El documento presenta información sobre el motor Stirling de combustión externa. Explica que el motor Stirling fue inventado por Robert Stirling en 1816 y funciona mediante la expansión y contracción de un gas debido a diferencias de temperatura. También describe brevemente la historia de los motores de combustión externa y ofrece detalles sobre el ciclo termodinámico y funcionamiento del motor Stirling.

1. ESTUDIO DEL MOTOR STIRLING DE
COMBUSTION EXTERNA

2. INTRODUCCIÓN
la necesidad de evitar la contaminación ambiental y la búsqueda de soluciones paralelas a
la generación de energía eléctrica por otros medios que no sean los comunes conllevaron
a los motroes de combustion externa y en particular los motores stirling al desarrollo de
nuevas tendencias de producción de energía eléctrica .
ante esta situación, muchas han sido las alternativas que el hombre ha planteado para la
producción energética,ensayando el uso denuevas fuentes de energía que puedan sustituir
a los combustibles fósiles,sinafectarsucalidad de vida; esta nueva búsqueda tiene como pr
incipios activos la adaptabilidadeconómica, la protección del medio ambiente y la igualdad
de condiciones.

3. HISTORIA DEL MOTOR DE COMBUSTION
EXTERNA
el motor stirling invención del escocés robert stirling en el a
ño 1.816.
es un motor deciclo cerrado muy eficiente. el principio
de funcionamiento en términos simples, es el trabajo
mecánico realizado por la expansión y contracción de un ga
s, utilizando diferencias de
temperaturas. este motor presenta muchas
ventajas tales como sencillez y versatilidad,
diversidad de fuentes de calor para su funciona
miento, bajo costo, muy eficiente entre otras
que se mencionan en el desarrollo del trabajo de
El Dr. Robert Stirling Reverendo

4. MARCO TEORICO
MOTOR STIRLING
SE DEFINE MAQUINA STIRLING COMO AQUEL
DISPOSITIVO QUE CONVIERTE CALOR EN
TRABAJO, O VICEVERSA, A TRAVÉS DE UN
CICLO TERMODINÁMICO REGENERATIVO,
CON COMPRENSIÓN Y EXPANSIÓN CÍCLICAS
DEL FLUIDO DE TRABAJO, OPERANDO DICHO
FLUIDO ENTRE DOS TEMPERATURAS, LA DEL
FOCO CALIENTE Y LA DEL FOCO FRIO.
CUANDO LA MAQUINA OPERA DE MODO
VOLUMÉTRICO RECIBE EL NOMBRE DE
MAQUINA STIRLING, MIENTRAS QUE SI
OPERA MEDIANTE FLUJO PERMANENTE
CONTINUO SE DENOMINA MAQUINA DE
ERICSSON.

5. • LOS PRIMEROS MOTORES DE AIRE CALIENTE A MEDIADOS DEL SIGLO XIX
FUERON APARECIENDO OTRO TIPO DE MAQUINAS TÉRMICAS, DISTINTAS A
LAS MAQUINAS DE VAPOR, QUE CONSTITUYERON OTRA RAMA
TECNOLÓGICA: LOS LLAMADOS MOTORES DE AIRE CALIENTE LLAMADOS ASÍ
PORQUE SOLO EMPLEABAN AIRE COMO FLUIDO DE TRABAJO.
• POSTERIORMENTE CON EL USO DE OTROS GASES PROVOCO QUE FUERAN
LLAMADOS DE DIFERENTES MANERAS, COMO MOTORES DE GAS CALIENTE,
O BIEN, MOTORES STIRLING EN HONOR A ROBERT STIRLING.

6. El motor de Ericsson
• LA MÁQUINA CONSTABA DE UN CALENTADOR E,
COMO PUEDE VERSE EN LA ZONA IZQUIERDA DE
LA FIGURA 1.3, DONDE SE QUEMABA EL
COMBUSTIBLE EN EL FOGÓN F. EN EL INTERIOR
DE UN CILINDRO A SE DISPONÍAN DOS PISTONES
A Y C; EL PRIMERO DE ELLOS ES EL LLAMADO
PISTON DE TRABAJO, MIENTRAS QUE EL
SEGUNDO ES EL DENOMINADO PISTÓN DE
SUMINISTRO. EL PISTÓN A PUEDE VERSE
DEBAJO DEL «VOLANTE DE INERCIA» EN LA
FIGURA 1.3, MIENTRAS QUE EL PISTÓN C SE
ENCUENTRA A LA IZQUIERDA DEL A. REALMENTE
EL OBJETO QUE TIENE EL PISTÓN C ES PERMITIR
EL SUMINISTRO DE AIRE CALIENTE QUE, AL
EXPANDIRSE, MUEVE AL CILINDRO A; A SU VEZ,
RETIRA EL AIRE ENFRIADO UNA VEZ QUE SE HA
EXPANDIDO.
•

7. PRINCIPIOS TERMODINÁMICOS DE
FUNCIONAMIENTO
• TODOS LOS MOTORES TERMODINÁMICOS FUNCIONAN CON CICLOS DE
CALOR, LLAMADOS CON MAYOR FRECUENCIA CICLOS TERMODINÁMICOS.
CADA UNO DE ESTOS CICLOS TIENE UN NOMBRE.
• LOS MOTORES TERMODINÁMICOS SE CLASIFICAN EN ENDOTÉRMICOS
(COMBUSTIÓN INTERNA) Y EXOTÉRMICOS (COMBUSTIÓN EXTERNA).
• COMO EJEMPLO DE MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA SON LOS QUE SE
USAN EN LOS AUTOS, ESTOS FUNCIONAN CON EL CICLO OTTO, LOS
CAMIONES, TRENES Y BARCOS CON EL CICLO DIESEL, LAS PLANTAS DE
PODER FRECUENTEMENTE FUNCIONAN CON EL RANKINE, MIENTRAS QUE
LAS TURBINAS DE GAS FUNCIONAN CON EL CICLO BRAYTON

8. FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR STIRLING
• COMO SE HA PODIDO APRECIAR, EL FUNCIONAMIENTO DE ESTE TIPO DE MOTORES ES
RELATIVAMENTE FÁCIL DE COMPRENDER YA QUE SU OPERACIÓN ES SENCILLA Y CUENTA CON
POCOS ELEMENTOS CONSTITUTIVOS. SIN EMBARGO, COMO EN TODOS LOS CICLOS
TERMODINÁMICOS REALES, EXISTEN ETAPAS QUE NO SE ALCANZAN A APRECIAR DEL TODO, YA
SEA POR SUS ALTAS VELOCIDADES DE OPERACIÓN O POR EL PROCESO EN SI MISMO. SE DEFINE
MAQUINA STIRLING COMO AQUEL DISPOSITIVO QUE CONVIERTE CALOR EN TRABAJO, O
VICEVERSA, A TRAVÉS DE UN CICLO TERMODINÁMICO REGENERATIVO, CON COMPRESIÓN Y
EXPANSIÓN CÍCLICAS DEL FLUIDO DE TRABAJO, OPERANDO DICHO FLUIDO ENTRE DOS
TEMPERATURAS, LA DEL FOCO CALIENTE Y LA DEL FOCO FRÍO.
•

9. IDENTIFICACION E IMPORTANCIA
• EL PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR STIRLING PARA LA
GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA PERMITEN DAR SOLUCIÓN A LA
PROBLEMÁTICA ENERGÉTICA EN LOS LUGARES DONDE NO LLEGAN LA RED DE
DISTRIBUCIÓN.
• ESTE TIPO DE ENERGÍA RESULTA ECONÓMICA Y COMERCIAL Y DE IMPACTOS AL
MEDIO AMBIENTE CONTROLABLES DE CUALQUIER MANERA QUE SE QUIERA.
• AL SER DE COMBUSTIÓN EXTERNA, EL PROCESO DE COMBUSTIÓN SE PUEDE
CONTROLAR MUY BIEN, POR LO CUAL SE REDUCEN LAS EMISIONES. EL FLUIDO
DEL TRABAJO OPERA EN UN CICLO CERRADO.

10. CICLO DE FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR
STIRLING
• EXPANSIÓN ISOTÉRMICA 1-2: EN ESTA ES EN EL CUAL SE AÑADE CALOR.
• REGENERACIÓN A VOLUMEN CONSTANTE 2-3: ETAPA EN LA CUAL SE
TRANSFIERE CALOR AL FLUIDO DE TRABAJO AL REGENERADOR.
• COMPRENSIÓN ISOTÉRMICA 3-4 : ETAPA DURANTE LA CUAL RECHAZA CALOR.
• REGENERACIÓN A VOLUMEN CONSTANTE 4-1: ETAPA EN LA CUAL SE
TRANSFIERE CALOR DESDE EL REGENERADOR HACIA EL FLUJO DE TRABAJO.

11. Diagramas P-V y T-S del Ciclo Stirling

12. • el fluido de trabajo se considera como aire, el cual circula de modo continuo en circuito
cerrado.
• el aire siempre se comporta como gas ideal, por lo que cumple con las relaciones de
presión volumen y temperatura de los gases ideales.
• todos los procesos del ciclo se consideran internamente reversibles.
• el proceso de combustión se sustituye por un proceso de adicion de calor desde una
fuente externa.

13. La primera experiencia conocida de los motores Stirling se remonta al año 1.699, con un
rudimentario artefacto que aprovechaba la expansión del aire caliente para hacer girar un
volante, experiencia realizada por el físico Guillaume Amontons, en Francia , sólo un año
después que Savery fabricase la máquina de vapor para bombear agua. De hecho el
Nacimientode los motores Stirling se remonta siempre en paralelo al desarrollo de las máquina
s de vapor.
El gran desarrollo de los motores de combustión interna a partir de mediados del siglo
XIX, y la mejora en el refinamiento de los derivados del petróleo coloca dichos motores de
frente a la máquina de combustión externa. Además de ese hecho, la invención de las
máquinas eléctricas consigue desde principios del siglo XX que la máquina de vapor y los
motores Stirling sean apartados a un lado en la carrera de la industrialización.

14. VENTAJAS
• Comienzan fácilmente su funcionamiento (no obstante lentamente, después de que
ocurre completamente el calentamiento) y funcionan más eficientemente en tiempo
frío, en contraste con la combustión interna que comienza rápidamente en tiempo
caliente, pero no en tiempo frío.
• Son extremadamente flexibles. Pueden ser utilizados como CHP (calor y energía
combinados) en el invierno y como refrigeradores en verano. Teniendo mayor uso
como motores.
• El calor residual se cosecha relativamente simple (comparado al calor residual de un
motor de combustión interna) haciendo con ello útiles a los motores Stirling en
cualquier campo que contenga el uso de procesos en los cuales el calor residual esté
presente.

15. DESVENTAJAS
• La disipación del calor residual es especialmente complicada porque la temperatura del
líquido refrigerador se mantiene tan inferior como sea posible maximizar la eficacia
térmica. Esto aumenta el tamaño de los radiadores, que pueden hacer un poco difícil el
tamaño del motor. Junto con el costo de los materiales, uno de los factores que limitan
la adopción de los motores Stirling como motores automotores.
• Un motor Stirling no puede comenzar su funcionamiento inmediatamente; necesita
literalmente “calentar”. Esto es verdad de todos los motores de combustión externa,
pero el tiempo de calentamiento puede ser más corto para los motores Stirling que para
otros de este tipo tales como motores de vapor. Los motores de Stirling son mejor
usados como motores de velocidad constante.
• Algunos motores utilizan el aire o el nitrógeno como el fluido operante. Estos gases
tienen densidad de una energía mucho menor lo que aumenta los costos del motor, pero
son más convenientes de utilizar, y reducen al mínimo los problemas de la contención
y de la fuente. El uso del aire comprimido en contacto con los materiales inflamables o
las sustancias tales como aceite lubricante, introduce un peligro de la explosión, porque
el aire comprimido contiene una alta presión parcial del oxígeno. Sin embargo, el
nitrógeno en bombonas puede ser utilizado que es casi inerte y muy seguro

16. CONCLUSIONES
• se concluye que el motor de combustión externa (motor stirling) es
una tecnología que aunque poco difundida posee una serie de
cualidades que se le reconocen como operación silenciosa, con
capacidad teórica de alcanzar la eficiencia.
• se concluye que este motor puede alcanzar presiones superiores a la
presión atmosférica ,así como también altas temperaturas
,representando con ello un deterioro de los materiales utilizados.
• uno de los principales retos a analizar al momento de algún diseño
futuro es lograr evitar fugas del operante a altas temperaturas
mientras las partes del motor están en continuo movimiento
• se concluye que una de las variables mas importantes de tener muy
presente para el diseño o construcción de un motor stirling es la
presión .

17. RESULTADOS
• Como resultado se puede decir que el motor stirling puede funcionar con
combustible fósil para proporcionar energía.
• Los motores stirling es uno de los motores mas eficientes, económicos y
utilizable con cualquier tipo de energía.
• El motor stirling resulta ser eficiente para transformar energía radiante
solar en energía eléctrica usando un alternador o dinamo como elemento
intermedio.