Motores Stirling
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE UN MOTOR STIRLING
El motor Stirling es un motor térmico muy distinto del motor de combustión interna que encontramos dentro de los coches, y además es más eficiente que uno de gasolina o diesel de modo que a veces se habla de él como uno de los mejores y ecológico aunque en realidad también tiene sus inconvenientes de manera que vamos a ver a continuación cuáles son las ventajas y desventajas de un motor Stirling.
El motor Stirling
Inventado por Robert Stirling en 1816, el motor Stirling tiene el potencial de ser mucho más eficiente que cualquier otro motor de combustión ya sea de gasolina o diesel aunque al margen de su descubrimiento no podemos decir que se hayan acabado imponiendo en nuestras vidas.
De hecho hoy en día, los motores Stirling se usan solo en algunas aplicaciones muy especializadas, como en submarinos o generadores auxiliares de energía para yates, donde el funcionamiento silencioso es importante. Por ello todavía no se utilizan de manera masiva pero eso no quiere decir que se esté trabajando en ello si de hecho tenemos en cuenta las ventajas que más adelante os vamos a señalar.
Como funciona un motor Stirling
Un motor Stirling utiliza el ciclo Stirling , que es diferente de los ciclos utilizados en los motores de combustión interna.
Los gases utilizados dentro de un motor Stirling nunca salen del motor (evita así emisiones y contaminaciones). No tiene válvulas de escape que ventilen los gases de alta presión, como en un motor de gasolina o diesel, y no se producen explosiones. Debido a esto, los motores Stirling son muy silenciosos.
Además el motor Stirling utiliza una fuente de calor externa, que puede ser cualquier cosa, desde la gasolina a la energía solar o incluso el calor producido por las plantas en descomposición de modo que no se produce combustión dentro de los cilindros del motor.
El principio clave de un motor Stirling es que una cantidad fija de un gas está sellada dentro del motor . El ciclo de Stirling involucra una serie de eventos que cambian la presión del gas dentro del motor, haciendo que funcione.
Hay varias propiedades de los gases que son críticos para el buen funcionamiento de los motores Stirling:
Si tiene una cantidad fija de gas en un volumen fijo de espacio y aumenta la temperatura de ese gas, la presión aumentará.
Si tiene una cantidad fija de gas y la comprime (disminuya el volumen de su espacio), la temperatura de ese gas aumentará.
De este modo el motor Stirling usa dos cilindros. Un cilindro se calienta con una fuente de calor externa (como el fuego ) y el otro se enfría mediante una fuente de refrigeración externa (como el hielo). Las cámaras de gas de los dos cilindros están conectadas, y los pistones están conectados entre sí mecánicamente por un enlace que determina cómo se moverán entre sí.
Las partes del motor Stirling
-Por otro lado, el motor Stirling tiene cuatro partes en su ciclo de funcionamiento o combustión. Los dos pistones mencionados cumplen todas las partes del ciclo:
–Primero se agrega calor al gas dentro del cilindro calentado lo que genera presión. Esto fuerza al pistón a moverse hacia abajo. Esta es la parte del ciclo de Stirling que hace el trabajo.
-Luego el pistón izquierdo se mueve hacia arriba mientras el pistón derecho se mueve hacia abajo. Esto empuja el gas caliente hacia el cilindro refrigerado, que enfría rápidamente el gas a la temperatura de la fuente de enfriamiento, disminuyendo su presión. Esto hace que sea más fácil comprimir el gas en la siguiente parte del ciclo.
–El pistón en el cilindro refrigerado comienza a comprimir el gas. El calor generado por esta compresión es eliminado por la fuente de enfriamiento.
–El pistón derecho se mueve hacia arriba mientras el pistón izquierdo se mueve hacia abajo. Esto fuerza al gas a entrar en el cilindro calentado, donde se calienta rápidamente, generando presión, en cuyo punto el ciclo se repite.
Por su funcionamiento y por como son estos motores, podremos encontrar varias ventajas aunque lo cierto es que también tiene algunos inconvenientes.
Ventajas de un Motor Stirling
Es silencioso
Cuando un motor stirling entra en funcionamiento, no se produce expansión en la atmósfera como en el caso de un motor de combustión interna, la combustión es continua fuera de los cilindros. Además, su diseño es tal que el motor es fácil de equilibrar y genera pocas vibraciones.
Alta eficiencia
Debido a las temperaturas de las fuentes calientes y fría. es posible hacerlo funcionar en co-generación (poderes mecánicos y calóricos), de modo que su eficiencia general puede ser muy alta.
Puede tener varias “fuentes calientes”
La combustión de diversos gases, madera, serrín, desechos, energía solar o geotérmica,pueden hacer que un motor stirling funcione
Es más ecológico
A través de su funcionamiento podemos comprobar que este tipo de motor no contribuye para nada en la contaminación del aire y con él es más fácil lograr una combustión completa.
Fiabilidad y fácil mantenimiento
La simplicidad tecnológica para que estos motores funcionen y por como son en su diseño, hace posible tener motores con una gran fiabilidad y que requieran poco mantenimiento.
Duran más tiempo
Son algo más sencillos en todos los conceptos de modo que gracias a su diseño y al hecho de funcionar mediante cualquier fuente de calor o de frío nos van a durar más años.
Usos diversos
Puede tener varios usos debido a su autonomía y adaptabilidad a las necesidades y los diferentes tipos de fuentes de calor.
Desventajas de un Motor Stirling
Precio
Su costo es probablemente el problema más importante, aún no es competitivo con otros medios bien establecidos. Pero tal vez si su uso se expandiera, abarataría su coste.
La ignorancia de este tipo de motor por parte del público en general
Solo aquellos que sepan realmente de motores saben lo que es un motor stirling. Por lo tanto, es necesario promoverlo.
Suelen tener problemas del sellado
Los problemas de sellado son difíciles de resolver tan pronto como uno desee tener altas presiones de operación. La elección del gas “ideal” sería hidrógeno por su ligereza y su capacidad para absorber las calorías, pero su capacidad de difundirse a través de los materiales es una gran desventaja.
A veces ha de ser grande
Las transferencias de calor con un gas son delicadas y a menudo requieren aparatos voluminosos.
La falta de flexibilidad
Las variaciones de potencia rápidas y efectivas son difíciles de obtener con un motor Stirling. Este está más calificado para funcionar con un rendimiento nominal constante. Este punto es una gran desventaja para una utilización en la industria del automóvil aunque como hemos señalado ya existen compañías trabajando para poder hacer que algún día este tipo de motores sean más populares y utilizados.
Artículo de interés:
Eficiencia energética: Qué es, ventajas, problemas y eficiencia energética en España