Energías limpias: Motor Stirling

Este hilo va dirigido a todos los que quieran investigar en el campo de las energías limpias (o menos sucias), también a los que tengan inquietudes autosuficientes, o simplemente experimentar por puro placer.



Es un prototipo un poco chapuzas que hice a ratos en una semana utilizando materiales pillados al vuelo.

Este tipo de motor funciona en lugar de con vapor, con aire caliente en su interior. Es mucho menos potente que sus hermanos de explosión e incluso que la máquina de vapor, pero tiene varias ventajas: Es tremendamente sencillo hacer uno, es barato, simple (y por tanto fiable y robusto).

Tiene dos cilindros y dos pistones.
El cilindro desplazador es el bote "hida" del que sale la biela de la izquierda. El pistón es un bote de refresco modificado para acortarlo. No tiene que ir encajado sino que hay 2-3 mm de "luz" o espacio entre ambos.

El cilindro y pistón de "fuerza" es el tubo de cobre que se vé en la parte derecha del que sale la biela de la derecha. El "pistón" está hecho con dos monedas de 5 céntimos de euro unidas por un tornillo y mecanizadas con la taladradora y papel de lija hasta una precisión tal que, dicho piston corre libremente por el tubo pero si se tapa un extremo del tubo, el pistón queda retenido por el vacio. Este pistón y cilindro sí que tienen que ir exactos.

Las bielas están hechas con palillos para "pinchos morunos".

El cigüeñal, un radio de bicicleta. Ver el detalle, que la biela derecha está desfasada 90º (retrasada) respecto a la biela izquierda.

La discreta potencia entregada puede compensarse haciendo un motor mucho mas grande, mas elaborado y también se pueden poner varios cilindros en tandem para aumentar la fuerza total. Esta necesidad de que para obtener una potencia aceptable tenga que tener un tamaño considerable lo aleja de poder ser utilizado para motorizar vehículos, pero puede servir en aplicaciones donde ni el peso ni el volumen sean limitaciones.

La mayoría de las especificaciones de este motor no son -ni por asomo- tan exigentes como lo serían en el caso de un motor de gasolina o diesel.

Por ejemplo, el piston desplazador que está dentro del bote principal es una lata de refresco acortada que deja un espacio entre piston y cilindro de 2-3 milimetros, y no tiene que ir ajustado a la centésima de milimetro como en el caso de un motor de explosión. Por lo tanto, tampoco hay rozamiento ni fricción, no se calienta tanto... en fin, que trabaja en unas condiciones no tan extremas, lo que se traduce en fiabilidad.

Tampoco tenemos el problema de la mezcla aire-combustible, ni carburadores, inyectores, válvulas, bombas, .....

Son de una gran sencillez.

En el video veis como tengo que darle un empujón para que arranque. Al igual que los de gasolina y gasoil, estos motores necesitan ser arrancados por medios externos. No arrancan solos. Pero eso tampoco es problema. Se podría incluso automatizar el arranque.

Este motor puede tener aplicaciones reales en el huerto y también fuera de él. A mi se me ocurren dos usos:

- Bombeo de agua
- Generación de electricidad.

Voy camino de hacer otro motor stirling pero esta vez con refrigeración en la parte fría, ya que esto aumentaría sustancialmente la potencia entregada por el motor. En efecto: La potencia es mayor cuanto mayor es la diferencia de temperatura entre la parte caliente (la que recibe el calor) y la parte fría (el lugar de donde sale la biela).

Después habrá que probar un prototipo grandote.

Y lo mejor de todo: Probar si concentrando los rayos del Sol se puede hacer andar a estos motores. Bueno, en realidad esto ya se está haciendo y con éxito. Yo me refiero a hacerlo con medios mas o menos caseros.

 

Re: Motor Stirling

Si lo explicaras para gente torpe torpe torpe como yo me animaría a hacerlo!!! soy un tio que le gusta experimentar por pura diversión y para romper mis limites ya que la gente me considera un chapuzas y sin sentido de coordinación entre mi cerebro y mis manos jajaja.
Pero genial el invento de todas formas y parece que no requiere muchos materiales y demás.

Saludos!!

 

Re: Motor Stirling

A mí me parece que eres un genio Terrazocultor

¿Para el arranque con una batería como la de los autos no bastaría? Perdóname si estoy diciendo alguna sandez, pues a tí ya se te habría ocurrido de ser viable y económico el hacerlo así

Yo he visto en exposiciones técnico-agrícolas aquí, que también la energía solar puedes acumularla en baterías. Pero que es muy elevado el costo de los paneles solares para recolectarla (cada célula es carísima y como para un panel necesitas muchas...).

Se me ha ocurrido, con esta cabecita loca que tengo, qué sucedería al hacer incidir los rayos solares sobre un espejo como los de los telescopios, o como hacemos con la lupa para asesinar pobres hormigas indefensas (cuando éramos niños y había poco qué hacer), pero siempre volvemos al problema de la acumulación de la energía que se produzca por ese medio.

Pero no es que pretenda yo darte clases a tí que tienes un cerebro de maravilla, pero tal vez al pretender desasnarme se te ocurra alguna nueva idea brillante y yo me sentiré orgullosa de haber sido el motor para que la generaras.

¡Qué hago yo en este Hilo de gente inteligente!

 

Re: Motor Stirling

Lo mismo que yo Magni saciar nuestra curiosidad jejeje, aunque no tengamos ni idea de esto nos interesamos en aprender

 

Re: Motor Stirling

Eso sí, ahí te doy la razón, que curiosidad no me falta...

Y bien dicen que preguntando se aprende

Terrazocultor, ya Biel te ha hablado de las baterías para acumular energía solar en el otro Hilo, yo te he consultado antes de pasar por allí, mis disculpas:

http://www.infojardin.com/foro/showthread.php?t=110343&page=2

 

Re: Motor Stirling

Holas,

Que buen post has creado Terrazo, ya tenía ganas yo de ver alguna cosa de estas por aquí. Participar no se si participaré mucho pero de lector me vais a tener seguro,

Fraternidad, Armonía y Sentido del Humor



"Diplomémonos en la Universidad de la Naturaleza"

 

Re: Motor Stirling

mx3, en internet no es que haya mucha documentación sobre este motor, pero algo hay. Y casi todo en Inglés. Es conveniente disponer un taladro "normal" y también uno pequeñito para trabajos de precisión. No está de más tener un tornillo de mesa y otras herramientas auxiliares: Limas, alicates de distinto tipo, pinzas, soldador de electrónica, pegamentos varios..

Hola Magni, el arranque "manual" no es ningún problema. Se le dá el pescozón al volante y a funcionar. Poner un arranque eléctrico sería mas bien un "rizar el rizo" que un problema real.

Dices que el coste de los paneles fotovoltaicos es aún muy caro, y yo estoy de acuerdo.

Que yo sepa, la energía solar tiene dos vertientes:

1. Calentar agua. Que sí, que está muy bien, pero es sólo eso: Agua caliente.

2. Generar electricidad: Esta es "la buena".

2.1 Por un lado están las centrales que concentran la luz solar en un punto mediante espejos parabólicos que se orientan automáticamente al Sol. En ese punto de concentración se genera calor como para producir vapor a muy alta presión y con ello mover una turbina que a su vez moverá un alternador. Y ya tenemos electricidad. Muy bonito pero este sistema escapa un poco a las posibilidades domésticas de una casa de campo o una terraza.

2.2 Por otro lado tenemos los paneles fotovoltaicos que generan electricidad directamente a partir de los rayos solares. Sencillo en cuanto a la instalacion que no tiene partes móviles ni vapor de nada, ni presión alta ni presión baja, no hay fluidos ni tuberías,.... En fin, sencillo de instalar y mantener.

Pero no todo el monte es orégano:

La potencia generada por euro invertido sique siendo muy discreta, y eso que los productores son primados económicamente con hasta un 575% del precio mercado de la electricidad (según zonas). Para mas Inri, estos paneles fotovoltaicos tienen todos patente propiedad de las petroleras (las compraron en su día calladitos y sin hacer ruido), por lo que es mas que previsible que, una vez comience el declive del petróleo -pero el declive de verdad-, pues si ahora estos paneles están caros, espérate a que llegue ese declive del petróleo: Entonces nos darán sartenazos de órdago la grande. Al tiempo.

Y no existe tecnología casera para fabricar estos paneles.

¿Hay alguna opción mas para generar electricidad a partir del Sol, en cantidad apreciable y usando tecnología al alcance de todos?

Creo que si: El motor Stirling.

Eso que se te ha ocurrido "con tu cabecita loca" de usar una lupa para concentrar los rayos solares es precisamente uno de mis próximos experimentos para hacer funcionar al motor no quemando combustible sino con el Sol. Pero en lugar de usar una lupa convencional utilizaré otro tipo de lente.

Todo esto por supuesto, con permiso del Sol y con el beneplácito de su monarca Leo, que no quiero llevarme un Real Rugido de desaprobación...

 

Re: Motor Stirling

¡Gracias por tu respuesta Terrazocultor!

Aquí en mi país, sobre todo en la zona de la Patagonia, como hay tanto viento y es otra de las energías gratuitas que nos brinda la naturaleza y que se usa desde tiempo inmemorial, se han colocado grandes molinos muy sofisticados. Por lo que veo en España al buscar en Google y, claro, luego de leer a Cervantes cuando nos cuenta como Don Quijote pelea contra los gigantes, en la zona de La Mancha hay también hermosísimos molinos de viento.

Me doy cuenta de que depende la zona en la que se hallen se utilizan con distintos fines, producción de electricidad, extracción de agua... Y cuando veo las veletas que están sobre los techos de las casas para ver la dirección de la que sopla el viento me he preguntado si ya que están allí no podría dárseles alguna otra utilidad. A veces su giro es alocado y sería beneficioso acumular la energía producida en esos momentos. Tal vez el coste sea mayor que lo obtenido a cambio, pero a fin de experimentar no estaría de más...

Todos los años, al hacerse aquí la Feria Agrícola-Industrial he asistido y me he interiorizado en todos los proyectos presentados, incluso una vez me anoté en un Curso a Distancia sobre Energía Solar, y en él explicaban la manera de poner a funcionar una casa completa mediante este sistema. Luego de ver lo que ha conseguido Biel me doy cuenta de que la idea es ejecutable y que la cosa no queda sólo en los libros de texto.

Tengo sólo quince años y mis estudios actuales giran en torno al Arte y el Diseño así es que no he podido interiorizarme más al respecto, por ello es que te pregunto en cuanto a lo que dices de la fabricación de los paneles: Alguien lo hizo la primera vez con medios a su alcance y al igual que nos han llegado hasta nuestros días los manuscritos de Leonardo Da Vinci ¿no habrá registros de cómo se consiguió atrapar la energía del Sol la primera vez?

Me siento como un gusanito queriendo conversar con Einstein, pero es que todo lo que es física y mecánica siempre me ha interesado. Y, por favor, no pierdas tu precioso tiempo respondiéndome si te parecen muy necias mis interrogantes...

Con todo mi respeto.

 

Re: Motor Stirling

Hola Magni,

Si, me consta que en Argentina hay muchos molinos, y muchos aerogeneradores. Los que tienen muchas palas (aspas) suelen emplearse para bombear agua, mientras que los que tienen 2,3 ó 4 palas se emplean para mover un alternador y producir electricidad. Estos últimos pueden llegar a ser realmente grandes, de más de 100 metros de altura y producir electricidad en el orden de más de 2 MW.

Una pequeña máquina eólica en el tejado de una casa daría muy poca energía y no sería posible autoabasterce sólo de ella, pero si es una opción válida para una pequeña casita que se habite solo por ejemplo durante el fín de semana. O también como ayuda en un velero, pues en el mar casi siempre sopla buen viento. Muchos veleros se autoabastecen en el mar con uno de éstos.

Si, pero me temo que ese "alguien" es una gran empresa, y "los medios a su alcance" eran los de una gran empresa, porque la fabricación de esos paneles es quimica de la fina, y conlleva diseños microscópicos al igual que la fabricación de circuitos integrados electrónicos. Es tecnología "espacial" y "especial". Los paneles solares fotovoltaicos no tuvieron un humilde comienzo en un garaje de algún científico estilo Edison, sino que desde un principio fue el resultado de trabajo e investigación de un equipo humano y técnico muy grande.

Es cierto que el principio físico por el cual funcionan los descubrió un tal Becquerel, pero sólo eso: Desveló la base científica pero con un artilugio con una eficiencia de solo el 1%. El verdadero panel fotovoltaico lo desarrolló nada menos que la compañía Bell, gigante de la tecnología que también desarrolló el componente electrónico "transistor" que revolucionó la tecnología...y el mundo.

Tus preguntas no son necias para nada. Para tener 15 años te veo muy despierta. Seguro que tus padres y profesores están encantados contigo.

Ah! y puestos a emparentarme con un científico, no lo hagas con Einstein, hazlo con éste otro:

 

Motor Stirling

Te digo, que puestos a elegir para que fuese mi profesor de física, entre éste:



Y éste, que según me dices es más parecido a tí:



No sabría con cuál quedarme...

Si no es que estás ironizando al emplear las palabras, te diré que a la hora de aprender algo ni mi madre ni mis profesores están contentos conmigo pues suelo ser bastante molesta, como habrás podido apreciar

¡Gracias Terrazocultor! Las explicaciones que me has dado te aseguro que no han caído en saco roto, de inmediato fui a buscar más información sobre la Bell y leí acerca de sus varios premios Nobel y desde cuánto tiempo hace que tienen ya la patente del panel solar. Veré qué puedo hacer en mi hogar para que la veleta no esté dando vueltas sobre el tejado sin utilidad, que algo tendrá que producir, no están los tiempos actuales como para desperdiciar energía

Con todo mi respeto.

 

Re: Motor Stirling

No ironizaba, lo decía en serio, porque te veo bastante aplicada.

Si quieres que tu veleta haga alto útil en lugar de dar vueltas sin ton ni son, ahí tienes un reto: Construir un aerogenerador es una tarea que lleva mucho trabajo y hace falta tener prácticamente un taller (o usar el taller de otro), pero se puede hacer:

http://www.otherpower.com/trips1.html

 

Motor Stirling

¡Gracias Terrazocultor!

 

Re: Motor Stirling

fantástico post, enhorabuena Terrazocultor y Magni por vuestra sanísima curiosidad de genios. saludos Mx 3 y Sr. Delfinio.
1- Terrazocultor, si puedes cambiar el nombre del post a por ejemplo "energias alternativas" podríamos ir desarrollando cosas aqui y probar para hacerlas en casa, como creas mejor, el titulo es solo la portada del libro, lo bueno es el libro en si.
2- El aerogenerador, supongo que hay de muchos tipos y que es una opción importante aunque el viento es algo inconstante, pero con acumuladores o baterias que puedan aprovechar cuando se genera mucha electricidad parece un poco mejor, y si lo podemos acompañar con un motor alternadora funcionando con biodiesel creo que ya tenemos algo bastante bueno para fabricar electricidad.

Ahora también desgraciadamente con la crisis es un buen momento para comprar, ya me han ofrecido cosas a mitad de precio de amigos que no pueden pagar la hipoteca, pero me limite a aconsejar y a decirle que no vendiera así. prefiero otra clase de oportunidades. puñetera crisis.

pongo un enlace de aerogeneradores, lo que está en inglés
http://www.windturbinesnow.com/cylindrical-conical-wind-turbines.htm

y otros enlaces de energias limpias o alternativas
http://www.lageneraciondelsol.com/
http://www.energias-renovables.com/paginas/Contenidosecciones.asp?ID=14&Cod=15540&Tipo=&Nombre=Noticias
http://fuelcells.com/

 

Re: Motor Stirling

¡Muy buenos los enlaces que has dejado Biel! Me ha encantado saber lo de la Base Antártica que usa energías renovables, y qué maravilla lo de las viviendas de Sevilla. Leí también lo de la buena salida laboral que representa este campo, cosa que, en época de crisis, brinda una esperanza

¡Muchas gracias!

 

Re: Motor Stirling

Hola biel, si que puede cambiarse el nombre del post, pero creo que hay que avisar al administrador porque un usuario no puede cambiarlo.

El motor del video en realidad es mi segundo stirling. El primero lo hice unos dias antes y es prácticamente igual, cambian algunos detalles como que el cilindro y pistón de fuerza (el de la derecha) está hecho con el tipico globo. También cambia que en el segundo el paso del eje del desplazador es mas hermético y al mismo tiempo, mas suave.

Ahora estoy haciendo el tercer motor, con más innovaciones y mejoras:

- Es el doble de grande que el anterior. Pero es el doble de grande en cuanto a largo, no en cuanto a ancho. Esto acrecentará la diferencia de temperatura entre parte caliente y fria con la consiguiente mejora en el rendimiento.

- El motor, en lugar de vertical, es horizontal. Así, la fuente de calor no calienta la parte fría por convección como ocurre en el diseño vertical.

- Es mas fácil hacerlo funcionar por medio de concentración de rayos solares, pues mientras en el diseño vertical habría que colocarle los rayos del Sol por debajo (dificil), en el diseño horizontal se les haría incidir lateralmente (fácil), aunque de momento y para empezar seguiré calentando con combustible, concretamente con alcohol etílico.

- Muy importante: Este motor tendrá refrigeración en la parte fría: Le pondré un envase de diametro mayor que el cilindro desplazador y lo sellaré. Por entre medias de ambos botes, como si fuese el enfriador de un destilador, haré pasar agua que impedirá que esa zona del motor pase de 80ºC. Será necesario poner un pequeño radiador de moto y un envase conteniendo agua.

- Lo dotaré de un pequeño alternador que constará simplemente de algunos imanes en el volante de inercia y una bobina fija. Habrá que poner un puente de diodos y algún condensador para convertir esa corriente alterna en contínua. Con este prototipo me conformaré con encender algunos Led's de alto rendimiento que dan buena luz y consumen muy poco, alrededor de 30 mW.

Si consigo hacerlo funcionar y lo hago suficientemente robusto, me gustaría usarlo como mitad juguete-mitad cosa útil para las noches de pesquera, tener una luz fija en el puesto de pesca. Como anécdota, hace varios años un amigo y yo emprendimos una "carrera de inventos" (inventos mochuelos ) para crear artilugios relacionados con la actividad de la pesca deportiva, algunos de ellos bastante alocados. Este "grupo electrógeno stirling de bote" podría engrosar esa lista de inventos mochuelos.

- El tema de cómo generar el calor suficiente para hacer funcionar el motor parecía un problema simple pero se me está convirtiendo en un asunto puñetero. Para probar los prototipos, quemar alcohol está bien y es cómodo, pero sería pagar 3 para conseguir 1 utilizar alcohol en plan definitivo. He pensado en las antigüas lámparas y candiles que funcionaban con aceite, incluso aceite usado (que es gratis!) pero recuerdo que en el pasado ya hice algunos ensayos (no para el motor stirlintg, claro) y no me funcionaban bien: Se apagaban enseguida porque la mecha se quemaba. O sea, que igual que en las pizzas "el secreto está en la masa", en estas lamparitas "el secreto está en la mecha".

Yo me acuerdo de aquellas "mariposas", diminutas velitas flotantes que se ponían a arder en un cuenco con agua y aceite en la noche del 1 de noviembre, que sí, que daban muy poquita luz, pero a mi me llamaba mucho la atención un detalle: Que duraban la tira de tiempo encendidas, casi un día.

Ahora me he metido en harina y estoy consiguiendo buenas "marcas": Una buena llama durante 3 horas. Pero aún quedaba combustible para arder otras 6 horas mas. La mecha se ha quemado, mas tarde que en otros experimentos, pero se ha quemado. Si la mecha hubiera aguantado, hubiera funcionado el candil un total de 9 horas con 100 ml de ....biodiesel. Lo que supone un coste de 12 centimos (un litro) para ¡¡90 horas!!

Tengo comprobado que toda lampara o candil de aceite no sólo funciona con biodiesel sino que funciona con bastante más intensidad (el doble o el triple) aunque eso lleva truco: El combustible se gasta más rápido. Esto es debido a que el biodiesel, al ser más fluido, menos viscoso, corre mejor por la mecha y por eso arde con más llama, pero no es que el biodiesel sea acusadamente mas energético que el aceite. La llama también es mas limpia.

En el caso de no disponer de biodiesel utilizaría aceite usado pero en lugar de poner una sóla mecha pondría tres para compensar la menor combustibilidad del aceite frente al biodiesel.

Para evitar que se queme prematuramente la mecha, voy a probar a hervir la mecha (hilo o cordel de algodón) en agua y ácido bórico, pues este polvo blanco de venta en droguerías sirve para muchas cosas, y una de ellas es volver incombustibles a los tejidos (quiero que arda el combustible, no la mecha).

Si no tengo éxito con la imprimación de ácido bórico entonces probaré a hacer mechas con fibra de vidrio, que me consta que también aguantan muy bien la combustión

Esta especie de candil tendrá que aguantar también el viento, pues le daré un uso de exteriores como ya dije antes.

En fin, ya iré contando