Motor Stirling
Páginas: 12 (2924 palabras)
Publicado: 15 de julio de 2011
EL MOTOR STIRLING
LA MÁQUINA OLVIDADA RESCATADA PARA EL FUTURO
Indice
1. Introducción
2. Historia.
3. Principios de funcionamiento.
4. Tipos de motores de aire caliente.
5. Aplicaciones pasadas, actuales y futuras.
6. Construcción de un motor gamma Stirling.
7. Datos experimentales.
8. Conclusiones y bibliografía.
1. Introducción.
El fenómeno físico de laexpansión del aire caliente fue ya utilizado en tiempos de los egipcios para desarrollar trabajo mecánico, accionando de esta manera trampillas, puertas y pesadas cargas, pero fue en la revolución industrial cuando las máquinas llamadas “térmicas” se estudiaron, desarrollaron y aplicaron de manera general.
El Motor Stirling objeto de nuestro estudio es un tipo de motor térmico y como tal, generatrabajo mecánico a partir de la diferencia detemperaturas entre dos focos.
La actual preocupación medioambiental y la cada vez más acuciante escasez de recursos energéticos de carácter fósil ha hecho que se haya rescatado del olvido este genial artilugio como una de las posibles soluciones a tales problemas dado su excepcional rendimiento.
2. Historia.
Robert Stirling fue un clérigoEscocés 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 maquina de vapor. Posteriormente sería el francés Sadi Carnot el que hiciera una interpretación teórica de su funcionamiento para comprender el de producir fuerza motriz partiendo del calor que fluye entre dos focos a distintatemperatura.
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 fuera un factor tan decisivo diseñándose así ventiladores y bombas de agua basadas en el principio de la expansión y la compresión del aire.
Principios de funcionamiento.El principio básico del funcionamiento del motorideado por Stirling es calentar y enfriar un mediode trabajo, 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 suvolumen, y consiguiendo que el motor vuelva a la posición inicial. El motor trabajará siempre con el mismo medio de trabajo, por lo que el motor debe ser Hermético
.
En nuestro diseño, aplicamos calor en la parte inferior, y frío en la parte superior a un recipiente hermético que contiene el medio de trabajo (aire), y un pistón desplazador, para mover el aire de una zona del recipiente a otra.Al aplicar calor a la base del recipiente, y con el pistón desplazador en la parte opuesta (arriba), aumenta la temperatura del aire, por lo que según la ley general de los gases aumenta la presión, empujando una superficie elástica, mediante la cual conseguiremos movimiento. Este movimiento de la superficie elástica se transmitirá a un cigüeñal, que a su vez irá conectado al pistón desplazadorcon en ángulo de noventa grados, de forma que, al subir la superficie elástica el pistón desplazador baje y desplace el medio de trabajo de la parte caliente del recipiente a la parte fria, lo que hará que disminuya el volumen y la presión del medio de
trabajo, por lo que la superficie elástica volverá a su estado inicial, completando el
recorrido del cigüeñal. Al volver a la posición inicial,volverá a subir el pistón desplazador, desplazando el medio de trabajo de nuevo a la parte caliente del recipiente, aumentando volumen, la presión, y repitiendo el proceso.
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...
LA MÁQUINA OLVIDADA RESCATADA PARA EL FUTURO
Indice
1. Introducción
2. Historia.
3. Principios de funcionamiento.
4. Tipos de motores de aire caliente.
5. Aplicaciones pasadas, actuales y futuras.
6. Construcción de un motor gamma Stirling.
7. Datos experimentales.
8. Conclusiones y bibliografía.
1. Introducción.
El fenómeno físico de laexpansión del aire caliente fue ya utilizado en tiempos de los egipcios para desarrollar trabajo mecánico, accionando de esta manera trampillas, puertas y pesadas cargas, pero fue en la revolución industrial cuando las máquinas llamadas “térmicas” se estudiaron, desarrollaron y aplicaron de manera general.
El Motor Stirling objeto de nuestro estudio es un tipo de motor térmico y como tal, generatrabajo mecánico a partir de la diferencia detemperaturas entre dos focos.
La actual preocupación medioambiental y la cada vez más acuciante escasez de recursos energéticos de carácter fósil ha hecho que se haya rescatado del olvido este genial artilugio como una de las posibles soluciones a tales problemas dado su excepcional rendimiento.
2. Historia.
Robert Stirling fue un clérigoEscocés 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 maquina de vapor. Posteriormente sería el francés Sadi Carnot el que hiciera una interpretación teórica de su funcionamiento para comprender el de producir fuerza motriz partiendo del calor que fluye entre dos focos a distintatemperatura.
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 fuera un factor tan decisivo diseñándose así ventiladores y bombas de agua basadas en el principio de la expansión y la compresión del aire.
Principios de funcionamiento.El principio básico del funcionamiento del motorideado por Stirling es calentar y enfriar un mediode trabajo, 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 suvolumen, y consiguiendo que el motor vuelva a la posición inicial. El motor trabajará siempre con el mismo medio de trabajo, por lo que el motor debe ser Hermético
.
En nuestro diseño, aplicamos calor en la parte inferior, y frío en la parte superior a un recipiente hermético que contiene el medio de trabajo (aire), y un pistón desplazador, para mover el aire de una zona del recipiente a otra.Al aplicar calor a la base del recipiente, y con el pistón desplazador en la parte opuesta (arriba), aumenta la temperatura del aire, por lo que según la ley general de los gases aumenta la presión, empujando una superficie elástica, mediante la cual conseguiremos movimiento. Este movimiento de la superficie elástica se transmitirá a un cigüeñal, que a su vez irá conectado al pistón desplazadorcon en ángulo de noventa grados, de forma que, al subir la superficie elástica el pistón desplazador baje y desplace el medio de trabajo de la parte caliente del recipiente a la parte fria, lo que hará que disminuya el volumen y la presión del medio de
trabajo, por lo que la superficie elástica volverá a su estado inicial, completando el
recorrido del cigüeñal. Al volver a la posición inicial,volverá a subir el pistón desplazador, desplazando el medio de trabajo de nuevo a la parte caliente del recipiente, aumentando volumen, la presión, y repitiendo el proceso.
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...
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