Contexto Histórico

 

 

 

  • O reverendo escocês, Robert Stirling, nascido em Gloag, Perth, em Outubro de 1790 e falecido em Galston a 6 de Junho de 1878, foi o inventor do hoje denominado Motor de Stirling. Auxiliado pelo seu irmão engenheiro, visavam substituir o motor a vapor, com o qual o motor Stirling tem grande semelhança estrutural e teórica. No início do século XIX, as máquinas a vapor explodiam com muita frequência, em função da precária tecnologia metalúrgica das caldeiras, que se rompiam quando submetidas à alta pressão. Sensibilizados com a dor das famílias dos operários mortos em acidentes, os irmãos Stirling procuraram conceber um mecanismo mais seguro. É referido também como “motor de ar quente”, por utilizar os gases atmosféricos como fluido de trabalho. Deste modo, o Ciclo de Stirling é muito parecido com o conhecido Ciclo de Carnot.
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  • O primeiro motor de Stirling foi construído em 1818 e, devido ao seu sucesso, continuaram a ser fabricados, incorporando muitas inovações, até o começo da década de vinte do século passado.
  • Em 1856, o engenheiro Sir henry Bessener (1813-1898), durante a guerra da Criméia, desenvolveu e produziu um aço especial destinado à construção de canhões, revolucionando também a técnica e a fabricação de caldeiras de vapor. As caldeiras fabricadas com esse aço podiam operar com temperaturas muito mais elevadas e, portanto, com maiores pressões, sem o perigo de explodirem. Dessa forma, não só a segurança, mas, principalmente, o rendimento das máquinas térmicas a vapor foi substancialmente aumentado.
  • A dinâmica simples e elegante do engenho de Stirling foi explicada em 1850 pelo professor McQuorne Rankine. Passados uns cem anos Rolf Meijer cunhou o termo “Motores de Stirling” para generalizar todos os tipos de engenhos regenerativos de circuito fechado a ar ou gás e com aquecimento externo. Entretanto, a invenção mais importante de Stirling talvez tenha sido o que ele chamou de “regenerador” ou “economizador” que é usado nos Motores de Stirling, e em várias outras aplicações, para aumentar a eficiência e também para economizar energia, muito antes de terem sido estabelecidas as leis da termodinâmica. Os Motores de Stirling são únicos, como “engenhos” térmicos, devido ao facto de a sua eficiência ser muito próxima da máxima teórica, conhecida como a "Eficiência do Ciclo de Carnot".
  • O motor Stirling teve um uso comum até os anos de 1920, quando os motores de combustão interna e os motores eléctricos o tornaram redundante. O motor Otto foi inventado em 1877 e o motor diesel em 1893, e estes apresentavam maior potência comparados com os motores Stirling da época. Além disso, os motores Stirling requeriam uma atenção especial na sua manufactura, que tinha uma tolerância mais estreita do que a requerida pelos motores de combustão interna. A combinação de um menor custo de manufactura e uma maior potência gerada pelos motores de combustão interna levaram ao desaparecimento comercial do motor Stirling.
  • Após a segunda Guerra Mundial, com a invenção da classe dos aços inoxidáveis, e com o aumento do conhecimento matemático que explica a operação do ciclo do motor Stirling, foi possível o desenvolvimento de um motor mais barato e mais eficiente.
  • Os motores de Stirling funcionam pela expansão de um gás aquecido por uma fonte externa de calor, seguindo-se de uma contracção desse mesmo gás quando resfriado. O motor contém, internamente, uma quantidade fixa de gás que é transferida continuamente da parte quente, aquecida por uma fonte térmica, para a parte fria e vice-versa e é composto por dois pistões. Um desses pistões “pistão de deslocamento” tem como único objectivo transferir o gás da parte fria para a parte quente enquanto outro pistão, chamado de “pistão de força”, realiza trabalho e altera o volume interno da parte quente à medida que o gás se expande ou contrai.
  • Actualmente, a NASA tem vindo a estudar o uso de motores de Stirling em veículos espaciais para o fornecimento de energia eléctrica e acções mecânicas utilizando como fonte térmica a energia solar.
  • Robert Stirling casou-se em 10/07/1819 com Jean Rankin, nascida em 27/06/1800. Esta tinha uma forte inclinação para as engenharias como seu pai William Rankin. O casal teve seis filhos e duas filhas, dos quais quatro foram conhecidos engenheiros de ferrovias, um seguiu os passos do pai e uma das filhas foi conhecida por ser uma artista plástica. A outra filha esteve sempre envolvida com as ideias dos seus irmãos relativas à engenharia. É de realçar o facto de que a família tinha forte tendência para actividades tecnológicas.
Texto adaptado e editado por Filipa Pereira
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