termodinamica

Proyecto Final de Termodinámica
Índice

Objetivo del proyecto.

Explicación de los conceptos y procesos bajo los que opera un motor Stirling de aire.

Explicación de los diferentes tipos de motores Stirling.

Desarrollo de ecuaciones

Explicación del funcionamiento del motor

Diseño conceptual del motor a construir usando esquemas o dibujos constructivos.

Descripción de losmateriales a utilizar

Aplicaciones del motor Stirling de aire.

Comentarios y conclusiones.

Fotografías










Objetivo

El objetivo de este proyecto es aplicar los conocimientos vistos en el curso de termodinámica como la Segunda Ley de la Termodinámica en este caso fabricando un motor Stirling sencillo. Buscamos entender el funcionamiento del motor Stirling y conocer susdistintas funciones y aplicaciones.
También mostrar la utilidad de este mecanismo que permite generar energía a partir del calor, utilizando materiales al alcance de todos.
Este proyecto tiene como fin investigar y explicar acerca de la tecnología Stirling, sobre su estado actual de desarrollo y explicar los tipos de motores que existen.




















Conceptos yProcesos

El motor Stirling fue originalmente inventado por Sir Robert Stirling en el año 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.

Este motor intercambia el calor con el exterior, por lo tanto es adaptable a unagran gama de fuentes de calor para su operación. Se han construido motores Stirling que usan como fuente de calor 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.

El ciclo ideal Stirling se compone de dos procesos isométricos(calentamiento y enfriamiento del fluido de trabajo a volumen constante) y dos isotérmicos (compresión y expansión a temperatura constante). El motor Stirling utiliza el calor como fuente externa de energía para producir un trabajo. Es el motor térmico más eficiente, capaz de aproximarse al rendimiento máximo teórico conocido como rendimiento de Carnot. Se define ciclo de Carnot como un procesocíclico reversible que utiliza un gas perfecto.
La eficiencia termodinámica del ciclo ideal Stirling es igual a la de un ciclo de Carnot, trabajando a las mismas temperaturas de las fuentes de calor, lo cual se debe principalmente a la «regeneración» que se lleva a cabo durante los procesos a volumen constante del ciclo.





A-B  isotérmico a la temperatura T1 : Compresión Isotérmica del aire.Durante este proceso se cede al exterior una cantidad de calor a la fuente fría.
B-C  adiabático : Absorción de calor a la temperatura inferior, a volumen constante (isocórico). El aire absorbe del regenerador una cantidad de calor y aumenta su temperatura, lo que provoca un aumento de presión.
C-D  isotérmico a la temperatura T2 : Expansión isoterma del aire a alta temperatura. Durante esteproceso se absorbe calor de la fuente caliente.
D-A  adiabático : Cesión de una cantidad de calor al regenerador a volumen constante, disminuyendo la temperatura del fluido.

Funcionamiento del motor

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 de líquido. Al calentar elmedio 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 ser hermético.
Tres puntos clave:
Rendimiento:...