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viernes, 9 de diciembre de 2011

MOTOR STIRLING - TRES DESCRIPCIONES - de como son y donde se pueden aplicar - sobre todo como protagonista importante para producir energias renovables



enlace a "http://www.todomotores.cl/" que publicó esta nota , ver mas allí


1 - Descripción del Motor Stirling

El motor de aire caliente Stirling, utiliza una fuente de calor fija, para calentar aire en su cilindro. Se le puede considerar de combustión externa y proceso adiabático, ya que no requiere quemar combustible en su interior y al operar, no transfiere calor al entorno. Su movimiento obedece a las diferencias de presión de aire, entre la porción mas caliente y la fría. El mecanismo central de un Stirling consiste de dos pistones/cilindros, uno para disipar calor y desplazar aire caliente hacia la sección fría (viceversa). En la práctica este cilindro funciona como intercambiador de calor y se le denomina regenerador.
El otro pistón entrega la fuerza para aplicar torque al cigüeñal.
Motor isotérmico simple. Motor Stirling animado.

Eficiencia del Stirling

Utilizando un diseño adecuado de Stirling, es posible obtener dos pulsos de fuerza por cada vuelta del cigüeñal, lo que hace de este motor el más eficiente que se conoce. Sin embargo, adolece de un problema que lo condena a ser el propulsor de un número limitado de maquinaria: no es posible ponerlo en funcionamiento en forma instantánea.

Historia y Desarrollo

El religioso escocés Robert Stirling (1790-1878), inventó este tipo de motor en 1816. Otra contribución importante en el desarrollo de esta máquina automotriz la entregó el genio francés Sadi Carnot (1796-1832), quien fue el primer científico en realizar una interpretación teórica del funcionamiento de los motores térmicos, estableciendo los principios físicos que participan, cuando estan en movimiento. Esta teoría permitió comprender con mayor claridad, el fenómeno que permitía al Stirling producir fuerza motriz.

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2 - Lo que explica WIKIPEDIA sobre el motor STIRLING





Diseño de un Motor Stirling tipo Rombic Beta.

El Motor Stirling fue inventado en 1816 por Robert Stirling, reverendo de origen escocés. El objetivo era tener un motor menos peligroso que la máquina de vapor.
El principio de funcionamiento es el trabajo realizado por la expansión y contracción de un gas (normalmente heliohidrógeno,nitrógeno o simplemente aire) al ser obligado a seguir un ciclo de enfriamiento en un foco frío, con lo cual se contrae, y de calentamiento en un foco caliente, con lo cual se expande. Es decir, es necesaria la presencia de una diferencia de temperaturas entre dos focos y se trata de un motor térmico.
Este motor continúa en investigación debido a la versatilidad de fuentes de energía utilizables para su funcionamiento, ya que al necesitar solamente una fuente de calor externa al cilindro, es posible usar una gran variedad de fuentes energéticas (energía solar térmica, todo tipo de combustibles, uso de la biomasa, energía geotérmica, etcétera).
Hoy existe una variedad de artefactos que utilizan este principio, incluso algunos con base acústica.
En España, en la Plataforma Solar de Almería, se han construido equipos (conocidos como Distal y EuroDISH) formados por grandes discos parabólicos que reflejan y concentran la luz solar hacia un motor Stirling, el cual produce energía mecánica que mediante un alternador es transformada en energía eléctrica. Son modelos experimentales y demostrativos de gran rendimiento.
Esta tecnología se considera que será de gran aplicación para regiones donde hay gran número de pobladores dispersos, a los cuales sería muy costoso llegar con red eléctrica.
Es de esperar que los fabricantes de motores Stirling construyan en gran escala unidades pequeñas de ese mismo tipo, (con disco solar) como por ejemplo con capacidad de producir unos 200 a 400 kWh al mes (equipos de 1 a 2 kW de potencia aproximadamente); especialmente para los países situados entre los trópicos, pues en estas zonas la cantidad de radiación solar es grande a lo largo de todo el año y a su vez es la región donde hay mas población dispersa.
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.
Artículo principal: Ciclo Stirling
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)

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3 -  Lo que explica  "salesianos pamplona,es"  sobre el motor Stirling


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Todos los motores de ciclo Stirling son motores de "ciclo cerrado". En estos motores existe una cantidad fija de aire en el interior, no variando ésta ni para aumentar ni para disminuir. Si se produjese por cualquier causa variación, el circuito no funcionaría por pérdida de compresión y por tanto de energía.
Los motores Stirling son máquinas de combustión externa, con lo cual se pueden adaptar a cualquier fuente de energía (combustión convencional o mixta, como biomasa y gas, energía solar...), sin que ello afecte al funcionamiento interno del motor.
Como la combustión es externa la contaminación química se reduce al máximo. De hecho los gases generados pueden filtrarse o, incluso, condensarse en un depósito y trasladarse después a un vertedero. En caso de energía solar o geotérmica la contaminación sería nula.
Otra ventaja de los motores Stirling es que resultan extremadamente silenciosos, pues no disponen de válvulas ni fases de explosión en su ciclo. De este modo se evitan ruidos y vibraciones.
Cuando el aire se calienta éste se expande y aumenta la presión interior al no variar el espacio en el que está cerrado; este calentamiento viene seguido de un enfriamiento. El motor realiza ambas variaciones de calor y frío en cada revolución del volante.
- Calentamiento del aire → Aumento de presión.
- Enfriamiento del aire → Disminución de presión.
  1. Zona de calentamiento.
  2. Cilindro desplazador.
  3. Volante de inercia.
  4. Cigüeñal (Tipo Yugo de Ross).
  5. Pistón.
  6. Quemador.
La variación de presión actúa en el cilindro del desplazador -zona de enfriamiento- con lo que la energía termal (calor) se convierte en energía mecánica (giro del volante y cigüeñal).
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 de inercia.
En la mayoría de los motores Stirling, el desplazador y el pistón de trabajo están mandados por el acoplamiento mecánico en un cigüeñal con un desfase de 90º, esta condición es obligatoria y necesaria para el funcionamiento satisfactorio; de otra manera se perdería eficacia o no funcionaría el motor.

Principal ] Ciclo de funcionamiento ]
Última modificación12 de enero de 2011




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