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  1. 1. El motor Stirling I.E.S. Leonardo da Vinci –Majadahonda- LA MÁQUINA OLVIDADA RESCATADA PARA EL FUTURO EL MOTOR STIRLING DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y ANÁLISIS EXPERIMENTAL I.E.S. Leonardo Da Vinci Avda. Guadarrama, nº42 - 28220 Majadahonda -Madrid- Tel.: 91 638 74 23 - Fax: 91 638 75 13 iesleonardodavinci@iesleonardodavinci.es http://www.iesleonardodavinci.es/ Tutor Raúl Baños raul_banos@hotmail.com Miembros del equipo (1º de Bachillerato) Carlos Llave Pablo Clausó Eduardo Matellanes Carlos Martínez-AbarcaConcurso espacial INTA 2010
  2. 2. El motor Stirling I.E.S. Leonardo da Vinci –Majadahonda- Nota preliminar del tutor del proyecto: El presente dossier pretende ser un trabajo no sólo de investigación teórica sino también de experimentación práctica. Ha sido llevado a cabo por un grupo de cuatro alumnos de 1º de bachillerato durante un período de tres meses en el taller de tecnología y el laboratorio de física del instituto. El objetivo final ha sido el diseño, la construcción y el análisis experimental de una máquina térmica prácticamente olvidada desde principios del siglo XX y que en los últimos años ha resucitado como una de las posibles soluciones a los problemas energéticos mundiales. Dado el excepcional rendimiento del motor de aire caliente que ideó Robert Stirling, sus aplicaciones al mundo espacial son estudiadas por universidades y agencias como la NASA o la ESA como alternativa factible para solucionar el problema de abastecimiento energético en satélites y asentamientos humanos fuera de nuestro planeta. Una forma de producir energía de manera sencilla, barata, sin apenas mantenimiento técnico y con un magnífico poder para transformar la energía. El proyecto se completa con el diseño de una página web donde se ha incluido toda la información de este dossier además de un vídeo con el proceso de construcción de nuestro motor Stirling experimental, invitamos pues a los evaluadores de este trabajo a visitar nuestra web: www.proyectostirling2010.tk Raúl BañosConcurso espacial INTA 2010
  3. 3. El motor Stirling I.E.S. Leonardo da Vinci –Majadahonda- Indice 1. Introducción 2. Historia. 3. Principios de funcionamiento. 4. Tipos de motores de aire caliente. 5. Aplicaciones pasadas, actuales y futuras. 6. Construcción de un motor gamma Stirling. 7. Datos experimentales. 8. Conclusiones y bibliografía. 1. Introducción.El fenómeno físico de la expansión del aire caliente fue ya utilizado en tiempos de losegipcios para desarrollar trabajo mecánico, accionando de esta manera trampillas,puertas y pesadas cargas, pero fue en la revolución industrial cuando las máquinasllamadas “térmicas” se estudiaron, desarrollaron y aplicaron de manera general.El Motor Stirling objeto de nuestro estudio es untipo de motor térmico y como tal, genera trabajomecánico a partir de la diferencia detemperaturas entre dos focos.La actual preocupación medioambiental y lacada vez más acuciante escasez de recursosenergéticos de carácter fósil ha hecho que sehaya rescatado del olvido este genial artilugiocomo una de las posibles soluciones a tales problemas dado su excepcional rendimiento. 2. Historia.Robert Stirling fue un clérigo Escocés que, heredando el interés de su padre por laingeniería, diseñó en 1816 un motor térmico que funcionaba sin peligro de las explosionesy quemaduras que tenia la maquina de vapor. Posteriormente sería el francés Sadi Carnotel que hiciera una interpretación teórica de su funcionamiento para comprender elConcurso espacial INTA 2010
  4. 4. El motor Stirling I.E.S. Leonardo da Vinci –Majadahonda-fenómeno de producir fuerza motriz partiendo del calor que fluye entre dos focos a distintatemperatura.Si bien en potencia no podía competir con la, famosa por entonces, máquina de vapor, erael motor de Stirling una máquina mucho más sencilla, barata y segura y se aseguró uncampo de aplicación allí donde la fuerza no fuera un factor tan decisivo diseñándose asíventiladores y bombas de agua basadas en el principio de la expansión y la compresióndel aire. 3. Principios de funcionamiento. El principio básico del funcionamiento del motor ideado por Stirling es calentar y enfriar un medio de trabajo, ya sea aire, helio, hidrógeno o incluso alguna clase de líquido. Al calentar el medio de trabajo, conseguiremos que incremente su volumen, y se aprovechará ese movimiento para desplazar una parte del motor. Posteriormente, enfriaremos de nuevo el medio de trabajo, reduciendo su volumen, y consiguiendo que el motor vuelva a la posición inicial. El motor trabajará siempre con el mismo medio de trabajo, por lo que el motor debe ser hermético.Imagen: http://www.moteur-stirling.comEn nuestro diseño, aplicamos calor en la parte inferior, y frío en la parte superior a unrecipiente hermético que contiene el medio de trabajo (aire), y un pistón desplazador, paramover el aire de una zona del recipiente a otra. Al aplicar calor a la base del recipiente, ycon el pistón desplazador en la parte opuesta (arriba), aumenta la temperatura del aire,por lo que según la ley general de los gases aumenta la presión, empujando unasuperficie elástica, mediante la cual conseguiremos movimiento. Este movimiento de lasuperficie elástica se transmitirá a un cigüeñal, que a su vez irá conectado al pistóndesplazador con en ángulo de noventa grados, de forma que, al subir la superficie elásticael pistón desplazador baje y desplace el medio de trabajo de la parte caliente delrecipiente a la parte fria, lo que hará que disminuya el volumen y la presión del medio detrabajo, por lo que la superficie elástica volverá a su estado inicial, completando elrecorrido del cigüeñal. Al volver a la posición inicial, volverá a subir el pistón desplazador,desplazando el medio de trabajo de nuevo a la parte caliente del recipiente, aumentandoConcurso espacial INTA 2010
  5. 5. El motor Stirling I.E.S. Leonardo da Vinci –Majadahonda-su volumen, la presión, y repitiendo el proceso.El ciclo termodinámico del motor de Stirling visto en la gráfica de presión contravolumen, se compone de dos procesos isotermos (se mantiene constante la temperatura)y de dos procesos isócoros (se mantiene constante el volumen), veamoslo en detalle:Si partimos por ejemplo de la situación en la que el pistón desplazador se encuentra en laposicion más baja, el aire se encontrará por competo en la cámara fría del cilindro,supongamos pues que esas condiciones son de temperatura T1, volumen V1 y presiónP1. Ahora el pistón desplazador comienza subir y en consecuencia el aire comienza a serenviado a la parte caliente del cilindro [trazo A, isócoro], se supone que este proceso sehace a volumen constante y por lo tanto cuando ya está todo el aire en la parte calientelas condiciones son de volumen V1, de temperatura T2 (mayor que T1) y de presión P2(mayor que P1). El aire, al estar más caliente y con mayor presión comienza aexpansionarse generando trabajo mecánico [trazo B, isoterma], al expandirse su volumenpasa a ser V2 (mayor que V1) y su presión desciende a P3 sin embargo mantiene sutemperatura T2.Llegado este punto el pistón desplazador comienza de nuevo su recorrido descendente yenvía de nuevo todo el aire a la parte fría del cilindro sin cambiar el volumen V2 [trazo C,isócoro], la temperatura baja a T1 y la presión a P4. Por último volvemos al punto departida del ciclo al comprimirse el aire manteniendo su temperatura T1 y reduciendo suConcurso espacial INTA 2010
  6. 6. El motor Stirling I.E.S. Leonardo da Vinci –Majadahonda-volumen a V1 y con presión P1 [trazo D, isoterma]. De esta manera comienza el ciclo denuevo. El diagrama Presión-Volumen aporta la ventaja de poder “ver” gráficamente el trabajo externo desarrollado por la máquina pues coincide con el área encerrada en el ciclo (al multiplicar presión por volumen las unidades físicas resultantes son de trabajo). Cuanto mayor sea el área del ciclomayor es la potencia del motor de lo que se puede deducir que a mayor diferencia detemperaturas entre los focos mayor es la distancia entre las dos isotermas y por lo tantomayor es la potencia del motor, esto es precisamente lo que queremos demostrar ennuestro experimento que posteriormente describiremos.El rendimiento de un motor térmico es la porción de energía calorífica que estransformada en energía mecánica. Entendiendo que el calor es la energía que fluye entredos focos a distinta temperatura podemos poner pues que: W donde W es el trabajo obtenido y Qc el calor que fluye del foco caliente al fríoη = Qc (en el gráfico Qf es la parte del calor que llega al foco frío y que no puede ser transformada en trabajo).Lo ideal, evidentemente sería un motor con rendimiento 1 (esto es, del 100%) de maneraque todo el calor se transformase en trabajo y nada se “desperciciase”, sin embargoexiste un principio físico que demuestra que esto es no sólo prácticamentesino también teóricamente imposible y a lo máximo que se puede llegar en η = 1 − T f Tcteoría es a tener un rendimiento de que sigue esta expresión:donde Tf y Tc son las temperatura del foco frío y caliente respectivamente (* omitimosdemostración de ello por escaparse a nuestro nivel de física y matemáticas). Como esobvio deducir, para que el rendimiento sea lo más próximo a 1 necesitaríamos llevar alinfinito la temperatura del foco caliente, lo cual es imposible. Por lo tanto nos tenemos queconformar con rendimientos menores del 100% siempre.El motor Stirling, al menos en teoría, es capaz de alcanzar este rendimiento máximo y esahí donde radica su verdadero valor de aplicación.Concurso espacial INTA 2010
  7. 7. El motor Stirling I.E.S. Leonardo da Vinci –Majadahonda- 4. Tipos de motores de aire caliente.Todos los motores Stirling tienen un funcionamiento similar, pero se pueden clasificar endiferentes tipos según la posición del pistón de potencia y el desplazador.Los tres grupos en los que se pueden diferenciar estos motores son: - Motores de tipo beta: Este tipo de motor fue el diseño original que hizo Robert Stirling. Consta de un cilindro con dos zonas, una caliente y otra fría. En el interior del cilindro también se encuentra un desplazador que posibilita el movimiento de aire, y concéntrico con este, se encuentra el pistón de potencia, que está desfasado a 90º respecto al desplazador. Este tipo de motor es el más eficaz, pero también el más complejo y voluminoso. Imagen: http://web.mit.edu - Motores de tipo alfa: Este motor fue diseñado por Rider. Este tipo, a diferencia del tipo beta, tiene dos cilindros, uno donde se sitúa la zona fría, y otro donde se sitúa la caliente. En cada cilindro, hay un pistón que está desfasado a 90º del pistón del otro cilindro. Los cilindros están conectados entre sí por un cigüeñal, que hace que la relación potencia/volumen sea bastante alta. El mecanismo de este tipo de motor es bastante sencillo, pero es complicado que no se escape el aire, sobretodo en el cilindro caliente, ya las altas temperaturas deterioran los materiales. Imagen: www.wikipedia.comConcurso espacial INTA 2010
  8. 8. El motor Stirling I.E.S. Leonardo da Vinci –Majadahonda- - Motores de tipo gamma: Este motor es muy parecido al de tipo beta, pero es más sencillo de construir. Lo que diferencia al beta y al gamma es que el gamma tiene el pistón de potencia y el desplazador en diferentes cilindros, que están desfasados a 90º. Los dos cilindros están unidos por un cigüeñal. Este motor es más sencillo, pero su potencia es menor que la de tipo beta. Imagen: www.todomotores.cl- Motor Ringbom: En 1905 Ossian Ringbominventó un motor derivado del de tipo gamma, conuna simplicidad mayor, pues el pistón desplazadorno está conectado con el de potencia, sino queoscila libre movido por la diferencia de presiones yla gravedad.Posteriormente se fueron descubriendo pequeñasmodificaciones en el motor Ringbom original, queposibilitaba un motor muy simple y tan rápido como cualquiera de los motores clásicos(alfa, beta, gamma).- Motor de pistón líquido: En este tipo de motor sesustituye el pistón y el desplazador por un líquido.Está formado por dos tubos rellenos de un líquidos;uno de los tubos actúa de desplazador y otro actúa depistón. Requiere unos cálculos complicados, y enalgunos casos es necesario un tercer tubo llamadosintonizador.-Motor Stirling termoacústico: probablemente es la evolución última de este motor en elque se simplifica al máximo la mecánica del mismo. No existe el pistón desplazador y porlo tanto carece del sistema de acoplamiento entre los dos pistones del motor original.Funciona gracias a ondas de presión que se generan en el cilindro de gas, de ahí elnombre de “acústico”, merced al calor suministrado en el foco caliente. 5. Aplicaciones.Aplicaciones inciales del motor Stirling: nació como competencia a la máquina deConcurso espacial INTA 2010
  9. 9. El motor Stirling I.E.S. Leonardo da Vinci –Majadahonda-vapor, ya que intentaba simplificarla se aplicó en principio a máquinas querequerían poca potencia ventiladores o bombas de agua. Perdió el interésdespués del desarrollo del motor de combustión interna y se ha retomado elinterés estos últimos años debido al gran número de características favorablesque presenta, en concreto su elevado rendimiento.Coches híbridos: En el sector delautomóvil, se han efectuado muchasinvestigaciones y se ha invertido muchodinero. Sin embargo, los resultadosobtenidos no son los esperados. Una delas mayores dificultades para utilizarmotores Stirling en vehículos es que sonmuy lentos y que no reaccionaninmediatamente (cuando te montas en el coche, éste no arranca hasta pasados unossegundos). La solución puede pasar por construir coches híbridos que utilicen un motorStirling, no acoplado directamente a las ruedas, sino acoplados a un generador eléctricoque a su vez cargue las baterías del coche.Aplicaciones aeronáuticas: Se estudia la posiblidad de incorporar motores Stirlingaplicados al mundo de la aviación, al menos en teória sus ventajas serían las siguientes:-Es un motor silencioso lo cuál permite un viaje más cómodo para los viajeros y menoscontaminación acustica para los alrededores.-Emite muchas menos vibraciones puesto que no hay explosión en los cilindros. Ytambién debido a eso el combustible del motor pudría ser mucho menos inflamable ypeligroso en caso de accidente.-Ya hay estudios que demuestran que a mayor altitud mejora su potencia. A mayor alturala densidad del aire es menor igual que el rozamiento de la nave, pero los motoresconvencionales pierden potencia por culpa de que no cogen aire suficiente para realizar lacombustión, los motores Stirling no tienen ese problema. A esto hay que sumar el hechoConcurso espacial INTA 2010
  10. 10. El motor Stirling I.E.S. Leonardo da Vinci –Majadahonda-de que alturas mayores, menor es la temperatura del aire y por lo tanto, la diferencia detemperatura entre focos del motor se incrementaría, aumentando así su rendimiento ypotencia.Aplicaciones en barcos y submarinos: El motor Stirling es aplicable a lossistemas de Propulsión en el campo del submarinismo, en concreto ladiscreción, como problema principal de los submarinos convencionales. Esta esla principal preocupación de los países que construyen este tipo de unidades.Su funcionamiento básico consiste en la transformación de calor generadoexternamente en fuerza mecánica y luego en energía por medio degeneradores. En 1988 fue probado operativamente y cumplió satifactoriamentecon las exigencias requeridas para la zona de operaciones en un mar. A partirde esa fecha el motor Stirling ha sido incorporado en las nuevasconstrucciones.Aplicaciones energéticas: No obstante el verdadero futuro de aplicación del motor deStirling está en aprovechar su característica más notable: su rendimiento. Por elloprecisamente, este tipo de máquina térmica es unmagnífico conversor de unos tipos de energía enotros, en particular resulta muy eficiente paratransformar la energía radiante solar en energíaeléctrica usando un alternador o dinamo comoelemento intermedio: Si disponemos de unasuperficie que colecte los rayos solares en formade espejo orientable, será muy fácil hacer llegar elcalor a la cámara caliente del motor y éste sepondrá a funcionar. Al no haber combustión no existe índice de contaminación (granventaja contra otros motores). Sin ir más lejos, en la Plataforma Solar de Almería, se hanconstruido equipos experimentales y demostrativos de gran rendimiento. conocidos comoDistal y EuroDISH formados por grandes discos parabólicos que reflejan y concentran elsol hacia un motor Stirling.Motores Stirling en el espacio: La NASA quiere construir una base en la Luna que dure,sea estable y capaz de mantenerse por sí misma. Para ello lo más indicado sería utilizarConcurso espacial INTA 2010
  11. 11. El motor Stirling I.E.S. Leonardo da Vinci –Majadahonda-energía nuclear ya que esta es ligera y compacta, pero es imposible construir un reactornuclear en la Luna. En el Centro Espacial Marshalld de la NASA los científicos eingenieros han estado trabajando en cómo encontrar una fuente de energía fiable y quese pueda utilizar en nuestro satélite. Dado que en este centro hay una instalación quepermite investigar el calor que se produce desde un reactor nuclear a un generadoreléctrico, los cientificos han experimentado el uso de un motor stirling que permite que laenergía calorífica se transforme en trabajo mecánico. Lo que los científicos quieren conesto es que este motor stirling acompañado de un reactor nuclear reducido que se basaen la fisión, produzcan unos 40 kilovatios de energía suficiente para alimentar a la baselunar. La idea de la NASA se hará realidad a principios del año 2012.De la misma manera las agencias espaciales trabajan en la aplicación del motor Stirlingen satélites que solucionen sus problemas energéticos en órbita incluyéndolos comoelemento intermedio de transformación de la energía entre un reactor de fisión nuclear yel alternador eléctrico.Ciclo inverso: El ciclo de refrigeración Stirling es el inverso del motor de aire caliente:mientras que en el motor, una diferencia de temperatura entre dos focos se traduce enmovimiento, en el refrigerador ocurre precisamente lo contrario: mediante trabajomecánico aplicado al dispositivo Stirling se logra conseguir una diferencia detemperaturas entre dos focos.Las aplicaciones en este campo son numerosas: -Medio para enfriar equipos electrónicos e imanes superconductores en investigación. -Secado de materiales por congelación. -Medio enfriador para licuar helio, hidrógeno y nitrógeno. -Aparatos de refrigeración varios (containers para trasladar productos congelados). 6. Construcción de un motor gamma Stirling.PlanosConcurso espacial INTA 2010
  12. 12. El motor Stirling I.E.S. Leonardo da Vinci –Majadahonda-Concurso espacial INTA 2010
  13. 13. El motor Stirling I.E.S. Leonardo da Vinci –Majadahonda-Concurso espacial INTA 2010
  14. 14. El motor Stirling I.E.S. Leonardo da Vinci –Majadahonda-Concurso espacial INTA 2010
  15. 15. El motor Stirling I.E.S. Leonardo da Vinci –Majadahonda-Plan de construcción.Para construir este motor Stirling hemos dividido el trabajo en dos etapas:Primera: diseñar y montar una estructura de metal que sea óptima para situarel motor y que soporte cada una de las piezas. Como se puede observar en laimagen la estructura está formada por una base alargada de 10 cm de ancho y30 cm de largo, y otra pieza similar colocada verticalmente en medio de labase. Estas piezas no están compuestas de una sola unidad,sino que hemosutilizado varias piezas más pequeñas unidas con tornillos y tuercas para formarotras más grandes.Segunda, ha sido formar las unidades principales como: -El pistón desplazador, que está compuesto principalmente por cartón yuna varilla de aluminio. -El bote, al que hemos incorporado un agujero en el lateral para quepase el tubo de pvc que lo conecta con el pistón de trabajo y le hemos puestouna tapa con un orificio en el centro para que pase la varilla de aluminiouniendo finalmente la tapa y en bote con cinta aislante. -El pistón de trabajo: el “mecanismo del globo” que dispone de unrecipiente cilíndrico y sin tapa de 10 cm de diámetro con un orificio en elcentro de la parte de abajo por el que entra el tubo que une el bote y estepistón, de un globo y una varilla de madera que va pegada al centro del globo,haciendo de enganche entre el globo y el cigüeñal. -El cigüeñal, que consiste en una varilla de aluminio que hace de eje de:una pieza metálica y circular de la que sale una varilla más corta que tiene unapolea donde una cuerda de algodón la une con la varilla que sale del bote y ; yotra pieza metálica circular similar a la anterior pero más pequeña, que unemediante una varilla de madera en globo con el cigüeñal. -El volante de inercia: es un listón de DM de 30 cm con una pila en unode los extremos que hace de contrapeso.Por último hemos unido todas las piezas: situando el bote en la base de laestructura metálica, fijándolo con alambre para que no se mueva con eldesplazamiento del pistón.Después hemos pegado con pegamento termofusible el pistón de trabajo a unConcurso espacial INTA 2010
  16. 16. El motor Stirling I.E.S. Leonardo da Vinci –Majadahonda-soporte situado en el lado opuesto del bote.Más tarde hemos situado el cigüeñal encima de las dos partes anteriores,fijándolo en la parte más alta de la estructura.Usando una cuerda de algodón se une el pistón desplazador con el cigüeñal, ycon una varilla de pvc hemos unido el pistón de trabajo con el cigüeñal por elotro extremo.Todas las uniones de la estructura y del cigüeñal se han hecho con tornillos ytuercas, las uniones del bote con masilla, la fijación del pistón de trabajo con laestructura con pegamento termofusible, y la varilla de pvc y el globo conpegamento de contacto. Un aspecto constructivo muy importante yfundamental es el desfase entre los dos pistones de la máquina, en la siguientegráfica lo hemos representado: en azul está representado el movimiento delpistón desplazador y en rojo el movimiento del pistón de potencia; como se ve,ambos movimientos han de estar desfasados 90º.Constructivamente hemos cuidado que el pistón desplazador sea lo más ligero posible,que el globo no esté demasiado tenso. El volante de inercia, por su parte ha de ser lobastante pesado como para perpetuar el movimiento pero no tanto como para impedirlo.Concurso espacial INTA 2010
  17. 17. El motor Stirling I.E.S. Leonardo da Vinci –Majadahonda- • Hoja de materialesPara la estructura: Para los pistones:50 tornillos 1 varilla de aluminio de 2mm diám.52 tuercas cartón1 bote de aluminio papel de aluminioPlanchas perforadas de acero 1 tapón de PVC(mecano) 1globo1 manguera de plástico1 tubo rígido de PVC Acabados:2 poleas cinta aislante1 cuerda pintura (roja y plateada)1 listón de DM (36 cm.) lubricante1 goma masilla1 pila (contrapeso) pegamento termo fusible3 varillas roscadasalambre Herramientas: tijerasPara la base: alicates (universal y de corte)3 tablas de aglomerado pistola termo fusible martillo taladradora destornillador llave fija llave inglesa reglas termopar tacómetro láserProblemas encontradosAl construir nuestro motor Stirling encontramos una serie de fallos quetuvimos que ir solucionando. El primero de ellos fue que utilizamos un diseñoen el que había mucho rozamiento. Más tarde tuvimos que cambiar laestructura varias veces. Otro problema fue que pusimos un volante de inerciamuy pequeño y que pesaba poco por lo que no realizaba bien su función.También el bote estaba mal fijado y se movía. Otro problema que tuvimos quesolucionar fue que el pistón desplazador se desintegró por las altastemperaturas y debido al material utilizado que también tuvimos que cambiar.Uno de los grandes inconvenientes fue que el aire se escapaba y tardamosbastante en darnos cuenta dónde estaba la fuga. También tuvimos que lubricarel orificio por el cual pasaba la varilla del pistón desplazador. Lo último quetuvimos que cambiar fue la unión entre el cigüeñal y la varilla del pistónConcurso espacial INTA 2010
  18. 18. El motor Stirling I.E.S. Leonardo da Vinci –Majadahonda-desplazadorera metálico y pesaba mucho por lo que decidimos sustituirlo poruna polea. 7. Datos experimentales.Descripción del experimento: Nuestro objetivo es demostrar experimentalmente larelación entre la diferencia de temperaturas entre los focos de la máquina térmica y lapotencia desarrollada, es decir, su velocidad.Materiales e instrumentos: Motor Stirling experimental, camping-gas de propano,tacómetro láser, termómetro digital para altas temperaturas, termómetro de mercurio conrango -10ºC – 50ºC, cronómetro y soportes.Procedimiento: Tomar muestras de los instrumentos de medida cada 15 segundos amedida que la temperatura de los focos de la máquina va cambiando.Resultados: Tabla de datos Muestreo cada 15 s. Temperatura del foco caliente (ºC) Temperatura del foco frío (ºC) Difeencia de temperaturas Velocidad de giro (r.p.s.) 1 20,8 5 15,8 0 2 28,9 5 23,9 0 3 35,7 5 30,7 0 4 46,8 5 41,8 0 5 57,9 5 52,9 0 6 66,7 5,5 61,2 55 7 80 5,5 74,5 64 8 91,5 5,5 86 66 9 100 5,5 94,5 70 10 108 5,5 102,5 81 11 118 5,5 112,5 85 12 129 6 123 95 13 138 6 132 98 14 145 6 139 100 15 154 6 148 101 16 155 7 148 102 17 161 7 154 102 18 164 7,5 156,5 101 19 169 7,5 161,5 100 20 171 8 163 106 21 172 9 163 110 22 178 10 168 110 23 175 10 165 108 24 181 10,5 170,5 111 25 188 10,5 177,5 112 26 187 11 176 117 27 195 14 181 123 28 218 15 203 123 29 219 16 203 125 30 217 17 200 121 31 220 11 209 123 32 221 10 211 124 33 230 11 219 125 34 231 11 220 125 35 230 15 215 124 36 223 17 206 120 37 227 18 209 124 38 234 19 215 123 39 236 20 216 120 40 239 21 218 121 41 240 22 218 122 42 230 24 206 103 43 225 24 201 99 44 220 24 196 88 45 216 24 192 0 46 209 24 185 0Concurso espacial INTA 2010
  19. 19. El motor Stirling I.E.S. Leonardo da Vinci –Majadahonda- Temperatura de foco caliente / Velocidad de giro 300 250 200 150 Temperatura del f oco calienteºC / rps (ºC) Velocidad de giro (r.p.s.) 100 50 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 Muestreo cada 15 s. Diferencia de temperatura - Velocidad de giro 250 200 150ºC / rps 100 50 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 Muestreo cada 15 s. Concurso espacial INTA 2010
  20. 20. El motor Stirling I.E.S. Leonardo da Vinci –Majadahonda- 8. Conclusiones y bibliografíaTal y como muestran los datos experimentales, la diferencia de temperaturases el factor fundamental en la velocidad del motor. A más diferencia detemperaturas, mayor es el áera del ciclo termodinámico en la gráfica P-V y porlo tanto mayor es el trabajo desarrollado, trabajo que se invierte en aumentarla energía cinética del motor, esto es, su velocidad.Como puede comprobarse en la gráfica, hemos detectado experimentalmentela diferencia de temperaturas "umbral" a partir de la cual el motor comienza amoverse. Conforme la diferencia de temperaturas entre focos va aumentando,la velocidad del motor aumenta lentamente.Fuentes:http://www.todomotores.clhttp://www.ecotec2000.dehttp://www.moteur-stirling.comhttp://personales.able.es/jgros/http://www.bekkoame.ne.jp/~khirata/english/howwork.htmhttp://auto.howstuffworks.com/stirling-engine2.htmhttp://www.wikipedia.orghttp://newton.cnice.mec.es/materiales_didacticos/maquinastermicas/index.htmlhttp://www.youtube.es (varios vídeos explicativos)http://ventanadelaciencia.blogspot.com/2007/12/el-motor-stirling-en-aplicaciones-de.html Vídeo de nuestro proyecto: www.proyectostirling2010.tkConcurso espacial INTA 2010

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