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UNIVERSIDAD FRANCISCO GAVIDIA FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA
FISICA I
CATEDRATICO
ING. RODRIGO CARLOS CAMPOS
GRUPO DE CLASE:03
HORARIO: 6:3PM0-8:10PM
AVANCE DE: CONSERVACION DE LA ENERGIA -MOTOR
STIRLING
NOMBRE DE LOS INTEGRANTES CARNET
GREGORIO PORTILLO
EDGAR LARIN
KAREN YASMIN FLORES FF100411
FRANCISCO JAVIER DELGADO
JUAN CARLOS GUERRERO
EVALUACIÓN DEL AVANCE
PARTE DEL AVANCE PONDERACIÓN
Portada
Indice
Resumen
Objetivos
Marco Teórico
Material a utilizar
Procedimiento o Flujograma de armado
Bibliografía
NOTA GLOBAL
SAN SALVADOR 2 DE MAYO DE 2013
1
Conservación de la energía-Motor Stirling
INDICE
INTRODUCCION…………………………………………………………………………………….i
RESUMEN ............................................................................................................................ 3
OBJETIVOS .......................................................................................................................... 4
OBJETIVO GENERAL ...................................................................................................... 4
OBJETIVOS ESPECIFICOS ............................................................................................. 4
MARCO TEORICO………………………………………………………………………………..….5
MATERIALES A UTILIZAR ................................................................................................. 9
PASOS PARA ARMAR EL PROYECTO............................................................................. 10
BIBLIOGRAFIA……………………………………………………………………………………..13
ANEXOS
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Conservación de la energía-Motor Stirling
INTRODUCCIÓN
El proyecto que se propone para la materia de física I, consiste en diseñar un
motor Stirling donde explique y aplique la conservación de la energía, como la teoría lo
indica la energía no se puede crear ni destruir la energía solo transformarse esto nos dice
la ley de conservación de la energía.
Cuando hay una perdida en una forma de energía será una ganancia en otra
forma de energía, la magnitud del trabajo efectuado por las fuerzas de rozamiento es
igual a la ganancia en energía térmica hay desprendimiento de calor, las fuerzas de
rozamiento siempre dan un cambio positivo en la energía térmica.
Por tanto se presentará un resumen del proyecto, los objetivos, el marco teórico
donde se explicará las leyes aplicadas, los materiales a utilizar y los pasos necesarios
para armar el proyecto.
i
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Conservación de la energía-Motor Stirling
RESUMEN
El Motor Stirling objeto de nuestro estudio es un tipo de motor térmico y como tal, genera
trabajo mecánico a partir de la diferencia de temperaturas. La actual preocupación
medioambiental y la escasez de recursos energéticos de carácter fósil ha hecho que s e
haya rescatado del olvido este genial aparato como una de las posibles soluciones a tales
problemas dados su excepcional rendimiento.
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 el medio 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.
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Conservación de la energía-Motor Stirling
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Demostrar el funcionamiento y transformación de las energías cinética y potencial
en el proceso de funcionamiento del Motor Stirling
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Investigar los diferentes factores que influyen en la conservación de la energía.
Elaborar una maqueta donde se observe y aplique el fenómeno de la conservación
de la energia.
Demostrar mediante cálculos el cumplimiento de estas leyes y principios.
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Conservación de la energía-Motor Stirling
MARCO TEORICO
La conservación de la energía es un principio físico básico presente en todas las
áreas de la física (mecánica, termodinámica, física atómica, etc.) y también desempeña un
papel central en otras ciencias (biología, química). Por lo tanto, es preciso explicar la
terminología del concepto de energía en una manera comprensible en el aula. Los
motores térmicos, por ejemplo, son adecuados para esto y, asimismo, se los puede utilizar
para demostrar desarrollos históricos en física y tecnología.
Las situaciones que suponen la transformación de energía mecánica en energía
interna debido a fuerzas no conservativas requieren un manejo especial.
El motor Stirling es el único capaz de aproximarse (teóricamente lo alcanza) al
rendimiento máximo teórico conocido
como rendimiento de Carnot, por lo que, en lo
que a rendimiento de motores térmicos se
refiere, es la mejor opción. Conviene advertir
que no serviría como motor de coche, porque
aunque su rendimiento es superior, su
potencia es inferior (a igualdad de peso) y el
rendimiento óptimo sólo se alcanza a
velocidades bajas.
El ciclo teórico Stirling es inalcanzable en la práctica, y el ciclo Stirling real
tendría un rendimiento intrínsecamente inferior al del ciclo Otto, además el rendimiento
del ciclo es sensible a la temperatura exterior, por lo que su eficiencia es mayor en climas
fríos como el invierno en los países
nórdicos, mientras tendría menos
interés en climas como los de los países
ecuatoriales, conservando siempre la
ventaja de los motores de combustión
externa de las mínimas emisiones de
gases contaminantes, y la posibilidad
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Conservación de la energía-Motor Stirling
de aceptar fuentes de calor sin combustión.
Su ciclo de trabajo se conforma mediante 2
transformaciones isocóricas (calentamiento y enfriamiento a volumen constante) y
dos isotermas (compresión y expansión a temperatura constante)
Existe un elemento adicional al motor,
llamado regenerador, que, aunque no es indispensable,
permite alcanzar mayores rendimientos. El regenerador
es un intercambiador de calor interno que tiene la función
de absorber y ceder calor en las evoluciones a volumen
constante del ciclo. El regenerador consiste en un medio
poroso con conductividad térmica despreciable, que
contiene unfluido. El regenerador divide al motor en dos
zonas: una zona caliente y otra zona fría. El fluido se
desplaza de la zona caliente a la fría durante los diversos
ciclos de trabajo, atravesando el regenerador.
Puede emplear 1, 2, 3 o más pistones.
(Jewett, Serway)
(Cristobal)
RENDIMIENTO DEL MOTOR STIRLING
El motor Stirling tiene el potencial de alcanzar el rendimiento de Carnot, lo cual le
permite, teóricamente, alcanzar el límite máximo de rendimiento, que es a lo máximo que
puede llegar un motor térmico.
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Conservación de la energía-Motor Stirling
El rendimiento de un motor térmico es la relación existente entre el trabajo
producido y el calor absorbido
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Conservación de la energía-Motor Stirling
9
Conservación de la energía-Motor Stirling
MATERIALES A UTILIZAR
Los materiales para la elaboración del motor Stirling son los siguientes:
Unidad Cantidad Costo unitario Total
MATERIALES
1 Placas de metal (aluminio o hierro) 2 8.00$ 16.00$
2 Alambre de acero 0.8mm metro 3 1.20$ 3.60$
3 Espuma de poliestireno (para el desplazador) 1 3.00$ 3.00$
4 Madera de Balsa (para el centro del desplazador) 1 4.00$ 4.00$
5
Casquillo de cojinete y conijete de grafito
(conectado al barra de desplazamiento) (mejor sellado y menos
fricción) 1 5.00$ 5.00$
6
Tornillos de 3/8 pulgadas (para asegurar las
placas y el rotor de salida) 6 0.60$ 3.60$
7 Foco Led (1.9 voltios y 250mA) 1 0.25$ 0.25$
8 Filtro de campana de cocina (Para los discos regeneradores) 1 7.00$ 7.00$
9 Válvula pequeña de salida. 1 5.00$ 5.00$
10 Guante de látex (como membrana de la válvula de salida) 1 2.00$ 2.00$
11 Sistema de rotor en la parte alta del motor 1 12.00$ 12.00$
12 Generador eléctrico 1 18.00$ 18.00$
HERRAMIENTAS
13 Navaja 1 3.00$ 3.00$
14 Alicate 1 6.00$ 6.00$
PAPELERIA
15 Papel bons 25 0.02$ 0.50$
16 Impresiones 20 0.05$ 1.00$
17 Anillado 1 1.00$ 1.00$
90.95$
DESCRIPCIÓN
TOTAL
10
Conservación de la energía-Motor Stirling
PASOS PARA ARMAR EL PROYECTO
CONCLUSIONES
Es un motor de combustión externa.
El principio de funcionamiento es el trabajo hecho por la contracción de gas
Si no existe regenerador, el motor también funciona, pero su rendimiento es inferior
El motor Stirling es el único capaz de aproximarse (teóricamente lo alcanza) al rendimiento
máximo teórico conocido como rendimiento de Carnot.
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Conservación de la energía-Motor Stirling
BIBLIOGRAFIA
LIBROS Cristobal, J. (s.f.). Fisica Universitaria (12° Edición ed., Vol. 2).
Jewett, Serway. (s.f.). Fisica para ciencias e ingenieria (Vol. 1). (S. Cervantes, Ed.)
SITIOS WEB
http://www.motorstirling.com/
http://www.en.boehm-stirling.com/engines.html
http://www.youtube.com/watch?v=UvrBzwBIFhM
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Conservación de la energía-Motor Stirling
(Jewett, Serway)
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Conservación de la energía-Motor Stirling
ANEXOS
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Conservación de la energía-Motor Stirling
Aplicaciones del Motor Stirling
a.) Conversión de la energía solar en energía electrica:
Se utiliza poder convertir la energía solar en eléctrica (construirse
mini centrales dish-Stirling), y así generar más electricidad cerca
del punto de consumo y reducir las pérdidas ocasionadas en el
transporte y distribución de electricidad. La gran ventaja que nos
ofrece, es la generación de energía distribuida.
b.) Cogenerador:
En esta aplicación el motor mueve un generador para producir
electricidad y entrega así mismo agua de refrigeración, la cual es
aprovechada como energía térmica a unos 60 grados Celsius.
c.) En los Submarinos:
El motor Stirling es la base de la propulsión de algunos motores, y a que permite recargar las baterías
a altas profundidades.
d.) En los yates:
Aquí también tenemos un motor stirling, el cual está especialmente diseñado para yates.
e.) Enfriadoras:
En estos dispositivos se le brinda calor al motor, para que este genere movimiento, y por ende
producir frio y calor cuando se le aplique un movimiento mecánico mediante un motor exterior.
El motor Stirling es excelente para aplicaciones de refrigeración, e incluso nos permite alcanzar
temperaturas criogénicas.
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