motor stirling

MOTOR STIRLING

Introducción

Se denomina motor de combustión a un motor capaz de transformar en movimiento la energía proveniente de la combustión de sustancias adecuadas, denominadas combustibles. Cuando la combustión se produce dentro de un recinto cerrado se denominan motores de combustión interna, normalmente utilizados en automóviles. También existen motores de combustión externa, enlos cuales la combustión se realiza en una cámara exterior al motor llamada caldera, como las maquinas de vapor.

Historia

Robert Stirling fue un clérigo Escocés que, heredando el interés de su padre por la ingeniería, diseñó en 1816 un motor térmico que funcionaba sin peligro de las explosiones y quemaduras que tenia la máquina de vapor. Posteriormente sería el francés Sadi Carnot el quehiciera una interpretación teórica de su funcionamiento para comprender el fenómeno de producir fuerza motriz partiendo del calor que fluye entre dos focos a distinta temperatura. Si bien en potencia no podía competir con la, famosa por entonces, máquina de vapor, era el motor de Stirling una máquina mucho más sencilla, barata y segura y se aseguró un campo de aplicación allí donde la fuerza no fueraun factor tan decisivo diseñándose así ventiladores y bombas de agua basadas en el principio de la expansión y la compresión del aire.
Objetivos
Construir un motor de combustión externa.
Definir el concepto de motor de combustión externa (Motor Stirling).
Principios de funcionamiento.

El principio básico del funcionamiento del motor ideado por Stirling es calentar y enfriar un medio detrabajo, ya sea aire, helio, hidrógeno o incluso alguna clase de líquido. Al calentar el medio de trabajo conseguiremos que incremente su volumen, y se aprovechará ese movimiento para desplazar una parte del motor. Posteriormente, enfriaremos de nuevo el medio de trabajo, reduciendo su volumen, y consiguiendo que el motor vuelva a la posición inicial. El motor trabajará siempre con el mismo medio detrabajo, por lo que el motor debe ser hermético.

En nuestro diseño, primeramente se cerró herméticamente el tubo de ensayo con un tapón de goma, de manera que las esferas metálicas en su interior creen un movimiento de oscilación sin fugas de aire, si es que dichas esferas tienen un peso considerable, opcionalmente podemos colocar un poco de virutilla en la base del tubo para evitar posiblesrajaduras, ya que debemos recalcar que en este tubo no puede existir ningún tipo de fugas de gas.
Habiendo acabado el armado de la anterior pieza, procedemos a situar un aro metálico en el mástil de un soporte, en la circunferencia del aro metálico, se colgaron dos varillas de hierro dobladas de forma que generen un movimiento basculante sobre el tubo de ensayo. Después se procedió a enrollar unpoco de alambre alrededor del tubo de ensayo, para que de esta forma, se pueda colocar libremente el tubo sobre el soporte armado.
Empotrada a una base de madera, una jeringa con la boca arriba, se conecta al tubo mediante una manguerilla de goma. Y finalmente se prende fuego a la base del tubo de ensayo, para así generar un calor y mediante expansión térmica de los gases, generar un trabajomecánico.
El ciclo termodinámico del motor de Stirling visto en la gráfica de presión contra volumen, se compone de dos procesos isotermos (se mantiene constante la temperatura) y de dos procesos isócoros (se mantiene constante el volumen), veamoslo en detalle:
Si partimos por ejemplo de la situación en la que el pistón desplazador se encuentra en la posición más baja, el aire se encontrará porcompeto en la cámara fría del cilindro, supongamos pues que esas condiciones son de temperatura T1, volumen V1 y presión P1. Ahora el pistón desplaz ador comienza subir y en consecuencia el aire comienza a ser enviado a la parte caliente del cilindro [trazo A, isócoro], se supone que este proceso se
hace a volumen constante y por lo tanto cuando ya está todo el aire en la parte caliente las...