Motor Starling.

1. Análisis de Sistemas de Potencia
Ing. JR Artero
Octavio García

2. Fue inventado en 1816 por Robert Stirling, un cura escocés. El
objetivo era conseguir un motor menos peligroso y mas
eficiente que la máquina de vapor. Su funcionamiento esta
basado en la expansión y contracción de un gas que puede ser
helio, hidrógeno, nitrógeno o aire, al cual se le obliga a
desplazarse cíclicamente de una fuente fría donde se contrae a
una fuente caliente donde se expande.
En la práctica, durante más de un siglo el motor Stirling sólo se
utilizo para aplicaciones domésticas y para motores de baja
potencia, ya que un funcionamiento optimo solo se logra a bajas
revoluciones.
Actualmente, aún se investiga el desarrollo. El hecho de que
sólo necesite una fuente de calor externa le da una gran
versatilidad ya que este hecho le da la posibilidad de poder
utilizar muchas fuentes de energía para su funcionamiento,
como la energía solar térmica, biomasa, energía geotérmica,
nuclear u otros tipos de combustibles.
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3. En las universidades de Glasgow y Edimburgo adquirió una amplia
formación que incluía Latín, Griego, Retórica, Metafísica y
Matemáticas. Accedió al presbiterato de Dunbarton en 1815 y fue
ordenado sacerdote en 1816. Ese mismo año, y en compañía de su
hermano James, patentó el motor de aire caliente y el regenerador de
calor que lo hacía viable. En aquella época en la que comenzaban a
implantarse las máquinas de vapor, eran frecuentes los accidentes
causados por la explosión de la caldera de vapor o de los cilindros.
Robert, preocupado por este hecho, ideó un motor más seguro que su
hermano James desarrolló mecánicamente.
Ing. JR Artero
Religioso e ingeniero inglés, nacido en Cloag
(Escocia) el 25 de octubre de 1790 y muerto
en 1878, al que se atribuye la invención del
motor de aire caliente, conocido también
como motor Stirling.

4. Un motor Stirling es un aparato mecánico que funciona en un
ciclo regenerativo termodinámicamente "cerrado", con
compresión y expansión cíclica de un gas a diferentes niveles
de temperatura. Se utilizan dos niveles de temperatura que hace
que haya una conversión neta de energía térmica en trabajo
mecánico.
Al igual que la máquina de vapor, el motor Stirling se clasifica
tradicionalmente como un motor de combustión externa, ya que
todas las transferencias de calor con el gas de trabajo se hacen
a través de la pared del motor. En cambio, en un motor de
combustión interna la entrada de calor se hace por la
combustión de una combustible dentro del cuerpo del fluido de
trabajo. Ing. JR Artero

5. Como es típico en los motores térmicos, el ciclo general consiste en
comprimir el gas frío, calentar el gas, expandir el gas caliente, y
finalmente enfriar el gas antes de repetir el ciclo. La eficiencia del
proceso queda muy restringida por la eficiencia del ciclo de Carnot,
que depende de la diferencia de temperatura entre el depósito caliente
y el frío.
El motor Stirling se caracteriza por su alta eficiencia en comparación
con las máquinas de vapor, un funcionamiento silencioso, y la facilidad
con que se puede utilizar casi cualquier fuente de calor. Esta
compatibilidad con las fuentes de energía alternativas y renovables ha
sido cada vez más importante a medida que subía el coste de los
combustibles convencionales, y también a la luz de las
preocupaciones, como el pico de producción de petróleo ya pasado y
el cambio climático . Este motor es actualmente de interés como
núcleo de las unidades microcombinades de calor y energía, es decir
de cogeneración, en las que es más seguro y eficiente que una
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6. La definición de rendimiento para una máquina térmica es:
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7. El trabajo neto será el debido a la expansión y compresión isotérmicas,
puesto que durante los procesos isocóricos no se realiza trabajo. Para
un gas ideal se calcula como
El gas sólo absorbe calor durante dos etapas: el calentamiento a
volumen constante y la expansión isotérmica. Para un gas ideal esto
representa
Finalmente el rendimiento total de la máquina resulta
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8. • En la medida que el funcionamiento del regenerador se acerca al
caso ideal, el rendimiento del ciclo se aproxima al del ciclo de Carnot
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9. En España, en la Plataforma Solar de Almería, se han construido
equipos (conocidos como Distal y EuroDISH) formados por grandes
discos parabólicos que reflejan y concentran la luz solar hacia un motor
Stirling, el cual produce energía mecánica que mediante un alternador
es transformada en energía eléctrica. Son modelos experimentales y
demostrativos de gran rendimiento.
Esta tecnología se considera que será de gran aplicación para
regiones donde hay gran número de pobladores dispersos, a los
cuales sería muy costoso llegar con red eléctrica.
Es de esperar que los fabricantes de motores Stirling construyan en
gran escala unidades pequeñas de ese mismo tipo, (con disco solar)
como por ejemplo con capacidad de producir unos 200 a 400 kWh al
mes (equipos de 1 a 2 kW de potencia aproximadamente);
especialmente para los países situados entre los trópicos, pues en
estas zonas la cantidad de radiación solar es grande a lo largo de todo
el año y a su vez es la región donde hay más población dispersa.
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10. La Plataforma Solar de Tabernas o Plataforma Solar de Almería es
un centro de investigación de tecnologías solares dependiente
del Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y
Tecnológicas (CIEMAT) situado en el desierto de Tabernas (carretera
de Senés, kilómetro 4.5 04200) en la provincia de Almería.

11. • https://solar-energia.net/definiciones/motor-stirling.html
• http://www.psa.es/es/instalaciones/receptor/crs.php