Analisis Financiero

MOTOR DE STIRLING: PARTES QUE INTERVIENEN EN EL PROCESO

El motor STIRLING es un motor de los llamados de combustión externa o motor de aire caliente. El aire que evoluciona en el interior del motor es siempre el mismo (aislado del exterior) y su volumen varía sólo en lo que corresponde al émbolo motor entre sus posiciones superior e inferior. Existen en el motor dos zonas: una fría y otracaliente. El motor cuenta con un mecanismo (desplazador) que hace que el aire pase de la zona fría a la zona caliente y luego a la zona fría nuevamente, produciéndose consecuentemente su expansión y su posterior contracción.. Esto es aprovechado por el embolo motor para producir potencia. Para que el ciclo se repita, el motor cuenta con un mecanismo inercial (volante) que lo hace posible. Veamos ahoraun esquema de nuestro motor:

PARTES Y FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR DE 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 encerrado en el motor y los pistones lodesplazan 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 es cero y el volumen de gas dentro del regenerador esdespreciable 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.
La descripción del ciclo es como sigue:
| En 1 el cilindro frío está a máximo volumen y el cilindro caliente estáa volumen mínimo, pegado al regenerador. El regenerador se supone está "cargado" de calor (una discusión más extensa sobre este punto se ve en el párrafo sobre el regenerador). El fluido de trabajo está a Tf a volumen máximo, Vmax y a p1. |
 
| Entre 1 y 2 se extrae la cantidad Qf de calor del cilindro (por el lado frío). El proceso se realiza a Tf constante. Por lo tanto al final (en 2) seestará a volumen mínimo, Vmin, Tf y p2. El pistón de la zona caliente no se ha desplazado. En esta evolución es sistema absorbe trabajo. |
| Entre 2 y 3 los dos pistones se desplazan en forma paralela. Esto hace que todo el fluido atraviese el regenerador. Al ocurrir esto, el fluido absorbe la cantidad Q' de calor y eleva su temperatura de Tf a Tc. Por lo tanto al final (en 3) se estará a Tc,Vmin y p3. El regenerador queda "descargado". En esta evolución el trabajo neto absorbido es cero (salvo por pérdidas por roce al atravesar el fluido el regenerador). |
| Entre 3 y 4 el pistón frío queda junto al lado frío del regenerador y el caliente sigue desplazándoses hacia un mayor volumen. Se absorbe la cantidad de calor Qc y el proceso es (idealmente) isotérmico. Al final el fluido detrabajo está a Tc, el volumen es Vmax y la presión es p4.Finalmente los dos pistones se desplazan en forma paralela de 4 a 1, haciendo atravesar el fluido de trabajo al regenerador. Al ocurrir esto el fluido cede calor al regenerador, este se carga de calor, la temperatura del fluido baja de Tc a Tf y la presión baja de p4 a p1. Al final de la evolución el fluido está a Vmax, p1 y Tf. El regeneradorsigue "cargado" de calor. |



TIPOS DE MOTOR STIRLING
1. Motores tipo alfa
Consta de dos cilindros independientes, sin desplazador, con dos pistones desfasados 90º. Uno de los cilindros se calienta mediante mechero de gas o alcohol y el otro se enfría mediante aletas o agua.

2. Motores tipo beta
Es el motor original de Stirling. Consta de un cilindro con una zona...