PROYECTO: "MOTOR STIRLING"

1.- INTRODUCCIÓN
1.1.- FUNCIONAMIENTO
2.- VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL MOTOR STIRLING
3.- APLICACIONES
4.- MATERIALES
5.- CONSTRUCCIÓN
5.1.- Soporte cigüeñal
5.2.- Cigüeñal
5.3.- Cilindro
5.4.- Desplazador
5.5.- Pistón
5.6.- Montaje

    1.- INTRODUCCIÓN

    El motor Stirling fue inventado en 1816 por el reverendo escocés Robert Stirling, el objetivo era tener un motor

Robert Stirling

menos peligrosos que las máquinas de vapor. El principio de funcionamiento en términos simples, es el trabajo mecánico realizado por la expansión (cuando se calienta) y contracción (cuando se enfría) de un gas en un recinto cerrado.

    Para el funcionamiento es necesario disponer de un foco frío y otro caliente, es decir, es necesaria la presencia de una diferencia de temperaturas entre dos focos.

    El motor cuenta con un mecanismo (desplazador) que hace que el gas (aire) pase de la zona fría a la zona caliente y luego a la zona fría nuevamente, produciéndose consecuentemente su tendencia a la expansión y su posterior contracción. Pero como estas variaciones de volumen no son posibles porque el ciclo se produce a volumen constante, se traducen en un aumento de la presión, y una posterior disminución de la misma. Esto es aprovechado por un mecanismo (embolo motor) para producir potencia. Para que el ciclo se repita, el motor cuenta con un mecanismo inercial (volante)

    Este motor presenta muchas ventajas tales como sencillez y versatilidad, diversidad de fuentes de calor para su funcionamiento, bajo coste, muy eficiente, ….

    Vamos a construir uno de estos motores con materiales de desechos. Aunque se indica la lista de materiales a utilizar, si hemos comprendido como funciona, podemos realizar los cambios que creamos oportunos.

         


 

      1.1.- FUNCIONAMIENTO

    El aire que hay debajo del desplazador se calienta y se expande.

    El diafragma es presionado por la expansión del aire y el desplazador es empujado hacia abajo por la polea.

    El aire es empujado hacia, donde se enfría.

    El diafragma es estirado hacia abajo por la contracción del aire. El desplazador empieza a subir.


     2.- VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL MOTOR STIRLING

    VENTAJAS:

DESVENTAJAS:

    3.- APLICACIONES

     4.- MATERIALES (Para construir modelo didáctico)


2 Latas de refresco, conservas, ….



1 Varilla paraguas, alambre grueso, ….

20 cm hilo de nylon (hilo de pescar)

1 Escuadra de aproximadamente 4 cm de lado

1 Globo

1 Tapón detergente o similar,..

Alambre fino, clic, ….

15 cm Tubo de 4mm diámetro o similar

3 Tornillos M 3 L10 mm
3 Tuercas M 3 mm
6 Arandelas 3 mm
2 Tornillo M 2'5 L 12 mm
2 Tuercas M 2'5 mm
4 Arandelas 2'5 mm

1 CD viejo, contrachapado, fondo lata ancha,... (para el volante de inercia)

Lana de acero  (Desplazador)

     5.- CONSTRUCCIÓN MODELO DIDÁCTICO

     5.1.- Soporte cigüeñal

    Recortamos la plantilla que se adjunta, que tiene las dimensiones de la lata a utilizar para la construcción del motor.

    

    En la base abriremos un pequeñísimo agujero en el centro cuyo diámetro coincida con el del hilo de nylon.

     Realizamos otro agujero algo más pequeño al del tubo, para entre a presión y no quede holgura.


     Con la chincheta abrimos los agujeros de donde girará el cigüeñal y los agujeros donde sujetaremos la escuadra.

  

    En la base abriremos un pequeñísimo agujero en el centro cuyo diámetro coincida con el del hilo de nylon.

    Realizamos otro agujero algo más pequeño al del tubo, para entre a presión y no quede holgura.

    Colocamos la escuadra.

    5.2.- Cigüeñal



    El cigüeñal lo realizamos de un alambre grueso (aproximadamente 2 mm).

    Doblamos a unos 35 mm del extremo formando un ángulo de 90º (esta parte se conectará a la biela del desplazador), tendrá una altura de aproximadamente de 10 - 14 mm y de anchura aprox. 20 mm.

    La parte que se conecta con el diafragma debe ser doblados alrededor de 5 - 7 mm. El tamaño no es necesario ser exacto sin embargo. El fin de diafragma de las bielas se gira a través de unos 90 grados, esto es muy importante, así que asegúrate de hacerlo bien. La pieza de partida de alambre para las bielas debe ser alrededor de 20 cm de largo.

         

    Una vez que haya formado las bielas, puede hacer que la barra de conexión para el desplazador. Es sólo un trozo de alambre delgado con forma de zig zag forma curvada en ella, y dos ganchos en cada extremo. El propósito de la zag zig es para que pueda ajustable delantero de la altura del desplazador para evitar golpear la parte inferior del cilindro del desplazador. Este zig zag pieza se monta sobre la parte del desplazador de las bielas.

    5.3..- Cilindro

    Recortamos la plantilla (aprox. 70 mm de altura).

     

    Colocamos la plantilla sobre la lata y sujetamos con un poco de cinta adhesiva. Cortamos con cútter o tijeras.

    5.4.- Desplazador

          

    Construimos el desplazador de lana de acero. Enrollamos este sobre con la ayuda de una “cañita”. El diámetro debe ser de aproximadamente 5 mm más pequeño que el de la lata y la altura de aproximadamente 30 mm.

    Con un trozo de alambre creamos una figura parecida a la de la figura, que servirá de soporte.

   

    Comprobamos el ajuste del desplazador en el cilindro. Recuerda que no se deben rozar.

    En la parte superior doblamos el alambre donde posteriormente uniremos el hilo de pescar (hilo de nylon).

   

5.5.- Pistón

    Cortamos el globo para obtener la membrana que será el pistón del motor.

    En el centro de la membrana realizamos un pequeño agujero por cual introduciremos un tornillo de 2,5 mm de diámetro. Lo fijaremos con arandela y tuerca.

     5.6.- Montaje

    Colocamos el cigüeñal.

    Fijamos el tapón en la escuadra.

    Montamos el resto de los elementos:

    - Colocamos el tubo de 4 mm de diámetro, entre base de lata y el tapón.

    - Situamos la membrana en el tapón.

    - Introducimos el hilo de nylon por el agujero situado en la base del soporte del cigüeñal y el desplazador en el cilindro

    - Finalmente ajustamos para que el cilindro quede hermético, colocamos el volante de inercia, ajustamos las bielas,