El motor Stirling

La diferencia de entre el área de gráfica teórica y real da le coeficiente de rendimiento de un motor en concreto los motores que expulsan los gases calientes a la atmósfera como el de vapor o el de combustión interna, se alejan mucho de la gráfica ideal, los que manejan el gas en un circuito cerrado, como el gas de refrigeración de una nevera, se pueden aproximar más al rendimiento óptimo. Como veremos el motor Stirling es de este último tipo

El motor Stirling

Bien acabada la parte teórica iniciemos la práctica. Imaginemos una lata de conservas abierta por un extremo y tapado ese extremo por un globo de caucho. (fig 1) Si calentamos el fondo de la lata con una vela, el aire se dilatará y inflará el globo. (fig 2). Por el contrario si ponemos unas aletas disipadoras del calor en la parte superior y la metemos en la nevera el globo será absorbido hacia adentro. (Fig 3)

Vamos a introducir dentro de la lata un pistón, que vamos a llamar pistón desplazador, (fig 4) porque si función no es comprimir el gas sino desplazarlo dentro de la lata ocupando él la parte más caliente o más fría de modo el aire vaya hacia arriba (parte fría) o hacia abajo (parte caliente). El pistón ha de ser de un diámetro algo inferior al de la lata, para que el gas se mueva con facilidad de un lado al otro,

Ahora calentamos la parte de abajo y refrigeramos la de arriba, cuando el pistón se mueve hacia arriba, la goma se expande porque el gas está en la zona caliente.y se dilata (fig 5) Si el pistón se mueve hacia abajo, la goma se absorbe porque el aire se enfría (fig 6).

Para poder desplazar a voluntad el pistón le vamos a poner una biela, unida a un cigüeñal que atravesara el caucho por lo que tendremos que poner unas arandelas que permitan atravesarle sin que se desgarre y que por su parte recibirán el empuje del has ayudando a subir y bajar el caucho junto al pistón. Tan solo nos falta añadir un volante al sistema para que el giro se mantenga uniforme. Ahora pasemos a c ver una serie de motores Stirlig caseros que circulan por Internet

Como muestra de que nosotros podemos hacer un motor Stirling le muestro un motor hecho con cosas que hay en cualquier casa- Espero que con las explicaciones dadas comprendan su funcionamiento sin problemas.

El modelo más simple que he podido encontrar es este motor en el que el émbolo desplazador son unas bolas que se mueven por gravedad dentro de un tubo y la cámara de expansión modifica su tamaño por el puro movimiento de cabeceo del motor. Como veis hay distintas soluciones a un solo problema.

Naturalmente como pasa con los motores de explosión más cilindros más suavidad en el manejo, probablemente con más de cuatro no haga falta poner volante de inercia

Este modelo casero que enseñe al principio se complica un poco la cosa poniendo la cámara de expansión separada del cuerpo principal.

Este último modelo casero que les voy a enseñar a continuación tiene la ventaja de que vamos a poder ver cómo construyen paso a paso partiendo de un casquillo de cristal y dos tapas de chapa de cobre,. Ello permite ver después moverse al pistón desplazador que han hecho de esponja de plástico dentro del cilindro . Como digo, el pistón desplazador no tiene más objeto, que ocupar un volumen en el área fría o caliente de la cámara principal, mientras que la cámara de expansión, tiene como objeto recoger el volumen de gas, (aire normalmente), que por expandirse no cabe en el volumen inicial.

Como el aparato funciona por diferencias de temperatura igual puede funcionar porque calentemos con una llama una parte como los anteriores, como porque la enfriemos como en este otro modelo

En tramos en la sección de utilización de motores Stirling en proyecto de envergadura. Para empezar, les dejo un motor casero que ya está hecho con piezas mecanizadas para que vean la tremenda energía que sacan de un simple mechero de alcohol

A continuación les muestro un vehículo con motor Stirling con energía tomada de una botella de butano, algo que sigue siendo experimental pero que se acerca ya más a un uso práctico

Por último y esta si que es el último por hoy hay juguetes de alta calidad creados a partir única y exclusivamente con motores Stirling. Como muestra les traigo un tractor, pero hay muchos más de una increible belleza que podrían ver (y adquirir) en Böehm Stirling Tecnik

Me he transformado en un enamorado del motor Stirling. Este motor, es un aparato que transforma la energía desprendida de un combustible en energía mecánica, igual que lo que consigue el motor de vapor, pero con una sencillez asombrosa.

Se puede hacer un motor con una docena de piezas que además no necesitan ser de gran precisión, no hay ni válvulas ni vapores a gran presión, por lo que al contrario de las máquinas de vapor, que siempre son de un tamaño gigantesco, estos motores son de tamaño mínimo.

Como complemento sobre el motor Stirling traigo algunos modelos que he encontrado por ahí que me han asombrado. . El primero debido a su mínimo tamaño en un diámetro algo superior a una moneda de dos euros se incluye el depósito de energía (alcohol supongo), el motor, y el volante que mantiene el movimiento.

El segundo corto que traigo, explica paso a paso como construir un motor Stirling con medios caseros y además da los planos

para conseguir los planos gratis, hay que enviar un correo electrónico a (myfordboy [at] yahoo.co.uk) y le enviaré una copia en PDF que puede imprimir usted mismo (reemplace el [at] con @ en la dirección de correo electrónico, que solo para detener a los spammers).

El diseñador que dice llamarse “myfordboy” le enviará gratis el archivo PDF tan pronto como veo su solicitud pero no se olvide que puede estar fuera cuando llegue. Asimismo, recuerda que esta en el Reino Unido por lo que podría estar en una zona horaria diferente. Yo ha escrito a la dirección y me han llegado en unas dos horas (muchas gracias myfordboy) .

Myfordboy, es un hombre es extraordinario, pues no solo pone su conocimiento a disposición de los demás sin pedir nada a cambio, sino que además sabe de temas que no son normales, como la fundición casera de piezas de metal, del que tiene hechos una larga de videos que explican como hacerlo por ello aconsejo que os deis una vuelta por su página (en inglés). y por su página de Youtube

Este motor que enseño a continuación creo que es el más sencillo que se puede hacer, pues solo consta de pocas piezas, un tubo de ensayo una jeringuilla, unas bolitas, un eje de giro y un tubito de conexión. El único problema de este modelo es que falta unir de alguna forma el movimiento de balancín con una biela que lo transforme en rotatorio.

Por último traigo un modelo que amplia nuestra concepción de lo que es un motor térmico. Todos sabemos que se puede extraer mercancía instalando un motor, igual da que sea una máquina de vapor clásica, como en el motor Stirling. dos puntos a diferente temperatura. Por ello, lo que a cualquiera se le ocurre es calentar uno de los puntos. Pero quizá es mas difícil que pienses que se puede igualmente extraer energía, a base no de calentar un punto, sino de enfriar otro extremo. Aquí os dejo un motor que extrae energía a partir del hielo.

Como vemos comparando un motor Stirling con uno clásico de vapor observamos las siguientes ventajas:

• • No consume ninguna sustancia fuera del combustible, las máquinas de vapor consumen agua o necesitas un complejo equipo de condensación del vapor que la máquina genera. (Aparte del engrase en los puntos de fricción)

  • La mecánica del motor es mucho más sencilla lo que redunda en el peso del motor y en la posibilidad de crear motores pequeñísimos.

  • Aprovechan discretas diferencia de temperatura

  • Puede extraerse emergía indistintamente entre un punto que caliente y uno frió o entre uno frío y uno caliente.

Por todas estas circunstancias este motor es un serio candidato para ser el generador de energía de las aventuras espaciales. Por ejemplo el motor que mueve el Curiosity en Marte, es un motor que aprovecha el calor que desprende la desintegración del plutonio para generar energía eléctrica con termopares. Igual podría haber hecho un motor Stirling que tuviera por volante un generador eléctrico. Pero incluso, es al menos teóricamente posible extraer energía entre la diferencia de temperatura de elementos expuestos al sol y a la sombra en un satélite artificial.

“Ciencia en casa“ se dedica a explicar la construccion de este motor Stirling que muestro a continuación.

Nuevamente he encontrado un motor Stirling casero explicado con mucho detalle tanto lo que es la construcción en sí como los lugares donde podemos comprar los principales componentes y su precio aproximado, le acompaña un vídeo de su fabricación paso a paso que aclarará las pocas dudas les deje el texto. Les deja el enlace a 100ciaencasa.com TUTORIAL. Cómo construir un motor stirling