MOTOR DE STIRLING

Huayhua Inga, Kela Natorre Cenizario, Genny

Ruiz Balcazar, Kevin

Yacha Solís, Cristhian

Zelaya Moya, Ahnel

HISTORIA

Robert Stirling fue un clérigo Escocés que, heredando el interés de su padre por la ingeniería, diseñó en 1816 un motor térmico que funcionaba sin peligro de las explosiones y quemaduras que tenia la maquina de vapor. Posteriormente sería el francés Sadi Carnot el que hiciera una interpretación teórica de su funcionamiento para comprender el fenómeno de producir fuerza motriz partiendo del calor que fluye entre dos focos a distinta Temperatura.

TERMODINÁMICA Estudia las diversas manifestaciones de la energía y la transformación de un tipo de energía en otro.

En el proceso Stirling observamos cambios de energía en un medio gaseoso.

El gas en el cilindro experimenta diferentes cambios de estado y vuelve al estado inicial. Este proceso se denomina ciclo.

Sistema termodinámico

En el caso de la máquina Stirling, es el volumen de gas en el cilindro limitado por el pistón

FUNCIONAMIENTO

cambios de temperatura

desplazamiento del fluido de trabajo entre la zona caliente y la zona fría

cambios volumétricos del fluido

FUNCIONAMIENTO

Incremento de temperatura => Incremento de presión dentro del cilindro => Expansión del gas

El embolo es empujado hasta su posición final

FUNCIONAMIENTO

Refrigeración => presión disminuye=> contracción del gas

El embolo vuelve a su estado original

FUNCIONAMIENTO

FUNCIONAMIENTO

Se agrega un volante y un desplazador, uniendo el émbolo y el desplazador al volante.

Al producirse los proceso de expansión y contracción del gas forzará al émbolo a moverse ocasionando el giro de la volante, con lo cual se consigue que el “cambio volumétrico” se transforme en movimiento.

El desplazador es el elemento que facilita el desplazamiento del aire hacia las zonas deseadas: zona de calentamiento y zona de enfriamiento de forma cíclica por cada revolución del volante.

El desplazador producirá el movimiento del motor debido a la expansión del gas.

FUNCIONAMIENTO

PROCESOS TERMODINÁMICOS

Ciclo ideal de stirling: se realiza una compresión isotérmica a la

temperatura más baja, se extrae calor al ciclo.

1-2

4-1

Se obteniene un proceso isométrico aumentando la presión sin cambiar el volumen, elevando su temperatura de Tmin a Tmax.

2-3

Se realiza una expansión isotérmica a la temperatura superior, en este proceso se le entrega calor externo a la sustancia de trabajo.

3-4

Se obtiene un proceso isotérmico, disminuyendo la presión a un volumen constante.

PROCESOS TERMODINÁMICOS1-2 2-3

3-4 4-1

PROCESOS TERMODINÁMICOS

MODELOSConfiguración alfa:

Consta de dos cilindros independientes unidos mediante un ducto; este tipo de motor stirling no tiene desplazador, pero tiene dos pistones desfasados 90º. Uno de los cilindros se calienta mediante suministro de calor y el otro se enfría mediante aletas o agua.

MODELOSConfiguración beta:

En este tipo, el pistón y el desplazador están en el mismo cilindro, por eso tiene poco volumen muerto, y, por lo tanto, es el de mayor potencia específica de las tres configuraciones. Existe una holgura entre el desplazador y el cilindro para permitir el paso del gas de la zona caliente a la fría y viceversa. Su desventaja está en su fabricación, porque ésta es muy complicada y requiere de bastante precisión.

MODELOSConfiguración gama:

Este tipo es derivado de la configuración beta, pero más sencillo de construir. Consta de dos cilindros separados, en uno de los cuales se sitúa el desplazador y en el otro el pistón de potencia. Es el de menor potencia específica debido a su gran volumen muerto.

Conversión de energía y eficiencia efectiva del

motor de aire caliente: Existen perdidas en el motor de striling “real” debido a radiación térmica, convección y fricción, que reducen la eficiencia termodinámica ideal ηth

Conversión de energía y eficiencia efectiva del

motor de aire caliente:

La potencia térmica extraída del agua refrigerante: PQ =Cw ρw Φw ∆Tw

Conversión de energía y eficiencia efectiva del motor de aire caliente:

calor específico del agua: Cw,

densidad del agua: ρw,

flujo de agua refrigerante: Φw = ∆V/∆t

diferencia de temperatura del agua refrigerante de entrada y de salida: ∆TW).

Aplicaciones: A esta forma de generación de energía eléctrica, con un motor Stirling utilizando paneles solares, se le llama “Dish Stirling Engine”. Uno de los futuros usos del motor Stirling en el mundo será para la generación de energía eléctrica.

GRACIAS POR SU ATENCIÓN