stirling


(Fundamentos de Termodinámica)

“Motor Stirling”
Realizado por el equipo 3




Materia impartida por:








Introducción

¿Qué es un motor Stirling?
Se define un motor Stirling como un dispositivo que convierte trabajo en calor y viceversa, a través de un ciclo termodinámico-regenerativo, con compresión y expansión cíclicas del fluido de trabajo, operando dicho fluidoentre dos temperaturas la del foco caliente y la del foco frio. Es una maquina combustión externa, ósea, puede adaptarse a cualquier fuente de energía (combustión convencional o mixta, por ejemplo, con biomasa y gas, energía solar), sin que ello afecte al funcionamiento interno del motor.
Por medio de este trabajo, se pretende que los integrantes del equipo 3, así como los demás alumnos del cursodel ----------------, tengan un amplio y claro entendimiento de las características, propiedades y funciones de este motor.
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Antecedentes de la institución
El trabajo de Motor Stirling que se dará a exponer por el equipo 3, está basado en el escrito homónimo del I.E.S tomado de las investigaciones de LeonardoDa Vinci.
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 que hiciera una interpretación teórica de su funcionamiento para comprender el fenómeno de producirfuerza 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 fuera un factor tan decisivo diseñándose así ventiladores y bombas de agua basadas en elprincipio de la expansión y la compresión del aire.
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Alcances y limitaciones
El presente proyecto pretende ser un trabajo no sólo de investigación teórica sino también de experimentación práctica. Ha sido llevado a cabo por un grupo de tres alumnos del curso Fundamentos de termodinámicaimpartido por el Ing. ------------------------.
El objetivo final ha sido el diseño, la construcción y el análisis experimental de una máquina térmica prácticamente olvidada desde principios del siglo XX.
Dado el excepcional rendimiento del motor de aire caliente que ideó Robert Stirling, sus aplicaciones son múltiples, pero, en este proyecto nos centramos enconstruir un modelo a escala o sencillo con el fin de comprender y analizar su funcionamiento.
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Marco teórico
Principios de funcionamiento
El principio básico del funcionamiento del motor ideado por Stirling es calentar y enfriar un medio de trabajo, ya sea aire, helio, hidrógeno o incluso alguna clase delíquido. 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 de trabajo, por lo que el motor debe serhermético.
El ciclo termodinámico del motor de Stirling se compone de dos procesos isotermos (se mantiene constante la temperatura) y de dos procesos isócoros (se mantiene constante el volumen), como se muestra en la grafica siguiente:





El diagrama Presión-Volumen aporta la ventaja de poder “ver” gráficamente el trabajo externo desarrollado por la máquina pues coincide con el área...