PROYECTO

MOTOR STIRLING CON OBJETOS RECICLABLES

Javier Sneider Parada Acero

CÓD.: 764212160

Dirigido A:

RODRIGO QUINTERO REYES

UNIVERSIDAD DE CUNDINAMARCA

INGENIERÍA INDUSTRIAL

TERMODINÁMICA 401

SOACHA

2014

PROYECTO

MOTOR STIRLING CON OBJETOS RECICLABLES

DOCENTE:RODRIGO QUINTERO REYES

UNIVERSIDAD DE CUNDINAMARCA

INGENIERÍA INDUSTRIAL

TERMODINÁMICA 401

SOACHA

2014

TABLA DE CONTENIDO

Tema Número de página

• Introducción .................................................................................... 4

• Objetivo

• General .......................................................................................... 5

• Marco teórico

• Que es el Motor Stirling..................................................................6

Origen ..............................................................................................6

Historia y desarrollo........................................................................6

El ciclo ideal Stirling.......................................................................6

Principio de funcionamiento..........................................................7

Tipos de motor ...............................................................................7

Aplicaciones....................................................................................8

Ventajas y desventajas...................................................................9

• Materiales utilizados.......................................................................10

• desarrollo del motor .......................................................................11

• Conclusiones....................................................................................12

• Anexos................................................................................................13

• Bibliografía .........................................................................................13

INTRODUCCIÓN

Por medio del presente trabajo se va dar a conocer sobre el motor Stirling con materiales corrientes, lo que permite reciclar y reutilizar materiales.

El motor Stirling que fabricamos es un tipo de motor térmico ya que utiliza la energía térmica para convertir el calor y así generar trabajo para mover algo, en este caso hacer girar un disco compacto (cd).

La mayoría de los motores de la actualidad son de combustión interna, la cual proviene de combustibles fósiles originando dióxido de carbono y contaminan el medio ambiente. Por eso una de las ventajas del motor Stirling es la combustión externa (se puede quemar cualquier combustible para calentar el motor) y no hay explosión, por lo que el motor es extremadamente silencioso y libre de vibraciones.

Hoy en día se utilizan estos motores para generar calor, para impulsar submarinos y próximamente como motores en automóviles híbridos, existen aún pocas aplicaciones comerciales y muchos proyectos de investigación. Es por estas razones que el motor Stirling es muy útil en diferentes ramas de la ciencia.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Elaborar un motor Stirling de la reutilización de material reciclable creando un

mecanismo el cual permita generar energía a partir del calor.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

• Seleccionar los materiales con los cuales se va a construir el motor Stirling, los

cuales tienen que ser reutilizables o reciclables.

• Demostrar el funcionamiento del motor Stirling, de tal forma que se pueda

comprender y verificar el funcionamiento del mismo.

• Analizar y determinar la transformación de calor en trabajo.

• Determinar el rendimiento del motor de Stirling al momento de transformarse el

calor en trabajo evaluando el funcionamiento con materiales reciclables.

MARCO TEÓRICO

Motor Stirling

Se define como una máquina que convierte trabajo en calor y viceversa, a través de un ciclo termodinámico regenerativo, con compresión y expansiones cíclicas del fluido del trabajo.

También se puede definir como una máquina de combustión externa ya que se puede adaptar a cualquier fuente de energía sin que afecte al funcionamiento interno del motor.

Origen

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.

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 están en movimiento. Esta teoría permitió comprender con mayor claridad, el fenómeno que permitía al Stirling producir fuerza motriz.

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.

Principio de funcionamiento

Es el trabajo realizado por la expansión y contracción de un gas (normalmente helio, hidrógeno, 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.

El funcionamiento del motor Stirling está basado en el Segundo Principio de la Termodinámica (la posibilidad o imposibilidad de conseguir energía que esté en condiciones de ser empleada), que enunciado de forma sencilla afirma que es fácil convertir trabajo mecánico o energía interna de un sistema completamente en calor sin ningún otro cambio, pero es imposible extraer energía interna o calor de un sistema y convertirlo completamente en trabajo mecánico sin ningún otro cambio adicional. Este

hecho se debe a que algunos procesos son irreversibles.

Tipos de Motor Stirling

Tipo Alfa: No utiliza desplazador como el original Stirling pero funciona con el mismo principio termodinámico. Consta de dos cilindros independientes conectados por un tubo donde se encuentra en el centro el regenerador que almacena y cede el calor, en cada uno de los cilindros hay un pistón que se mueve 90° respecto al otro.

Tipo Beta: El motor original de Stirling era de este tipo, cuenta con dos focos caliente y frio, en el interior del cilindro está el dezplasador que se encarga de pasar el aire de foco a foco.

Tipo Gamma: Es derivado del tipo beta, Consta de dos cilindros separados en uno de los cuales se sitúa el desplazador y en otro el pistón.

Aplicaciones

• Conversión de la energía solar en energía eléctrica:

Se utiliza para convertir la energía solar en eléctrica y así generar más electricidad cerca del punto de consumo y reducir las pérdidas ocasionadas en el transporte y distribución de electricidad.

• Cogenerador:

En esta aplicación el motor mueve un generador para producir electricidad y entrega así mismo agua de refrigeración, la cual es aprovechada como energía térmica a unos 60 grados Celsius.

• En los Submarinos:

El motor Stirling es la base de la propulsión de algunos motores, ya que permite recargar las baterías a altas profundidades.

• Enfriadoras:

Se le brinda calor al motor, para que genere movimiento, y produzca frio y calor cuando se le aplique un movimiento mecánico. El motor Stirling es excelente para aplicaciones de refrigeración, incluso permite alcanzar temperaturas criogénicas.

Ventajas

• El aporte de calor es externo, por lo que las condiciones de combustión son flexibles.

• Funciona con cualquier fuente de calor, no solo por combustión, por lo que se puede utilizar fuentes de calor (solar, geotérmica, nucleares, biológicas, etc.)

• Se puede usar un proceso de combustión continua, por lo cual se pueden reducir la mayor parte de las emisiones (NOx, hollines, hidrocarburos, etc.)

• La mayoría tienen los mecanismos y juntas en el foco frío, y por tanto necesitan menos lubricación y duran más que otras máquinas alternativas.

• Los mecanismos son más sencillos que en otras máquinas alternativas, estos es, no necesitan válvulas, el quemador puede simplificarse.

• Usan un fluido de trabajo de una única fase, manteniendo las presiones internas cercanas a la presión de diseño reduciendo los riesgos de explosión.

• Se pueden construir para un funcionamiento silencioso y sin consumo de aire para propulsión de submarinos o en el espacio.

Desventajas

• El motor no arranca de inmediato sino que tiene que calentarse previamente.

• Baja potencia debido a la combustión externa.

• Requieren intercambiadores de calor de entrada y salida, que contienen fluido de

trabajo a alta temperatura.

• Soportar efectos corrosivos de la fuente de calor y la atmósfera.

• La disipación de calor en el foco frío es complicada porque el refrigerante se

mantiene a la temperatura más baja posible para aumentar la eficiencia térmica.

• El trabajo realizado tiende a ser constante y para ajustarlo se requiere un diseño

cuidadoso y mecanismos adicionales.

• El Hidrogeno por su baja viscosidad, alto calor especifico y conductividad térmica es

el fluido de trabajo por excelencia en términos de termodinámica y dinámica de

fluidos. Sin embargo presenta problemas de confinamiento y difusión a través de los

metales.

MATERIALES UTILIZADOS

• Latas de cerveza• Bomba• Silicona roja• Alambre dulce• Cinta negra• Lata de atún• Esponjillas• Nylon• Tornillo• Tuerca• Arandela• Codo de pvc• Alcohol etilico• Mechero

CONCLUSIONES

• Se logró el objetivo de elaborar un motor Stirling con materiales reciclables

transformando calor y produciendo trabajo.

• Se aprendió el funcionamiento del motor Stirling y las diversas aplicaciones que

pueden tener.

• Son motores con una tasa de contaminación muy baja ya que utilizan para su

funcionamiento cualquier fuente de calor, así contribuyen al cuidado y mejoramiento

del medio.

• El motor Stirling no requiere de la generación de energía térmica en su interior, solo

necesita que se le agregue calor en uno de sus extremos y que en el otro se

extraiga. Ese calor puede provenir de cualquier fuente, ya sea energía solar, nuclear

o la de los combustibles.

• El principio de funcionamiento es el trabajo hecho por la expansión y contracción de

un gas. Teniendo en cuenta que si no hay regenerador, el motor también funciona,

pero su rendimiento es inferior.

• Este motor continúa en investigación gracias a la versatilidad de fuentes de energía

utilizables para su funcionamiento.

BIBLIOGRAFÍA

• www.slideshare.net/espunki80/construccion-motor-stirling-casero

• stirlingmotor5.blogspot.com

• es.wikipedia.org/wiki/Motor_Stirling

• www.slideshare.net/lycos2020/creacin-de-un-motor-stirling-12874236

• proyectoteginna.blogspot.com/2010/09/marco-teorico.html

• motorstirlinggrupodefisica.blogspot.com

• http://mstirling.wordpress.com/2007/04/19/ventajas-y-desventajas-de-los-motores-

stirling/

• www.youtube.com/watch?v=RzW0--FMbVg

• www.youtube.com/watch?v=Jo73UtaDY6Y