MOTOR DE STIRLING

Arias Montenegro Erick EduardoBon Lpez Julin Fonseca Luna FabiolaGutirrez Flores Hctor MauricioRojo Sosa Mara GuadalupeOchoa Bojrquez Claudia MaraOsuna Manjarrez ElizabethSauceda Cebreros Eloid Ramss

MOTOR DE STIRLINGFISICOQUMICA

MOTOR DE STIRLINGUnmotor Stirlinges unmotor trmico operando por compresin y expansin cclica de aire u otro gas, el llamado fluido de trabajo, a diferentes niveles de temperatura tales que se produce una conversin neta de energacalorficaa energa mecnica.

Se describe como ,un motor trmico de ciclo cerrado regenerativocon un fluido gaseoso permanente, donde elciclo cerradoes definido como unSistemaTermodinmico en el cual el fluido est permanentemente contenido en el sistema, yregenerativodescribe el uso de un tipo especfico de intercambio de calor y almacenamiento trmico, conocido como el regenerador. Esta inclusin de unregeneradores lo que diferencia a los motores Stirling de otros motores de ciclo cerrado.MOTOR DE STIRLINGEl motor Stirling fue inventado en 1816 por el Reverendo escocsRobert Stirlingquien lo concibi como un primer motor diseado para rivalizar con elmotor de vapor, en la prctica su uso se redujo a aplicaciones domsticas por casi un siglo.Los motores Stirling tienen una alta eficiencia, si se los compara con los motores de vapor,y gran facilidad para ser aplicados a cualquier fuente de calor. Estas ventajas estn haciendo que vuelva a tener inters este tipo de motores, y su aplicacin en sistemas captadores de energas renovables.MOTOR DE STIRLINGFUNCIONAMIENTO El motor Stirling es el nico capaz de aproximarse (tericamente lo alcanza) al rendimiento mximo terico conocido como rendimiento de Carnot, por lo que, en lo que a rendimiento de motores trmicos se refiere, es la mejor opcin.Su ciclo de trabajo se conforma mediante 2 transformacionesisocricas(calentamiento y enfriamiento a volumen constante) y dosisotermas(compresin y expansin a temperatura constante)Existe un elemento adicional al motor, llamadoregenerador, que, aunque no es indispensable, permite alcanzar mayores rendimientos. El regenerador es un intercambiador de calor interno que tiene la funcin de absorber y ceder calor en las evoluciones a volumen constante del ciclo. El regenerador consiste en un medio poroso conconductividad trmicadespreciable, que contiene unfluido. El regenerador divide al motor en dos zonas: una zona caliente y otra zona fra. El fluido se desplaza de la zona caliente a la fra durante los diversos ciclos de trabajo, atravesando el regenerador.

FUNCIONAMIENTO El trabajo neto ser el debido a la expansin y compresinisotrmicas, puesto que durante losprocesos isocricosno se realiza trabajo. Para un gas ideal se calcula como:

RENDIMIENTO DEL CICLO

Dondeyson los volmenes mnimo y mximo que se alcanzan, y,las temperaturas de las fuentes caliente y fra respectivamente. Definiendo la relacin de compresin comoy aplicando propiedades del logaritmo, se reduce a:

El gas slo absorbe calor durante dos etapas: el calentamiento a volumen constante y la expansin isotrmica. Para ungas idealesto representa:

RENDIMIENTO DEL CICLO

En la prctica es comn el uso de regeneradores, que permiten almacenar el calor cedido por el gas durante el enfriamiento a volumen constante para luego devolverlo al sistema durante el proceso de calentamiento. Si bien ambas cantidades son iguales en mdulo, puesto que se tratan de procesos isocricos entre las mismas dos temperaturas, el regenerador no es perfecto y parte de esa energa se pierde.

Finalmente elrendimientototal de la mquina resulta:

RENDIMIENTO DEL CICLO

PROCEDIMIENTO

12341234P801.89 atm994.33 atm2535.93 atm2014.11 atmT0.031 L0.025 L0.025 L0.031 LV303.15 K313.15 K773.15 K773.15 KISOCRICOISOTRMICOISOCRICOISOTRMICO1-22-33-44-1TOTALH013672.30-13672.30U09768.950-9768.950Q-542.169768.951382.729768.95840.56W542.160-1382.720-840.561-2 (ISOTRMICO)

PROCEDIMIENTOH= 0 U= 0Q= nRt ln(Vf/Vi) = (1 mol) (8.314 J/mol K) (303.15 K) ln (0.025 L/0.031 L) = -542.15 JW= -Q = -(-542.15J) = 542.15 J 2-3 (ISOCRICO)

H= n Cp (Tf Ti) = (1 mol) (29.09 J/mol K) (773.15 K 303.15 K) = 13672.3 J U= n Cv (Tf Ti = (1mol) (20.785 J/ mol K) (773.15 K- 303.15 K) = 9768. 95 JW= 0 3-4 (ISOTRMICO)

PROCEDIMIENTOH= 0 U= 0Q= nRt ln(Vf/Vi) = (1 mol) (8.314 J/mol K) (773.15 K) ln (0.031 L/0.0251 L) = 1382.72 JW= -Q = -(- 1382.72 J) = 1382.72 J 4-1 (ISOCRICO)

H= n Cp (Tf Ti) = (1 mol) (29.09 J/mol K) (303.15K 773.15 K) = -9768. 95 J U= n Cv (Tf Ti = (1mol) (20.785 J/ mol K) (303.15K 773.15 K) = -13672.3JW= 0 EnEspaa, en laPlataforma Solar de Almera, se han construido equipos formados por grandes discos parablicos que reflejan y concentran la luz solar hacia un motor Stirling, el cual produce energa mecnica que mediante un alternador es transformada en energa elctrica. Son modelos experimentales y demostrativos de gran rendimiento.Esta tecnologa se considera que ser de gran aplicacin para regiones donde hay gran nmero de pobladores dispersos, a los cuales sera muy costoso llegar con red elctrica.

APLICACIONESEs de esperar que los fabricantes de motores Stirling construyan en gran escala unidades pequeas de ese mismo tipo, (con disco solar) como por ejemplo con capacidad de producir unos 200 a 400Kwhal mes (equipos de 1 a 2 kW de potencia aproximadamente); especialmente para los pases situados entre los trpicos, pues en estas zonas la cantidad de radiacin solar es grande a lo largo de todo el ao y a su vez es la regin donde hay ms poblacin dispersa.

APLICACIONES