Motor Stirling, ventajas e inconvenientes
¿Qué es un motor Stirling?
Un motor Stirling es un motor térmico que opera por compresión y expansión cíclica de algún tipo de gas, que se denomina fluido de trabajo, a diferentes niveles de temperatura gracias a los cuales se crea una transformación neta de energía calorífica a energía mecánica.
Se puede decir que es un motor térmico de ciclo cerrado regenerativo mediante un fluido permanente. Dicho ciclo se define como un sistema termodinámico en el que el fluido está siempre contenido en el sistema. Se dice que es regenerativo ya que describe el uso de un tipo específico de intercambio de calor y almacenamiento térmico, denominado regenerador. Esta regenerador diferencia este tipo de motores de otros de ciclo cerrado.
Fue inventado en 1816 por Robert Stirling que lo desarrolló para que rivalizara con el motor de vapor. Sin embargo, se usó para vivienda durante unos cien años.
Son motores muy eficientes y se pueden aplicar a todo tipo de fuente de calor.
Tipos de motores Stirling
Motores tipo alfa
Lo diseñó Rider en Estados Unidos. Funcionan según el mismo principio termodinámico pero no usa un desplazador, a diferencia del motor original de Stirling.
Está formado por dos cilindros independientes que se conecta mediante un tubo en el cual se encuentra situado un regenerador que almacena y cede el calor. En los diferentes cilindros se encuentra un pistón cuyo movimiento está desfasado respecto al otro pistón en noventa grados.
Uno de los cilindros se va a calentar a través de un mechero de gas o alcohol y el otro pistón se enfriará a través de aletas o agua.
Dicho desfase creado entre los pistones hace que el aire se mueva de un cilindro a otro calentándose, enfriándose y haciendo el trabajo que hace que el motor funcione.
Motores tipo beta
Son parecidos a la primera patente, con un pistón de potencia concéntrico al desplazador y situado en el mismo cilindro. Está formado por un cilindro, una zona que se calienta gracias a un mechero de gas o alcohol y una zona que se enfría mediante aletas o agua.
Gracias a un cigüeñal especial el pistón y el desplazador se mueven con un desfase de noventa grados, lo que hace que el motor funcione.
Este motor es el más eficiente, pero su construcción es complicada debido a que el pistón tiene que tener dos bielas y dejar el paso del vástago que mueve el desplazador.
Los motores pequeños no suelen tener regenerador, simplemente existe una diferencia décimas de milímetro entre el desplazador y el cilindro que da paso al aire. Un motor grande, por otro lado suelen llevar un regenerador externo por el cual pasa el aire al ir de la zona fría a la caliente.
Motores tipo gamma
Es una variación del anterior tipo, con los mismos sistemas para calentar y enfriar, pero cuya construcción es más simple, parecido al de un motor de una moto.
Está formado por dos cilindros separados, uno posee el desplazador y otro el pistón de potencia. Estos dos elementos también se mueven con un desfase de noventa grados gracias al cigüeñal adecuado.
Es menos eficaz que el anterior tipo, debido a que la expansión de trabajo se hace a una menor temperatura.
Ventajas e inconvenientes
Como todos los motores, el motor Stirling posee una serie de ventajas e inconvenientes.
Ventajas
- El mantenimiento es más simple
- La contaminación acústica es menor
- Su rendimiento es mayor al de otros motores de combustión interna
- Mayor versatilidad de combustible
- Funcionan bien a baja temperatura
Inconvenientes
- Su volumen y peso es más elevado
- Son más caros económicamente hablando
- Su arranque es menor
- Su peligro es mayor
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