motor Stirling

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Objetivo
Construir um mecanismo mais seguro em relação ao motor a vapor, onde eram constantes as explosões trágicas, ocorridas com as precárias caldeiras da época.
Fundamentação Teórica
Robert Stirling foi um clérigo escocês, que nasceu a 25 de Outubro de 1760, em Cloag Farm. Stirling herdou do seu pai o grande interesse em Engenharia e estudou nas Universidades de Edimburgo e de Glasgow, tornando-se um ministro da Igreja da Escócia, em 1816. Em 1819 casou com Jean Rankin, com a qual teve sete filhos, incluindo os Engenheiros James e Patrick Stirling. A seis de Junho de 1878, Robert Stirling faleceu em Galston.
Funcionamento
Seu funcionamento é surpreende pela sua simplicidade, é constituído por duas câmaras de diferentes temperaturas que aquecem e resfriam um gás de forma alternada, provocando expansão e contração cíclicas, que são transformações na qual voltamos para o estado inicial ao encerrarmos o processo, o que faz movimentar dois êmbolos ligados a um eixo comum. Este tipo de motor funciona com um ciclo termodinâmico composto por quatro fases e executado em dois tempos do pistão:
Compressão Isotérmica (temperatura constante)
Aquecimento Isométrico (volume constante)
Expansão Isotérmica
Resfriamento Isométrico
O funcionamento tem como base o ciclo de Carnot, que é válido para gases perfeitos, o mesmo estabelece o limite teórico máximo de rendimento das máquinas térmicas. O gás utilizado para os modelos mais simples é o ar. O hélio ou hidrogénio pressurizado (até 15 MPa) são empregados nas versões de alta potência e rendimento por serem gases com condutividade térmica mais elevada, transportando energia térmica mais rapidamente e têm menor resistência ao escoamento, o que implica menos perdas por atrito. Ao contrário dos motores de combustão interna, o fluido de trabalho nunca deixa o interior do motor, tratando-se, portanto de uma máquina de ciclo fechado. Pela observação da figura 1 podemos constatar que este é um ciclo ideal que trabalha entre duas temperaturas, Tf e Tq, onde a segunda é superior à primeira.
Vantagens da utilização 
É pouco poluente: ao contrário dos motores de combustão interna, nos motores de Stirling, a combustão é contínua, permitindo assim uma maior eficiência, pois gasta mais completa e eficientemente o combustível que estiver a utilizar.
É alimentado por diversos combustíveis: Os motores Stirling podem utilizar quase todas as fontes energéticas conhecidas, desde gasolina, etanol, metanol, gás natural, Diesel, biogás, energia solar e até mesmo calor geotérmico, entre outros.
O seu funcionamento silencioso: o facto de não possuir válvulas nem muitos elementos móveis, o nível de ruído e vibração é baixíssimo.
Baixo desgaste interno e consumo de lubrificante: os produtos da combustão não entram em contato direto com as partes móveis do motor e, por conseguinte, não há contaminação do lubrificante. Nos motores Stirling, ao contrário dos motores de combustão interna, as temperaturas são menores e as paredes do motor podem ser refrigeradas o que permite inclusive o uso da água como lubrificante no lugar dos óleos.
Permite uma boa adaptação: como o motor de Stirling é composto por elementos simples, estes podem ser dispostos de diversas maneiras, possibilitando assim uma maior adaptação a diferentes espaços físicos.
Desvantagens da mesma utilização
Elevado custo: O motor Stirling ainda é mais caro do que, por exemplo, um motor Diesel da mesma potência. Esta diferença de preço provem da fabricação e da produção dos seus elementos que, apesar de serem simples, têm de ter materiais específicos.
Perfeita vedação: os motores Stirling necessitam de boa vedação das câmaras que contém o gás de trabalho para evitar a contaminação do lubrificante. O rendimento do motor é normalmente maior com altas pressões, conforme o gás utilizado, porém quanto maior a pressão de trabalho maior é a dificuldade de vedação do motor.
Aplicações 
Construído para dinamizar os estragos provocados pelas máquinas a vapor, mas, o avanço tecnológico, permitiu-lhe ser utilizado em grande escala graças às suas vantagens.
Submarinos: estes navios são utilizados em guerra ou em missões que implicam um grande secretismo, por isso, foi importante desenvolver um sistema para que estes permanecessem submersos durante um longo período de tempo sem terem de subir à superfície com regularidade para recarregarem as baterias.
Por isto, surgiram os sistemas AIP (Air Independent Propulsion) capazes de gerar eletricidade mesmo quando submerso, recarregando as baterias, ou assegurando a propulsão e alimentando os sistemas com energia eléctrica. Com os motores de Stirling, o calor de uma fonte exterior é transferido para um fluido e submetido a uma série de transformações termodinâmicas. A expansão do gás resultante empurra um pistão e este reenvia-o para uma nova compressão, a qual, finalmente, pode gerar eletricidade. A pressão da combustão é maior do que a da água e isto permite que os produtos se dissolvam sem uso de um compressor permitindo assim um ruído menor. Outra das suas vantagens é a sua eficiência operacional e ainda a redução da poluição libertada. Pode-se, também, evitar o risco de um possível desastre nuclear.
Painéis Solares: Com o interesse crescente na tecnologia mais apropriada para o ambiente, os painéis têm sido desenvolvidos para terem um maior rendimento, assim, algumas empresas começaram a recorrer aos motores de Stirling para se gerar energia eléctrica.
Nestes casos, o mecanismo de energia solar térmica tem um refletor parabólico, ou prato solar, que se encontra revestido de prata ou espelhos, com a finalidade de refletir a luz solar para um ponto focal no centro, onde o motor Stirling é colocado. Este recebe a luz solar e, através do aquecimento e resfriamento de hidrogénio ou oxigénio líquido, os pistões no interior do motor vão-se movimentar, convertendo a energia térmica em energia mecânica. Esta energia permite movimentar um gerador responsável pela produção de eletricidade.
Conclusão 
Vivemos hoje uma verdadeira escassez de energia, mas por outro lado as fontes energia estão disponíveis, porém deixam de ser utilizadas devido à falta de tecnologia, ou devido aos enormes custos das mesmas. Durante as análises e testes feitos com a maquete, foi notável o que todas as literaturas tratam sobre o difícil acerto para o perfeito funcionamento desses motores, o que se percebeu na prática, mas o fato de um breve funcionamento da maquete pode elucidar melhor a pesquisa. Como muito se deteve em pesquisa e construção em uma maquete que funcionasse, servindo ao entendimento e esclarecimento das particularidades.
https://motorstirling.wordpress.com/fundamentacao-teorica-2/
https://www.trabalhosgratuitos.com/Exatas/Engenharia/A-import%C3%A2ncia-do-aprendizado-sobre-motor-Stirling-para-1057328.html