Lab2 3 Motor StirlingTarea (1)

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%ENCABEZADO PRINCIPAL%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\vspace{5mm}
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\vspace{5mm}
\title{
\begin{center}
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\textbf{INFORME DE LABORATORIO No.- 2.3}
\vspace{5mm}
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\vspace{5mm}
\textit{ MOTOR STIRLING}
\end{center}
{\small Changoluisa Diego, Delgado Andrea, Guingla Alexander, Hidalgo Sthefano, Santo Nicole 	}\\
{\small Universidad de las Fuerzas Armadas, Av. General Rumi\~nahui s/n}\\
{\small Sangolqu\'i-Ecuador, P.O.BOX: 171-5-231B}\\
{\small{\texttt{\{djchangoluisa1, andelgado7, aiguingla, hshidalgo1, nasanto \}@espe.edu.ec}}}
\date{}
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%Cierre de encabezado principal
%-------------------------------------------------------------------------------
%COMIENZO del DOCUMENTO%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\begin{document}
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\vspace{-20mm}
%CAJA DATOS DEL CURSO%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\begin{center}
{\fboxsep 15pt
\fcolorbox {black}{white}{
\begin{minipage}[t]{7cm}
\begin{tabular}{l r}
\textbf{FISICA II} \\ 
\textbf{NRC:}&10171 \\ 
\textbf{Instructor:} & G. Méndez\\
\textbf{Laboratorista:} & J. Larrea\\
\textbf{Fecha realizaci\'on: }& 04 de Agosto 2023 \\ 
\end{tabular}
\end{minipage}
}}
\end{center}
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\hrulefill
{\renewcommand{\abstractname}{Resumen} % cambia Abstract por resumen
\begin{abstract}
 Mediante el siguiente laboratorio se busca comprender los principios cinemáticos y termodinámicos del motor Stirling. Este funciona a través de la compresión y expansión cíclicas del aire a diferentes temperaturas, de manera que se produce una conversión neta de energía térmica en trabajo mecánico. El motor Stirling es un motor de combustión externa frente a los tradicionales
motores gasolina o diesel de combustión interna que mueven los vehículos. El motor
opera con una fuente de calor externa que puede ser incluso solar o nuclear y un
sumidero de calor, la diferencia de temperaturas entre ambas fuentes debe ser grande. En el proceso de conversión del calor en trabajo el motor de Stirling alcanza
un rendimiento superior a cualquier otro motor real, acercándose hasta el máximo 
posible del motor ideal.%.
\end{abstract}
}
\hspace*{1.5cm} \textbf{\textit{Palabras-clave}}---Fuente de calor,compresion,motor, calor, combustión
\hrulefill
\begin{abstract}
The following laboratory seeks to understand the kinematic and thermodynamic principles of the Stirling engine. It works through the cyclic compression and expansion of air at different temperatures, so that there is a net conversion of thermal energy into mechanical work. The Stirling engine is an external combustion engine as opposed to traditional internal combustion gasoline or diesel engines.
gasoline or diesel internal combustion engines that drive vehicles. The engine
The engine operates with an external heat source, which can be solar or nuclear, and a heat sink.
The engine operates with an external heat source, which can be solar or nuclear, and a heat sink, the temperature difference between the two sources must be large. In the process of converting heat into work, the Stirling engine achieves a higher efficiency than any other real engine.
performance superior to any other real engine, approaching the maximum possible of the ideal engine. 
possible of the ideal engine.%.
 \end{abstract}
\hspace*{1.5cm} \textbf{\textit{Keywords}}---
Heat source ,compression ,engine, heat, combustion.
\hrulefill
\newpage 
%\begin{multicols}{2}
\section{Objetivo(s)}
\begin{enumerate}
\item Comprender los principios cinemáticos de los motores de combustión externa.
 \item Comprender los principios termodinámicos de los motores de combustión externa.
\item Analizar procesos y ciclos termodinámicos
\item Analizar el diagrama P-v del ciclo termodinámico Stirling
\end{enumerate}
\section{Materiales y Equipos}
\begin{enumerate}
\item Motor Stirling
\item Chimenea para motor Stirling
\item Cronómetro
\item Medidor pVnT para motor Stirling.
\item Sensor pVn para motor Stirling
\item Cable blindado Termopar NiCr-Ni
\item Alcohol
\item Adaptador Unidad Básica Cobra3
\item Fuente de poder
\item Registrador Universal Cobra3
\end{enumerate}
\section{Fundamento te\'orico}
Un motor Stirling es un motor térmico que funciona mediante la compresión Y expansión
cíclicas del aire a diferentes temperaturas, de manera que se produce una conversión neta de energia térmica en trabajo mecánico. Más concretamente, el motor Stirling es un motor térmico regenerativo de ciclo cerrado con un fluido de trabajo permanentemente gaseoso.El motor Stirling fue diseñado originalmente por el Dr. Robert Stirling (1790- 1878).
\vspace{5mm}
El motor Stirling de PHYWE tiene un solo cilindro, que se encuentra caliente en un extremo y frio en el otro. Un desplazador libre mueve el aire entre los extremos caliente y frio del cilindro. Un pistón de potencia situado en el extremo abierto del cilindro acciona el volante de inercia
\vspace{5mm}
El motor Stirling se somete a una carga mediante un medidor de par ajustable, o mediante un generador acoplado.Se observa la frecuencia de rotación y los cambios de temperatura del motor Stirling. La energía y la potencia mecánicas efectivas, así como la potencia eléctrica efectiva, se evalúan en función de la frecuencia de rotación. La cantidad de energia convertida en trabajo por ciclo puede determinarse con la ayuda del diagrama.Se puede estimar la eficiencia del motor Stirling.
\vspace{5mm}
En 1816, Robert Stirling obtuvo la patente de un motor de aire caliente, que hoy se conoce como motor Stirling. En nuestros tiempos, el motor Stirling se utiliza para estudiar el principio de los motores térmicos porque en este caso el proceso de conversión de energia térmica en energía mecánica es especialmente claro y relativamente fácil de entender. En la actualidad,el motor Stirling se encuentra en una nueva fase de desarrollo debido sus numerosas ventajas.Así, por ejemplo, constituye un sistema cerrado, funciona con gran suavidad y puede funcionar como muchas fuentes de calor diferentes, lo que permite tener en cuenta también los aspectos medioambientales 
\vspace{5mm}
\includegraphics[scale=0.15]{Imagen.1.jpeg}
\vspace{5mm}
\begin{enumerate}
\item Una modificación isotérmica cuan se suministra calor y se produce trabajo : V_1 $\rightarrow$ V_2 , P_1 $\rightarrow$ P_2 , T_1 = cte
\item Una modificación isocórica cuando el gas se enfria: T_1 $\rightarrow$ T_2 , P_2 $\rightarrow$ P_3 , V2 = cte
\item Una modificación isotérmica cuando se produce calor y se suministra trabajo: V_2 $\rightarrow$ V_1 , P_3 $\rightarrow$ P_4 , T_2 = cte
\item Una modificación isocórica cuando se suministra calor al sistema: T_2 $\rightarrow$ T_1 , P_4 $\rightarrow$ P_1 , V_1 = cte
\end{enumerate}
Segun la primera ley de la termodinamica, cuando se suministra energia termica a un sistema aislado, su cantidad es igual a la suma del aumento de energia interna del sistema y el trabajo mecánico suministrado por
éste:
\vspace{3mm}
dQ = dU + pdV
\vspace{3mm}
Es importante para el ciclo Stiring que la energia termica producida durante la fase de enfriamiento isocorico se almacene hasta que pueda ser utilizada de nuevo durante la tase de calentamiento isocórico (principio de regeneracion).
\vspace{5mm}
\includegraphics[scale=0.15]{Imagen.2.jpeg}
\vspace{5mm}
\section{Procedimiento}
\vspace{5mm}
\includegraphics[scale=0.12]{Imagen.3.jpeg}
\vspace{5mm}
\begin{enumerate}
\item Prepare el sistema para la toma de datos de acuerdo a las indicaciones descritas en el
apendice A.
\item Determinar el potencial termico del quemador. Para ello, se pesa el quemador con alcohol antes de las mediciones. Encender el quemador, ajuste la chimenea, luego de transcurridos 10 minutos se apaga la llama y volver a pesar el quemador..
\item Arrancar el motor Stirling. Para ello, establezca el medidor \textbf{pVnT} para medir la frecuencia angular y las temperaturas, espere hasta obtener un AT de 80[°C] aproximadamente, a continuacion, empuje suavemente la rueda del motor hacia la derecha para arrancar el motor.
\item Configurar los canales de entrada (presión y volumen) tomando en cuenta las funciones
de transformación y la presión barométrica de la localidad.
\item Relacionar la función de onda del canal 1 (presión) con la función de onda del canal 2
(volumen) para un mismo instante de tiempo.
\item Construir el diagrama P-V relacionando los canales de entrada (software).
\end{enumerate}
\section{Análisis}
\centering Gráfica\\
\vspace{5mm}
\includegraphics[scale=0.20]{2.jpeg}
\vspace{5mm}
\title{
\begin{center}
\vspace{5mm}
\includegraphics[scale=0.20]{4.jpeg}
\vspace{5mm}
\title{
\begin{center}
\vspace{5mm}
\includegraphics[scale=0.20]{5.jpeg}
\vspace{5mm}
\title{
\begin{center}
\begin{enumerate}
\item Construir el diagrama P-V a partir del paso 5 \\
\vspace{5mm}
\includegraphics[scale=0.20]{3.jpeg}
\vspace{5mm}
\title{
\begin{center}
\vspace{5mm}
\includegraphics[scale=0.20]{1.jpeg}
\vspace{5mm}
\title{
\begin{center}
\centering SIN CARGA\\
\vspace{5mm}
\includegraphics[scale=0.20]{SIN CARGA.jpeg}
\vspace{5mm}
\title{
\begin{center}
\vspace{5mm}
\centering CON CARGA\\
\vspace{5mm}
\includegraphics[scale=0.20]{CON CARGA.jpeg}
\vspace{5mm}
\title{
\begin{center}
\vspace{5mm}
\centering INVERSO\\
\vspace{5mm}
\includegraphics[scale=0.20]{INVERSO.jpeg}
\vspace{5mm}
\title{
\begin{center}
\vspace{5mm}
\begin{enumerate}
\item \textbf{Análisis}:
\item \textbf{Comparar la información de los pasos 6 y 7} \\
Se puede observar en el primer proceso
del ciclo termodinámico es un ciclo uniforme y es el que más se parece al ciclo ideal
de motor de Stirling, y en la segunda gráfica se puede observar que su grafica tiende a
decrecer por el rozamiento que existe entre
la banda y el generador, por otro lado, en la tercera gráfica se observa un proceso inverso en el que el motor Stirling se va enfriando y está funcionando por acción de un motor externo al sistema.
\item \textbf {Medir el par M del motor ajustando cuidadosamente el medidor de par a fin de evitar oscilar, vaya aumentando gradualmente el par de torsión por medio del tornillo de ajuste en el puntero, tome datos (frecuencia de oscilación, T1, T2).}
\item \textbf{Calcular el trabajo mecánico y la potencia mecánica del motor, así como el trabajo de fuerzas resistivas durante un ciclo de funcionamiento del motor Stirling. Tabular los resultados y los cálculos de la parte II. usando la tabla se propone a continuación.} 
\end{enumerate}
\vspace{5mm}
\includegraphics[scale=0.30]{Tabla de datos.jpeg}
\vspace{5mm}
\begin{center}
\vspace{5mm}
\raggedright\section{Conclusiones}
\begin{itemize}
\item El principio de funcionamiento es el trabajo hecho por la expansión y contracción de un gas.
\item El motor de Stirling actúa como un sistema que almacena energía en cada ciclo.
\item El motor Stirling no requiere de la generación de energía térmica en su interior solo se necesita que se le agregue calor en uno de sus extremos y que en el otro se extraiga.
\item Otro aspecto fundamental es la transformacion de trabajo en calor, esto se lo puede ver con el grafico de Trabajo-Torque ya que el trabajo termico es igual a las perdidas generadas.
\end{itemize}
\section{Recomendaciones}
\begin{itemize}
\item El motor debe ser completamente hermético no puede perder aire por ningún lado, asegurar los tapones y el pistón.
\item Es importante dar mantenimiento a las máquinas y partes del motor para que no haya fallos al momento en el que fluye la energía.
\item Mantener las debidas precausiones al momento de manejar la máquina.
\end{itemize}
\section{Bibliografía}
https://www.seas.es/blog/disenomecanico/tipos−
de − motor − stirling/
http://www.phywe-es.com/1005/pid/1285/MOTOR_STIRLING,-TRANSPARENTE.htm
\end{enumerate}
\end{document}
Escudo_espe.png
TABLA.jpeg
Ejemplo_1.jpeg
Ejemplo_2.jpeg
Ejemplo_3.jpeg
Ejemplo_4.jpeg
Ejemplo_5.jpeg
Grafico_1.jpeg
Grafico_2 (2).jpeg
HOJA_LAB_2.3.jpeg
Imagen.1.jpeg
Imagen.2.jpeg
Imagen.3.jpeg
1.jpeg
2.jpeg
3.jpeg
4.jpeg
5.jpeg
SIN CARGA.jpeg
INVERSO.jpeg
CON CARGA.jpeg
Tabla de datos.jpeg
Changoluisa Diego_Lab2.3 Motor StirlingTarea.pdf
1
INFORME DE LABORATORIO No.- 2.3
MOTOR STIRLING
Changoluisa Diego, Delgado Andrea, Guingla Alexander, Hidalgo Sthefano, Santo Nicole
Universidad de las Fuerzas Armadas, Av. General Rumiñahui s/n
Sangolqúı-Ecuador, P.O.BOX: 171-5-231B
{djchangoluisa1, andelgado7, aiguingla, hshidalgo1, nasanto }@espe.edu.ec
FISICA II
NRC: 10171
Instructor: G. Méndez
Laboratorista: J. Larrea
Fecha realización: 04 de Agosto 2023
Resumen
Mediante el siguiente laboratorio se busca comprender los principios cinemáticos y termodinámicos
del motor Stirling. Este funciona a través de la compresión y expansión ćıclicas del aire a diferentes
temperaturas, de manera que se produce una conversión neta de enerǵıa térmica en trabajo mecánico.
El motor Stirling es un motor de combustión externa frente a los tradicionales motores gasolina o diesel
de combustión interna que mueven los veh́ıculos. El motor opera con una fuente de calor externa que
puede ser incluso solar o nuclear y un sumidero de calor, la diferencia de temperaturas entre ambas
fuentes debe ser grande. En el proceso de conversión del calor en trabajo el motor de Stirling alcanza
un rendimiento superior a cualquier otro motor real, acercándose hasta el máximo posible del motor
ideal.
Palabras-clave—Fuente de calor,compresion,motor, calor, combustión
Abstract
The following laboratory seeks to understand the kinematic and thermodynamic principles of the
Stirling engine. It works through the cyclic compression and expansion of air at different temperatures,
so that there is a net conversion of thermal energy into mechanical work. The Stirling engine is an
external combustion engine as opposed to traditional internal combustion gasoline or diesel engines.
gasoline or diesel internal combustion engines that drive vehicles. The engine The engine operates
with an external heat source, which can be solar or nuclear, and a heat sink. The engine operates with
an external heat source, which can be solar or nuclear, and a heat sink, the temperature difference
between the two sources must be large. In the process of converting heat into work, the Stirling engine
achieves a higher efficiency than any other real engine. performance superior to any other real engine,
approaching the maximum possible of the ideal engine. possible of the ideal engine.
Keywords— Heat source ,compression ,engine, heat, combustion.
2
1 Objetivo(s)
1.1. Comprender los principios cinemáticos de los motores de combustión externa.
1.2. Comprender los principios termodinámicos de los motores de combustión externa.
1.3. Analizar procesos y ciclos termodinámicos
1.4. Analizar el diagrama P-v del ciclo termodinámico Stirling
2 Materiales y Equipos
2.1. Motor Stirling
2.2. Chimenea para motor Stirling
2.3. Cronómetro
2.4. Medidor pVnT para motor Stirling.
2.5. Sensor pVn para motor Stirling
2.6. Cable blindado Termopar NiCr-Ni
2.7. Alcohol
2.8. Adaptador Unidad Básica Cobra3
2.9. Fuente de poder
2.10. Registrador Universal Cobra3
3 Fundamento teórico
Un motor Stirling es un motor térmico que funciona mediante la compresión Y expansión ćıclicas del aire
a diferentes temperaturas, de manera que se produce una conversión neta de energia térmica en trabajo
mecánico. Más concretamente, el motor Stirling es un motor térmico regenerativo de ciclo cerrado con
un fluido de trabajo permanentemente gaseoso.El motor Stirling fue diseñado originalmente por el Dr.
Robert Stirling (1790- 1878).
El motor Stirling de PHYWE tiene un solo cilindro, que se encuentra caliente en un extremo y frio
en el otro. Un desplazador libre mueve el aire entre los extremos caliente y frio del cilindro. Un pistón
de potencia situado en el extremo abierto del cilindro acciona el volante de inercia
El motor Stirling se somete a una carga mediante un medidor de par ajustable, o mediante un
generador acoplado.Se observa la frecuencia de rotación y los cambios de temperatura del motor Stirling.
La enerǵıa y la potencia mecánicas efectivas, aśı como la potencia eléctrica efectiva, se evalúan en función
de la frecuencia de rotación. La cantidad de energia convertida en trabajo por ciclo puede determinarse
con la ayuda del diagrama.Se puede estimar la eficiencia del motor Stirling.
En 1816, Robert Stirling obtuvo la patente de un motor de aire caliente, que hoy se conoce como motor
Stirling. En nuestros tiempos, el motor Stirling se utiliza para estudiar el principio de los motores térmicos
porque en este caso el proceso de conversión de energia térmica en enerǵıa mecánica es especialmente
claro y relativamente fácil de entender. En la actualidad,el motor Stirling se encuentra en una nueva fase
de desarrollo debido sus numerosas ventajas.Aśı, por ejemplo, constituye un sistema cerrado, funciona
con gran suavidad y puede funcionar como muchas fuentes de calor diferentes, lo que permite tener en
cuenta también los aspectos medioambientales
3
3.1. Una modificación isotérmica cuan se suministra calor y se produce trabajo : V1→ V2, P1→ P2, T1 =
cte
3.2. Una modificación isocórica cuando el gas se enfria: T1→ T2, P2→ P3, V 2 = cte
3.3. Una modificación isotérmica cuando se produce calor y se suministra trabajo: V2→ V1, P3→ P4, T2 = cte
3.4. Una modificación isocórica cuando se suministra calor al sistema: T2→ T1, P4→ P1, V1 = cte
Segun la primera ley de la termodinamica, cuando se suministra energia termica a un sistema aislado, su
cantidad es igual a la suma del aumento de energia interna del sistema y el trabajo mecánico suministrado
por éste:
dQ = dU + pdV
Es importante para el ciclo Stiring que la energia termica producida durante la fase de enfriamiento
isocorico se almacene hasta que pueda ser utilizada de nuevo durante la tase de calentamiento isocórico
(principio de regeneracion).
4
4 Procedimiento
4.1. Prepare el sistema para la toma de datos de acuerdo a las indicaciones descritas en el apendice A.
4.2. Determinar el potencial termico del quemador. Para ello, se pesa el quemador con alcohol antes
de las mediciones. Encender el quemador, ajuste la chimenea, luego de transcurridos 10 minutos
se apaga la llama y volver a pesar el quemador..
4.3. Arrancar el motor Stirling. Para ello, establezca el medidor pVnT para medir la frecuencia angular
y las temperaturas, espere hasta obtener un AT de 80[°C] aproximadamente, a continuacion, empuje
suavemente la rueda del motor hacia la derecha para arrancar el motor.
4.4. Configurar los canales de entrada (presión y volumen) tomando en cuenta las funciones de trans-
formación y la presión barométrica de la localidad.
4.5. Relacionar la función de onda del canal 1 (presión) con la función de onda del canal 2 (volumen)
para un mismo instante de tiempo.
4.6. Construir el diagrama P-V relacionando los canales de entrada (software).
5 Análisis
Gráfica
5
5.1. Construir el diagrama P-V a partir del paso 5
6
SIN CARGA
CON CARGA
INVERSO
5.1.1. Análisis:
5.1.2. Comparar la información de los pasos 6 y 7
Se puede observar en el primer proceso del ciclo termodinámico es un ciclo uniforme y es el
que más se parece al ciclo ideal de motor de Stirling, y en la segunda gráfica se puede observar
que su grafica tiende a decrecer por el rozamiento que existe entre la banda y el generador,
7
por otro lado, en la tercera gráfica se observa un proceso inverso en el que el motor Stirling
se va enfriando y está funcionando por acción de un motor externo al sistema.
5.1.3. Medir el par M del motor ajustando cuidadosamente el medidor de par a fin de
evitar oscilar, vaya aumentando gradualmente el par de torsión por medio del
tornillo de ajuste en el puntero, tome datos (frecuencia de oscilación, T1, T2).
5.1.4. Calcular el trabajo mecánico y la potencia mecánica del motor, aśı como el tra-
bajo de fuerzas resistivas durante un ciclo de funcionamiento del motor Stirling.
Tabular los resultados y los cálculos de la parte II. usando la tabla se propone a
continuación.
6 Conclusiones
• El principio de funcionamiento es el trabajo hecho por la expansión y contracción de un gas.
• El motor de Stirling actúa como un sistema que almacena enerǵıa en cada ciclo.
• El motor Stirling no requiere de la generación de enerǵıa térmica en su interior solo se
necesita que se le agregue calor en uno de sus extremos y que en el otro se extraiga.
• Otro aspecto fundamental es la transformacion de trabajo en calor, esto se lo puede ver con
el grafico de Trabajo-Torque ya que el trabajo termico es igual a las perdidas generadas.
7 Recomendaciones
• El motor debe ser completamente hermético no puede perder aire por ningún lado, asegurar
los tapones y el pistón.
• Es importante dar mantenimiento a las máquinas y partes del motor para que no haya fallos
al momento en el que fluye la enerǵıa.
• Mantener las debidas precausiones al momento de manejar la máquina.
8 Bibliograf́ıa
https://www.seas.es/blog/disenomecanico/tipos de motor stirling/
http://www.phywe-es.com/1005/pid/1285/MOTORSTIRLING,−TRANSPARENTE.htm
8