Motor Stirling

MOTOR STIRLING
RESUMEN
El motor Stirling o máquina térmica es un dispositivo que se invento buscando

nuevas alternativas a la maquina de vapor . Tiene como objetivo convertir calor
en trabajo. Para tal efecto, utiliza una sustancia de trabajo que puede ser (vapor
de agua, aire, gasolina) para realiza una serie de transformaciones
termodinámicas de forma cíclica para que ésta pueda funcionar de forma
continua .A través de dichas transformaciones la sustancia absorbe calor y la
transforma en trabajo . En el siguiente trabajo describiremos los principios de
funcionamiento y los procesos termodinámicos del Motor Stirling .
Palabras clave: Motor Stirling, principios de funcionamiento , procesos

termodinámicos .
ABSTRACT
STIRLING ENGINE
The Stirling engine or the thermal machine is a device that seeks new alternatives
to the steam engine. It aims to convert heat into work. For this purpose, it uses a
working substance that can be (steam, air, gasoline) to perform a series of
thermodynamic transformations in a cyclic way so that it can work continuously.
Through these transformations the substance absorbs heat and The
transformation in the work. In the following work we will describe the operating
principles and the thermodynamic processes of the Stirling engine.
Key words: Stirling engine, operating principles, thermodynamic processes.
INTRODUCCIÓN
El Motor Stirling fue inventado en 1816 por Robert Stirling. Con la iniciativa de
buscar nuevas alternativas a la máquina de vapor , ya eran aún monstruos
enormemente costosos, muy ineficientes e incluso peligrosos, pues las calderas
explotaban frecuentemente.
El motor Stirling , también llamado "el motor de aire caliente o térmico " por la
presencia de un gradiente de temperaturas entre las dos fuentes térmicas. Se
basa en la expansión y contracción de un gas que puede ser helio, hidrógeno,
nitrógeno o aire. A este gas se le obliga a desplazarse cíclicamente de una fuente
fría donde se contrae a una fuente caliente y se expande.DeMotor(2017)
En sus inicios el motor se usó como fuente de poder de pequeñas máquinas

herramientas y bombas de agua. Actualmente se sigue investigando su
desarrollo , sin embargo el hecho de que solo necesite una fuente de calor
externa le da una gran versatilidad, ya que puede utilizar muchas fuentes de
energía para su funcionamiento como la energía solar térmica y todo tipo de
combustibles, biomasa, energía geotérmica y otras.DeMotor(2017)
OBJETIVOS
OBJETIVOS GENERALES
● Conocer el motor Stirling
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
● Describir el principio de funcionamiento del motor Stirling

● Analizar los proceso termodinámicos del motor Stirling.
FUNDAMENTO TEÓRICO
2
Una meta importante de la ingeniería es la de desarrollar dispositivos que
permitan convertir el calor en trabajo. Mientras que la conversión del trabajo en
calor se puede conseguir con un rendimiento del 100 %, la conversión de calor
en trabajo viene limitada por el Segundo principio de la Termodinámica: “No es
posible un proceso cuyo único resultado sea la absorción de calor procedente de
un foco y la conversión íntegra de este calor en trabajo, sin producir ningún otro
efecto” (Planck, Kelvin).
1. Procesos termodinámicos:
Martin, A. (2015). Se dice que un sistema experimenta un proceso o

transformación termodinámica cuando al modificar una ligadura interna o externa
alguna de las variables de estado se modifica con el tiempo. Los estados inicial
y final del sistema se consideran de equilibrio. Si, a lo largo de un proceso, p, V
o T permanecen constantes, el proceso se denomina según Herrera, P. (2015)
- Proceso Isotérmico:Compresión a temperatura constante (El pistón en la

zona fría comprime la sustancia)
- Proceso Isocórico : Aumento de presión a volumen constante en la zona
caliente (Punto muerto inferior del pistón)
- Proceso Isobárico: Expansión isotérmica (El pistón en la zona caliente
baja y baja la presión en la sustancia)
- Proceso Adiabático: Disminución de presión a volumen constante en la
zona fría (Punto muerto superior).
Para efectos de este trabajo, nos concentramos en dos tipos de procesos, que
parten de la Primera Ley de la termodinámica, la cual enuncia que la energía
debe conservarse en cualquier proceso termodinámico. Dichos procesos son el
Isotérmico y el Isocórico o Isométrico. Los procesos isométricos se observan en
el funcionamiento del motor al calentar y enfriar el fluido de trabajo a volumen
constante. Este proceso es comúnmente conocido como Ley de Gay Lussac en
donde la presión absoluta del gas es directamente proporcional a la temperatura.
(Hernández, L. 1993)
3
𝑃1 𝑃2
= 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 𝑃𝑃𝑃.
𝑃1 𝑃2
𝑃 = 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃ó𝑃 𝑃 = 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃
Los procesos isotérmicos, apreciables en la compresión y expansión del fluido a

temperatura constante, también son conocidos como Ley de Boyle “El volumen
de un gas es inversamente proporcional a la presión absoluta que se le aplique”.
𝑃1 ∗ 𝑃1 = 𝑃2 ∗ 𝑃2 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 𝑃𝑃𝑃.
𝑃 = 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃ó𝑃 𝑃 = 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃
Mediante estos principios, es más fácil entender el funcionamiento del motor

Stirling, el cual se basa primordialmente en la variación de presión a causa de
los cambios de temperatura.
Por otro lado, una máquina térmica es un dispositivo cuyo objetivo es convertir
calor en trabajo. Para tal efecto, utiliza una sustancia de trabajo (vapor de agua,
aire, gasolina) que realiza una serie de transformaciones termodinámicas de
forma cíclica para que ésta pueda funcionar de forma continua. Esta máquina
tiene la eficiencia máxima posible tratándose de una máquina que absorbe calor
de una fuente a alta temperatura, realiza un trabajo externo y deposita calor en
un recipiente a baja temperatura. La eficiencia de una cierta máquina puede
determinarse al compararla con la máquina de Carnot al funcionar entre las
mismas temperaturas.
En el siguiente trabajo vamos a utilizar el motor Stirling para estudiar el principio

de las máquinas térmicas, porque, en este caso, el proceso de conversión de la
energía térmica en energía mecánica es particularmente claro y relativamente
fácil de entender.
2. Motor Stirling
En el proceso Stirling se da cambios de energía en un medio gaseoso. El

contenido energético de un gas está determinado por las magnitudes físicas
mensurables de volumen V, presión p y temperatura T. Para no tener que
limitarse al concepto de energía, también puede observarse el estado de un gas
4
determinado por las magnitudes de estado p, V y T. En el caso del gas ideal,
éstas se relacionan mediante la ecuación de estado. Chira R. (2010)
pV = nRT
Donde: n es el número de moles ,V el volumen y R= 8.314 J/mol K
2.1. Ciclo del Motor Stirling
Los motores Stirling operan con un ciclo termodinámico regenerativo, en el que

el fluido de trabajo se encuentra confinado en el motor. Este fluido se modula a
través de una sucesión de cambios de volumen. Los dos pistones del motor son
expuestos a una fuente caliente y a otra fría, respectivamente. Así, el fluido de
trabajo se comprime en el espacio frío, se transfiere al espacio caliente y se
expande de manera que se produce trabajo (Jimenez, S. 2016). Dicho ciclo es
el siguiente:
Ciclo térmico del Motor Stirling
(Jimenez, S. 2016) El motor de Stirling se diferencia de la máquina de vapor pues

dispone de un regenerador. El regenerador almacena energía en cada ciclo de
este modo: el calor se traslada al regenerador cuando el gas se mueve del foco
caliente al frío y el regenerador aporta energía al gas cuando éste se desplaza
del foco frío al caliente, aumentando su temperatura.
Lo anteriormente expuesto, aplicado a la figura 9 implica que en el proceso 2→3,

el gas se traslada sin variación de volumen al foto frío, cediendo calor al
5
regenerador y disminuyendo, a cambio su temperatura. En el proceso 4→1, el
gas se traslada a volumen constante hacia el foco caliente y recupera el calor
del regenerador en el proceso. Su temperatura entonces aumenta y, al mismo
tiempo, lo hace su presión y el sistema pasa del punto 4 al 1. En definitiva, los
motores Stirling muestran el mismo proceso que cualquier motor y tienen el
mismo objetivo, que es la producción de energía mecánica. El fluido de trabajo
es un gas que realiza expansiones y compresiones en cámaras separadas, con
el consecuente cambio de volumen. En los típicos motores Stirling, una
diferencia de temperatura se aplica entre los dos cilindros.
2.2. Principio de Funcionamiento
El principio del motor Stirling es convertir directamente la energía suministrada

por una fuente de calor en energía mecánica. Esto se consigue mediante la
compresión y expansión de una cantidad fija de aire que circula entre dos
regiones con diferente temperatura. El ciclo de Stirling se compone de dos
procesos a temperatura constante y dos procesos a volumen
constante.Sánchez, E., (2012)
Imagen n°1 Motor Stirling
Al igual que la máquina de vapor, el motor Stirling se clasifica tradicionalmente

como un motor de combustión externa, ya que todas las transferencias de calor
con el gas de trabajo se hacen a través de la pared del motor. En cambio, en un
motor de combustión interna la entrada de calor se hace por la combustión de
una combustible dentro del cuerpo del fluido de trabajo. A diferencia de un motor
de vapor el motor Stirling cierra una cantidad fija de fluido en estado
permanentemente gaseoso como es el aire. En cambio, en el motor de vapor el
fluido de trabajo sufre un cambio de fase de líquido a gas.
PARTE EXPERIMENTAL
6
Proceso de creación de un motor Stirling a base de materiales reciclados :
1)Cortar las latas por su parte superior.
2) Posteriormente agujerar una de ellas en su base por la parte central (el

agujero debe ser del diámetro de un alfiler).
3) La segunda lata debe ser agujerada por uno de los costados y se le pondrá
el codo de cpvc pegado con plastiacero Commented [1]: joahh !! tu crees . como ?
yo pensaba hacer una descripcion jejje
. 4) Se fabrica un pistón con otra lata de refresco, éste debe desplazarse de
manera libre por el interior de la lata que tiene el tubo de pvc.
5) A continuación se construye un cigüeñal con el alambre galvanizado y con

ayuda de unas alicatas, como se indica en la figura
6) La lata con agujero en su base deberá de llevar 2 agujeros en sus extremos

de tal manera que se encuentre uno a 180 grados del otro y a la misma altura,
en estos agujeros se colocara el cigüeñal
7) Posteriormente con ayuda de hilo nilón, se amarrara el cigüeñal al pistón, el

pistón debe colocarse en la lata que tiene el codo de cpvc y el hilo de nilón
debe pasar por el agujero como se muestra en la figura:
8) Posteriormente agujerar el globo con el tornillo y fijar este al mismo globo

con ayuda de una tuerca y rondana, después cortar ligeramente la boquilla del
globo y colocarlo en el codo de cpvc
7
9) Unir el tornillo que sale del globo al cigüeñal como se muestra en la figura.
10)Colocar en el otro extremo del cigüeñal como se muestra en la figura de
arriba el CD
Los experimentos son los apropiados, necesarios y suficientes para una

publicación de calidad. Deben estar bien descritos de tal como que otra
persona pueda repetir los experimentos sin mayor inconveniente.
Tabla 1. Ejemplo de tabla. En autoformato de tabla escoger básico uno.
Nombre Punto de fusión / °C Análisis elemental
Las tablas, gráficos y diagramas deben estar numerados, comentadas y

referenciadas en el texto. Se debe escribir la palabra figura 1 completa, no Fig.
1. A veces es mejor colocar una tabla que simplemente citar los datos en el
texto.
8
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
El contenido de esta sección debe corresponder con los datos y resultados de

la PARTE EXPERIMENTAL.
CONCLUSIONES
Las conclusiones deben ser relevantes y relacionadas con los resultados de la

investigación. La evidencia experimental puesto en el artículo debe sustentar
las conclusiones.
AGRADECIMIENTO Commented [2]: sii. estba pensando poner una linea

en medio . tipo paper.
Commented [3]: la cosa es completar la info . ya
despues lo resumimos mas :3
Commented [4]: no era en total de todo el trabajo 8
hojas o nueve?
BIBLIOGRAFÍA
● DeMotor (2017)Motor Stirling. Recuperado de https://demotor.net/motor-

stirling
● Chira R. (2010). Motor Stirling. Laboratorio de Física, pp. 1-21
● Sánchez, E., (2012). Motor de Stirling.
https://fisicaexpdemostrativos.uniandes.edu.co/MotorStirling.html
● Herrera, P. (2015) Procesos termodinámicos en funcionamiento :
https://www.monografias.com/trabajos64/maquinas-termicas/maquinas-
termicas2.shtml
● Terrazocultor, José Manuel. http://100ciaencasa.blogspot.mx/.
Consultada el: 12/enero/2014
9
● Martin, A (2015). “Apuntes de los temas de Termodinámica” Recuperado:
http://oa.upm.es/38735/1/amd-apuntes-termodinamica-v3_0.pdf
https://feriadelasciencias.unam.mx/anteriores/feria22/feria367_01_motor_stirlin
g_casero.pdf
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MOTOR STIRLING

El motor Stirling o máquina térmica es un dispositivo que se invento buscando

Palabras clave: Motor Stirling, principios de funcionamiento , procesos

Key words: Stirling engine, operating principles, thermodynamic processes.

En sus inicios el motor se usó como fuente de poder de pequeñas máquinas

● Conocer el motor Stirling

● Describir el principio de funcionamiento del motor Stirling

Martin, A. (2015). Se dice que un sistema experimenta un proceso o

- Proceso Isotérmico:Compresión a temperatura constante (El pistón en la

Los procesos isotérmicos, apreciables en la compresión y expansión del fluido a

Mediante estos principios, es más fácil entender el funcionamiento del motor

En el siguiente trabajo vamos a utilizar el motor Stirling para estudiar el principio

En el proceso Stirling se da cambios de energía en un medio gaseoso. El

Donde: n es el número de moles ,V el volumen y R= 8.314 J/mol K

2.1. Ciclo del Motor Stirling

Los motores Stirling operan con un ciclo termodinámico regenerativo, en el que

Ciclo térmico del Motor Stirling

(Jimenez, S. 2016) El motor de Stirling se diferencia de la máquina de vapor pues

Lo anteriormente expuesto, aplicado a la figura 9 implica que en el proceso 2→3,

2.2. Principio de Funcionamiento

El principio del motor Stirling es convertir directamente la energía suministrada

Imagen n°1 Motor Stirling

Al igual que la máquina de vapor, el motor Stirling se clasifica tradicionalmente

1)Cortar las latas por su parte superior.

2) Posteriormente agujerar una de ellas en su base por la parte central (el

5) A continuación se construye un cigüeñal con el alambre galvanizado y con

6) La lata con agujero en su base deberá de llevar 2 agujeros en sus extremos

7) Posteriormente con ayuda de hilo nilón, se amarrara el cigüeñal al pistón, el

8) Posteriormente agujerar el globo con el tornillo y fijar este al mismo globo

Los experimentos son los apropiados, necesarios y suficientes para una

Tabla 1. Ejemplo de tabla. En autoformato de tabla escoger básico uno.

Nombre Punto de fusión / °C Análisis elemental

Las tablas, gráficos y diagramas deben estar numerados, comentadas y

El contenido de esta sección debe corresponder con los datos y resultados de

Las conclusiones deben ser relevantes y relacionadas con los resultados de la

AGRADECIMIENTO Commented [2]: sii. estba pensando poner una linea

● DeMotor (2017)Motor Stirling. Recuperado de https://demotor.net/motor-

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