Motor Stirling Final

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UNIVERSIDADE DE CAXIAS DO SUL 
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E ENGENHARIAS 
DISCIPLINA: FENÔMENOS TÉRMICOS E ONDULATÓRIOS 
PROFESSOR: DR. JOSÉ ARTHUR MARTINS 
 
 
 
 
 
MOTOR DE STIRLING 
 
Alunos: 
Tiago de Carvalho Borella 
Victor Golin Formolo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Caxias do Sul, RS, 23 de junho de 2021. 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
No decorrer do primeiro semestre, na disciplina de Fenômenos Térmicos e 
Ondulatórios, no ano de 2021, foi solicitado, para os alunos, a produção de um 
Motor de Stirling, projeto este que auxiliaria na compreensão da matéria do decorrer 
do semestre. 
O Motor de Stirling consiste em uma máquina térmica de ciclo fechado, 
também popularmente conhecido como motor a ar quente, obtendo sua fonte de 
energia através de uma forma externa de calor. O motor surpreende por sua 
simplicidade, pois consiste de duas câmaras em diferentes temperaturas que 
aquecem e arrefecem um gás de forma alternada, provocando expansões e 
contrações cíclicas, o que faz movimentar dois êmbolos ligados a um eixo comum. 
Dessa forma, o eixo passa a funcionar por este acionamento. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 ROBERT STIRLING E O MOTOR 
 
 Robert Stirling (25 de outubro de 1790 - 6 de junho de 1878) foi 
um pastor escocês, e inventor do motor Stirling. Stirling nasceu em Cloag Farm perto 
de Methven, Perthshire, Escócia, e herdou do seu pai o interesse pela Engenharia. 
Estudou Teologia na Universidade de Edinburgh e na Universidade de Glasgow e 
tornou-se ministro da Igreja da Escócia. 
 Em 1816, auxiliado por seus irmãos, Robert inventou o motor de Stirling. O 
motor consiste na produção de trabalho através da variação de um determinado gás, 
através da expansão e contração desse gás, provocando movimento de dois 
êmbolos que se encontram ligados a um eixo. Sendo criado com o objetivo de 
substituir os motores a vapor, que naquela época causavam inúmeros acidentes 
com seus operadores. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Pastor_(religi%C3%A3o)
https://pt.wikipedia.org/wiki/Motor_Stirling
https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Methven&action=edit&redlink=1
https://pt.wikipedia.org/wiki/Perthshire
https://pt.wikipedia.org/wiki/Teologia
https://pt.wikipedia.org/wiki/Universidade_de_Edinburgh
https://pt.wikipedia.org/wiki/Universidade_de_Glasgow
https://pt.wikipedia.org/wiki/Igreja_da_Esc%C3%B3cia
3 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
 
 Segundo HERLEBOCK, 2016, os motores de Stirling apresentam 
uma eficiência muito alta se comparados com os motores de combustão interna 
(como aqueles que movem os carros a gasolina), atingindo até 45% de eficiência 
energética, muito além dos 20% a 30% atingidos por outros tipos de motores, como 
os motores movidos a óleo diesel ou gasolina. 
 Este tipo de motor funciona com um ciclo termodinâmico (ciclo Stirling), 
composto de quatro fases e executado em dois tempos do pistão: compressão 
isotérmica (temperatura constante), aquecimento isocórico (volume constante), 
expansão isotérmica e arrefecimento isocórico. O mesmo se destaca pela sua 
simplicidade, consistindo de duas câmaras em diferentes temperaturas que 
aquecem e arrefecem um gás de forma alternada, provocando expansões e 
contrações de forma cíclica, fazendo assim a movimentação dos dois êmbolos 
ligados ao eixo. 
 No caso desse projeto, o gás utilizado foi o ar, que não apresenta um 
rendimento tão bom quando comparado com a utilização de gás Hélio ou 
Hidrogênio. Ao contrário dos motores de combustão interna, como diesel e gasolina, 
o fluido de trabalho nunca deixa o interior do motor, portanto, trata-se de uma 
máquina que apresenta ciclo fechado. A Figura 1 demonstra o gráfico cíclico 
proporcionado por ERASTO A. FRANCO NETO. 
Figura 1 – Gráfico Cíclico do motor de Stirling. 
 
 
 
 
 
 
4 MATERIAIS UTILIZADOS 
 
Os materiais utilizados para o experimento, foram: 
1. 2 latas de refrigerante; 
2. 2 conectores de chuveiro; 
3. Linha de pesca; 
4. Materiais para realização de furos; 
5. Lata de atum; 
6. Cola quente e Silicone; 
7. Bombril; 
8. 2 arruelas; 
9. 2 CDs; 
10. 1 balão; 
11. Clips de metal; 
12. Atílio de borracha; 
13. Tampinha de garrafa com rosca; 
14. Uma lata de leito Ninho furada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 MONTAGEM 
 
A montagem do motor foi conduzida com base no vídeo do canal “Manual do 
Mundo”. A construção começa pela preparação da primeira latinha de refrigerante, 
onde um buraco é feito em seu topo o que permite o primeiro pistão encaixar dentro 
dela. O pistão é feito com um clipe e enrolado com limalha de ferro (Bombril). Na 
extremidade do clipe, uma argola deverá ser produzida, nessa argola uma linha de 
pesca de mais ou menos 20 cm é amarrada. Uma lata de atum, com a sua 
extremidade superior aberta, é acoplada a latinha que será a fonte fria do motor 
Depois disso, um outro pistão é construído. Esse pistão é feito com base em 
um balão, um clipe e a tampa de uma garrafa de água. O clipe é dobrado de forma 
que ele fique parecendo um “U”. O balão é cortado de duas formas de tal forma que 
consiga passar na tampa da garrafa. Três buracos são feitos na tampa, em dois 
deles o clipe irá passar e no que sobrou a linha de pesca irá entrar. Silicone é 
passado na tampa de forma que não tapa os buracos. Depois da cola secar o clipe 
irá passar pelos buracos da extremidade da tampa e a linha de pesca no buraco do 
centro, depois deve-se fechar a garrafa enroscando a tampa na ponta da mesma. 
Finalizando essa parte, o balão e a tampa da garrafa são conectados na parte que 
está aberta da latinha. 
O próximo passo na construção é separar uma nova latinha, essa latinha tem 
a sua parte superior e inferior cortadas e um buraco no meio dela, de forma circular, 
é feito, outros dois buracos perpendiculares um ao outro de 2 mm de diâmetro são 
feitos. Depois de finalizar essa parte, inicia-se a construção de um virabrequim a 
partir de um arame de ferro. A construção do virabrequim é bem complicada e 
demorou mais de 20 tentativas para ter sucesso. Posteriormente, um conector de 
chuveiro deve ser preso em uma das extremidades do virabrequim e, na outra 
extremidade, um conetor de chuveiro colado a dois CDs deve ser preso, estes CD’s 
que farão o movimento de rotação do motor. No virabrequim, três conectores de 
chuveiros de 25 amperes irão conectar o pistão ao virabrequim, as duas 
extremidades do clipe irão conectar com os dois conectores de chuveiro das 
extremidades do virabrequim e a linha de pesca irá passar por dentro do último 
conector restante. Assim, finalizando a montagem do motor. A última parte que falta 
é a confecção de uma câmara aonde a fonte calor irá ficar, que é feito com uma 
caixa de leite Ninho furada para passar oxigênio. A Figura 2, 3, 4, 5 e 6 apresentam 
etapas da montagem do motor. 
Figura 2 – Primeiro Pistão de Bombril 
 
 
 
 
 
 
Figura 3 – Motor pronto só faltando o acoplar a lata de Leite Ninho 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4 – Motor Pronto 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5 – Laterais cedidas devido ao atrito 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 6 – Motor pronto com latinha de Coca-Cola 
 
 
 
 
 
 
6 RESULTADOS 
 
 Nas primeiras montagens realizadas, o motor não funcionava devido a 
diversos problemas. O primeiro problema reconhecido foi no virabrequim, que uma 
de suas dobras estava batendo contra outra de suas dobras, então, foi necessário 
corrigir o problema sem retirar o virabrequim, o que provou ser um bom desafio. 
Depois disso, foi realizado o primeiro teste, na primeira partida dada no motor, a 
latinha de guaraná Kuat cedeu uma das aberturas laterais onde o virabrequim fica 
sendo suportado como mostrado na Figura 5. 
 Devido a esse problema, a latinha foi trocada por uma de Coca-Cola como 
pedido no vídeo e foi possível perceber que ela é um pouco mais grossa nas 
laterais. Porém quando era dada a partida, o motor não conseguiase manter 
girando por mais de 5 segundos. O problema identificado foi no balão que estava 
muito frouxo. Para resolver o problema foi necessário desmontar toda a latinha de 
novo e ajustar o balão para poder repetir o teste. 
 Na última tentativa realizada foi possível fazer o motor girar durante um bom 
período de tempo, em torno de 25 segundos, e depois disso, a vela apagou. 
 É possível dizer que o trabalho foi um sucesso e de extrema dificuldade em 
período de pandemia, onde temos recursos escassos e mesmo assim, foi uma ótima 
experiência, pois possível colocar em prática aquilo que foi aprendido em aula. 
Vídeo 1 – Motor de Stirling Funcionando 
https://youtu.be/-KbsM9GWE6o 
Vídeo 2 – Apresentação do Trabalho 
https://youtu.be/Z5PtTHtfGnw 
 
 
 
 
https://youtu.be/-KbsM9GWE6o
https://youtu.be/Z5PtTHtfGnw
7 CONCLUSÃO 
 
 Ao final deste projeto, conclui-se que o motor de Stirling foi criado com o 
intuito de, na época, substituir os motores a vapor, devido à grande quantidade de 
acidentes ocorrido. O motor pode atingir até 45% de eficiência energética. 
 Embora tenha sido um projeto complicado de ser realizado, devido à grande 
complexidade e alta quantidade de detalhes, pode-se dizer que o projeto ajudou 
muito na compreensão da matéria, pela chance de visualizar como, na realidade, se 
aplica a teoria na pratica, levando em consideração a situação atual em contexto de 
pandemia. O trabalho foi divido de tal forma a não sobrecarregar os membros da 
dupla. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8 Referências 
ERASTO A. FRANCO NETO, Tiago Carril Puig. MOTORES STIRLING: Ciclo de 
Stirling/Motor Stirling. Digital. 
Http://www.fem.unicamp.br/~em313/paginas/stirling/stirling.htm: Unicamp, 
Disponível em: http://www.fem.unicamp.br/~em313/paginas/stirling/stirling.htm. 
Acesso em: 19 jun. 2021. 
ENERGIA SOLAR. Motor Stirling: Como funciona um motor Stirling?. Https://pt.solar-
energia.net/blog/motor-stirling: EnergiaSolar, 17 mar. 2016. Disponível em: 
https://pt.solar-energia.net/blog/motor-stirling. Acesso em: 21 jun. 2021. 
HELERBROCK, Rafael. Motor Stirling. Digital. 
Https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/motor-stirling.htm: Mundo Educação, 17 dez. 2019. 
Disponível em: https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/motor-stirling.htm. Acesso em: 20 
jun. 2021. 
WIKIPÉIDA. Motor Stirling. Digital. Https://pt.wikipedia.org/wiki/Motor_Stirling: 
Wikipédia, 12 dez. 2019. Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/Motor_Stirling. 
Acesso em: 20 jun. 2021.