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Sobre el motor STIRLING
Hace más de 4.000 años en Egipto ya se usó la expansión del aire caliente para mover las puertas de los templos.
Robert Stirling, ingeniero y pastor de un iglesia de Escocia, preocupado por los accidentes mortales de los motores de vapor de su época que estallaban a menudo, inventó un motor
que funcionaba con aire caliente. En 1816 consiguió su primera patente.
Desde 1950 la industria militar ha investigado su aplicación para accionar unidades terrestres. La crisis petrolífera de 1973 reabrió el interés por el motor Stirling, pero el gran impulso
vino de la mano de la NASA buscando sistemas de alta eficiencia térmica alimentados por energía solar.
Actualmente el método Stirling se usa también en motores marinos y submarinos, en la producción de calor (energía solar térmica para hogares), licuación de gases, bombas de calor,
etc., pero sobretodo para conseguir muy bajas temperaturas, puesto que los motores Stirling son reversibles.
El motor Stirling es un motor de ciclo cerrado, ello implica que el fluido de trabajo está encerrado en el motor, siendo desplazado por los pistones en cada una de las etapas del ciclo.
Otra gran ventaja es la utilización de una fuente externa de calor, que puede ser regulada con precisión de forma que las posibles emisiones se ven considerablemente reducidas. Es
posible utilizar todo tipo de fuentes de calor, como las que provienen de fuentes renovables, como biomasa y energía solar. Para muchos científicos y técnicos es, sin lugar a dudas,
uno de los motores claves del siglo XXI.
¿Cómo funciona el motor STIRLING?
Su funcionamiento se basa en la expansión de un gas por la temperatura y su pérdida de volumen (vacío) al
enfriarse.
El quemador (de alcohol, en el kit) calienta el aire, que se encuentra en un sistema cerrado. Debido
a la expansión del aire por el calor, el pistón desplazador y el volante se ponen en movimiento.
Los motores Stirling están dotados de un
un cigüeñal con un desfase de 90º.
pistón desplazador es empujado al cilindro calefactor desde el cilindro de enfriamiento. Dado que
el pistón desplazador no tiene una junta, el aire caliente se mueve más allá de su pared, hacia la
zona de enfriamiento. Aquí, la temperatura es aprox. 300°C más baja; el aire frío produce un vacío,
que tira del pistón de trabajo y mantiene el giro del volante. Este movimiento de rotación hace que
el pistón desplazador se retire al cilindro de enfriamiento empujando el aire frío para que entre
rápidamente al cilindro de calentamiento. Allí se calienta de nuevo, se expande y el ciclo se repite.
El ciclo de trabajo se conforma mediante dos transformaciones
enfriamiento a volumen constante) y dos
constante)
1
La gráfica de la presión y el volumen en un
Q
aproximarse al rendimiento máximo teórico conocido como rendimiento de
1
rendimiento.
T
4
1
El proceso 1
2
El proceso 2
T
2
El proceso 3
Q
3
2
El proceso 4
Volumen
Rev. 0907
pistón de trabajo
y un "
pistón desplazador
Mientras el pistón de trabajo se mueve hacia el volante, el
isocóricas
isotermas
(compresión y expansión a temperatura
–
2 es de
expansión isoterma
en la que extrae el trabajo mecánico.
–
3 representa el
enfriamiento
–
4 es de
compresión isoterma
–
1 es el de
calentamiento
a volumen constante, que completa el ciclo.
" conectados a
(calentamiento y
ciclo Stirling
ideal es el de la figura anexa. El
a volumen constante.
del medio de trabajo.
ciclo Stirling
es el del único motor capaz de
Carnot
, por lo que es el motor térmico con mayor
C-7006
FADISEL S.L.
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