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Motor Stirling

Motor Stirling

O motor Stirling é um motor térmico de combustão externa. Originalmente, foi concebido como um motor industrial principal para competir com a máquina a vapor, mas na prática, durante mais de um século, foi usado apenas para aplicações domésticas e para motores de baixa potência.

O motor de Stirling foi inventado em 1816 por Robert Stirling, um padre escocês. Uma das preocupações da época era a segurança das máquinas a vapor. O objetivo de Stirling era obter um motor menos perigoso do que a máquina a vapor.

A operação do motor Stirling baseia-se na expansão e contração de um gás que pode ser hélio, hidrogênio, nitrogênio ou ar. Este gás é forçado a rodar ciclicamente de uma fonte fria onde se contrai para uma fonte quente onde se expande. É considerado como um motor térmico. É um motor termodinâmico devido à presença de um gradiente de temperatura entre as duas fontes térmicas.

Atualmente, o desenvolvimento ainda está sendo investigado. O fato de que você só precisa de uma fonte de calor externa oferece uma grande versatilidade, pois este fato lhe dá a possibilidade de usar muitas fontes de energia para o seu funcionamento. Exemplos de fontes de energia usadas em um motor Stirling são energia solar térmica, combustíveis fósseis, como carvão ou petróleo, biomassa, energia geotérmica e outros.

Operação de um motor Stirling

Um motor Stirling é um mecanismo alternativo que funciona em um ciclo regenerativo termodinamicamente fechado. O motor Stirling funciona com compressão cíclica e expansão cíclica do fluido de trabalho em diferentes níveis de temperatura.

Operação de um motor Stirling O motor Stirling é um motor térmico que funciona através de um ciclo de compressão e expansão de um gás. São utilizados dois níveis de temperatura que fazem uma conversão líquida de energia térmica em energia mecânica (trabalho mecânico). O gás comprimido exerce pressão sobre um pistão. O pistão está conectado a uma virabrequim que permite converter o movimento linear do pistão dentro do cilindro em um movimento de rotação de um eixo.

No grupo dos motores térmicos, como a máquina a vapor, o motor Stirling é classificado como um motor de combustão externo; Todas as transferências de calor com o gás de trabalho são feitas através da parede do motor. Em contraste, em um motor de combustão interna, a entrada de calor é feita pela combustão de um combustível dentro do corpo do fluido de trabalho.

Desempenho do motor Stirling

Como é típico dos motores térmicos, o ciclo geral do motor Stirling consiste em:

  • Comprimir o gás frio
  • Aqueça o gás
  • Expandir o gás quente
  • Refrigere o gás antes de repetir o ciclo.

A eficiência do processo é muito restrita pela eficiência do ciclo Carnot, que depende da diferença de temperatura entre os tanques quente e frio. De qualquer forma, o motor Stirling é o único capaz de se aproximar do desempenho máximo teórico conhecido como desempenho de Carnot.

Diferenças entre o motor Stirling e a máquina a vapor

Ao contrário de uma máquina a vapor, o motor Stirling fecha uma quantidade fixa de fluido em um estado gasoso permanente, como o ar. Em contraste, na máquina a vapor o fluido de trabalho sofre uma mudança de fase de líquido para gás.

O motor Stirling é caracterizado por sua alta eficiência em relação às máquinas a vapor, operação mais silenciosa e fácil de usar diferentes fontes de calor.

Esta compatibilidade com fontes de energia alternativas e renováveis tem sido cada vez mais importante à medida que o custo dos combustíveis fósseis convencionais aumentou e a sensibilidade social com as mudanças climáticas. O motor Stirling é atualmente de interesse como núcleo das unidades de microcombustição de calor e energia, ou seja, de cogeração, na qual é mais seguro e eficiente que uma energia de vapor.

Aplicações do motor Stirling

Esta tecnologia é considerada de excelente aplicação para regiões onde há uma grande quantidade de colonos dispersos, que seria muito caro para alcançar com uma rede elétrica.

É de se esperar que os fabricantes de motores Stirling construam pequenas unidades do mesmo tipo em larga escala (com disco solar) como, por exemplo, com capacidade para produzir cerca de 200 a 400 kWh por mês (equipamentos de 1 a 2 kW de potência aproximadamente ); especialmente para países situados entre os trópicos, porque nessas áreas a quantidade de radiação solar é excelente ao longo do ano e, por sua vez, é a região onde há população mais dispersa.

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Última revisão: 13 de dezembro de 2017