Permite, a partir de una fuente de calor externa, aprovechar el trabajo de expansión de un gas para generar movimiento.

Descripción

Este motor basa su funcionamiento en el llamado ciclo de Stirling (que se fundamenta en la compresión y expansión de un gas, como ser aire, hidrógeno o helio, producidas por variaciones en la temperatura del mismo). El motor consta básicamente de una cámara sellada (donde se encuentra encerrado el gas) separada en dos regiones: una en contacto con una fuente de calor externa y la otra aproximadamente a temperatura ambiente; y dos pistones encargados de llevar el gas de una región de la cámara a la otra y de transmitir, a través de una biela, el movimiento producido por el trabajo de expansión que realiza el gas sobre los mismos a las ruedas inerciales que se observan en su parte superior. Para poder lograr que una de las regiones de la cámara se encuentre aproximadamente a temperatura ambiente, el motor posee una placa de amianto para aislar la parte inferior, donde se halla la fuente de calor, de la parte superior y además,  la parte superior se encuentra provista de una serie de aletas metálicas que sirven para lograr una más eficiente disipación al ambiente del calor que va perdiendo el gas en su recorrido.
El ciclo que realiza el gas encerrado es el siguiente (ver figura): al estar en contacto con la fuente de calor el gas aumenta su temperatura expandiéndose y desplazando uno de los pistones, llenando de esta forma la porción de la cámara provista de las aletas de refrigeración. De esta forma se ponen en movimiento las ruedas inerciales. Éstas hacen que el segundo pistón ascienda y que el aire, que ya atravesó una primera etapa de refrigeración, entre en la región de la cámara que se encuentra a temperatura ambiente. Al disminuir la temperatura del gas, éste se comprime haciendo que el pistón comience su descenso. Por último, el movimiento de las ruedas inerciales hace que el pistón de la región a temperatura ambiente descienda y que el pistón correspondiente a la región de la cámara en contacto con la fuente caliente comience su ascenso, trasladando de esta forma el gas de la región fría hacia la que se encuentra a mayor temperatura. A partir de aquí el ciclo se repite.

Usos

Los motores de aire caliente se desarrollaron principalmente a comienzos del siglo XIX, siendo el motor de Stirling uno de los más destacados. El objetivo era lograr motores más seguros y eficientes que las máquinas de vapor (eran frecuentes las explosiones de las calderas de estas últimas debido a las grandes presiones que alcanzaba el vapor dentro de las mismas). Sin embargo, con el advenimiento de los motores eléctricos, esta tecnología caería en desuso. No obstante, ya avanzado el siglo XX, la compañía Philips Electronics de Holanda retomó la investigación sobre este tipo de motores con el fin de construir generadores de energía eléctrica para zonas aisladas. Incluso en la década de 1980, la compañía naviera sueca Kockums implementó este tipo de motores para la propulsión de submarinos. Hoy en día, este tipo de máquinas se utiliza principalmente en la licuefacción de gases, haciendo el proceso inverso.

Contenidos Asociados

Termodinámica. Máquinas térmicas.

Bibliografía
Appareils de Physique, Nº 50 T. II y III. Max Kohl A. G. Chemnitz (catálogo)
Tratado Elemental de Física. A. Ganot

Responsable de la ficha
Francisco GP, Patricia, Carlos