Motor stirling

EL MOTOR STIRLING

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1. INTRODUCCION:

El motor Stirling fue originalmente inventado por Sir Robert Stirling, fraile escocés, hacia 1816. En sus inicios compitió efectivamente con el motor a vapor. Perdió interés después del desarrollo del motor de combustión interna y ha retomado interés en los últimos años por varias características muy favorables que tiene. En particular:

•Rendimiento: como veremos, el motor Stirling tiene el potencial de alcanzar el rendimiento de Carnot, lo cual le permite, teóricamente, alcanzar el límite máximo de rendimiento.
• Fuente de Calor Externa: este motor intercambia el calor con el exterior, por lo tanto es adaptable a una gran gama de fuentes de calor para su operación. Se han construído motores Stirling que usan como fuente decalor la energía nuclear, energía solar, combustibles fósiles, calor de desecho de procesos, etc. Al ser de combustión externa, el  proceso de combustión se puede controlar muy bien, por lo cual se reducen las emisiones.
• Ciclo cerrado: el fluido de trabajo opera en un ciclo cerrado y la fuente de calor es externa. Esto hace que este motor sea, potencialmente, de muy bajo nivel de emisiones.Como contrapartida a estas características favorables, está el hecho de que el fluido de trabajo es gaseoso, lo cual acarrea dificultades operativas. En la práctica, se ha visto que los fluidos de trabajo viables son el hidrógeno y el helio, ambos por buenas propiedades termodinámicas.
En los próximos párrafos veremos el ciclo Stirling Teórico, funcionamiento del regenerador y aplicaciones delMotor Stirling.

2. CICLO STIRLING TEORICO:

2.1 Descripción del Ciclo:

| |El ciclo Stirling Teórico está compuesto por dos evoluciones a Volumen |
| |constante y dos evoluciones isotérmicas, una a Tc y la segunda a Tf. Este |
||queda ilustrado en la figura 1. El fluido de trabajo se supone es un gas |
| |perfecto. En el ciclo teórico hay un aspecto importante que es la |
| |existencia de un regenerador. Este tiene la propiedad de poder absorber y |
||ceder calor en las evoluciones a volumen constante del ciclo.  |
| |Si no existe regenerador, el motor también funciona, pero su rendimiento es|
| |inferior. Hay algunos aspectos básicos a entender en la operación de un |
||motor Stirling:  |

 

• El motor tiene dos pistones y el  regenerador. El regenerador divide al motor en dos zonas, una zona caliente y una zona fría.
• El regenerador es un medio poroso, capaz de absorber o ceder calor y con conductividad térmica despreciable.
• El fluido de trabajo está encerradoen el motor y los pistones lo desplazan de la zona caliente a la fría o vice versa en ciertas etapas del ciclo. Por lo tanto se trata de un ciclo cerrado.
• Cuando se desplaza el fluido desde la zona caliente a la fría (o al revés), este atraviesa el regenerador.
• El movimiento de los pistones es sincronizado para que se obtenga trabajo útil.
• Se supone que el volumen muerto escero y el volumen de gas dentro del regenerador es despreciable en el caso del ciclo teórico. Como en el ciclo real esto no ocurre, el rendimiento es algo inferior.
• En el ciclo teórico se supone que la eficiencia del regenerador es de un 100%. Es decir devuelve todo el calor almacenado y además con recuperación total de temperaturas.

El ciclo teórico de Stirling consta de cuatro...