APLICACIONES DEL MOTOR STIRLING

(Actualizado al 12/12/97)

Una buena visión general sobre el motor Stirling hasta los años 70 la pueden encontrar en la siguiente memoria:

Estudio y Construcción de un Motor de Aire Caliente de Baja Potencia.

Rocco Arismendi D. Dpto. de Ing. Mecánica, Universidad de Chile. 1980

En los párrafos que siguen se da un breve resumen y algunos "links" a lugares de interés.

APLICACIONES ANTIGUAS:

El motor Stirling deriva de los motores de aire caliente. La primera patente para un motor que usaba aire como fluido de trabajo data de 1759 y fue obtenida por Henry Wood. Una serie de patentes fue obtenida por el sueco Ericsson en 1853. Construyó un motor para un barco de 2.200 Toneladas con un pistón motriz de 4,2 metros de diámetro y una carrera de 1,8 metros. En las pruebas produjo en torno a 300 HP de potencia (alrededor de la mitad de lo previsto).

Figura 1: Motor Original de Robert Stirling

El motor patentado por el escocés Robert Stirling era un motor de ciclo cerrado. Lo más interesante de su diseño era que incorporaba un regenerador de calor. En la figura 1 vemos un esquema de su motor. La operación es como sigue: Un gran cilindro vertical A es calentado en su parte superior por el flujo de gases calientes provenientes de la caldera B. El interior del cilindro tiene un pistón de potencia D y un desplazador C. El desplazador es liviano y no conduce facilmente calor de un extremo a otro. Al medio del desplazador existe un anillo de material capaz de absorber y ceder calor que es el regenerador. Cuando el desplazador se mueve hacia abajo, la mayor parte del aire dentro del cilindro queda en la zona caliente y se expande, empujando el pistón de trabajo D hacia abajo. Aquí se entrega trabajo al exterior y gira el volante. Al suceder esto, una serie de bielas mueven el desplazador hacia arriba, desplazando la mayor parte del aire a través del regenerador hacia la zona fría. Allí se enfría el aire, baja la presión y se repite el ciclo.

EPOCA DE LA IIª GUERRA MUNDIAL:

LOS AÑOS 60-70:

EPOCAS RECIENTES:

Ejemplo de Motor Stirling de pistón libre:

En este caso el fluido de trabajo es calentado por radiación solar. La radiación caliente un caloducto (heat pipe receiver) que transfiere el calor a los tubos de un intercambiador de calor (zona naranja). La zona derecha del motor incorpora tanto el piston de trabajo (power piston) como el desplazador (displacer). Al moverse el desplazador, transfiere el gas de trabajo desde la zona fría (como está en la figura) a la zona caliente. Esto lo hace atravesando el regenerador. El enfriamiento en la zona fría es por agua de refrigeración.

El movimiento de los pistones (el desplazador y el pistón de trabajo) se logra por medio de resortes con gas comprimido (el mismo gas de trabajo). La conversión del movimiento alternativo del pistón de trabajo a energía util se logra por medio de una bobina alternadora (fija) e imanes permanentes acoplados al pistón de trabajo.

Este sistema permite que el gas de trabajo (típicamente H₂) esté sellado.

USO EN REFRIGERACION:

LINKS DE INTERES:

Hay muchos, pero entre los más entretenidos y completos estan:

http://www.crest.org/renewables/dish-stirling : un compendio de la Tecnología Stirling (CREST.ORG). Esta organización tiene además mucho sobre energías renovables, así que es bueno que la visiten.

http://www.hev.doe.gov/components/stirling.html : Páginas sobre vehículos hibridos eléctricos con motor Stirling.

http://www.provide.net:80/~stm/ : Stirling thermal motors

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