MOTOR STIRLING

MOTOR DE STIRLING

OBJETIVO:

 Dar a conocer un mecanismo que permita generar energia apartir de el calor

 Proponer un´proyecto el cual puede ser util para los hogares y para la vida cotidiana

 Mostrar la reutilizacion del material reciclabe para crear un mecanismo el cual genere energía.

MATERIALES:

 Emvase de redbull.

 Emvase de insecticidas.

 Tarros de leche.

 Abrazadera.

 Un mechero casero.

 Rayos de bicicleta.

 Un tubo en angulo de 90 grados.

 Discos (DVD).

 Globo.

 Pegamento.

TEORIA:

El Motor Stirling fue inventado 1816 por Robert Stirling, reverendo de origen escocés. El objetivo era tener un motor menos peligroso que la máquina de vapor.

El principio de funcionamiento es el trabajo realizado por la expansión y contracción de un gas (normalmente helio, hidrógeno, nitrógeno o simplemente aire) al ser obligado a seguir un ciclo de enfriamiento en un foco frío, con lo cual se contrae, y de calentamiento en un foco caliente, con lo cual se expande. Es decir, es necesaria la presencia de una diferencia de temperaturas entre dos focos y se trata de un motor térmico.

Este motor continúa en investigación debido a la versatilidad de fuentes de energía utilizables para su funcionamiento, ya que al necesitar solamente una fuente de calor externa al cilindro, es posible usar una gran variedad de fuentes energéticas (energía solar térmica, todo tipo de combustibles, uso de la biomasa, energía geotérmica, etcétera).

Hoy existe una variedad de artefactos que utilizan este principio, incluso algunos con base acústica.

APLICACIONES:

En España, en la Plataforma Solar de Almería, se han construido equipos (conocidos como Distal y EuroDISH) formados por grandes discos parabólicos que reflejan y concentran la luz solar hacia un motor Stirling, el cual produce energía mecánica que mediante un alternador es transformada en energía eléctrica. Son modelos experimentales y demostrativos de gran rendimiento.

Esta tecnología se considera que será de gran aplicación para regiones donde hay gran número de pobladores dispersos, a los cuales sería muy costoso llegar con red eléctrica.

Es de esperar que los fabricantes de motores Stirling construyan en gran escala unidades pequeñas de ese mismo tipo, (con disco solar) como por ejemplo con capacidad de producir unos 200 a 400 kWh al mes (equipos de 1 a 2 kW de potencia aproximadamente); especialmente para los países situados entre los trópicos, pues en estas zonas la cantidad de radiación solar es grande a lo largo de todo el año y a su vez es la región donde hay mas población dispersa.

CÓMO CONSTRUIR UN MOTOR STIRLING

Antes de entrar en los datos del modelo, voy a dar algunos conceptos que resultan necesarios para la comprensión y posterior construcción del motor- El motor STIRLING es un motor de los llamados de combustión externa o motor de aire caliente. El aire que evoluciona en el interior del motor es siempre el mismo (aislado del exterior) y su volumen varía sólo en lo que corresponde al émbolo motor entre sus posiciones superior e inferior. Existen en el motor dos zonas: una fría y otra caliente. El motor cuenta con un mecanismo (desplazador) que hace que el aire pase de la zona fría a la zona caliente y luego a la zona fría nuevamente, produciéndose consecuentemente su expansión y su posterior contracción.. Esto es aprovechado por el embolo motor para producir potencia. Para que el ciclo se repita, el motor cuenta con un mecanismo inercial (volante) que lo hace posible. Veamos ahora un esquema de nuestro motor:

Partes utilizadas para este modelo.

Construí la cámara de presión con una lata de aerosol de 58 mm de diámetro (insecticidas, aprestos, desodorantes de ambientes, etc) que debe ser necesariamente de hojalata. La tapa de la cámara es su misma tapa, que luego de cortada, se le rebaja levemente el diámetro para que entre en el fuste.

El desplazador lo construí con una lata de aerosol de aluminio de los usados para desodorantes personales. Su diámetro comúnmente es de 53 mm. con lo que el “juego” que queda entre desplazados y cámara es de 2,5 mm en todo el contorno.

Nótese que utilizando la propia tapa de los aerosoles, como son similares, se produce un perfecto "ajuste" de formas entre cámara y desplazador, con lo que se reducen significativamente las “zonas muertas”.Lo mismo ocurre con los "casquetes esféricos" que forman la base de los aerosoles. El largo del desplazador lo fijé en 80 mm, y como prefijé un “volteo” del cigueñal de 50 mm, el largo de la cámara de presión debe ser de 80+50+3=133 mm . Los últimos 3 mm son para que en su movimiento el desplazador nunca toque la base ni la tapa de la cámara, y no queden “zonas muertas”. El eje del desplazador lo construí con un tubo de aluminio de 6 mm de diámetro, que se desplaza apoyado por adelante en un agujero realizado en la tapa, y por detrás en un perno fijado a la base de la cámara.

Entiendo que esto no es indispensable y puede suprimirse usando un eje macizo de menor diámetro, ya que de cualquier manera resulta necesario disponer de un apoyo adicional que además oficie de “sello” para conservar la presión de la cámara.(ver croquis). Una alternativa sería usar un eje macizo de 2,5 o 3 mm de diámetro (rayo de bicicleta). y como sello usar la pequeña arandela de goma que traen las válvulas de los aerosoles. En tal caso, sólo es necesario desarmar la misma quitando la manguera de succión y cortando el plástico de acople, con lo que puede retirarse el resorte y el centro de la válvula, quedando armado el conjunto.

El émbolo motor lo construí con una jeringa de vidrio de 30 cm3, la que hice cortar como se muestra en la foto, para obtener un desplazamiento útil de 50 mm. Las bielas las construí con tubos y chapas de aluminio para disminuir la masa inercial. La conexión entre la cámara de presión y el cilindro del émbolo motor la hice con una manguera de polietileno que soporte la succión. El volante de 15cm. de diámetro, lo construí con chapa de MDF (Fibrofácil) de 3mm de espesor. En mi caso dispuse de un ruleman de disco rígido de computadora que adapté para el caso, pero estimo que un eje y buje resultan suficientes. En las fotos se observa una cámara de enfriamiento construida con una lata de conserva de las corrugadas, la que debería se mas grande para conseguir mejor eficiencia. Como medios de unión, utilice pegamento y masilla epoxi (dos componentes), y pegamento siliconado para alta temperatura. Este último por ejemplo para armar el desplazador y la cámara de enfriamiento. Puede usarse soldadura de estaño en algunos lugares, especialmente en la zona fría del motor. El resto es sólo madera, paciencia y prolijidad.

ALGUNAS INSTRUCCIONES COMPLEMENTARIAS

Hola todos…

Como hay cada vez más comentarios que me piden datos sobre los motores de los videos, se me hace cada vez más difícil poder contestarles a todos, por lo que voy a hacer una respuesta general… Para los que recién se inician les sugiero empezar por lo más simple, que es construyendo un modelo similar al del video N°2. Para ello visiten la página siguiente: http://www.physics.sfasu.edu/astro/courses/egr112/StirlingEngine/stirling.html En ella encontrarán todos los detalles para construirlo. Por supuesto, seguramente deberán adaptarlos a los materiales que consigan en cada país. Lean RECOMENDACIÓNES… al final del artículo. Para los que ya tienen alguna experiencia y quieren construir un modelo como el del video Nº3, sigan las instrucciones de la página para el del video N°1, con las siguientes variantes:

• En él usé un eje macizo, suprimiendo en consecuencia el apoyo del desplazador en su fondo (perno fijado a la base de la cámara). El apoyo en la tapa de la cámara se mantiene y como segundo apoyo utilice una válvula de aerosol desarmada, tal como lo explico en la “variante alternativa” del texto original.

• La principal diferencia consistió en que construí una tapa PLANA, tanto para el desplazador como para la cámara. Ello se debió a que conseguí un aerosol de desodorante personal que viene con una tapa de aluminio similar al cuerpo del aerosol, que convenientemente cortada y pegada con siliconas me permitió disponer de un desplazador más sencillo, que permite arrimarse perfectamente a la tapa también PLANA de la cámara y así minimizar las zonas muertas que existían en el otro modelo. El desodorante es de la línea KOSIUKO y la tapa de la cámara es de hojalata, de un frasco común de vidrio para dulces, aceitunas etc. .

• Como el rendimiento alcanzado fue tan bueno no fue necesario disponer de un sistema de enfriamiento (tanque de agua, aletas, etc.) Eso experiméntenlo ustedes

RECOMENDACIONES PARA CONSTRUÍR EL MOTOR STIRLING DE LA PÁGINA “SFA Stirling Engine Project” CON ELEMENTOS QUE SE CONSIGUEN EN ARGENTINA

1.- Como acá hay una sola medida de latas de aluminio para gaseosas, para armar el desplazador utilizar dos fondos, uno con parte del lateral de la lata formando una especie de vaso, y el otro recortado de tal manera que se pueda introducir en el primero, enfrentado. Para mantenerlo en posición utilicé un aro de cinta de papel de la altura adecuada, el que queda perdido en el interior del desplazador. Para pegar ambas piezas usar adhesivo siliconado para alta temperatura

2.- Como vaso de presión usar una lata de conservas de hojalata (de las corrugadas)

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