Motor Stirling
[1][2] Más específicamente, es un motor térmico de ciclo cerrado regenerativo con un fluido gaseoso permanente.
En la práctica, su uso se redujo a aplicaciones domésticas durante casi un siglo.
[5] Los motores Stirling tienen una alta eficiencia, si se los compara con los motores de vapor,[6] y gran facilidad para ser aplicados a cualquier fuente de calor.
Estas ventajas están haciendo que vuelva a haber interés este tipo de motores, y en su aplicación a sistemas captadores de energías renovables.
[7] Logró construir, en 1816, el primer motor de aire caliente en funcionamiento.
El principio del motor de aire Stirling difiere del de Sir George Cayley (1807), en el que el aire es forzado a través del horno y se expulsa, mientras que en el motor de Stirling el aire funciona en un circuito cerrado.
Fue a eso que el inventor dedicó la mayor parte de su atención.
Este experimento demostró al inventor que, debido a la baja presión de trabajo obtenible, el motor solo podía adaptarse a pequeñas potencias para las que en ese momento no había demanda.
La patente de Stirling 1816 también se refería a un "Economizador", que es el predecesor del regenerador.
Stirling patentó un segundo motor de aire caliente, junto con su hermano James, en 1827.
Estos precursores, a los que debe añadirse Ericsson, han traído al mundo la tecnología del motor de aire caliente y sus enormes ventajas sobre la máquina de vapor.
James Stirling siguió esta misma idea cuando construyó el famoso motor Dundee.
James Stirling presentó su motor a la Institución de Ingenieros Civiles en 1845.
Después de James Stirling, tal eficiencia solo fue posible gracias al uso del economizador (o regenerador).
Conviene advertir que no serviría como motor de coche, porque aunque su rendimiento es superior, su potencia es inferior (a igualdad de peso) y el rendimiento óptimo solo se alcanza a velocidades bajas.
[9][10] Existe un elemento adicional al motor, llamado regenerador, que, aunque no es indispensable, permite alcanzar mayores rendimientos.
El regenerador es un intercambiador de calor interno que tiene la función de absorber y ceder calor en las evoluciones a volumen constante del ciclo.
El regenerador consiste en un medio poroso con conductividad térmica despreciable, que contiene un fluido.
y aplicando propiedades del logaritmo, se reduce a
El gas solo absorbe calor durante dos etapas: el calentamiento a volumen constante y la expansión isotérmica.
En la práctica es común 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 módulo, puesto que se tratan de procesos isocóricos entre las mismas dos temperaturas, el regenerador no es perfecto y parte de esa energía se pierde.
En España, en la Plataforma Solar de Almería, se han construido equipos (conocidos como Distal y EuroDISH) formados por grandes discos parabólicos que reflejan y concentran la luz solar hacia un motor Stirling, el cual produce energía mecánica que mediante un alternador es transformada en energía eléctrica.
Son modelos experimentales y demostrativos de gran rendimiento.
Esta tecnología se considera que será de gran aplicación para regiones donde hay gran número de pobladores dispersos, a los cuales sería muy costoso llegar con red eléctrica.
La Agencia Espacial Norteamericana desarrolló unos generadores con radioisótopos Stirling (SRG), basado en un motor Stirling cuya unidad de calentamiento es a base de radioisótopos.
El extremo caliente alcanza altas temperaturas y el helio calentado impulsa el pistón, cuyo movimiento se convierte en electricidad, disipando el calor en el extremo frío del motor.
Mediante pistones y rodamientos de levitación magnética, se logra una alta eficiencia y larga duración del generador, llegando a lograrse 14 años de funcionamiento continuo sin mantenimiento.
[11] Dado el suministro muy limitado de plutonio, el convertidor Stirling es notable por producir aproximadamente cuatro veces más energía eléctrica en comparación con un generador termoeléctrico de radioisótopos (RTG).
En Holanda, SoundEnergy, una startup neerlandesa, convierte el calor en frío a través de un motor Stirling.
