El fenómeno físico de la expansión del aire caliente fue ya utilizado en tiempos de los egipcios para desarrollar trabajo mecánico, accionando de esta manera trampillas,puertas y pesadas cargas, pero fue en la revolución industrial cuando las máquinas llamadas “térmicas” se estudiaron, desarrollaron y aplicaron de manera general.

El Motor Stirling objeto de nuestro estudio es un  tipo de motor térmico y como tal, genera trabajo mecánico a partir de la diferencia de temperaturas entre dos focos. La actual preocupación medioambiental y la escasez de recursos energéticos de carácter fósil ha hecho que se haya rescatado del olvido este genial artilugio como una de las posibles soluciones a tales problemas dado su excepcional rendimiento.

HISTORIA

 

Robert Stirling fue un clérigo Escocés que, heredando el interés de su padre por la ingeniería, diseñó en 1816 un motor térmico que funcionaba sin peligro de las explosiones y quemaduras que tenia la máquina de vapor. Posteriormente sería el francés Sadi Carnot el que hiciera una interpretación teórica de su funcionamiento para comprender el fenómeno de producir fuerza motriz partiendo del calor que fluye entre dos focos a distinta temperatura. Si bien en potencia no podía competir con la, famosa por entonces, máquina de vapor, era el motor de Stirling una máquina mucho más sencilla, barata y segura y se aseguró un campo de aplicación allí donde la fuerza no fuera un factor tan decisivo diseñándose así ventiladores y bombas de agua basadas en el principio de la expansión y la compresión del aire.

TEORÍA

Es sabido que los gases se dilatan al calentarse y se contraen al enfriarse. En un motor Stirling un gas (nosotros usaremos simplemente aire) es obligado a expandirse y contraerse repetidamente al aplicarle y retirarle calor. Los métodos para lograr este objetivo son variados. El sistema más sencillo es el que usaremos nosotros: mediante un mechero. También podremos intentar usar el calor del sol (concentrándolo con una lupa) para mover uno de estos motores.

El motor Stirling es por tanto un motor térmico: utiliza el calor como fuente externa de energía para producir movimiento. Y es necesaria la presencia de una diferencia de temperaturas entre dos zonas. Es el motor térmico más eficiente (aunque no el más potente).

MATERIALES

Ø  Jeringa cristalizada

e

Ø  Tubo de ensayo (pírex)

Ø  Paleta de madera

Ø  Tornillos con tuercas

Ø  Mechero

Ø  Manguera delgada con un tapón

Ø  Canicas

Ø  Pegamento

Ø  Mondadientes

Ø  2 discos

Ø  8 tapas de botella plástica.

Ø  2 varillas de alambre.

Ø  Taladro

Ø  Sierra o navaja

PROCEDIMIENTO

MOTOR  STIRLING

Ø  Se colocaron las canicas al tubo de ensayo.

Ø  Se procedió a conectar el tapón con la manguera, luego se tapo con ello mismo el tubo de ensayo.

Ø  Con el otro extremo de la manguera se conecto a la jeringa de cristal y se sello con pegamento.

Ø  Se armo un montaje provisional para ver el funcionamiento del motor cuando se le somete al calor (mechero).

MAQUETA DE APLICACIÓN

Ø  Con ayuda del taladro se realizo pequeños agujeros, en las paletas de madera, de acuerdo a su medida en donde se  va a ensamblar.

Ø  Ensamblamos el pequeño vehículo uniendo las paletas de madera con las tuercas y los tornillos siendo ajustadas con el desarmador.

Ø  Se realizo pequeños orificios equidistantes en ambos discos para luego unirlos con los mondadientes.

Ø  Ubicando el punto centro de los discos se coloco ejes en ambos, para luego unirlo con la maqueta.

Ø  Se colocaron 4 ruedas adicionales a la maqueta  para que tenga mayor solides en su desplazamiento ( ruedas hechas de tapas de botella).

Ø  Se insertaron dos parantes en la parte superior de la maqueta para que sirva de soporte al tubo de ensayo del Motor Stirling.

Ø  Se construyo un transmisor de movimiento a los disco que sirven como rueda principal y el otro punto del transmisor  se fijo en  la jeringa de cristal.

ALGUNAS FOTOS DE INSTRUCCIÓN DE LA MAQUETA

Aquí les mostramos un video de funcionamiendo de la maqueta (carrito), recuerden que la llanta principal de tener más contacto con la superficie donde se encuentre

Terminada la construcción de motor Stirling y de la maqueta se procedió a unir ambos componentes.     

OBSERVACIONES

Ø  Tener cuidado al manipular los tubos de ensayo, ya que son frágiles.

Ø  Colocar el mechero en un lugar estable, para evitar quemaduras.

Ø  Tener cuidado al manipular las herramientas: taladro, navajas, cierras, etc.

Ø  Fijar bien en la jeringa el transmisor de movimiento.

Ø  No colocar los mondadientes muy separados entre sí

Ø  Al igual que nosotros le sugerimos utilizar materiales reciclables en la fabricación de este proyecto

     Verificar bien que el transmisor de movimiento cumpla su trabajo, cuando hagas funcionar el Motor Stirling.

CONCLUSIÓN

Ø  La diferencia de temperaturas es el factor fundamental en la velocidad del motor. A más diferencia de temperaturas, mayor es el áera del ciclo termodinámico en la gráfica P-V y por lo tanto mayor es el trabajo desarrollado, trabajo que se invierte en aumentar la energía cinética del motor, esto es, su velocidad.

BIBLIOGRAFíA

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Ø  http://www.ecotec2000.de

Ø  http://www.moteur-stirling.com

Ø  http://personales.able.es/jgros/

Ø  http://www.bekkoame.ne.jp/~khirata/english/howwork.htm

Ø  http://auto.howstuffworks.com/stirling-engine2.htm

Ø  http://www.wikipedia.org

Øhttp://newton.cnice.mec.es/materiales_didacticos/maquinastermicas/index.html

Ø  http://ventanadelaciencia.blogspot.com/2007/12/el-motor-stirling-en-aplicaciones-de.html