Título de la tarea: Proyecto final de físicaNombre Alumno: Wilson Castro PizarroNombre Asignatura: física Instituto IACCPonga la fecha aquí: 11 de mayo de 2015

MOTOR STIRLING

Historia

Un motor Stirling es un motor térmico operando por compresión y expansión cíclica de aire u otro gas, el llamado fluido de trabajo, a diferentes niveles de temperatura tales que se produce una conversión neta de energía calorífica a energía mecánica.1 2 O más específicamente, un motor térmico de ciclo cerrado regenerativo con un fluido gaseoso permanente, donde el ciclo cerrado es definido como un sistema termodinámico en el cual el fluido está permanentemente contenido en el sistema, y regenerativo describe el uso de un tipo específico de intercambio de calor y almacenamiento térmico, conocido como el regenerador. Esta inclusión de un regenerador es lo que diferencia a los motores Stirling de otros motores de ciclo cerrado.

El motor Stirling fue inventado en 1816 por el Reverendo escocés Robert Stirling quien lo concibió como un primer motor diseñado para rivalizar con el motor de vapor, en la práctica su uso se redujo a aplicaciones domésticas por casi un siglo.3 Los motores Stirling tienen una alta eficiencia, si se los compara con los motores de vapor,4 y gran facilidad para ser aplicados a cualquier fuente de calor. Estas ventajas están haciendo que vuelva a tener interés este tipo de motores, y su aplicación en sistemas captadores de energías renovables

Modelo original:A: Cilindro verticalB: CalderaC: Piston desglosadorD: pistón de potencia E: VolanteF: Zona de calentamiento

Ciclos de trabajo del Motor Stirling

Ciclo Stirling teórico y real & ciclo de Carnot

Rendimientoη = 1 – (Tmín/Tmáx)

El ciclo de Carnot consta de cuatro etapas: dos procesos isotermos (a temperatura constante) y dos adiabáticos (aislados térmicamente). Las aplicaciones del Primer principio de la termodinámica están escritos acorde con el Criterio de signos termodinámico. En un sistema cerrado adiabático (que no hay intercambio de calor con otros sistemas o su entorno como si estuviera aislado) que evoluciona de un estado inicial \mathcal{A} a otro estado final \mathcal{B}, el trabajo realizado no depende ni del tipo de trabajo ni del proceso seguido.

Teoremas de trabajo del Motor Stirling 1.- Efecto Joule Thompson

En física, el efecto de Joule-Thomson o efecto Joule-Kelvin, es el proceso en el cual la temperatura de un sistema disminuye o aumenta al permitir que el sistema se expanda libremente manteniendo la entalpía constante.Fue descrito por James Prescott Joule y William Thomson, el primer Barón Kelvin, quienes establecieron el efecto en 1852 modificando un experimento previo de Joule en el que un gas se expandía manteniendo constante su energía interna.

2.- Flujo turbulento

En mecánica de fluidos, se llama flujo turbulento o corriente turbulenta al movimiento de un fluido que se da en forma caótica, en que las partículas se mueven desordenadamente y las trayectorias de las partículas se encuentran formando pequeños remolinos periódicos, (no coordinados) como por ejemplo el agua en un canal de gran pendiente. Debido a esto, la trayectoria de una partícula se puede predecir hasta una cierta escala, a partir de la cual la trayectoria de la misma es impredecible, más precisamente caótica.

Las primeras explicaciones científicas de la formación del flujo turbulento proceden de Andréi Kolmogórov y Lev D. Landau (teoría de Hopf-Landau). Aunque la teoría modernamente aceptada de la turbulencia fue propuesta en 1974 por David Ruelle y Floris Takens.

3.- Ondas estacionarias:

Las ondas estacionarias son aquellas ondas en las cuales, ciertos puntos de la onda llamados nodos, permanecen inmóviles.Las ondas estacionarias no son ondas viajeras sino que diferentes maneras de vibracion.

Una onda estacionaria se forma por la interferencia de dos ondas de la misma naturaleza con igual amplitud, longitud de onda (o frecuencia) que avanzan en sentido opuesto a través de un medio.

Se producen cuando interfieren dos movimientos ondulatorios con la misma frecuencia, amplitud pero con diferente sentido, a lo largo de una línea con una diferencia de fase de media longitud de onda.

Las ondas al llegar a la superficie de separación de dos medios puede ser reflejada o transmitida (refractada o difractada).

La reflexión puede ser parcial o total. Además puede producirse con cambio de fase o no dependiendo de la rigidez de la superficie de separación.

Las ondas transmitidas pueden ser refractadas o difractadas:

Refracción: se da cuando la onda pasa de un medio a otro y se producen cambios en la velocidad y en la dirección de propagación.

Difracción: se produce cuando la onda "choca" contra un obstáculo o penetra por una agujero. La mayor difracción se produce cuando el tamaño del agujero o del obstáculo son parecidos a la longitud de onda de la onda incidente.

Estas propiedades de las ondas sirven para todas las ondas; desde las electromagnéticas (como la luz, o las ondas de radio o los rayos X) hasta las ondas de presión (sonoras) o las ondas en el agua o las producidas por los terremotos.

Aplicación en la actualidad de motor Stirling

Stirling Energy Systems of Arizona (SES) y San Diego Gas & Electric (SDG&E)300 [MW] → 900 [MW](2010)Abastecer el 20% de 3.3 millones de consumidores

Seguridad y situaciones de riesgo

Este motor de combustión externa, trabaja con altas temperaturas, bordeando los 700 °C, además piezas móviles dando que esta parábola trabaja con actuadores lineales y motores giratorios para realizar el seguimiento de la radiación solar para obtener siempre la mayor concentración en la refracción de la energía solar, para la producción de energía tenemos componentes mecánicos los cuales producirían corriente eléctrica con la finalidad de abastecer ciudades para el consumo. Dando todo lo anterior el funcionamiento de este componente (el proceso de mantención y reparación) es obligatorio recalcar el tema de la prevención de accidente e incidentes al personal en la mantención de estos componentes de estos equipos; para ello como futuro prevencioncita de riesgo debemos implementar y adecuar al personal con los elementos de protección personal correspondiente para cada área de trabajo (eléctrico, mecánico y la fuente de calor Elementos de protección personal adecuados a estas condiciones los cuales serían lo siguiente:Guantes, ropa ajustada, casco, lentes protector solar y zapatos de seguridad.Para una mayor seguridad a los trabajadores tendrían que hacerles charlas periódicas sobre las condiciones del trabajo que se están realizando ya que por la gran cantidad de radiación uv que se exponen los trabajadores .

Bibliografía

https://josemanuelruiz.wordpress.com/2007/12/25/el-motor-stirling-en-aplicaciones-de-energia-solar/

http://www.tesserasolar.com/#