Presentacion en power point sobre conceptos, caracteristicas y apliciones de los motores Stirling.

1. Motor Stirling.
Grupo # 6
MSC. MARIUXI RUIZ.
IND-S-VE-3-3
1. CARLOS ALBERTO ACOSTA CAMPOZANO
2. NATHALY STEFANIA DUARTE JIMENEZ
3. DARIO QUEZADA CUENCA
4. FRIXON DAVID ROMERO BLACIO
5. FARIDE TAHIANA TIPAN ANTON

2. Agenda
• Motor Stirling
• ¿Cuál es la diferencia entre el motor Stirling y el motor de
vapor?
• Características del motor Stirling
• ¿Cómo funciona un motor Stirling?
• Ventajas y Desventajas
• Ciclo Stirling
• Aplicaciones de motores Stirling

3. Motor Stirling
• El motor Stirling es un tipo de motor térmico. Su funcionamiento se
basa en la expansión y contracción de un gas
• El motor Stirling fue inventado en 1816 por Robert Stirling. El
objetivo era conseguir un motor menos peligroso que la máquina de
vapor.
• Originariamente, el motor Stirling se concibió como un motor
principal industrial para competir con la máquina de vapor.

4. ¿Cuál es la diferencia entre el
motor Stirling y el motor de
vapor?
• A diferencia de un motor de vapor el motor Stirling cierra una
cantidad fija de fluido en estado permanentemente gaseoso como
es el aire
• El motor Stirling se caracteriza por su alta eficiencia en
comparación con las máquinas de vapor, un funcionamiento más
silencioso, y mayor facilidad para utilizar diferentes fuentes de
calor.

5. Características del motor Stirling
El motor Stirling se caracteriza por:
• Su alta eficiencia en comparación con las máquinas de vapor.
• Funcionamiento silencioso.
• Facilidad con que se puede utilizar casi cualquier fuente de
calor.

6. Componentes principales del
motor Stirling
• Cilindro: Es una cámara cerrada.
• Pistón: Es un elemento móvil.
• Fuente de calor: Es el componente que proporciona calor al motor Stirling.
• Fuente de enfriamiento: Es el elemento que enfría el fluido.
• Volante de inercia: Almacena energía cinética durante la fase de expansión y
la libera durante la fase de compresión.

7. ¿Cómo funciona un motor Stirling?
• Expansión: Al cilindro se le proporciona calor desde una
fuente externa, lo que provoca que se expanda el fluido
caliente y alcance su máxima posición hacia afuera.
• Enfriamiento: El regenerador absorbe el calor del fluido
caliente saliente para su uso posterior y devuelve el fluido
enfriado nuevamente al cilindro.
• Compresión: El pistón se mueve hacia adentro, lo que
comprime el fluido enfriado que se encuentra en el
cilindro.
• Calentamiento: Se aplica calor al fluido comprimido
desde una fuente externa. El fluido absorbe calor y se
prepara para iniciar nuevamente el ciclo con una nueva
fase de expansión.

8. ¿Cómo funciona un motor Stirling?

9. Ventajas del ciclo de Stirling
• El aporte de calor es externo, por lo que las condiciones de
combustión son flexibles.
• Se puede usar un proceso de combustión continua, por lo cual se
pueden reducir la mayor parte de las emisiones (hollines,
hidrocarburos, …)
• Los mecanismos son más sencillos que en otras máquinas
alternativas, entonces, no necesitan válvulas, el quemador puede
simplificarse.
• Se pueden construir para un funcionamiento silencioso y sin
consumo de aire para propulsión de submarinos o en el espacio.

10. Desventajas del ciclo de Stirling
• Baja densidad de potencia debido a la combustión externa, lo que
condiciona su tamaño.
• Se requieren grandes superficies de intercambios de calor, lo que
hace aumentar desmesuradamente su tamaño en comparación con
los motores de combustión interna.
• Largo tiempo de encendido y apagado del motor.

11. Ciclo de Stirling teórico
• Un motor ideal de Stirling consta de cuatro procesos
termodinámicos, tal como se muestran en la figura en un
diagrama presión-volumen.

12. Supongamos n moles de un gas
ideal encerrado en un recipiente
con un émbolo que se puede
desplazar. El gas experimenta
los siguientes procesos:

13. • Es una expansión isotérmica a la temperatura T1, desde el volumen
inicial V1 al volumen final V2.
• Variación de energía interna, ΔU12=0
• El gas realiza un trabajo W12 y por tanto, tiene que absorber una cantidad
igual de energía del foco caliente para mantener su temperatura constante.
𝑄12 = 𝑊12 =
𝑉1
𝑉2
𝑝 ∗ 𝑑𝑉 =
𝑉1
𝑉2
𝑛𝑅𝑇1
𝑉
∗ 𝑑𝑉 = 𝑛𝑅𝑇1 ln
𝑉2
𝑉1
Proceso 1→2:

14. • Es un proceso isócoro o a volumen constante.
• El trabajo realizado es nulo W23=0
• El gas ideal cede calor disminuyendo su energía interna y, por tanto, su
temperatura.
Proceso 2→3:
∆𝑈23= 𝑄23 = 𝑛𝑐𝑣 𝑇2 − 𝑇1 = −𝑛𝑐𝑣(𝑇1 − 𝑇2)

15. • El gas se comprime a la temperatura constante T2, desde el volumen
inicial V2 al volumen final V1. Como el gas está a baja presión, el trabajo
necesario para comprimirlo es menor que el que proporciona durante el
proceso de expansión.
• Variación de energía interna, ΔU34=0
• Se realiza un trabajo W34 sobre el gas y por tanto, tiene que ceder una
cantidad igual de calor del foco frío para mantener su temperatura
constante.
Proceso 3→4:
𝑄34 = 𝑊34 =
𝑉2
𝑉1
𝑝 ∗ 𝑑𝑉 =
𝑉1
𝑉2
𝑛𝑅𝑇2
𝑉
∗ 𝑑𝑉 = 𝑛𝑅𝑇2 ln
𝑉1
𝑉2
= − 𝑅𝑇2 ln
𝑉2
𝑉1

16. • Es un proceso isócoro o a volumen constante.
• El trabajo realizado es nulo W41=0
• El gas ideal absorbe calor aumentando su energía interna y por tanto, su
temperatura
Proceso 4→1:
∆𝑈41= 𝑄41 = 𝑛𝑐𝑣(𝑇1 − 𝑇2)

17. • Variación de energía interna
Como cabía esperar de un proceso cíclico reversible de un gas ideal.
• El trabajo realizado por el gas es:
donde m es la masa del gas, M es su peso molecular y R es la constante de los
gases cuyo valor es 8.3143 J/(K·mol).
Ciclo completo
∆𝑈 = ∆𝑈12 + ∆𝑈23 + ∆𝑈34 + ∆𝑈41= −𝑛𝑐𝑣 𝑇1 − 𝑇2 + 𝑛𝑐𝑣 𝑇1 − 𝑇2 = 0
𝑊 = 𝑊12 + 𝑊34 = 𝑛𝑅(𝑇1 − 𝑇2) ln
𝑉2
𝑉1
=
𝑚
𝑀
𝑅(𝑇1 − 𝑇2) ln
𝑉2
𝑉1

18. Aplicaciones del Motor Stirling.
• Salida mecánica y propulsion.
Uso en la industria automotriz y propulsión marina, altos
rendimientos en comparación con motores térmicos.

19. Aplicaciones del Motor Stirling.
• Generación de electricidad
Vinculada a energía nuclear y solar térmica, impulsando
turbinas de vapor.

20. Aplicaciones del Motor Stirling.
• Bomba de calor
Sistema reversible con intercambiador de calor para
proporcionar calefacción o refrigeración.

21. Gracias.