motor stirling

ABRIL 2013
Es necesario aprovechar toda la energía calorífica de los procesos de refinación, por lo que es conveniente construir las plantas de cogeneración que permitan hacer más eficientes los procesos termodinámicos y generar energía eléctrica a Pemex.
Ésta idea surge al ver quemadores por doquier en zonas petroleras, ya sea en las plataformas marinas, en pozos de tierra o en refinerías.Esa gran mecha de lumbre puede ser perfectamente bien aprovechada de varias maneras, a lo que me llevó inmediatamente a preguntarme el ¿Cómo es que podía aprovechar toda esa energía calorífica que desde hace tiempo ha estado desperdiciandose?, algo así como “quemar gas por quemarlo”, no obstante pensé en la implementacion de algo conocido como “Motor Stirling”, que recientemente había aprendidosu principio de funcionamiento en mis clases de termodinámica, donde se lo explico a continuación:

En el funcionamiento de una olla exprés observamos claramente que un gas caliente ocupa mucho mayor volumen que frió. Igualmente hemos comprobado que muchos botes medio llenar cerrados y metidos en la nevera, resultan después difíciles de abrir porque se ha hecho un vacío que pega la tapa a laboca del bote.
Pues bien, esta propiedad de los gases de cambiar el de volumen con la temperatura, es la que se aprovecha en el Motor Stirling, una alternativa a la máquina de vapor que fue inventado en 1816 por Robert Stirling.
Este tipo de motores es muy adecuado para construirlos de forma casera por dos características, no precisa de muchas piezas, ni tiene que ser de alta precisión y funcionacon muy moderada temperatura y presión, lo que resultan poco peligrosos.
A pesar de su sencillez, superan en rendimiento a la máquina de vapor o el motor de  combustión interna, pues a diferencia de estos motores, el motor Stirling permite extraer el máximo teórico de energía de los cambios térmicos, aunque por supuesto nuestros modestos motores, van a estar muy lejos de este óptimo.Adicionalmente tiene la  ventaja, igual que la máquina de vapor, que su funcionamiento es independiente del combustible que utilicemos como fuente de calor, por lo que es muy adecuado para el aprovechamiento de energías alternativas como, la energía solar, biomasa, aceites etc.
Su mayor inconveniente radica, que a igualdad de tamaño, produce menos energía que  los otros tipo de motores más derrochadores yque su régimen de funcionamiento es más lento, por lo que resulta inadecuado para, por ejemplo, equipar automóviles.
Hoy, con la creciente preocupación medioambiental y de escasez de recursos han vuelto a hacer interesante por este equipo de alto rendimiento energético, lo que ha rescatado este viejo artilugio del olvido y lo ha transformado en candidato para muchos usos novedosos, e incluso sepiensa en enviarlo al espacio, donde podría aprovechar la gran diferencia de temperaturas que hay entre un lado iluminado y uno en sombra de un satélite.
Ciclo de Otto
Expliquemos someramente el ciclo de Otto en el que se estudia el funcionamiento de los motores y que es básico para comprender el cambio de energía de calorífica en mecánica. En este gráfico las curvas indican el volumen que ocupanen función de la presión, (a más presión menos volumen), una cantidad fija de gas a un temperatura dada
El ciclo de Carnot es el siguiente


Expandimos del  volumen inicial V1 al final V2, una masa de gas caliente a temperatura constante T1, diminuyendo su presión. En el gráfico pasamos del punto 1 al 2 por la curva de temperatura constante T1
 Enfriamos, (robamos energía), el gas desde latemperatura T1 a la inferior T2 a volumen constante, En el gráfico pasamos del punto 2 al 3 por la línea vertical que corresponde al volumen expandido.
 Comprimimos el gas enfriado a la temperatura T2 del volumen V2 al volumen V1 aumentando la presión. En el gráfico pasamos del punto 3 al 4 siguiendo la curva T2.
  Calentamos, (cedemos energía), la temperatura del volumen V1 de gas a la...