UNIVERSIDAD DE LA COSTA

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BASICAS

AREA DE LABORATORIO DE FÍSICA

Estudiantes: José Julian Portnoy, Jeronimo Abello, Elmer Tamara, Eduardo Mendoza, Samir Ortiz.

MOTOR STIRLING

INTRODUCCIÓN

El motor Stirling fue originalmente inventado por Sir Robert Stirling, fraile escocés, hacia 1816. En sus inicios compitió efectivamente con el motor a vapor. Perdió interés después del desarrollo del motor de combustión interna y ha retomado interés en los últimos años por varias características muy favorables que tiene.Este motor intercambia el calor con el exterior, por lo tanto es adaptable a una gran gama de fuentes de calor para su operación. Se han construido motores Stirling que usan como fuente de calor la energía nuclear, energía solar, combustibles fósiles, calor de desecho de procesos, etc. Al ser de combustión externa, el  proceso de combustión se puede controlar muy bien, por lo cual se reducen las emisiones.El ciclo ideal Stirling se compone de dos procesos isométricos (calentamiento y enfriamiento del fluido de trabajo a volumen constante) y dos isotérmicos (compresión y expansión a temperatura constante). La eficiencia termodinámica del ciclo ideal Stirling es igual a la de un ciclo de Carnot, trabajando a las mismas temperaturas de las fuentes de calor, lo cual se debe principalmente a la «regeneración» que se lleva a cabo durante los procesos a volumen constante del ciclo.

PLANTEAMINETO 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 más eficiente.

JUSTIFICACIÓN

Hemos decidido hacer este proyecto puesto que es innovador, no ha sido demasiado investigado hasta el momento, y ayudara al departamento de

termodinámica a implementar y dar a conocer la tecnología Stirling a los futuros ingenieros mediante la incorporación de la práctica aquí propuestas, ya que en este tema en concreto, se aplican los conocimientos en termodinámica aprendidos en clase.

OBJETIVOS

Construir una maquina térmica Stirling y hacerla funcionar con materiales comunes, de fácil acceso.

• Determinar las ventajas y desventajas en el motor Stirling.

METODOLOGÍA

La metodología a utilizar será la investigación aplicada en donde haremos uso de los conocimientos de termodinámica y un poco de mecánica para la realización del motor Stirling para fines educativos de acuerdo con los parámetros aquí establecidos del proyecto.

MARCO TEÓRICO

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.

El motor Stirling opera con un fluido motor en un ciclo cerrado, obteniendo trabajo a partir de cuatro procesos cíclicos consecutivos: aporte de calor, expansión con el aporte de calor de la fuente de calor, extracción de calor hacia un acumulador térmico regenerativo y compresión con extracción de calor hacia el foco frío.

PREDISEÑO Y MONTAJE

En el motor Stirling un gas está confinado en una cámara cerrada, no sale al ambiente. El gas se desplaza de un extremo a otro de la cámara, cuando está en un extremo, una fuente de calor externa lo calienta; esto hace que se expanda y así se produce la fuerza del motor. Una vez que alcanza su máxima expansión, el gas se traslada al otro extremo de la cámara, donde se enfría, lo que provoca que se comprima. Después se lleva nuevamente al extremo caliente para iniciar un nuevo ciclo. Un tambor desplazador mueve el gas entre los dos extremos de la cámara y otro dispositivo, el pistón de potencia, aprovecha la expansión para producir la fuerza del motor.

MATERIALES

Cilindro desplazador, Pistón desplazador, Eje pistón desplazador, Guía del eje desplazador, Cilindro de potencia (o de fuerza), Pistón de potencia (fuerza), Tapa (del cilindro desplazador), Bielas y articulaciones, Cigüeñal, Soporte cigüeñal, Rodamientos cigüeñal, Soporte volantes inercia, Volantes de inercia, Contrapesos, Soporte Stirling.

BIBLIOGRAFÍA

Álvarez Flòrez, Jesús Andrés; Callejón Agramunt Ismael, Et al. Maquinas térmicas motoras, México, Editorial Alfaomega, enero 2005, pp. 65-67, 391-395, 423.

Kraemer Solórzano Alberto. “el motor del futuro”, ¿Cómo ves?, México, año 5, No 40. pp. 16-19. De la Herrán José. “El motor Stirling, reto a la tecnología”, Información científica y tecnológica, México, 15 de octubre de 1981, Vol. 3 Num. 55. pp. 4-11.