Whatsapp icon Whatsapp

Motor Stirling

Os motores de combustão externa que funcionam segundo o ciclo Stirling são os mais eficientes já inventados e podem operar com diversos tipos de combustíveis.
O motor de Stirling utiliza uma fonte de calor externa, como a chama de uma vela, e câmaras preenchidas com um gás a diferentes temperaturas
O motor de Stirling utiliza uma fonte de calor externa, como a chama de uma vela, e câmaras preenchidas com um gás a diferentes temperaturas

O motor de Stirling foi inventado em 1816 por Robert Stirling com o auxílio de seu irmão. Eles buscavam substituir os motores a vapor, que causavam diversos acidentes entre os seus funcionários. Esse motor é de combustão externa – a combustão ocorre fora do motor – e utiliza como fluido de trabalho somente o ar aquecido pela combustão.

Trata-se de um motor muito simples, pois consiste basicamente em duas câmaras com temperaturas diferentes. A dilatação do ar nessas câmaras move um pistão (ou êmbolo), gerando trabalho mecânico. Como não há emissões de poluentes por parte da substância de trabalho (gases ou o ar atmosférico), os motores de Stirling são considerados de ciclo fechado.

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.

A eficiência dos motores de Stirling pode ser calculada da mesma maneira que ocorre no ciclo de Carnot:

Sendo:

  • R: Rendimento do motor;

  • Tf: Temperatura da câmara de temperatura mais baixa (em Kelvin);

  • Tq: Temperatura da câmera de temperatura mais elevada (em Kelvin).

Além disso, praticamente qualquer fonte de calor pode ser usada no funcionamento desses motores: a chama de uma vela e até mesmo o calor transferido pela palma de uma mão. Basta que haja uma diferença significativa entre as temperaturas das partes quentes e frias do motor.

Ciclo do motor de Stirling

Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;)

Os motores de Stirling funcionam por meio do Ciclo Stirling: um ciclo termodinâmico reversível e cíclico que apresenta quatro tempos de funcionamento.

  1. Expansão isotérmica – processo em que o ar presente no motor sofre uma expansão aproximadamente isotérmica, absorvendo calor de fontes externas (queima de carvão, velas etc.);

  2. Resfriamento isovolumétrico – o ar presente no motor transfere calor para o meio externo, mantendo-se a volume constante;

  3. Compressão isotérmica – processo em que o ar contido dentro do cilindro do motor é contraído e sua pressão aumenta grandemente, em um processo que ocorre em temperatura constante;

  4. Aquecimento isovolumétrico – o último processo ocorre a volume constante e envolve transferência de calor da fonte quente para o ar contido dentro do cilindro do motor.

Na figura a seguir, o diagrama P-V (Pressão x Volume) representa o funcionamento do ciclo Stirling:


Vantagens e desvantagens do motor Stirling

Os motores baseados no ciclo de Stirling apresentam as seguintes vantagens:

  • Causam pouca poluição;

  • São bastante silenciosos e geram pouca vibração;

  • Podem utilizar praticamente qualquer fonte de calor como combustível: gasolina, diesel, GLP, energia solar, calor geotérmico etc.;

  • São motores de alto rendimento – sua eficiência depende exclusivamente da diferença de temperatura entre suas câmaras quente e fria, assim como o Ciclo de Carnot.

Podemos listar como desvantagens dos motores Stirling:

  • Por serem pouco populares, seu custo de produção é elevado;

  • O sistema de vedação do gás utilizado nas câmaras é de difícil controle;

  • Mudar a velocidade de rotação desse tipo de motor é um processo complexo.

Publicado por Rafael Helerbrock

Artigos Relacionados

Ciclo de Carnot
Entenda o que é o ciclo de Carnot, sua importância, sua relação com as leis da Termodinâmica e suas aplicações.
Eficiência de uma máquina térmica cíclica
Eficiência de uma máquina térmica é a razão do trabalho efetuado pelo calor recebido da fonte quente.
Entendendo o Motor de Um Carro
Você sabe como funciona o motor de um carro? Clique aqui e aprenda!
Funcionamento do Motor de Combustão Interna
Conheça os estágios de funcionamento do motor de combustão interna e entenda como a gasolina faz o carro andar.
Máquinas térmicas
Você sabe o que são máquinas térmicas? Conheça mais por meio de uma introdução sobre o tema, entenda o que são os ciclos termodinâmicos e confira exercícios resolvidos.
Máquinas térmicas cíclicas
Veja aqui as características básicas de funcionamento de uma máquina térmica que trabalha em ciclos.
Transformações gasosas
Clique para entender o que são as transformações gasosas. Conheça os quatro tipos de transformações gasosas e suas características. Veja alguns exemplos.

Outras matérias

Biologia
Matemática
Geografia
Física
Vídeos
video icon
Pessoa com as pernas na água
Saúde e bem-estar
Leptospirose
Foco de enchentes pode causar a doença. Assista à videoaula e entenda!
video icon
fone de ouvido, bandeira do reino unido e caderno escrito "ingles"
Gramática
Inglês
Que tal conhecer os três verbos mais usados na língua inglesa?
video icon
três dedos levantados
Matemática
Regra de três
Com essa aula você revisará tudo sobre a regra de três simples.