Anteproyecto termodinámica: Motor Stirling.

Anteproyecto Termodinámica

Máquinas exotérmicas, transformación de calor en trabajo mecánico: Motor a Vapor y Motor Stirling.

Antecedentes:

Los motores termodinámicos funcionan a partir de ciclos de calor o ciclos termodinámicos, donde una parte del flujo de calor se transforma en trabajo a partir de una serie de procesos termodinámicos que realizan de forma continua sobre un fluido motor.

Los motores termodinámicos se clasifican en: endotérmicos y exotérmicos. Donde la combustión de los motores endotérmicos se da internamente,lo opuesto se da en el motor exotérmico donde la combustión es externa, y el calor que requiere el ciclo termodinámico es aportado al fluido de trabajo en un dispositivo externo como en el caso de la máquina de vapor y del motor Stirling. El fluido motor siempre es el mismo y no cambia de composición. (MOTOR STIRLING, DISPOSITIVO TERMODINÁMICO REGENERATIVO, s.f).

El motor stirling fue inventado por el reverendo Robert Stirling a la edad de 25 años. Desarrolló el motor debido a las frecuentes explosiones de la máquina de vapor de principios de 1800, posteriormente en 1816 patentó el motor de aire caliente junto con lo que él llamó economizador de calor (Regenerador), dispositivo para mejorar el rendimiento térmico. ( Motor Stirling, historia, s.f).

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Fig 1. Motor Stirling

La máquina de vapor, o previamente conocida como motor de vapor, se empleó de forma activa durante el desarrollo de la Revolución Industrial; aquí tuvo un papel fundamental ya que se utilizaba para mover diversas máquinas tales como locomotoras, bombas, motores marinos, etc. La máquina de vapor moderna que se emplea en la generación de energía no es ya de desplazamiento positivo o émbolo; éstas son turbo-máquinas, las cuales están atravesadas por un continuo flujo de vapor.

El primer hombre que aportó a la ciencia la idea de la máquina de vapor fue Jerónimo de Ayanz y Beaumont, quien se anticipó casi un siglo al modelo propuesto por el Inglés Eduard Somerst en 1663, y a las posteriores mejoras hechas por los Ingleses Thomas Savery, Thomas Newcomen, aunque su historia tiene inicios desde muchos años atrás, se relaciona con Herón, y sigue su curso pasando por la sofisticada máquina de Watt, siendo víctima de las mejoras en Inglaterra en la Revolución Industrial, hasta hoy, en donde la podemos utilizar en el transporte, entre muchas otras cosas.(Carabias,1996).

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Fig 2. Máquina de vapor.

Actualmente se utilizan motores de combustión interna como los motores que funcionan con el ciclo Otto o ciclo Diesel, y los  turborreactores, los cuales emiten gran cantidad de gases contaminantes como el Monóxido de Carbono, Hidrocarburos, Óxidos de Nitrógeno y Plomo, (Tipos de gases producidos en la combustión y sus consecuencias, s.f) que afectan gravemente a el Planeta, motivo por el cual en esta última década se le ha dado gran importancia a la investigación y desarrollo de motores que funcionen a partir de energías renovables, donde concentraciones de contaminantes son bajas y en la mayoría de los casos nulas.

Objetivos: 

-Comprender el  funcionamiento del motor a vapor y motor Stirling a partir de los principios de la termodinámica.

-Aprovechar los principios de la termodinámica para la utilización de motores más amigables con el medio.

-Mostrar alternativas al uso de motores de combustión interna.  

Justificación:

Se eligen los dos tipos de motores térmicos antes mencionados por su versatilidad, eficiencia, pues sólo requieren una fuente de calor externa para su funcionamiento. La sencillez de estos dos tipos de motores fue otro punto de interés para su selección debido a que  no  requieren de materiales complejos para su elaboración y estos pueden ser reciclados del medio, también las  bajas concentraciones de contaminantes que producen estos tipos de motores motivo a su elección. (Bosch, 2005).

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