MOTOR STIRLING, OCUPA 4 PRINCIPIOS DE LA TERMODINAMICA: 1. Expansión isotérmica 2. Proceso Isovolumétrico (Perdida de calor) 3. Compresión Isotérmica 4. Proceso Isovolumétrico (Ganancia de calor)

1. Equipo conformado por:
•Edgar Arturo De La Barrera Gutiérrez
•Aldo Francisco Morillo Calderón
•Nestor de Jesús Pérez Sánchez
•Karime León Cartas
•Carlos Alberto Frías Fraíre

2. HISTORIA
Robert Stirling fue un ministro de la iglesia de Escocia
y fue el inventor del Motor Stirling el cual en su
momento lo llamó “motor de aire”. Sus esfuerzos en
la invención de este motor se debieron a que las
máquinas y motores a vapor de la época eran muy
peligrosos puesto que estos explotaban matando y
mutilando a todo aquel desafortunado que estuviera
cercano a ellos.
En 1816 recibió su primer patente y los motores que
el construyó y que se siguieron construyendo se les
conocieron como “motores de aire caliente”. Fue
hasta la década de los 40’s cuando se empezaron a
utilizar otro tipos de gases tales como helio e
hidrogeno.

3. FUNCIONAMIENTO
Todos los gases se expanden cuando se calientan y se contraen cuando se enfrían.
Los motores Stirling mueven el gas desde el lado caliente del motor, donde este de
expande, hacia el lado frio donde se contrae. Este es el principio elemental de
funcionamiento.
Figura1. Partes componentes

4. TERMODINÁMICA
El ciclo Stirling ideal consiste de 4 procesos termodinámicos:
1. Expansión isotérmica: se idealiza que la temperatura de la parte inferior del
cilindro en contacto con la fuente de calor se mantiene constante permitiendo que
las partículas del gas adquieran energía cinética y por lo tanto se expanda. En esta
fase se realiza trabajo sobre el pistón de fuerza.
2. Proceso Isovolumétrico (Perdida de calor): el gas pasa hacia la parte superior del
cilindro, la cual está a menor temperatura, en esta parte el gas comienza a enfriarse
porque pierde energía en sus partículas.
3. Compresión Isotérmica: la temperatura en la parte superior del cilindro se
idealiza termodinámicamente a temperatura constante, así en esta fase el gas
dentro experimenta una compresión isotérmica, puesto que las partículas del gas
disminuyen su espacio intermolecular.
4. Proceso Isovolumétrico (Ganancia de calor): El gas regresa a la parte baja del
cilindro donde vuelve a ganar energía. Se idealiza que el volumen permanece
constante.

5. PISTON DESPLAZADOR. Cuando existe una diferencia de temperatura entre el
espacio superior e inferior del desplazador, se da un cambio en la presión del gas.
La presión incrementa cuando el desplazador llega a la parte superior del cilindro
(y la mayor parte del gas esta en contacto con la parte baja más caliente) . La
presión disminuye cuando el desplazador se mueve hacia la parte más baja del
cilindro. Podemos ver por tanto que el desplazador solo mueve el aire de la región
fría a la caliente y viceversa; y que no opera al cigüeñal ni le aporta energía para su
movimiento.
PISTON DE FUERZA. Cuando la presión del motor alcanza su valor máximo debido
al movimiento del desplazador, el pistón de fuerza es empujado por la expansión
del gas transfiriendo energía al cigüeñal. Este pistón de fuerza debe estar 90
grados desfasado con respecto al pistón desplazador. En conclusión el pistón de
fuerza es el responsable de la cinética del motor.

6. Ganancia de energía
Perdida de energía
Figura 2. Ciclo termodinámico y diagrama PV

7. INSTRUCCIONES DE OPERACIÓN
1. Calentar agua hasta punto de ebullición en un recipiente de PORCELANA o PLASTICO
El diámetro del recipiente debe ser un poco menor al diámetro de la base del motor
para que pueda mantenerse fijo mientras gira.
El nivel del
agua
hirviendo
debe llegar
casi
al máximo
NO USAR RECIPIENTES METALICOS PORQUE PUEDEN DERETIR LA BASE

8. 2. Colocar el motor encima del recipiente
3. Esperar 10 segundos
(este tiempo es para permitir que la base del motor se caliente)
4. Girar el volante de inercia en sentido del giro de las manecillas del reloj.
Ligeros giros

9. PRECAUCIÓN
A) NUNCA LUBRICAR EL PISTON DE FUERZA CON NINGUN TIPO DE
GRASA O ACEITE
B) PARA LUBRICAR LA FLECHA METALICA DEL DEZPLAZADOR
UTILIZAR ACEITE PARA TRANSMISIONES AUTOMATICAS ATF
C) PARA LUBRICAR LAS PARTES MOVILES DE GIRO EN SOPORTES Y
LEVAS EN CIGÜEÑAL USAR ACEITE DE SILICON

10. BIBLIOGRAFÍA
1. Stirling Engines, G. Walker, Clarenden Press
2. Ringbom Stirling Engines, James R. Senft, Oxford University Press
3. http://www.youtube.com/watch?v=_MlpdU8m8kg&feature=related
4. http://www.youtube.com/watch?v=BUDEjj_SGaQ&feature=related