EL MOTOR STIRLING (1) :
DESCRIPCIÓN Y TIPOS
Introducción | Tipos
de motores Stirling
El motor Stirling fue inventado originalmente por Robert Stirling, en 1816. Nació como competencia a la máquina de vapor, ya que intentaba simplificarla. Perdió el interés después del desarrollo del motor de combustión interna y se ha retomado el interés estos últimos años debido al gran número de características favorables que presenta.
Un motor de Stirling es
un motor de ciclo cerrado, lo cual implica que el fluido de trabajo (un gas
perfecto idealmente) está encerrado en el motor y los pistones lo desplazan en
las diversas etapas del ciclo. Además, utiliza una fuente de calor externa y
por tanto se pueden utilizar un gran número de fuentes: Energía nuclear,
combustibles fósiles, calor de desechos, energía solar, etc. Al ser un proceso
de combustión externa, el proceso de combustión se puede controlar muy bien,
por lo que se reducen las emisiones.
Descripción del Funcionamiento
El elemento más
destacado del motor es el llamado regenerador. Este tiene la propiedad de
poder absorber y ceder calor en las evoluciones a volumen constante del ciclo.
El regenerador es un medio poroso, con conductividad térmica despreciable.
Divide al motor en dos zonas: zona caliente y zona fría. El fluido se desplaza
de la zona caliente a la fría a lo largo de los diversos ciclos de trabajo,
atravesando el regenerador.
Para explicar el ciclo de trabajo, se aportan las siguientes figuras.
En primer lugar se parte de una situación 1. Los elementos: cilindro, pistón fluido, desplazador. Todo el gas está en la zona fría, y el pistón en la posición inferior.
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Cuando el pistón pasa de la posición 1 a la 2, se realiza una compresión isotérmica a la temperatura más baja. El proceso está representado en el diagrama presión-volumen superior.
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Si se mantiene fijo el pistón y se mueve le desplazador, se hace pasar todo el fluido a la zona caliente, obteniendo un proceso isócoro en el que aumenta la presión sin cambiar le volumen.
En este momento, se puede obtener una expansión isotérmica a la temperatura superior, haciendo bajar juntos el pistón y el desplazador.
Moviendo el desplazador a la posición inicial, se obtendrá otro proceso isócoro que finalizará el ciclo termodinámico reflejado en el diagrama 1-4.
Teóricamente, los
movimientos de pistón y desplazador son discontinuos, lo cual es imposible
desde el punto de vista dinámico. En la realidad se utiliza un conjunto
biela-manivela, que aproxima los movimientos de las partes.
En este caso, el área del ciclo real es inferior al teórico.
En nuestro próximo número: ""Motor Stirling (2): Aplicaciones, Ventajas y Desventajas".
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