motor stirling


INTRODUCCIÓN

El presente proyecto se refiere al diseño y construcción de un motor stirling didáctico, donde aplicaremos temas aprendidos en termodinámica, además encontraremos diferentes situaciones en las que la temperatura o estado (solido, líquido, gaseoso) de un sistema cambia debido a transferencia de energía.
El motor Stirling fue diseñado en el año 1816 por el reverendo escocésRobert Stirling con el objetivo de simplificar la máquina de vapor, ya que era demasiado complicado calentar el agua en una caldera, producir vapor para expansionarlo en un motor, condensarlo e introducirlo nuevamente en la caldera.
Otro factor que influyó fue minimizar los accidentes fatales por las máquinas de vapor, ya que en esa época no se había inventado todavía el acero, por este motivo lascalderas explotaban con facilidad.
La característica principal del motor Stirling es realizar el proceso de calentamiento y enfriamiento de un gas, pero todo dentro del motor, por lo que no era necesario la caldera, el principio del funcionamiento es tan solo el calentar y enfriar un medio de trabajo, sea aire, helio, hidrógeno o incluso un líquido. Calentando ese medio se provoca una expansióndel mismo. El medio se desplaza a otra parte del motor dónde es enfriado y el volumen se reduce de nuevo.
Este proyecto se realiza por el interés de conocer el proceso de expansión y contracción de un gas, donde es necesaria la presencia de una diferencia de temperaturas , lo cual podremos observar en el diseño didáctico para una mejor compresión.



OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL
Diseñar yconstruir un motor didáctico Stirling.

OBJETIVOS ESPECIFICOS
Explicar por medio del diseño didáctico el proceso de expansión y contracción de un gas.
Comprender el ciclo de Stirling teórico.











CICLOS TERMODINAMICOS
Los procesos termodinámicos por lo general son utilizados en ciclos, ya que su función es devolver su proceso a su estado original después de una serie defases, de manera que todas las variables termodinámicas relevantes vuelven a tomar sus valores originales. En un ciclo completo, la energía interna de un sistema no puede cambiar puesto que solo depende de dichas variables. Por tanto, el calor total neto transferido al sistema debe ser igual al trabajo total neto realizado por el sistema.
Un motor térmico de eficiencia perfecta realizaría unciclo ideal en el que todo el calor se convertiría en trabajo mecánico. El ciclo de Carnot, es un ciclo termodinámico que constituye el ciclo básico de todos los motores térmicos, y demuestra que no puede existir ese motor perfecto. Cualquier motor térmico pierde parte del calor suministrado. El segundo principio de la termodinámica impone un límite superior a la eficiencia de un motor, límite quesiempre es menor del 100%. La eficiencia límite se alcanza en lo que se conoce como ciclo de Carnot. A continuación nombraremos los cuatro ciclos más importantes en la termodinámica los cuales son: Carnot, Ericsson, Stirling y Rankine.




CICLO DE CARNOT
El ciclo de motor térmico más eficiente es el ciclo de Carnot, consistente en dos procesos isotérmicos y dos procesos adiabáticos. El ciclode Carnot se puede considerar como, el ciclo de motor térmico más eficiente permitido por las leyes físicas. Mientras que la segunda ley de la termodinámica dice que no todo el calor suministrado a un motor térmico, se puede usar para producir trabajo, la eficiencia de Carnot establece el valor límite de la fracción de calor que se puede usar.
Con el fin de acercarse a la eficiencia de Carnot,los procesos que intervienen en el ciclo del motor de calor deben ser reversibles y no implican cambios en la entropía. Esto significa que el ciclo de Carnot es una idealización, ya que no hay procesos de motores reales que sean reversibles y todos los procesos físicos reales implican un cierto aumento de la entropía.


CICLO ERICSSON
En este ciclo termodinámico, también reversible y por...