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• Renzo Elmer Canaza Ortiz

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CICLO STIRLING Introducción: El ciclo de Stirling es un ejemplo, como el ciclo de Carnot de ciclo completamente reversible y que por tanto alcanza el máximo rendimiento que permite el Segundo Principio de la Termodinámica. Se trata de un ciclo altamente ideal cuya realización práctica, incluso en forma aproximada entraña serias dificultades. No obstante, en los últimos años ha adquirido relevancia con el desarrollo de motores de Stirling, que funcionan de manera aproximada según este ciclo.

Descripción: Ciclo termodinámico reversible de potencia que busca obtener el máximo rendimiento. El motor Stirling es el único capaza de aproximarse al rendimiento de Carnot, por lo que, es la mejor opción. Su ciclo de trabajo se conforma mediante 2 transformaciones isocoricas y dos isotérmicas. 1 – 2. Compresión isotérmica. 2 – 3. Absorción de calor a volumen constante. 3 – 4. Expansión isotérmica. 4 – 1. Enfriamiento a volumen constante

FUNCIONAMIENTO. Un sistema que realiza el ciclo Stirling Está formado por:    

Cilindro. Pistón de trabajo. Pistón de desplazamiento. Dividiendo el sistema en dos zonas, una zona fría a Tf.

ETAPA 1: COMPRENSION ISOTERMICA. El gas se comprime desde un volumen inicial (1) hasta uno final (2), inferior, manteniendo su temperatura constante en la parte fría del cilindro.

ETAPA 2: ABSORCION DE CALOR El gas se calienta desde la temperatura Tc a la temperatura Tf a volumen constante, cediendo una cantidad de calor a la zona fría.

ETAPA 3: EXPANSION ISOTERMICA. El gas se expande mientras se le suministra calor de forma que su temperatura

Permanece en su valor Tf.

ETAPA 4: ENFRIAMIENTO.

Se reduce la temperatura del gas de nuevo a su valor Tc en un proceso a volumen constante.

APLICACIONES: 



Energía solar:

Industria automotriz:

VENTAJAS:    

Funciona con cualquier fuente de calor. Se puede usar en proceso de combustión continua, reduciendo las emisiones. Necesitan menos lubricación y duran más que otras máquinas alternativas. Se pueden construir para un funcionamiento silencioso y sin consumo de aire para propulsión de submarinos o en el espacio.

DESVENTAJAS:  

El fluido de trabajo es una gas lo que acarrea dificultades operativas. En general se utiliza el hidrogeno y el helio por sus buenas propiedades termodinámicas. No puede arrancar instantáneamente, tiene que primero “calentarse”

CALCULO DEL RENDIMIENTO En este proceso se absorbe calor en al calentamiento isócoro y la expansión isoterma, y se cede en los otros dos procesos. El valor neto del calor absorbido es

y del cedido

de forma que el rendimiento es

siendo r la relación de compresión. Podemos comprobar que este rendimiento es siempre menor que el de una máquina reversible que opere entre estas dos temperaturas

siendo la diferencia