Motores Stirling

MOTOR STIRLING

Se define maquina Stirling como aquel dispositivo que convierte calor en trabajo, o viceversa, a través de un ciclo termodinámico regenerativo, con compresión y expansión cíclicas del fluido de trabajo, operando dicho fluido entre dos temperaturas, la del foco caliente y la del foco frío.

En el motor Stirling un gas está confinado en una cámara cerrada, no sale al ambiente. El gas se desplaza de un extremo a otro de la cámara, cuando está en un extremo, una fuente de calor externa lo calienta; esto hace que se expanda y así se produce la fuerza del motor. Una vez que alcanza su máxima expansión, el gas se traslada al otro extremo de la cámara, donde se enfría, lo que provoca que se comprima. Después se lleva nuevamente al extremo caliente para iniciar un nuevo ciclo. Un tambor desplazador mueve el gas entre los dos extremos de la cámara y otro dispositivo, el pistón de potencia, aprovecha la expansión para producir la fuerza del motor.

La modelización del ciclo termodinámico del motor Stirling siempre parte de la base de que las evoluciones asociadas a la variación de volumen se realiza de modo isotérmico, de modo que durante la expansión se produce la introducción de calor del ciclo y durante la compresión se produce la extracción.

Este hecho permite que el fluido motor, una vez se ha expandido, permanece a la misma temperatura que antes de la expansión, lo que permite la introducción del concepto de regenerador.

Al operar el fluido entre dos focos a distintas temperaturas, uno caliente y uno frío, se cumple que el calor asociado a su enfriamiento es el mismo que el asociado a su calentamiento, lo que permite introducir un elemento que almacene el calor cuando una vez expandido el fluido debe operar a temperatura baja, para después de la compresión volver a absorber dicho calor para pasar a la cámara caliente donde se expansionara.

El motor Stirling opera con un fluido motor en un ciclo cerrado, obteniendo trabajo a partir de cuatro procesos cíclicos consecutivos: aporte de calor, expansión con el aporte de calor de la fuente de calor, extracción de calor hacia un acumulador térmico regenerativo y compresión con extracción de calor hacia el foco frío.

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