRANTES:

1.           Acuña Quijandria Víctor Manuel                 Cod. U19304519

2.           Bonifacio Ayala Brayam Stalyn                    Cod. U19304623

3.           Palacios Sotomayor Piero                         Cod. U19310618

4.           Pinchi Guivin Fabrizio Giuliano                Cod. U18100829

5.        Requena Cervantes Iván                        Cod. U19207903

6.        Santamaría Barreto Randall                Cod. U19219174

 Lima, 29 de julio de 2020

ÍNDICE

1.      Resumen        3

2.      Introducción        3

2.1   Planteamiento del trabajo        3

2.2   Limitaciones del trabajo        3

2.3   Antecedentes                                                                                                      4

2.4   Descripción del trabajo        4

3.      Objetivos        5

3.1 Objetivo general        5

3.2 Objetivos específicos        5

4. Marco teórico        5

           4.1 Termodinamica                                                                                                      5

5.  Parte experimental        11

5.1 Aspectos de seguridad        11

5.1.1 Riesgo de explosión:        11

5.1.2 Riesgo de Incendio:        11

5.1.3 Riesgo de Toxicidad:        11

            5.2   Materiales                                                                                                          11

5.3.  Procedimiento        12

6.  Conclusiones                                                                                                                   14

7.  Recomendaciones                                                                                                          14

8.  Referencias                                                                                                                     14

1.      Resumen

El propósito de este prototipo es demostrar las leyes de la termodinámica, tales como el primer principio de la termodinámica, el segundo principio de la termodinámica y el tercer principio de la termodinámica. A base del conocimiento de estas se implementó y diseñó un motor stirling , la cual permite realizar acumular la energía dentro de la caldera, generando al liberar esa presión el movimiento del vehículo. También emplearemos conceptos teóricos, los cuales nos ayudarán a encontrar resultados. Para finalizar, después de hallar los valores pudimos reafirmar la aplicación de las leyes de la termodinámica.

Palabras Claves: Termodinámica, energía, adiabático.

2.      Introducción

2.1   Planteamiento del trabajo

La idea de hacer un prototipo de un motor stirling surgió al momento de ir conociendo más temas del curso y más cuando comenzamos a ver el tema de Termodinámica en el cual nos dio el interés de cómo sería la aplicar la introducción a la teoría de la Termodinámica

La idea principal al desarrollar el proyecto “motor stirling” es en principio entender su funcionamiento paso a paso, desde la construcción de

 un circuito oscilador de frecuencia que inyecta una onda pulsante a la entrada del transformador, pasando por la transmisión de energía al romper la barrera del aire a través de los explosores, hasta la liberación de dicha energía en forma de arco voltaico a la salida de la bobina secundaria. Lograr éste objetivo tiene la finalidad de entender una de las aplicaciones más importantes de los campos electromagnéticos y compartir los conocimientos adquiridos de los procesos que se generan en el diseño y construcción de la bobina, cuyos principios de funcionamiento son básicos en el entendimiento de la interacción de los campos eléctricos y magnéticos

2.2   Limitaciones del trabajo

Se presentaron inconvenientes a la hora de realizar el proyecto, ya que algunos de los materiales a utilizar fueron difíciles de conseguir puesto que durante el periodo de clases se atravesó el estado de emergencia por la pandemia del Covid-19.

2.3   Antecedentes

El motor Stirling es una máquina de combustión externa basada en el ciclo de Stirling. Desarrollado por primera vez en 1816 por Robert Stirling, este motor genera energía a partir de una diferencia de temperatura. El fluido de trabajo, que es típicamente aire, hidrógeno o helio, se calienta en un extremo y se enfría en el otro, provocando que el gas se expanda o se comprima, respectivamente. Además, esta expansión y compresión mueve dos pistones dentro del cilindro del motor, los cuales están acoplados a un mecanismo de accionamiento que produce una salida de potencia neta. Dicha salida de potencia es debida a que el proceso de calentamiento (expansión) se produce a una presión de trabajo mayor que el proceso de enfriamiento (compresión).

Esta máquina opera en un ciclo regenerativo cerrado y la transferencia de energía se produce a través de las paredes del cilindro del intercambiador de calor. Las variaciones de volumen ocasionadas cuando el fluido de trabajo se mueve por los pistones deben estar fuera de fase entre sí para que se genere energía.

El motor cuenta con dos pistones con funciones bien diferenciadas: el desplazador y el pistón de potencia. El desplazador es un pistón que se ajusta al interior de la cámara de trabajo dejando una pequeña distancia, llamada anillo, entre éste y las paredes del cilindro de manera que permite que el fluido de trabajo pase de la zona caliente a la zona fría, calentándose y enfriándose alternativamente. El pistón de potencia es el encargado de convertir la presión que almacena el fluido de trabajo en una fuerza neta.

 2.4   Descripción del trabajo

Son usados hoy en día como fuente de energía varios tipos, ya que se experimentó con una gran variedad de fuentes de energía y configuraciones de funcionamiento. Generalmente la energía de vapor genera gran cantidad de potencia, por lo que dan lugar a diferentes tipos de movimientos en este caso se usará como una elise que ayudan a mover diferente tipo de objetos. No obstante, estas proporcionan energía no tan peligrosa, aunque muy superiores a las que se podían obtener en la época de la máquina a vapor con las fuentes de alta combustión.

Además, actualmente es utilizado en las más diversas aplicaciones, desde una máquina a vapor  hasta paneles solares. “la caldera”, como hemos visto antes, puede hacerse de materiales fáciles de conseguir en tiendas de electrónica o de materiales reciclados o reutilizados.

3.      Objetivos

 3.1 Objetivo general

        Diseñar y construir una moto stirling en miniatura para poder demostrar las leyes de la termodinámica, así mismo explicar cómo funciona un motor stirling y en qué aspectos de la actualidad contribuye con la solución de las necesidades de la vida diaria.

        Este prototipo nos ayudará a demostrar las diferentes leyes de la termodinámica que se manifiestan a diario en diferentes situaciones.

3.2 Objetivos específicos

• Mediante la teoría de la termodinámica, demostrar que se puede generar energía mediante el calor.
• Demostrar la característica de equilibrio en el cual la presión, el volumen, la temperatura y la composición están presentes.

4. Marco teórico

4.1 Termodinámica

        Nuestro experimento se basa en su inventor, Robert Stirling. El motor Stirling está compuesto por una serie de mecanismos acoplados. Estos mecanismos crean la expansión y la contracción cíclica de un gas sellado en su interior. Dicha expansión y contracción se consigue exponiendo el gas una y otra vez a una fuente de calor y a otra de frío, respectivamente.

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