DISEÑO Y CONSTRUCCCION DE UN MOTOR STIRLING Indice 1. 2. $. &. *. ,. . .
Intr Introd oduc ucci ción ón Princ Principi ipio o de !uncio !uncion"# n"#ien iento to.. Tipo Tipo de #otore #otore de "ire "ire c"%iente. c"%iente. 'p%ic"cione 'p%ic"cione p""d" p""d"(( "ctu"%e "ctu"%e ) !utur" !utur".. Contrucc Contrucción ión de de un #otor +"##" Stir%in+. Stir%in+. D"to D"to e-per e-peri#e i#ent" nt"%e %e.. Conc%u Conc%uio ione ne ) /i/% /i/%io+r io+r"!0 "!0". ".
1. Introducción.
E% !enó#eno !0ico de %" e-p"nión de% "ire c"%iente !ue )" uti%i"do en tie#po de %o e+ipcio p"r" de"rro%%"r tr"/"3o #ec4nico( "ccion"ndo de et" #"ner" tr"#pi%%"( puert" ) pe"d" c"r+"( pero !ue en %" re5o%ución indu indut tri ri"% "% cu"n cu"ndo do %" #46u #46uin in" " %%"#" %%"#"d" d" 7t8r 7t8r#i #ic" c"9 9 e etu etudi di"r "ron on(( de"rro%%"ron ) "p%ic"ron de #"ner" +ener"%. E% Motor Stir%in+ o/3eto de nuetro etudio e un tipo de #otor t8r#ico ) co#o t"%( +ener" tr"/"3o #ec4nico " p"rtir de %" di!erenci" de te#per"tur" entre entre do !oco.L" "ctu"% preoc preocup" up"ció ción n #edio #edio"#/ "#/ien ient"% t"% ) %" c"d" c"d" 5e #4 "cuci" "cuci"nte nte ec"e ec"e de recuro ener+8tico de c"r4cter !ói% :" :ec:o 6ue e :")" rec"t"do de% o%5ido ete +eni"% "rti%u+io co#o un" de %" poi/%e o%ucione " t"%e pro/%e#" d"do u e-cepcion"% rendi#iento.
2. Principios de funcionamiento funcionamiento
E% princi principio pio /4ico /4ico de% !unci !uncion" on"#ie #iento nto de% #otor #otor ide"do ide"do por Stir%i Stir%in+ n+ e c"%ent"r ) en!ri"r un #edio de tr"/"3o( )" e" "ire( :e%io( :idró+eno o inc inc%u %uo "%+u "%+un" n" c%"e %"e de %06u %06uid ido o. '% c"%e "%ent" nt"r e% #edio dio de tr"/"3 "/"3o( o( con co ne+ e+ui uirre#o e#o 6ue 6ue incr incre# e#en ente te u 5o 5o%u %u#e #en( n( ) e "pr "pro5 o5ec ec:" :"r4 r4 ee ee #o5i #o 5i#i #ien ento to p"r" p"r" dep dep%" %"" "rr un" un" p"rt p"rte e de% de% #o #oto torr. Pote oteri rior or#e #ent nte( e( en!r en!ri" i"rre#o e#o de nue5 nue5o o e% #edi #edio o de tr"/" tr"/"3o 3o(( reduci educien endo do u 5o 5o%u# %u#en en(( ) coni+uiendo 6ue e% #otor 5ue%5" " %" poición inici"%. E% #otor tr"/"3"r4 ie#pre con e% #i#o #edio de tr"/"3o( por %o 6ue e% #otor de/e er :er#8tico.
Si p"rti#o por e3e#p%o de %" itu"ción en %" 6ue e% pitón dep%""dor e encuentr" en %" poicion #4 /"3"( e% "ire e encontr"r4 por co#peto en %" c4#"r" !r0" de% ci%indro( upon+"#o pue 6ue e" condicione on de te#per"tur" T1( 5o%u#en ;1 ) preión P1. ':or" e% pitón dep%""dor co#ien" u/ir ) en conecuenci" e% "ire co#ien" " er en5i"do " %" p"rte c"%iente de% ci%indro
#")or 6ue T1? ) de preión P2 >#")or 6ue P1?. E% "ire( "% et"r #4 c"%iente ) con #")or preión co#ien" " e-p"nion"re +ener"ndo tr"/"3o #ec4nico #")or 6ue ;1? ) u preión deciende " P$ in e#/"r+o #"ntiene u te#per"tur" T2. L%e+"do ete punto e% pitón dep%""dor co#ien" de nue5o u recorrido decendente ) en50" de nue5o todo e% "ire " %" p"rte !r0" de% ci%indro in c"#/i"r e% 5o%u#en ;2
E% di"+r"#" PreiónB;o%u#en "port" %" 5ent"3" de poder 75er9 +r4c"#ente e% tr"/"3o e-terno de"rro%%"do por %" #46uin" pue coincide con e% 4re" encerr"d" en e% cic%o >"% #u%tip%ic"r preión por 5o%u#en %" unid"de !0ic" reu%t"nte on de tr"/"3o?.
Cu"nto #")or e" e% 4re" de% cic%o #")or e %" potenci" de% #otor de %o 6ue e puede deducir 6ue " #")or di!erenci" de te#per"tur" entre %o !oco #")or e %" dit"nci" entre %" do ioter#" ) por %o t"nto #")or e %" potenci" de% #otor( eto e preci"#ente %o 6ue 6uere#o de#otr"r en nuetro e-peri#ento 6ue poterior#ente decri/ire#o. E% rendi#iento de un #otor t8r#ico e %" porción de ener+0" c"%or0c" 6ue e tr"n!or#"d" en ener+0" #ec4nic". Entendiendo 6ue e% c"%or e %" ener+0" 6ue u)e entre do !oco " ditint" te#per"tur" pode#o poner pue 6ue F donde F e e% tr"/"3o o/tenido ) Hc e% c"%or 6ue u)e de% !oco c"%iente "% !r0o >en e% +r4co H! e %" p"rte de% c"%or 6ue %%e+" "% !oco !r0o ) 6ue no puede er tr"n!or#"d" en tr"/"3o?. Lo ide"%( e5idente#ente er0" un #otor con rendi#iento 1 >eto e( de% 1J? de #"ner" 6ue todo e% c"%or e tr"n!or#"e en tr"/"3o ) n"d" e 7depercici"e9( in e#/"r+o e-ite un principio !0ico 6ue de#uetr" 6ue eto e no ó%o pr4ctic"#ente ino t"#/i8n teóric"#ente i#poi/%e ) " %o #4-i#o 6ue e puede %%e+"r en teor0" e " tener un rendi#iento de 6ue i+ue et" e-preión n1 donde T! ) Tc on %" te#per"tur" de% !oco !r0o ) c"%iente repecti5"#ente >K o#iti#o de#otr"ción de e%%o por ec"p"re " nuetro ni5e% de !0ic" ) #"te#4tic"?. Co#o e o/5io deducir( p"r" 6ue e% rendi#iento e" %o #4 pró-i#o " 1 neceit"r0"#o %%e5"r "% innito %" te#per"tur" de% !oco c"%iente( %o cu"% e i#poi/%e. Por %o t"nto no tene#o 6ue con!or#"r con rendi#iento #enore de% 1J ie#pre. E% #otor Stir%in+( "% #eno en teor0"( e c"p" de "%c"n"r ete rendi#iento #4-i#o ) e ":0 donde r"dic" u 5erd"dero 5"%or de "p%ic"ción.
3. Tipos de motores de aire caliente.
Motore tipo '%!" Ete tipo de #otor no uti%i" dep%""dor co#o en %" p"tente ori+in"% de Stir%in+( pero dede e% punto de 5it" ter#odin4#ico e% !uncion"#iento e i#i%"r. ue die"do por Rider en Et"do Unido.
Cont" de do ci%indro independiente conect"do por un tu/o en e% 6ue e itu" e% re+ener"dor 6ue "%#"cen" ) cede e% c"%or( en c"d" uno de %o ci%indro :") un pitón 6ue e #ue5e +r"do de!""do repecto "% otro. Uno de %o ci%indro e c"%ient" #edi"nte un #ec:ero de +" o "%co:o% ) e% otro e en!r0" #edi"nte "%et" o "+u". E% de!"e entre %o do pitone :"ce 6ue e% "ire( p"e de un ci%indro " otro c"%ent4ndoe( en!ri4ndoe ) re"%i"ndo e% tr"/"3o 6ue per#ite e% !uncion"#iento de% #otor.
Motore tipo @et" E% #otor ori+in"% de Stir%in+ er" de ete tipo.Cont" de un ci%indro( con un" on" c"%iente >#edi"nte un #ec:ero de +"( "%co:o% etc.?( un" on" !r0" >re!ri+er"d" por "%et" ( "+u" etc.?. En e% interior de% ci%indro et" e% dep%""dor cu)" #iión e p""r e% "ire de %" on" !r0" " %" c"%iente ) 5ice5er". Lo #otore pe6ueo no ue%en %%e5"r re+ener"dor( Anic"#ente un" :o%+ur" de "%+un" d8ci#" de #i%0#etro entre e% dep%""dor ) e% ci%indro p"r" per#itir e% p"o de% "ire. Lo #otore +r"nde ue%en %%e5"r un re+ener"dor e-terno por e% 6ue de/e p""r e% "ire en u c"#ino de %" on" !r0" " %" c"%iente ) 5ice5er" Conc8ntrico con e% dep%""dor et" itu"do e% pitón de potenci". Medi"nte un ci+e"% epeci"% e% #o5i#iento de% pitón ) e% dep%""dor et4n de!""do +r"do( %o 6ue per#ite 6ue e% #otor !uncione.
Dede e% punto de 5it" ter#odin4#ico e e% #otor #4 ec"( pero u contrucción e co#p%ic"d" )" 6ue e% pitón de/e de tener do /ie%" ) per#itir e% p"o de% 54t"+o 6ue #ue5e e% dep%""dor.
Motor tipo G"##" Ete tipo et" deri5"do de% /et"( pero e #" enci%%o de contruir. Cont" de do ci%indro ep"r"do en uno de %o cu"%e e itA" e% dep%""dor ) en otro e% pitón de potenci". Lo ite#" p"r" en!ri"r ) c"%ent"r on id8ntico " %o de% tipo /et". En ete tipo e% pitón de potenci" e #uc:o #4 enci%%o de contruir )" 6ue e i#i%"r "% de un #otor de #otocic%et". '6u0 e% pitón ) e% dep%""dor t"#/i8n de/en de #o5ere de!""do +r"do( %o cu"% e coni+ue #edi"nte e% ci+e"% "decu"do. Dede e% punto de 5it" ter#odin4#ico e #eno ec" 6ue e% tipo /et" ( pueto 6ue %" e-p"nión de tr"/"3o e re"%i" en u tot"%id"d " #enor te#per"tur". Si dee" 5er %o #o5i#iento de% pu%" e% rect4n+u%o ro3o.
4. Aplicaciones.
'p%ic"cione inci"%e de% #otor Stir%in+ n"ció co#o co#petenci" " %" #46uin" de 5"por( )" 6ue intent"/" i#p%ic"r%" e "p%icó en principio " #46uin" 6ue re6uer0"n poc" potenci" 5enti%"dore o /o#/" de "+u". Perdió e% inter8 depu8 de% de"rro%%o de% #otor de co#/utión intern" ) e :" reto#"do e% inter8 eto A%ti#o "o de/ido "% +r"n nA#ero de c"r"cter0tic" !"5or"/%e 6ue preent"( en concreto u e%e5"do rendi#iento. Coc:e :0/rido En e% ector de% "uto#ó5i%( e :"n e!ectu"do #uc:" in5eti+"cione ) e :" in5ertido #uc:o dinero. Sin e#/"r+o( %o reu%t"do o/tenido no on %o eper"do. Un" de %" #")ore dicu%t"de p"r" uti%i"r #otore Stir%in+ en 5e:0cu%o e 6ue on #u) %ento ) 6ue no re"ccion"n in#edi"t"#ente >cu"ndo te #ont" en e% coc:e( 8te no "rr"nc" :"t" p""do uno e+undo?. L" o%ución puede p""r por contruir coc:e :0/rido 6ue uti%icen un #otor Stir%in+( no "cop%"do direct"#ente " %" rued"( ino "cop%"do " un +ener"dor e%8ctrico 6ue " u 5e c"r+ue %" /"ter0" de% coc:e.
'p%ic"cione "eron4utic" Se etudi" %" poi/%id"d de incorpor"r #otore Stir%in+ "p%ic"do "% #undo de %" "5i"ción( "% #eno en teóri" u 5ent"3" er0"n %" i+uiente BE un #otor i%encioo %o cu4% per#ite un 5i"3e #4 có#odo p"r" %o 5i"3ero ) #eno cont"#in"ción "cutic" p"r" %o "%rededore. BE#ite #uc:" #eno 5i/r"cione pueto 6ue no :") e-p%oión en %o ci%indro. Y t"#/i8n de/ido " eo e% co#/uti/%e de% #otor pudr0" er #uc:o #eno in"#"/%e ) pe%i+roo en c"o de "ccidente. BY" :") etudio 6ue de#uetr"n 6ue " #")or "%titud #e3or" u potenci". ' #")or "%tur" %" denid"d de% "ire e #enor i+u"% 6ue e% ro"#iento de %" n"5e( pero %o #otore con5encion"%e pierden potenci" por cu%p" de 6ue no co+en "ire uciente p"r" re"%i"r %" co#/utión( %o #otore Stir%in+ no tienen ee pro/%e#". ' eto :") 6ue u#"r e% :ec:o de 6ue "%tur" #")ore( #enor e %" te#per"tur" de% "ire ) por %o t"nto( %" di!erenci" de te#per"tur" entre !oco de% #otor e incre#ent"r0"( "u#ent"ndo "0 u rendi#iento ) potenci". 'p%ic"cione en /"rco ) u/#"rino E% #otor Stir%in+ e "p%ic"/%e " %o ite#" de Propu%ión en e% c"#po de% u/#"rini#o( en concreto %" dicreción( co#o pro/%e#" princip"% de %o u/#"rino con5encion"%e. Et" e %" princip"% preocup"ción de %o p"0e 6ue contru)en ete tipo de unid"de. Su !uncion"#iento /4ico conite en %" tr"n!or#"ción de c"%or +ener"do e-tern"#ente en !uer" #ec4nic" ) %ue+o en ener+0" por #edio de +ener"dore. En 1 !ue pro/"do oper"ti5"#ente ) cu#p%ió "ti!"ctori"#ente con %" e-i+enci" re6uerid" p"r" %" on" de oper"cione en un #"r. ' p"rtir de e" !ec:" e% #otor Stir%in+ :" ido incorpor"do en %" nue5" contruccione.
'p%ic"cione ener+8tic" No o/t"nte e% 5erd"dero !uturo de "p%ic"ción de% #otor de Stir%in+ et4 en "pro5ec:"r u c"r"cter0tic" #4 not"/%e u rendi#iento. Por e%%o preci"#ente( ete tipo de #46uin" t8r#ic" e un #"+n0co con5eror de uno tipo de ener+0" en otro( en p"rticu%"r reu%t" #u) eciente p"r" tr"n!or#"r %" ener+0" r"di"nte o%"r en ener+0" e%8ctric" u"ndo un "%tern"dor o din"#o co#o e%e#ento inter#edio Si dipone#o de un" upercie 6ue co%ecte %o r")o o%"re en !or#" de epe3o orient"/%e( er4 #u) !4ci% :"cer %%e+"r e% c"%or " %" c4#"r" c"%iente de% #otor ) 8te e pondr4 " !uncion"r. '% no :"/er co#/utión no e-ite 0ndice de cont"#in"ción >+r"n 5ent"3" contr" otro #otore?. Sin ir #4 %e3o( en %" P%"t"!or#" So%"r de '%#er0"( e :"n contruido e6uipo e-peri#ent"%e ) de#otr"ti5o de +r"n rendi#iento. conocido co#o Dit"% ) EuroDIS !or#"do por +r"nde dico p"r"/ó%ico 6ue ree3"n ) concentr"n e% o% :"ci" un #otor Stir%in+.
Motore Stir%in+ en e% ep"cio L" N'S' 6uiere contruir un" /"e en %" Lun" 6ue dure( e" et"/%e ) c"p" de #"ntenere por 0 #i#". P"r" e%%o %o #4 indic"do er0" uti%i"rener+0" nuc%e"r )" 6ue et" e %i+er" ) co#p"ct"( pero e i#poi/%e contruir un re"ctor nuc%e"r en %" Lun". En e% Centro Ep"ci"% M"r:"%%d de %" N'S' %o cient0co e in+eniero :"n et"do tr"/"3"ndo en có#o encontr"r un" !uente de ener+0" "/%e ) 6ue e pued" uti%i"r en nuetro "t8%ite. D"do 6ue en ete centro :") un" int"%"ción 6ue per#ite in5eti+"r e% c"%or 6ue e produce dede un re"ctor nuc%e"r " un +ener"dor e%8ctrico( %o cientico :"n e-peri#ent"do e% uo de un #otor tir%in+ 6ue per#ite 6ue %" ener+0" c"%or0c" e tr"n!or#e en tr"/"3o #ec4nico. Lo 6ue %o cient0co 6uieren con eto e 6ue ete #otor tir%in+ "co#p""do de un re"ctor nuc%e"r reducido 6ue e /"" en %" ión( produc"n uno & Qi%o5"tio de ener+0" uciente p"r" "%i#ent"r " %" /"e %un"r. L" ide" de %" N'S' e :"r4 re"%id"d " principio de% "o 212.De %" #i#" #"ner" %" "+enci" ep"ci"%e tr"/"3"n en %" "p%ic"ción de% #otor Stir%in+ en "t8%ite 6ue o%ucionen u pro/%e#" ener+8tico en ór/it" inc%u)8ndo%o co#o e%e#ento inter#edio de tr"n!or#"ción de %" ener+0" entre un re"ctor de ión nuc%e"r ) e% "%tern"dor e%8ctrico.
Cic%o in5ero E% cic%o de re!ri+er"ción Stir%in+ e e% in5ero de% #otor de "ire c"%iente #ientr" 6ue en e% #otor( un" di!erenci" de te#per"tur" entre do !oco e tr"duce en #o5i#iento( en e% re!ri+er"dor ocurre preci"#ente %o contr"rio #edi"nte tr"/"3o #ec4nico "p%ic"do "% dipoiti5o Stir%in+ e %o+r" cone+uir un" di!erenci" de te#per"tur" entre do !oco. L" "p%ic"cione en ete c"#po on nu#ero" BMedio p"r" en!ri"r e6uipo e%ectrónico e i#"ne uperconductore en in5eti+"ción. BSec"do de #"teri"%e por con+e%"ción. BMedio en!ri"dor p"r" %icu"r :e%io( :idró+eno ) nitró+eno. B'p"r"to de re!ri+er"ción 5"rio >cont"iner p"r" tr"%"d"r producto con+e%"do?.
6. Construcción de un motor gamma Stirling.
.CONCLUSION ES UN MOTOR DE COM@USTION ETERN' E% pricipio de !uncion"#iento e e% t)r"/3o :ec:o opr %" e-p"nión ) contr"cción de un +". E% #otor Stir%in+ puede "pro5ec:"r di5er" !uente de ener+0" co#o c"%or reidu"% de ori+en indutri"%( !uente de ener+0" "%tern"ti5" " %o co#/uti/%e !ói%e(co#/utión de todo tipo de #"teri"%e( ener+0" o%"r t8r#ic"( uo de %" /io#""(ener+0" +eot8r#ic" e inc%uo e% ori+in"do en proceo de ión nuc%e"r( por %o t"nto e un #otor 6ue no depende de% co#/uti/%e de% cu"% pro5en+" e% c"%or e-terno 6ue neceit" p"r" u !uncion"#iento Ete tipo de #otor tiene %" c"p"cid"d de con5ertir e% c"%or en tr"/"3o " tr"58 de un cic%o ter#odin4#ico re+ener"ti5o( con co#preión ) e-p"nión c0c%ic" de% uido de tr"/"3o( e% cu"% e encuentr" contenido en e% interior de% ci%indro. Nin+An tipo de #otor Stir%in+ e#"n" +"e cont"#in"nte %o 6ue %o con5ierte en un #otor eco%ó+ico( "utóno#o( i%encioo ) !"cti/%e de recre"r con %o #edio ) conoci#iento "d6uirido dur"nte %" c"rrer" de In+enier0" Mec4nic"( "de#4 u e%e#ento on de contrucción enci%%".
En et" in5eti+"ción de"rro%%"#o un" #etodo%o+0" de redieo de #otore Stir%in+ /"4ndono en e% #ode%o #"te#4tico de Sc:#idt( et"/%ecido p"r" "n"%i"r e% tr"/"3o Ati% ) e% #o5i#iento de %o pitone. L" "%t" ecienci" de ete #otor e de/ido " 6ue tr"/"3" en un cic%o cerr"do " 5o%u#en cont"nte. Todo %o 6ue e ""de "% ite#" e de "%t" te#per"tur"( ) todo %o 6ue e e%i#in" de% ite#" e de /"3" te#per"tur" >reiduo? de c"%or ) ener+0" #ec4nic". Un" 5"ri"/%e #u) i#port"nte en e% !uncion"#iento de ete #otor e %" preión( 6ue de/e er incre#ent"d" tr"t"ndo de i#pedir 6ue e-it"n !u+" de% uido de tr"/"3o >"ire?( ) e5it"ndo 6ue e-it"n o/repreione( p"r" e%%o e de/en conider"r e%%o e!ecti5o en %o "ni%%o de %o pitone. Teóric"#ente e% #otor Stir%in+ poee un rendi#iento i+u"% "% de C"rnot )" 6ue oper" en do on" un" de "%t" te#per"tur" >!oco c"%iente? ) otr" de /"3" te#per"tur">!oco !rio?( iendo %" #4-i#" poi/%e de cu"%6uier #"6uin" re"% de/ido " 6ue u rendi#iento por unid"d de co#/uti/%e e #")or. En %" pr4ctic" e% rendi#iento de un #otor Stir%in+ 5"r0" dependiendo de %" ecienci" de% re+ener"dor( de% 5o%u#en #uerto( de %" +eo#etr0" de% #otor( de %" rp# ) %" e!ecti5id"d de% interc"#/i"dor de c"%or( )" 6ue ete de/e %o+r"r un" di!erenci" entre %" te#per"tur" de %" do on" de 2*C o #")or p"r" poder o/tener #")or potenci". E% etudio re"%i"do en et" in5eti+"ción #uetr" 6ue e% "n4%ii t8r#ico e "decu"do p"r" e5"%u"r e% co#port"#iento de un #otor Stir%in+ con re+ener"ción i#per!ect" ) 5o%u#en #uerto proporcion4ndono un #8todo "n"%0tico #4 pró-i#o " %" re"%id"d( p"r" e5"%u"r e% co#port"#iento de un #otor Stir%in+( en co#p"r"ción con otro #ode%o 6ue no con3u+"n "% #i#o tie#po "#/o !"ctore >ep"cio #uerto ) e!ecti5id"d de% re+ener"dor?. Poee un" /"3" c"ntid"d de e%e#ento #ó5i%e( o/re todo en co#p"r"ción con %o #otore de co#/utión intern"( produci8ndoe p8rdid" de rendi#iento por !ricción #u) /"3".
http://www.cookingideas.es/la-nevera-africana-%C2%A1que-gran-invento20091009.htl "#evera $oal& http://www.ecologia'log.co/post/1()/una-*oven-de-21-anos-inventa-una-nevera-solarpara-el-tercer-undo "#evera $oal& http://es.wikipedia.org/wiki/+otor,$tirling "+otor $tirling& http://www.concursoespacial.co/tra'a*os2009/proecto-stirling-2010-ies-leonardo-davinci.pdf "+otor $tirling&
:ttp.t"rin+".netpotin!o22$2*&co#oBcontruirBunB#otorB Stir%in+.:t#%>Motor Stir%in+?
2.1. MÁQUINA TÉRMICA s un con*unto de eleentos interactuantes capaces de llevar a ca'o la transforacin de calor en tra'a*o ecnico el proceso a partir de cual se produce el tra'a*o es siepre un ciclo terodinico cerrado a travs de la transferencia de calor desde un cuerpo a teperatura elevada hacia un cuerpo a 'a*a teperatura ganando perdiendo calor en las diversas etapas del ciclo de tra'a*o llegando siepre al inicio del ciclo sin ha'er sufrido ca'io alguno pudiendo ha'er ca'ios durante el proceso pero los cuales no de'ern ser peranentes si se utili3a el ciclo inverso usando tra'a*o para auentar la energa interna del fluido ser una quina trica generadora. Ades estas quinas son de fluido copresi'le. 4e anera especfica una quina trica es un dispositivo que opera en un ciclo produce tra'a*o total positivo ientras interca'ia calor a travs de sus lites.2 2 5.
,
6lack7 8. artle erodinica ;. 2)9
Figura 2.1 +quina rica 4e la segunda le de la terodinica que sostiene que ninguna quina trica puede transforar en energa ecnica todo el calor que se transfiere en el proceso de operacin se deriva el concepto de eficiencia trica "#& el cual se define coo el cociente del tra'a*o o'tenido el calor que se le suinistra.( "2.1& 4nde: W: ra'a*o o'tenido Q: Calor que se le suinistra
2.2. MOTORES DE COMBUSTIÓN EXTERNA $on las quinas que e
6lack7 8. artle erodinica ;. 2)9
=os otores de co'ustin e Figura 2.2 +otor Co'ustin
2.3. MOTOR STIRIN! s una quina de co'ustin e?e':
http://*aieotordisel.'logspot.co
l otor $tirling no containa es autnoo silencioso especialente idneo para la refrigeracin.
2.3.1. TI"OS DE MOTORES STIRIN!
odos los otores $tirling tienen un funcionaiento siilar pero se pueden clasificar en diferentes tipos seg@n la posicin del pi stn de potencia el despla3ador.
#$ÉASE E ANEXO % COM"ARACIÓN DE MOTORES STIRIN!& =os diferentes tipos de otores son: - +otor $tirling ipo Alfa - +otor $tirling ipo 6eta - +otor $tirling ipo 8aa
a& M'('r Ti)' A*+a
ste otor consta de dos cilindros desfasados entre s 90 conectados por un cigBeal que hace que la relacin potencia/voluen sea 'astante alta consta de un cilindro donde se sit@a la 3ona fra otro donde se sit@a la 3ona caliente en los dos cilindros siepre ha'r perdida de aire en el cilindro caliente la prdida de aire de'ido a la e
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Figura 2.3 +otor $tirling ipo Alfa
,& M'('r Ti)' B-(a ste tipo de otor tiene coo principal caracterstica un solo cilindro con dos 3onas una caliente otra fra. n el interior del cilindro ta'in se encuentra un despla3ador que posi'ilita el oviiento de aire concntrico con este se encuentra el pistn de potencia cuo oviiento est desfasado 90E respecto al despla3ador. ste tipo de otor tra'a*a coo un sistea de ciclo cerrado que le
perite que sea el s efica3. odo lo que se aade al sistea es de alta teperatura teperatura constante todo lo que se eliina del sistea es de 'a*a teperatura "residuos& de calor ades consta de cuatro fases. $i no e
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Figura 2. +otor $tirling ipo 6eta
/& M'('r Ti)' !a00a ste otor es derivado del 'eta el cual se diferencia por poseer dos cilindros separados unidos por un cigBeal en uno se sit@a el despla3ador en otro el pistn de potencia desfasados a 90. =os sisteas para enfriar calentar son idnticos a los del tipo 'eta pero su potencia es enor siendo enos efica3 terodinicaente de'ido a que la e
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Figura 2.% +otor $tirling ipo 8aa
2.. MOTOR STIRIN! TI"O BETA l otor $tirling tipo 'eta est copuesto de un cilindro en su interior ha un pistn de potencia que aprovecha el tra'a*o generado un despla3ador cuo o'*etivo es despla3ar el gas de tra'a*o a voluen constante este despla3ador pistn de potencia estn conectados ediante un cigBeal especial de oviiento desfasndolos 90E entre a'os esto perite el func ionaiento del otor G.
#$ÉASE E ANEXO ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO DE MOTOR STIRIN!&
ste otor hace que el fluido de tra'a*o cupla con un ciclo cerrado en dos 3onas: una caliente una fra =a 3ona caliente se encuentra a una elevada teperatura producida por diferentes foras de energa coo son la trica "solar& quica "co'ustin& geotrica etc. G?e':
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http://es.scri'd.co/doc/>21)D091/1-)-+otor-$tirling
ntre la 3ona fra caliente ha un regenerador "en otores pequeos no e
por unidad de co'usti'le aor enos ruidosos que los otores de co'ustin interna su potencia es ucho enor por unidad de peso puesto que son s pesados voluinosos. sta tecnologa es actualente utili3ada para generar electricidad por edio de concentradores solares aprovechando su aor eficiencia.
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2..1. "RINCI"IO DE FUNCIONAMIENTO l otor $tirling presenta el siguiente funcionaiento copuesto de cuatro fases:9 Figura 2. Ciclo del +otor $tirling ipo 6eta
a& Fa- 1
sta fase est coprendida entre los procesos >-1 "calentaiento Jsocrico& donde el pistn de potencia se encuentra en el punto uerto inferior ";.+.J.& el aire en el interior del cilindro se encuentra copriido con alta teperatura con alta presin. Figura 2.4 Calentaiento Jsocrico 9?e':
1&
http://fisicae
,& Fa- 2 sta fase est coprendida entre los procesos 1-2 "
/& Fa- 3 sta fase est coprendida entre los procesos 2-( "nfriaiento Jsocrico& de'ido a que el aire queda e
1*
7& Fa- sta fase est coprendida entre los procesos (-> "Copresin Jsotrica& en este punto el volante conectado al cigBeal que sincroni3a el oviiento de los pistones lleva suficiente inercia para hacer que el pistn de potencia realice tra'a*o so're el sistea copriiendo el aire. Figura 2.11 Copresin Jsotrica Kna ve3 que el pistn de potencia coien3a a 'a*ar hacia ;+J el pistn de despla3aiento coien3a a su'ir rpidaente hacia la regin fra del cilindro
quedando el aire e
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2..2. CICO DE CARNOT
Figura 2.12 ;-L Ciclo de Carnot =a quina trica que opera con s eficiencia entre un depsito de alta teperatura un depsito de 'a*a teperatura es la quina de Carnot. sta es una aquina ideal que utili3a procesos reversi'les para forar su ciclo de operacin7 por esto reci'e el no're de aquina reversi'le. 4eterinareos la eficiencia de la quina de Carnot ta'in evaluareos su operacin invertida. =a quina de Carnot es u @til puesto que su eficiencia esta'lece la
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2-( Copresin Jsotrica. $e transfiere calor en fora reversi'le al depsito de 'a*a teperatura a la teperatura constante =. l pistn coprie la sustancia de tra'a*o con el voluen reducindose. >-1 Copresin Adia'tica Meversi'le. l cilindro copletaente aislado no perite transferencia de calor durante este proceso reversi'le. l pistn contin@a copriiendo la sustancia de tra'a*o hasta que se alcan3a el voluen teperatura presin originales con lo cual se copleta el ciclo. Al aplicar la priera le del ciclo o'servaos que "2.2& 4onde se supone que N= es un valor positivo para la transferencia de calor al depsito de 'a*a teperatura. sto nos perite escri'ir la eficiencia trica para el ciclo de Carnot coo:
"2.(&
2..3. EFICIENCIA DE CARNOT11 Coo la eficiencia de la quina de Carnot depende @nicaente de las teperaturas de los dos depsitos el o'*etivo de esta seccin ser deterinar esa 11
+erle ;otter7 laine $cott erodinica ;. 1>F-1D1.
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relacin. $upondreos que la sustancia de tra'a*o es un gas ideal sipleente efect@a los clculos necesarios para los cuatro procesos. =a transferencia de calor para cada uno de los cuatro procesos es coo sigue: 1-2 "2.>& 2-( "2.D& (-> "2.)& >-1 "2.F& 4urante los procesos adia'ticos reversi'les 2-( >-1: "2.G& "2.9& ;or lo tanto veos que o "2.10& Meconociendo que "2.11& "2.12& $ustituendo con . ;odeos hacer esta sustitucin para todas las aquinas o refrigeradores reversi'les. Leos que la eficiencia trica de una quina de Carnot depende solo de la teperatura a'soluta alta o 'a*a de los depsitos. l
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hecho de que epleaos un gas ideal para efectuar los clculos no es iportante puesto que heos deostrado que la eficiencia de Carnot es independiente de la sustancia de tra'a*o.
2... EFICIENCIA TÉRMICA DE MOTOR STIRIN!
=a eficiencia del ciclo es la relacin entre el tra'a*o neto el calor suinistrado: =a transferencia de calor para cada uno de los cuatro procesos es coo sigue: (-> "2.1(& >-1 "2.1>& 1-2 "2.1D& 2-( "2.1)& ;or lo tanto veos que "2.1F& Oa que tienen la isa relacin de copresin Meconociendo que "2.1G& "2.19&
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"2.20&
