Tipos de motor stirling

Tipos de motor stirling

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Un motor Stirling es un motor térmico que funciona mediante la compresión y expansión cíclicas de aire u otro gas (el fluido de trabajo) a diferentes temperaturas, lo que da lugar a una conversión neta de energía térmica en trabajo mecánico[1][2] Más concretamente, el motor Stirling es un motor térmico regenerativo de ciclo cerrado con un fluido de trabajo gaseoso permanente. Ciclo cerrado, en este contexto, significa un sistema termodinámico en el que el fluido de trabajo está permanentemente contenido dentro del sistema, y regenerativo describe el uso de un tipo específico de intercambiador de calor interno y almacén térmico, conocido como regenerador. En sentido estricto, la inclusión del regenerador es lo que diferencia a un motor Stirling de otros motores de aire caliente de ciclo cerrado[3].

Concebido originalmente en 1816 por Robert Stirling[4] como motor primario industrial para competir con la máquina de vapor, su uso práctico se limitó en gran medida a aplicaciones domésticas de baja potencia durante más de un siglo[5]. Sin embargo, la inversión contemporánea en energías renovables, especialmente en energía solar, ha aumentado la eficiencia de la energía solar concentrada.

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Un motor Stirling es un motor térmico que funciona mediante la compresión y expansión cíclicas de aire u otro gas (el fluido de trabajo) a diferentes temperaturas, lo que da lugar a una conversión neta de energía térmica en trabajo mecánico[1][2] Más concretamente, el motor Stirling es un motor térmico regenerativo de ciclo cerrado con un fluido de trabajo gaseoso permanente. Ciclo cerrado, en este contexto, significa un sistema termodinámico en el que el fluido de trabajo está permanentemente contenido dentro del sistema, y regenerativo describe el uso de un tipo específico de intercambiador de calor interno y almacén térmico, conocido como regenerador. En sentido estricto, la inclusión del regenerador es lo que diferencia a un motor Stirling de otros motores de aire caliente de ciclo cerrado[3].

Concebido originalmente en 1816 por Robert Stirling[4] como motor primario industrial para competir con la máquina de vapor, su uso práctico se limitó en gran medida a aplicaciones domésticas de baja potencia durante más de un siglo[5]. Sin embargo, la inversión contemporánea en energías renovables, especialmente en energía solar, ha aumentado la eficiencia de la energía solar concentrada.

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El motor Stirling fue inventado en 1816 por el reverendo Robert Stirling, que pretendía crear una alternativa más segura a las máquinas de vapor, cuyas calderas solían explotar debido a las altas presiones de vapor utilizadas y a las limitaciones de los primitivos materiales disponibles en la época. Al igual que otras máquinas térmicas, la máquina Stirling convierte la energía térmica en energía mecánica. Sin embargo, las características esenciales del motor Stirling son que se trata de un motor de combustión externa de ciclo cerrado. Esto significa que utiliza una cantidad fija de fluido de trabajo, normalmente aire, pero pueden utilizarse otros gases, encerrado en un recipiente sellado y el calor consumido por el motor se aplica externamente. Esto permite que el motor funcione con casi cualquier fuente de calor, incluidos los combustibles fósiles, el aire caliente, la energía solar, la química y la nuclear. También puede funcionar con diferenciales de temperatura muy bajos, de hasta 7 °C, entre la fuente de calor y el disipador, de modo que puede funcionar con el calor del cuerpo e incluso con el vapor de una taza de café.

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El motor Stirling se basa en la propiedad de los gases de expandirse al calentarse y contraerse al enfriarse. (Ley de Charles). Si el gas está contenido en un volumen fijo, su presión aumentará al calentarse y disminuirá al enfriarse.

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Los motores Stirling son un tipo de motor térmico externo alternativo que utiliza uno o varios pistones para conseguir trabajo útil mediante la aportación de calor de una fuente externa. Se diferencian enormemente de los motores de combustión interna que se ven en la mayoría de los vehículos. Los motores Stirling utilizan el mismo gas una y otra vez, a diferencia de los motores de combustión interna, que toman y expulsan el gas constantemente. Además, los motores Stirling no utilizan explosiones como los motores de gasolina normales, por lo que son muy silenciosos[2].

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Aunque parecen grandes ventajas para un motor normal, son menos prácticos en la mayoría de los vehículos porque requieren calor externo, en lugar de interno. La fuente externa de golpe necesita un tiempo extra para que el calor llegue al interior de los motores. Esta transferencia de calor hace que el motor responda mucho menos que los motores de combustión interna[2]. También se ha comprobado que los motores Stirling son poco prácticos en las centrales eléctricas; los motores Stirling tienen una potencia específica baja, lo que significa que el motor tiene que ser bastante grande para producir una cantidad de potencia relativamente pequeña[3].