UNIVERSIDAD FRANCISCO GAVIDIA FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA

FISICA I

CATEDRATICO

ING. RODRIGO CARLOS CAMPOS

GRUPO DE CLASE:03

HORARIO: 6:3PM0-8:10PM

AVANCE DE: CONSERVACION DE LA ENERGIA -MOTOR

STIRLING

NOMBRE DE LOS INTEGRANTES CARNET

GREGORIO PORTILLO

EDGAR LARIN

KAREN YASMIN FLORES FF100411

FRANCISCO JAVIER DELGADO

JUAN CARLOS GUERRERO

EVALUACIÓN DEL AVANCE

PARTE DEL AVANCE PONDERACIÓN

Portada

Indice

Resumen

Objetivos

Marco Teórico

Material a utilizar

Procedimiento o Flujograma de armado

Bibliografía

NOTA GLOBAL

SAN SALVADOR 2 DE MAYO DE 2013

1

Conservación de la energía-Motor Stirling

INDICE

INTRODUCCION…………………………………………………………………………………….i

RESUMEN ............................................................................................................................ 3

OBJETIVOS .......................................................................................................................... 4

OBJETIVO GENERAL ...................................................................................................... 4

OBJETIVOS ESPECIFICOS ............................................................................................. 4

MARCO TEORICO………………………………………………………………………………..….5

MATERIALES A UTILIZAR ................................................................................................. 9

PASOS PARA ARMAR EL PROYECTO............................................................................. 10

BIBLIOGRAFIA……………………………………………………………………………………..13

ANEXOS

2

Conservación de la energía-Motor Stirling

INTRODUCCIÓN

El proyecto que se propone para la materia de física I, consiste en diseñar un

motor Stirling donde explique y aplique la conservación de la energía, como la teoría lo

indica la energía no se puede crear ni destruir la energía solo transformarse esto nos dice

la ley de conservación de la energía.

Cuando hay una perdida en una forma de energía será una ganancia en otra

forma de energía, la magnitud del trabajo efectuado por las fuerzas de rozamiento es

igual a la ganancia en energía térmica hay desprendimiento de calor, las fuerzas de

rozamiento siempre dan un cambio positivo en la energía térmica.

Por tanto se presentará un resumen del proyecto, los objetivos, el marco teórico

donde se explicará las leyes aplicadas, los materiales a utilizar y los pasos necesarios

para armar el proyecto.

i

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Conservación de la energía-Motor Stirling

RESUMEN

El Motor Stirling objeto de nuestro estudio es un tipo de motor térmico y como tal, genera

trabajo mecánico a partir de la diferencia de temperaturas. La actual preocupación

medioambiental y la escasez de recursos energéticos de carácter fósil ha hecho que s e

haya rescatado del olvido este genial aparato como una de las posibles soluciones a tales

problemas dados su excepcional rendimiento.

El principio básico del funcionamiento del motor

ideado por Stirling es calentar y enfriar un medio

de trabajo, ya sea aire, helio, hidrógeno o incluso

alguna clase de líquido. Al calentar el medio de

trabajo, conseguiremos que incremente su volumen,

y se aprovechará ese movimiento para desplazar

una parte del motor. Posteriormente, enfriaremos

de nuevo el medio de trabajo, reduciendo su

volumen, y consiguiendo que el motor vuelva a la

posición inicial. El motor trabajará siempre con el

mismo medio de trabajo, por lo que el motor debe

ser hermético.

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Conservación de la energía-Motor Stirling

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Demostrar el funcionamiento y transformación de las energías cinética y potencial

en el proceso de funcionamiento del Motor Stirling

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Investigar los diferentes factores que influyen en la conservación de la energía.

Elaborar una maqueta donde se observe y aplique el fenómeno de la conservación

de la energia.

Demostrar mediante cálculos el cumplimiento de estas leyes y principios.

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Conservación de la energía-Motor Stirling

MARCO TEORICO

La conservación de la energía es un principio físico básico presente en todas las

áreas de la física (mecánica, termodinámica, física atómica, etc.) y también desempeña un

papel central en otras ciencias (biología, química). Por lo tanto, es preciso explicar la

terminología del concepto de energía en una manera comprensible en el aula. Los

motores térmicos, por ejemplo, son adecuados para esto y, asimismo, se los puede utilizar

para demostrar desarrollos históricos en física y tecnología.

Las situaciones que suponen la transformación de energía mecánica en energía

interna debido a fuerzas no conservativas requieren un manejo especial.

El motor Stirling es el único capaz de aproximarse (teóricamente lo alcanza) al

rendimiento máximo teórico conocido

como rendimiento de Carnot, por lo que, en lo

que a rendimiento de motores térmicos se

refiere, es la mejor opción. 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 sólo se alcanza a

velocidades bajas.

El ciclo teórico Stirling es inalcanzable en la práctica, y el ciclo Stirling real

tendría un rendimiento intrínsecamente inferior al del ciclo Otto, además el rendimiento

del ciclo es sensible a la temperatura exterior, por lo que su eficiencia es mayor en climas

fríos como el invierno en los países

nórdicos, mientras tendría menos

interés en climas como los de los países

ecuatoriales, conservando siempre la

ventaja de los motores de combustión

externa de las mínimas emisiones de

gases contaminantes, y la posibilidad

6

Conservación de la energía-Motor Stirling

de aceptar fuentes de calor sin combustión.

Su ciclo de trabajo se conforma mediante 2

transformaciones isocóricas (calentamiento y enfriamiento a volumen constante) y

dos isotermas (compresión y expansión a temperatura constante)

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 unfluido. El regenerador divide al motor en dos

zonas: una zona caliente y otra zona fría. El fluido se

desplaza de la zona caliente a la fría durante los diversos

ciclos de trabajo, atravesando el regenerador.

Puede emplear 1, 2, 3 o más pistones.

(Jewett, Serway)

(Cristobal)

RENDIMIENTO DEL MOTOR STIRLING

El motor Stirling tiene el potencial de alcanzar el rendimiento de Carnot, lo cual le

permite, teóricamente, alcanzar el límite máximo de rendimiento, que es a lo máximo que

puede llegar un motor térmico.

7

Conservación de la energía-Motor Stirling

El rendimiento de un motor térmico es la relación existente entre el trabajo

producido y el calor absorbido

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Conservación de la energía-Motor Stirling

9

Conservación de la energía-Motor Stirling

MATERIALES A UTILIZAR

Los materiales para la elaboración del motor Stirling son los siguientes:

Unidad Cantidad Costo unitario Total

MATERIALES

1 Placas de metal (aluminio o hierro) 2 8.00$ 16.00$

2 Alambre de acero 0.8mm metro 3 1.20$ 3.60$

3 Espuma de poliestireno (para el desplazador) 1 3.00$ 3.00$

4 Madera de Balsa (para el centro del desplazador) 1 4.00$ 4.00$

5

Casquillo de cojinete y conijete de grafito

(conectado al barra de desplazamiento) (mejor sellado y menos

fricción) 1 5.00$ 5.00$

6

Tornillos de 3/8 pulgadas (para asegurar las

placas y el rotor de salida) 6 0.60$ 3.60$

7 Foco Led (1.9 voltios y 250mA) 1 0.25$ 0.25$

8 Filtro de campana de cocina (Para los discos regeneradores) 1 7.00$ 7.00$

9 Válvula pequeña de salida. 1 5.00$ 5.00$

10 Guante de látex (como membrana de la válvula de salida) 1 2.00$ 2.00$

11 Sistema de rotor en la parte alta del motor 1 12.00$ 12.00$

12 Generador eléctrico 1 18.00$ 18.00$

HERRAMIENTAS

13 Navaja 1 3.00$ 3.00$

14 Alicate 1 6.00$ 6.00$

PAPELERIA

15 Papel bons 25 0.02$ 0.50$

16 Impresiones 20 0.05$ 1.00$

17 Anillado 1 1.00$ 1.00$

90.95$

DESCRIPCIÓN

TOTAL

10

Conservación de la energía-Motor Stirling

PASOS PARA ARMAR EL PROYECTO

CONCLUSIONES

Es un motor de combustión externa.

El principio de funcionamiento es el trabajo hecho por la contracción de gas

Si no existe regenerador, el motor también funciona, pero su rendimiento es inferior

El motor Stirling es el único capaz de aproximarse (teóricamente lo alcanza) al rendimiento

máximo teórico conocido como rendimiento de Carnot.

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Conservación de la energía-Motor Stirling

BIBLIOGRAFIA

LIBROS Cristobal, J. (s.f.). Fisica Universitaria (12° Edición ed., Vol. 2).

Jewett, Serway. (s.f.). Fisica para ciencias e ingenieria (Vol. 1). (S. Cervantes, Ed.)

SITIOS WEB

http://www.motorstirling.com/

http://www.en.boehm-stirling.com/engines.html

http://www.youtube.com/watch?v=UvrBzwBIFhM

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Conservación de la energía-Motor Stirling

(Jewett, Serway)

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Conservación de la energía-Motor Stirling

ANEXOS

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Conservación de la energía-Motor Stirling

Aplicaciones del Motor Stirling

a.) Conversión de la energía solar en energía electrica:

Se utiliza poder convertir la energía solar en eléctrica (construirse

mini centrales dish-Stirling), y así generar más electricidad cerca

del punto de consumo y reducir las pérdidas ocasionadas en el

transporte y distribución de electricidad. La gran ventaja que nos

ofrece, es la generación de energía distribuida.

b.) Cogenerador:

En esta aplicación el motor mueve un generador para producir

electricidad y entrega así mismo agua de refrigeración, la cual es

aprovechada como energía térmica a unos 60 grados Celsius.

c.) En los Submarinos:

El motor Stirling es la base de la propulsión de algunos motores, y a que permite recargar las baterías

a altas profundidades.

d.) En los yates:

Aquí también tenemos un motor stirling, el cual está especialmente diseñado para yates.

e.) Enfriadoras:

En estos dispositivos se le brinda calor al motor, para que este genere movimiento, y por ende

producir frio y calor cuando se le aplique un movimiento mecánico mediante un motor exterior.

El motor Stirling es excelente para aplicaciones de refrigeración, e incluso nos permite alcanzar

temperaturas criogénicas.