Motor stirling

MOTOR STIRLING, DISPOSITIVO TERMODINÁMICO REGENERATIVO. ♦ RESUMEN Todos los motores termodinámicos funcionan con ciclos de calor, llamados con mayor propiedad ciclos termodinámicos. Cada uno de estos ciclos tiene un nombre. Los motores termodinámicos se clasifican en endotérmicos (combustión interna) y exotérmicos (combustión externa). Como ejemplo de motores de combustión interna son los que seusan en los autos, estos funcionan con el ciclo Otto, los camiones, trenes y barcos con el ciclo Diesel, las plantas de poder frecuentemente funcionan con el Ranking, mientras que las turbinas de gas funcionan con el ciclo Brayton. En los motores de combustión externa destaca uno en especial el motor Stirling cuyo ciclo fue entre los primeros de los ciclos termodinámicos en ser operados por losingenieros. La idea del ciclo Stirling fue alternando aire caliente y frío en un cilindro usando brazos mecánicos articulados y un volante para lograr que el motor funcione en un suave e interminable ciclo. Los motores térmicos transforman un flujo de calor en trabajo mediante una serie de procesos termodinámicos que realizan de forma continuada sobre un fluido motor. En conjunto estos procesosforman un ciclo termodinámico. Un ciclo termodinámico es una evolución cíclica de procesos térmicos dentro de un intervalo de temperaturas. El funcionamiento de los motores térmicos esta caracterizado por la temperatura máxima y mínima entre las que opera el fluido motor, así como la rapidez con que es capaz de realizar el ciclo, cuestión que definirá su potencia. Otro aspecto tecnológico muyimportante es el proceso empleado para aportar el calor al ciclo, distinguiéndose los motores exotérmicos de los endotérmicos. En los procesos exotérmicos el calor que requiere el ciclo termodinámico es aportado al fluido de trabajo en un dispositivo externo como en el caso de la maquina de vapor y del motor Stirling. El fluido motor siempre es el mismo y no cambia de composición. Por el contrario, en losmotores endotérmicos el calor es aportado al fluido del trabajo haciéndolo intervenir como comburente en un proceso de combustión, que se desarrolla en el interior del mecanismo como en el caso de los coches (motor Otto), aviones (turborreactores), y en gran cantidad de industrias. Con lo que será necesario sustituir el fluido motor después de cada ciclo de trabajo, puesto que, debido al cambiode composición química sufrido en el proceso de combustión, el fluido resultante no es reutilizable después de haber transferido su energía al mecanismo. La forma de aportación de calor al ciclo no presenta diferencias en los procesos termodinámicos; sin embargo, las diferencias tecnológicas son determinantes. Los motores endotérmicos solo pueden trabajar con combustible de una cierta calidad, dadoque el proceso de combustión debe realizarse, a enorme rapidez, en el interior del mecanismo. En cambio, los motores exotérmicos aportan el calor al ciclo mediante una transferencia de calor, con lo que pueden aprovechar combustibles de inferior calidad, como puede ser la biomasa o gases de escape de otros motores, o incluso fuentes de calor alternativas, como la energía solar o la fisiónnuclear.

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♦ PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA El motor Stirling representa un reto a la tecnología. En este trabajo se planteara el estudio termodinámico de una maquina térmica considerada la mas eficiente. ♦ OBJETIVOS • • • Construir una maquina térmica Stirling y hacerla funcionar con materiales comunes, de fácil acceso. Determinar las ventajas y desventajas en el motor Stirling. Determinar laimportancia de un regenerador.

♦ MARCO TEÓRICO FUNCIONAMIENTO DE UN MOTOR STIRLING Se define maquina Stirling como aquel dispositivo que convierte calor en trabajo, o viceversa, a través de un ciclo termodinámico regenerativo, con compresión y expansión cíclicas del fluido de trabajo, operando dicho fluido entre dos temperaturas, la del foco caliente y la del foco frío. En el motor Stirling un gas...