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Ventajas y Desventajas de un Motor Stirling

A lo largo de la historia se han ido produciendo avances tecnológicos y mecánicos que han permitido la aparición de nuevos y más efectivos sistemas de propulsión. Uno de ellos es el motor stirling, un tipo de motor que cambió enormemente la concepción de este tipo de elementos y que parece que hoy en día vuelve a ponerse de moda. Hablaremos por tanto en este artículo del motor stirling, sus ventajas e inconvenientes.

Qué es un Motor Stirling

Antes de comenzar a hablar de sus ventajas y desventajas, es importante saber primero que es exactamente un motor stirling. Básicamente se trata de un motor térmico que convierte la energía en forma de calor en energía mecánica. Para ello se vale del uso de dos focos, uno caliente y otro frío, a través de los cuáles circula un fluido, generalmente un gas.

El modo en que el motor stirling convierte la energía calorífica en mecánica es bastante simple. El gas, al pasar del foco frío al caliente por la acción de un mecanismo de desplazamiento, cambia de volumen. Sin embargo, este cambio de volumen no es efectivo dentro del circuito porque es un circuito que trabaja con un volumen constante, así que lo que se produce es un aumento o disminución de la presión. Estas variaciones de la presión se traducen a energía mecánica mediante la acción de unos émbolos.

Se dice que es un sistema de ciclo cerrado, ya que el fluido permanece constantemente dentro del circuito, que trabaja mediante la contracción y expansión del gas en dicho circuito cerrado.

Cabe destacar que este motor stirling tiene su origen a principios del siglo XIX. En concreto su invención data del año 1816 por un religioso escocés llamado Robert Stirling. En su momento supuso un enorme avance y fue un duro competidor para los rústicos y poco efectivos motores de vapor. Sin embargo, con el paso del tiempo fueron apareciendo nuevas soluciones, como el motor de combustión interna, el cual hizo que este motor stirling quedara casi en el olvido.

En la actualidad el motor stirling ha recuperado parte de su esplendor, ya que algunas industrias ven en este tipo de motores una alternativa interesante y muy eficiente. ¿Cuáles son algunas de sus principales ventajas?

Ventajas de un Motor Stirling

Por un lado, es un sistema que no necesita una generación de calor dentro del circuito, ya que funciona a través del aporte de cualquier tipo de energía externa. De esta manera, es viable construir motores stirling que utilicen todo tipo de fuentes de energía, desde solar hasta hidroeléctrica, pasando incluso por la energía nuclear. Además, al ser un aporte de energía externo y un ciclo cerrado, permite reducir las emisiones de gases contaminantes para el medio ambiente.

Por otra parte, está demostrado que el motor stirling es uno delos pocos motores conocidos capaces de alcanzar el rendimiento de Carnot, que es algo así como el punto ideal de rendimiento al que puede llegar un motor termodinámico.

Otro de los puntos a favor de los motores stirling es que están formados por mecanismos más simples y sencillos. Además, la mayor parte de ellos están en la parte fría del motor, por lo que no tienen que soportar grandes temperaturas ni están sometidos a demasiado estrés. Esto repercute en que este tipo de motores necesitan menor lubricación y tienen un mantenimiento más sencillo, además de ser bastante duraderos.

Los motores stirling no arrancan exactamente igual que los motores de combustión interna. En este sentido, tienen pros y contras. Los mejores de combustión interna arrancan de forma instantánea, pero tienen problemas para hacerlo cuando la temperatura e ambiente es fría o cuando el motor está frío (o también si hay mucha humedad ambiental). En cambio los motores stirling no tienen este problema y funcionan bien a bajas temperaturas.

Por último, resaltar que se trata de motores sencillos pero a la vez versátiles, y que ofrecen un importante grado de fiabilidad. Sin embargo, no todo son ventajas, y su uso disminuyó a causa de algunos inconvenientes. En el siguiente punto vemos algunos de los más decisivos.

Desventajas de un Motor Stirling

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Una de las principales desventajas de los motores stirling era su coste y su tamaño. Esto ocurría por la necesidad de utilizar intercambiadores. Estas piezas se necesitan para soportar el calor de entrada y salida y han de ser lo suficientemente grandes y resistentes como para aguantar la acción corrosiva de la fuente calorífica. Esto supone algunos motores eran demasiado grandes para la energía que eran capaces de producir, y su construcción se encarecía demasiado.

Otro punto que influía en el tamaño de este tipo de motores era la necesidad de utilizar radiadores de gran tamaño para poder disipar el calor en el foco frío del motor. Esta es una de las razones principales que han impedido que los motores stirling se hayan empleado en automóviles u otros vehículos, pero no impide que sí puedan ser usado en otro tipo de industrias.

Antes ya hablamos que la puesta en marcha de un motor stirling (de combustión externa) es diferente a la de un motor de combustión interna. El motor stirling no arranca de forma instantánea, como sí lo hace el de combustión interna (siempre y cuando se den unas condiciones de temperatura y humedad determinadas). Por el contrario, el motor stirling necesita ir calentándose poco a poco, al igual que sucedía con los motores de vapor. En comparación con estos dos sistemas, el motor stirling es más rápido que la máquina de vapor, pero más lento que los de combustión interna.

Por otro lado, un motor stirling suele ser empleado para realizar un trabajo constante, es decir, está diseñado para convertir la energía calorífica en mecánica durante períodos constantes de tiempo. Esto supone que durante su vida útil es necesario hacer ajustes o incorporar nuevos mecanismos que permitan que siga realizando su trabajo de forma efectiva.

En definitiva, aunque ya no se usan demasiado, los motores stirling fueron un gran avance y contribuyeron en gran medida a la evolución mecánica.

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