Generación de Energía Eléctrica
Motor Stirling Belizza Janet Riz Mendoza
Universidad Nacional de Colombia – Sede Manizales
Belmer Ávalo Bedoya Alejandro Arbeláez Londoño Daniel Hincapié López
Contenido !ntrodcción "istoria #ncionamiento $ $i%os i%os de motores motores Rendimiento &%licaciones 'enta(as ) desventa(as Conclsiones
Introducción
El *enómeno *ísico de la e+%ansión del aire caliente *e )a tilizado en tiem%os de los egi%cios %ara desarrollar traba(o mec,nicoaccionando de esta manera tram%illas%ertas ) %esadas cargas- %ero *e en la revolción indstrial cando las m,.inas llamadas /térmicas0 se estdiarondesarrollaron ) a%licaron de manera general1 El so del motor Stirling abre na ventana a nevas %osibilidades de generar energía eléctrica a base de recrsos renovables como la lz irradiada %or el sol1
Hitoria
Robert Stirling *e n clérigo Escocés .e2eredando el interés de s %adre %or la ingeniería- dise3ó en 4546 n motor térmico .e *ncionaba sin %eligro de las e+%losiones ) .emadras .e tenía la m,.ina de va%or1 7osteriormente sería el *rancés Sadi Carnot el .e 2iciera na inter%retación teórica de s *ncionamiento %ara com%render el *enómeno de %rodcir *erza motriz %artiendo del calor .e 8)e entre dos *ocos a distinta tem%eratra1
!uncionamiento
El %rinci%io b,sico del *ncionamiento del motor ideado %or Stirling es calentar ) en*riar n medio de traba(o- )a sea aire2elio- 2idrógeno o inclso algna clase de lí.ido1 &l calentar el medio de traba(oconsegiremos .e incremente s volmen) se a%rovec2ar, ese movimiento %ara des%lazar na %arte del motor1 7osteriormente- en*riaremos de nevo el medio de traba(o- redciendo s volmen- ) consigiendo .e el motor velva a la %osición inicial1 El motor traba(ar, siem%re con el mismo medio de traba(o- %or lo .e el motor debe ser 2ermético1
!uncionamiento
"ipo de #otore
$odos los motores Stirling tienen características ) *ncionalidad similaresan.e se %ede clasi9car de%endiendo de la %osición del %istón de %otencia ) el des%lazador1 & continación se mencionan cada no de ellos
"ipo de #otore
Motores tipo beta: #e el dise3o original .e 2izo Robert Stirling1 Consta de n cilindro con dos zonas- na caliente ) otra *ría1 En el interior del cilindro también se encentra n des%lazador .e %osibilita el movimiento de aire- ) concéntrico con este- se encentra el %istón de %otencia- .e est, des*asado a :;< res%ecto al des%lazador1 Este ti%o de motor es el m,s e9caz- %ero también el m,s com%le(o ) volminoso1
"ipo de #otore
Motores tipo alfa: Este motor *e dise3ado %or Rider1 Este ti%o- a di*erencia del ti%o beta- tiene dos cilindros- no donde se sit=a la zona *ría- ) otro donde se sit=a la caliente1 En cada cilindro- 2a) n %istón .e est, des*asado a :;< del %istón del otro cilindro1 >os cilindros est,n conectados entre sí %or n cig?e3al.e 2ace .e la relación %otencia@volmen sea bastante alta1 El mecanismo de este ti%o de motor es bastante sencillo- %ero es com%licado .e no se esca%e el aire- sobretodo en el cilindro caliente- )a .e las altas tem%eratras deterioran los materiales1
"ipo de #otore
Motores tipo gamma: Este motor es m) %arecido al de ti%o beta- %ero es m,s sencillo de constrir1 >o .e di*erencia al beta ) al gamma es .e el gamma tiene el %istón de %otencia ) el des%lazador en di*erentes cilindros- .e est,n des*asados a :;<1 >os dos cilindros est,n nidos %or n cig?e3al1 Este motor es m,s sencillo- %ero s %otencia es menor .e la de ti%o beta1
"ipo de #otore
Motores tipo ringbom: En 4:;A ssian Ringbom inventó n motor derivado del de ti%o gamma- con na sim%licidad ma)or- %es el %istón des%lazador no est, conectado con el de %otencia- sino .e oscila libre movido %or la di*erencia de %resiones ) la gravedad1 7osteriormente se *eron descbriendo %e.e3as modi9caciones en el motor Ringbom original- .e %osibilitaba n motor m) sim%le ) tan r,%ido como cal.iera de los motores cl,sicos al*abeta- gammaD1
"ipo de #otore
Motores de pistón líquido: En este ti%o de motor se sstit)e el %istón ) el des%lazador %or n lí.ido1 Est, *ormado %or dos tbos rellenos de nos lí.idos no de los tbos act=a de des%lazador ) otro act=a de %istón1 Re.iere nos c,lclos com%licados- ) en algnos casos es necesario n tercer tbo llamado sintonizador1
"ipo de #otore
Motor Stirling termoacústico: %robablemente es la evolción =ltima de este motor en el .e se sim%li9ca al m,+imo la mec,nica del mismo1 No e+iste el %istón des%lazador ) %or lo tanto carece del sistema de aco%lamiento entre los dos %istones del motor original1 #nciona gracias a ondas de %resión .e se generan en el cilindro de gas- de a2í el nombre de /ac=stico0- a merced del calor sministrado en el *oco caliente1
$endimiento
Es la %orción de energía calorí9ca .e es trans*ormada en energía mec,nica1 Entendiendo .e el calor es la energía .e 8)e entre dos *ocos a distinta tem%eratra %odemos decir .eF
donde es el traba(o obtenido ) Hc el calor .e 8)e del *oco caliente al *río1
Aplicacione
Aplicacione Aplicaciones energéticas:
Aplicacione
Sin dda algna- la ma)or de las a%licaciones del motor Stirling- es la generación de energía eléctrica a base de la tilización del sistema denominadoF /Concentrador de disco %arabólico0 .e consiste de n disco %arabólico el cal contiene es%e(os .e re8e(an la lz del sol bicados estratégicamente tomando como *oco n e+tremo del motor Stirling1 &dem,s de .e n dinamo o alternador conectado a éste- %ermite la generación de la energía eléctrica1
Aplicacione En Es%a3a- en la 7lata*orma Solar de &lmería- se 2an constrido e.i%os conocidos como Iistal ) EroI!S"D *ormados %or grandes discos %arabólicos .e re8e(an ) concentran la lz solar 2acia n motor Stirling- el cal %rodce energía mec,nica .e mediante n alternador es trans*ormada en energía eléctrica1 Son modelos e+%erimentales ) demostrativos de gran rendimiento1 Esta tecnología se considera .e ser, de gran a%licación %ara regiones donde 2a) gran n=mero de %obladores dis%ersos- a los cales sería m) costoso llegar con red eléctrica1 Es de es%erar .e los *abricantes de motores Stirling constr)an en gran escala nidades %e.e3as de ese mismo ti%o- con disco solarD como %or e(em%lo con ca%acidad de %rodcir nos ;; a K;; L@2 al mes e.i%os de 4 a L de %otencia a%ro+imadamenteD es%ecialmente %ara los %aíses sitados entre los tró%icos- %es en estas zonas la cantidad de radiación solar es grande a lo largo de todo el a3o ) a s vez es la región donde 2a) mas %oblación dis%ersa1
Aplicacione
%entaja #nciona con cal.ier *ente de calor- no solo %or combstión- %or lo .e se %ede tilizar *entes de calor como solargeotérmica- ncleares- biológicas- etc1 >os %rototi%os de Stirling Solar alcanzan el ; de conversión en energía eléctrica- con lo cal %eden convertirse en na alternativa %ara la %rodcción de electricidad con menor oc%ación del territorio1 Se %eden constrir %ara n *ncionamiento silencioso ) sin consmo de aire %ara %ro%lsión de sbmarinos o en el es%acio1
Deventaja >a im%lementación de n sistema concentrador de disco %arabólico- reslta demasiado costoso- debido a .e ss es%e(os tienen características ) materiales .e re.ieren %rocesos .e asegren s alta calidad amentando así s valor comercial1 &l ser la radiación solar na variable critica en este sistema- %resenta limitaciones tanto en s so en 2orario- como en días donde se %resenta %reci%itaciones ) densidad de nbes1
Conclsiones
>a a%licación de los motores Stirling a la generación de energía eléctrica- %ermiten ver nevas *ormas de %rodcción a base de recrsos renovables ) com%letamente amigables con los biomas del %laneta1 & %esar de s %e.e3o tama3o ) sencillo sistemaestos %eden alcanzar na e9ciencia o%tima si se controla s movimiento en *nción del sol ) se 2acen los estdios res%ectivos >as nevas investigaciones ) %rocesos .e se est,n llevando a cabo en la %lata*orma solar de &lmería%ermite %ensar en n %laneta con generación de energía en n *tro no le(ano- com%letamente a base de desarrollos de radiación solar1
Bibliogra*ía 2tt%F@@ OOO1concrsoes%acial1com@traba(os;;:@% ro)ectoPstirlingP;4;PiesPleonardoPdaPv inci1%d* 2tt%F@@(osemanelriz1Oord%ress1com@;;Q @4@A@elPmotorPstirlingPenPa%licaciones PdePenergiaPsolar @ 2tt%F@@ es1OiLi%edia1org@OiLi@MotorStirling 2tt%F@@ OOO1)otbe1com@Oatc2vTrz2ze&K'R Sc 2tt%F@@OOO1todomotores1cl@motoresPstirl ing12tm
