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funcionamiento del motor stirling

1. Motor Stirling Gamma

2. ¿Qué es un motor Stirling? Un motor Stirling es un motor térmico que opera por compresión y expansión cíclica de aire u otro gas a diferentes niveles de temperatura que producen una conversión neta de energía calorífica a energía mecánica.​​ Motor Stirling Gamma

3. ¿Como funciona? Calentamiento: El ciclo comienza con la aplicación de calor a un extremo del cilindro del motor, donde se encuentra el "calentador". Este calor puede provenir de una variedad de fuentes, en este caso alcohol industrial Expansión: El calor aplicado hace que el gas dentro del cilindro se expanda y empuje un pistón hacia fuera. Esta expansión ocurre a volumen constante, lo que significa que la presión dentro del cilindro aumenta. Enfriamiento: Después de que el pistón alcanza su punto más alejado, el gas caliente se mueve hacia el extremo opuesto del cilindro, donde se encuentra el "enfriador". Aquí, el gas se enfría, lo que hace que se contraiga. Compresión: El pistón es empujado hacia atrás debido a la contracción del gas. Durante este proceso, la presión dentro del cilindro aumenta nuevamente. Expulsión del gas de escape: Finalmente, el gas enfriado se mueve de vuelta al "calentador" y se repite el ciclo. Motor Stirling Gamma

4. ¿Procedimiento? Motor Stirling Gamma

5. Metodología Motor Stirling Gamma

6. ¿Se considera energía limpia? Bajas emisiones de contaminantes: Cuando se opera con combustibles limpios, como el hidrógeno, biogás o gas natural, el motor Stirling produce bajas emisiones de contaminantes. A diferencia de los motores de combustión interna, que queman combustible directamente. Uso de energías renovables: El motor Stirling puede ser alimentado por una variedad de fuentes de energía renovable, como la energía solar concentrada, la biomasa o el calor residual de procesos industriales. Eficiencia energética: El diseño del motor Stirling puede ofrecer eficiencias térmicas superiores a las de los motores de combustión interna convencionales. Esto significa que puede convertir una mayor proporción de la energía térmica del combustible en energía mecánica útil, reduciendo así la cantidad de combustible necesario para generar la misma cantidad de energía. Operación silenciosa: El motor Stirling generalmente produce operaciones más silenciosas en comparación con los motores de combustión interna. Esto puede reducir la contaminación acústica en el entorno, lo que es beneficioso para aplicaciones donde se valora un funcionamiento silencioso, como en zonas residenciales o de recreo. Motor Stirling gamma

7. Eficiencia del motor Stirling a comparación de un motor de combustión interna Motor Stirling Gamma Motor Stirling Motor de combustión interna Los motores Stirling pueden alcanzar eficiencias térmicas superiores al 40% Tienen eficiencias térmicas más bajas generalmente en el rango del 20% al 30%. Operan en un ciclo termodinámico más eficiente, con menos pérdidas de fricción y menos perdidas de calor. Tienen más pérdidas por fricción y calor. Pueden utilizar una variedad de fuentes de calor, incluyendo energía solar, biomasa, gas natural, etc. Pueden ser más contaminantes, especialmente en términos de emisiones de CO2, NOx y partículas finas.

8. Ciclo Real Motor Stirling Motor Stirling Gamma En la realidad, dentro de un motor Stirling los procesos no son ideales, esto se debe a irreversibilidades y efectos principalmente de transferencia de calor que no permiten que los procesos sean isotérmicos o isocóricos , las principales causas que generan que el ciclo no sea ideal son:

9. Ciclo Real Motor Stirling Transferencia de Calor Incompleta en el Enfriamiento : Idealmente en este proceso, el aire es comprimido por un rechazo de calor a un sumidero a temperatura constante, sin embargo esto no sucede. No todo el fluido desplazado se mantiene a una temperatura constante durante este proceso, esto se debe a la resistencia térmica de los elementos que transfieren el calor y la resistencia térmica del mismo fluido. Lo cual lleva a que la temperatura global del fluido sea mayor a la del sumidero. Transferencia de Calor Incompleta en el Calentamiento : Idealmente en este proceso, el aire es expandido por una ganancia de calor de una fuente a temperatura constante, sin embargo esto no sucede. No todo el fluido desplazado se mantiene a una temperatura constante durante este proceso, debido a la resistencia térmica de los elementos que transfieren el calor y la resistencia térmica del mismo fluido. Haciendo que la temperatura global del fluido sea menor a la de la fuente. Motor Stirling Gama

10. Eficiencia de la regeneración: Idealmente se considera una regeneración completa, esto quiere decir que el fluido transfiere calor al regenerador a volumen constante disminuyendo la temperatura de TH a TL , luego todo este calor que gana el regenerador es transferido al fluido de nuevo para incrementar la temperatura a volumen constante de TL a TH. Sin embargo esto no sucede, el fluido solamente transfiere una cierta cantidad de calor al regenerador y este transfiere una cantidad menor de nuevo al fluido. Con esto se habla de una eficiencia del regenerador. Fugas del fluido : Uno de los retos de un motor Stirling es alcanzar la estanqueidad del fluido en la cámara. Esta falta de estanqueidad dentro del sistema da lugar a que en la expansión del fluido disminuya la presión alta y en la compresión aumente la presión baja. Volúmenes muertos : En el ciclo ideal se considera que todo el aire dentro de la cámara va a enfriarse y calentarse, sin embargo existe cierta cantidad de aire que no cumple o no se ocupa para el ciclo, esto reduce el trabajo de salida del motor. Por esta razón es necesario disminuir al máximo estos espacios muertos.

11. Ciclo Real Motor Stirling Fricciones : Dentro de un motor Stirling didáctico, este puede ser el factor decisivo para que el mismo funcione o no, estas irreversibilidades generan un trabajo negativo para el motor y pueden ser tan grandes que evitarían el funcionamiento del mismo, por esta razón se deben eliminar todo tipo de fricciones indeseables del sistema. Movimiento del pistón : El mecanismo usado para transmitir la potencia, genera una variación del ciclo ideal, dependiendo de la naturaleza del mismo.  Motor Stirling Gamma

12. Motor Stirling Gamma Eficiencia Velocidad Fuerza Esfuerzo de los Materiales Datos Motor Stirling Gamma

13. ANALISIS TERMODINAMICO DE CALOR Y TRABAJO DEL CICLO PROCESO 1-2 ADICIÓN DE CALOR ISOTERMICO Motor Stirling Gamma

14. PROCESO 2-3  PROCESO DE RECHAZO DE CALOR ISOCÓRICO Motor Stirling Gamma

15. PROCESO 3-4 PROCESO DE RECHAZO DE CALOR ISOTERMICO Motor Stirling Gamma

16. PROCESO 4-1 ADICIÓN DE CALOR ISOCÓRICO Motor Stirling Gamma