domingo, 8 de dezembro de 2013

Os tipos de motores Stirling e suas diferenças entre o Beta, Gama e Alfa


Nessa página, temos 3 grupos de motores Stirling mais conhecidos, dentre eles o Gama, Beta e Alfa:

Motor Stirling Beta 

O motor Stirling Beta é constituído por um único cilindro, de dois pistões em linha, onde o pistão interno faz o deslocamento do fluído de trabalho "ar ou gás" entre as duas câmaras "quente e fria".

O segundo pistão, conhecido como pistão de trabalho, mantém suspenso o pistão deslocador, visivelmente aparente e responsável pelo trabalho do motor. Além de auxiliar no confinamento do fluído de trabalho no interior do motor.

Manual do motor Stirling, Motor Stirling Beta


Veja uma animação de um motor Stiling Beta simples:



Outro motor Stirling de configuração Beta com transmissão rômbica, também conhecido como "Stirling Beta Robótic", possui um diferencial no mecanismo aliado ao virabrequim. Este mecanismo reduz atrito do pistão de trabalho sobre o cilindro e da haste do pistão deslocador sobre o pistão de trabalho. Porque não ocorre a inclinação lateral da biela, como em virabrequim convencional.

Veja um vídeo da parte interna de um motor Stirling Beta Robotico:




Motor Stirling Gama

Este está entre o modelo mais conhecido, é constituído por dois cilindros independentes, onde o pistão quente faz o deslocamento do fluído de trabalho (ar ou gás) entre a extremidade "quente e fria", suspenso por uma haste deslizantes sobre buchas, pelo centro do cilindro quente e este pistão é totalmente escondido pelo o cilindro quente.

O segundo pistão, conhecido como pistão de trabalho, encontra-se separado do cilindro quente, diferentemente do motor Beta. Esse é responsável pelo trabalho do motor (compressão, expansão, descompressão e contração do fluído de trabalho).

Manual do motor Stilring, Motor Stirling Gama

Onde o pistão de trabalho encontra-se ao lado da estrutura principal.




O segundo "Motor Stirling Gama" é um modelo onde os pistões se encontram em posição de "L", onde os dois pistões trabalham em um ângulo de 90° ligados a um único ponto no virabrequim.

Manual do motor Stirling Gama em 90º ou L invertido


Exemplo de um motor:


Todos os motores do modelo Gama, possuem um pistão deslocador suspenso por uma haste dentro do cilindro quente e o pistão de trabalho é responsável pela absorção da pressão, transformando em movimento mecânico, além de fazer a compressão e descompressão do ar.


Motor Stirling Alfa

O motor do tipo Stirling Alfa, possui um funcionamento diferenciado em relação ao Gama e Beta, onde a maioria das pessoas possuem dificuldades para o distinguir.

O motor do tipo modelo Alfa, é constituído por dois cilindros independentes, onde o pistão quente é responsável pela produção do movimento mecânico decorrente da pressão e vácuo interno do motor. O pistão quente é totalmente visível pelo lado de fora, pela extremidade onde a biela é fixa, diferentemente do Gama e Beta.

O pistão frio é o responsável pela compressão e descompressão do fluído de trabalho no motor.

Este primeiro modelo, possui dois cilindros em paralelo.

Manual do motor Stilring, Motor Stirling Alfa

Exemplo prático é este vídeo abaixo:




Este segundo modelo Alfa, possui os pistões em posição em um formato de "L", onde os pistões trabalham em um ângulo de 90°, ligados a um único ponto no virabrequim.

Manual do motor Stirling Alfa em 90º ou L invertido


Outro exemplo prático é este vídeo abaixo:




Este terceiro modelo Alfa, é conhecido por "Motor Stirling Ross Yoke", este é considerado uns dos modelos mais eficiente entre todos eles, devido o baixo atrito dos pistões sobre os cilindros.

Manual do motor Stirling Alfa Ross Yoke, diagrama


Neste vídeo abaixo, é possível assistir o motor em funcionamento:




Como funciona um motor Stirling Alfa?

O pistão quente é o responsável pela produção do movimento mecânico decorrente da pressão e vácuo interno do motor.
O pistão frio é o responsável pela compressão e descompressão do ar interno do motor.


Qual é a diferença entre o motor Gama e o Alfa?

A principal diferença física entre os dois modelos está no pistão quente.

No Gama, o pistão não possui contato com as paredes do cilindro quente, circulado em verde na foto abaixo e também é suspenso por um guia no fim do cilindro quente, circulado em vermelho.

No Alfa, todo o pistão quente possui contato físico na superfície interna do cilindro quente, circulado em verde na foto abaixo, também é visível pelo lado de fora e não necessita de guia, circulado em vermelho.

Diferença entre o motor Stirling Gama e Alfa, está no cilindro quente


No modelo Stirling Gama, o pistão quente está tolamente suspenso dentro do cilindro quente, onde não possui contanto físico com a parede do cilindro quente.




No modelo Stirling Alfa, o pistão quente é semelhante ao pistão frio, sendo que dois pistões possuem contato físico em toda a superfície interna do cilindro.



Regenerador: ele possui a função de absorver parte do calor que iria ser rejeitado pelo motor e depois pré aquecer o ar frio, permitindo assim uma maior eficiência desse ciclo.

Qualquer dúvida ou sugestão de melhorias, entrem em contato!
Leandro Wagner.

30 comentários:

  1. qual desses motores é o mais potente e ligeiro??

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    1. Olá Guilherme!

      Não entendo porque o blog não me notificou, quando você havia postado essa pergunta.

      Mas respondendo sua questão: O motor com maior eficiência e também velocidade é o Alfa Ross Yoke.

      Leandro Wagner.

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  2. Leandro Wagner, vi a resposta que desse ao guilherme, mas gostaria de saber, qual tem o maior torque. Em todos os casos de números de desempenho, será o Alfa Ross Yoke?

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    1. Olá Angelo!

      Cada motor tem sua vantagem e desavantagem, isso depende para que fim pretendes usar e muito do tipo de material que tens para usar na construção deste seu motor.

      O Gama é um bom motor, porque tem um ótimo torque em baixa rotação e quando possui um pistão deslocador em lã de aço, tipo regenerador, admite ter pequenas fugas de ar para o seu funcionamento.

      O Beta possui as mesma características do Gama, porém com a vantagem de ser um cilindro único e redução de áreas mortas, que reflete num melhor desempenho.

      O Alfa pela dimensão em volume, apresenta o melhor desempenho, torna-se um motor compacto e geralmente com maior potência em relação ao Gama ou Beta. Porém é um motor muito complicado de construir, porque não admite nada de fuga de ar e deve ser de baixo atrito. Também é um motor que apresenta sua melhor faixa de torque em alta rotação, quando o motor funciona abaixo da metade do máximo, tente para de funcionar se extraído energia mecânica do motor, o inverso do Gama. Também é um motor difícil de ligar quando ainda não está bem aquecido.

      O motor Alfa Ross Yoke, conforme todas as pessoas que já conversei, confirmam 100% essa veracidade, é um motor que apresenta recordes de velocidade, uma boa parte do pessoal que contatei pessoalmente, inclusive um alemão que conversei ontem, confirmou que também consegue obter mais torque que o Alfa tradicional.

      Eu ainda não tenho a experiência na prática com o Ross Yoke, estou terminando de montar o meu, está cerca de 85% já construído, assim acredito que até o fim deste mês ou meados de Março, eu já possa fazer os meus primeiros testes.

      Você me perguntou qual o motor que possui o maior torque, isso é relativo, depende muito do tamanho do curso do pistão, se curso dos pistões forem grande, terá grande disponibilidade de torque mas baixa velocidade, se o curso for pequeno, terá muita velocidade e baixo torque.

      Agora se sua dúvida foi qual é o motor que tem maior potência (a soma de torque mais rotação), se usado a mesma potência de energia calórica (fogo), em ambos os motores, o Alfa apresenta melhores resultados.

      Se tiver interesse em fazer o seu próprio motor, vá a luta, pois eu mesmo sem torno, consegui fazer inúmeros modelos de motores, somente para o Alfa Ross Yoke que é necessário uma furadeira de coluna, sem ela, o resultado pode ser muito frustrante.

      Como já comentei acima, como agora disponho de um mini torno, já fiz algumas peças no torno, o que está facilitando a construção deste novo motor, mas sem o torno, eu iria conseguir fazer um.

      O único motor modelismo que eu não conseguiria fabricar sem torno, seria o comedor de fogo, já pensei em todas possibilidades, mas sem torno, não tem como.

      Leandro Wagner.

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    2. olá leandro sou o marcio, do canal do youtube , marcientifico, q tinha alguns motores stirling pesadões um havia um dinamo de bike,acabei perdendo este canal,devido ao e-mails e tenho outro, marcio alves da silva, q vou postar novamente meus motores stirling, to sumido dos stirling como vc.
      Então tb tinha esta dúvida em relação em qual das 3 configurações é a mais eficiente, achei um link em inglês q cita a gama como a mais eficiente, a alfa creio q seja por causa do cilindro quente ,sempre tem gás em em expansão, por causa do aquecimento, ou seja, qdo o pistão quente tá subindo, tem um gás aquecido tentando empurrar ao contrário, e o gama não, o cilindro de trabalho sempre tá frio, o deslocador não sofre contra pressão, e no beta tem uma perda de eficiencia devido ao está próxima a zona quente e fria, pq estão no mesmo cilindro abaixo o link:

      https://translate.google.com.br/translate?hl=pt-BR&sl=en&u=https://epress.lib.uts.edu.au/student-journals/index.php/PAMR/article/view/1459/1536&prev=search

      https://epress.lib.uts.edu.au/student-journals/index.php/PAMR/article/view/1459/1536

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    3. Olá Marcio, no momento eu não tenho tempo para ler todo o artigo que você indica, mas dei uma olhada por cima.

      Bom, é difícil de afirmar qual é melhor, mas eu nunca esqueço de uma frase escrita no livro de Andy Ross, "Qualquer modelo pode ser bom, desde que dedique sua vida em um projeto". O Andy mesmo fala que no ponto de vista dele, o pior é o Gama, em virtude do excesso de área morta, onde perde compressão, algo bem relatado no site que você indicou. Andy tem muito experiência com esse motores, já fez quase todos e ainda ajudou outro americano a desenvolver um motor de 500 Watts.

      O Andy gostava muito do modelo Beta, mas depois que descobruiu o Alfa, comprovou na prática as melhores potências com o Alfa.
      Como eu disse, o Alfa tem maior potência e torque em alta rotação, já o Gama e o Beta tem ótimo torque em baixa e potência em média rotação, depedendo do seu emprego, cada um terá uma melhor aplicação conforme sua finalidade, mas como o Alfa tem maior rotação, terá maior redimento no final, isso os dois com a mesma cilindrada.

      Agora o motor mais fácil de fazer e com menores complicações sem sobra de dúvida é o Gama e o pior é o Beta, porém o Alfa também é complicado ter uma boa vedação já que tem dois pistões para fazer a vedação.

      Bom, essa contrapressão que você comenta ao Alfa, deve ser a compressão, que praticamente não existe no Gama. Quando o motor prescisa comprimir essa pressão antes dela virar em energia util, a compressão é usado ao seu favor, porque além da energia produzida pelo motor, a compressão também é uma forma de energia amarzenada e será descarregada junto com a pressão, ou seja, se não tiver compressão, terá uma energia, com a compressão, você terá duas energia ao mesmo tempo ao seu favor.

      Leandro Wagner.

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  3. Olá, estou fazendo um trabalho de escola no qual eu tenho que fazer um motor stirling, nunca fiz nenhum motor, então gostaria de saber qual motor vc me aconselharia fazer e quais os materiais que vou precisar, poderia me ajudar?

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    1. Amigo, no seu caso, eu aconselho fazer um motor modelo Gama e latina de cerveja, esse é o mais fácil de construir.

      Visite no topo dessa página o "Tutorial 2".

      Leandro Wagner.

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  4. Boa noite Leandro Wagner!
    Gostaria de saber qual dos três motores é mais silencioso.
    Pretendo construir para geração de energia.
    Obrigado!

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    1. Olá Marcos!
      Todos os motores Stirling são silenciosos, isso quando não possuem folga nas bielas e quando não possuem diafragma como pistão.
      Então qualquer um que for fazer, vai ser silencioso, mas cuidado para não ter atrito.
      Leandro Wagner.

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  5. Bom dia Leandro, parabéns pelo seu incrível trabalho !

    Meu nome é Augusto Cesar, sou estudante de engenharia mecânica , e como TCC meu grupo decidiu desenvolver um Motor Stirling.

    Porem estamos sem rumo, queremos desenvolver um motor mais sofisticado, com peças usinadas. Você poderia ajudar a gente , dando uma orientação ?

    Pagamos pelos sua ajuda, caso necessário.

    Você tem algum projeto com os desenhos das peças desenhados com medida, ou alguma coisa do tipo ?


    Meu email para contato é:

    augusto_acrj@hotmail.com

    Cel e whatsapp (12) 98823-1558


    Fico no Aguardo, Muito Obrigado!

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    1. Olá Augusto, tenho lhe retornado por e-mail.
      Leandro Wagner.

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  6. Como posso calcular o rendimento do motor stirling?

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    1. Olá amigo, não tenho ferramentas para calcular o rendimento.
      Eu tenho como base a rotação mais a força que ele produz.
      Leandro Wagner.

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  7. Boa tarde! Queria saber se o motor Stirling a base de vela tem a mesma classificação ou qual a diferença

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    1. Boa tarde! A classificação do motor é determinada pela maneira que é construída, independente do tipo de fonte de calor, vela, lamparina, carvão ou gás.
      Leandro Wagner.

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  8. Ola leandro, como fazer um motor stirling linear?

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    1. Olá Iaion, esse motor eu nunca fiz e não é muito fácil encontrar o equilíbrio do conjunto, pois tudo precisa combinar para que funcione adequadamente.
      Leandro Wagner.

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  9. Olá Leandro, qual destes modelos você acha que seria mas interessante pra aplicar em um gerador ? Sou estudante de engenharia de energia e estou montando um projeto com este modelo de motor.

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  10. Olá Leandro, estou realizando um projeto de faculdade e preciso montar um motor stirling no qual consiga levantar mais peso. Nesse caso o motor Alfa seria melhor para esta função? Porém vi que ele é bastante complexo, no caso qual seria a outra melhor alternativa? Teria algum projeto para que você possa nos ajudar? E estou em dúvida de onde ficaria a haste que iria içar o peso. Não precisamos de algo tão complexo, e sim algo que consiga levantar um pouco de peso para uma competição da faculdade.

    Se necessário pagamos pelo serviço, aguardo retorno.
    Email: mari_gobbi@outlook.com
    Telefone: (27)99521-2202

    Obrigada!

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    1. Oi, eu enviei-te um e-mail vou tentar te orientar na melhor escolha.
      Leandro Wagner.

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  11. Leandro, boa tarde.

    Estou cursando Engenharia Mecânica e vamos fazer um projeto usando a teoria de Stirling.

    Poderia entrar em contato por e-mail para você analisar a nossa proposta, pois já está nessa área a algum tempo e tem muita experiência nesse assunto.

    Email: LGuilhermeCS@gmail.com


    Muito Obrigado.

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    1. Olá Luís, não me recordo se já entrei em contato por e-mail com você??
      Leandro Wagner.

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  12. Bom dia, estou montando um motor stirling, mas precisava realizar cálculos sobre o mesmo. O que posso calcular com este motor?

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    1. Olá Matheus, desculpe na demora da resposta, mas não recebi notificação.
      Eu não sei se consigo te ajudar, pois meus motores são construídos na base do acerto e erro. Com isso eu tenho uma leve referência de curso a ser feito, dependendo da finalidade ou objetivo, tipo se for interesse maior rotação ou por maior torque ou equilíbrio entre ambos, neste caso posso dar referência. Eu prefiro boa rotação e médio torque, tudo não será possível.
      Leandro Wagner.

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  13. Respostas
    1. Olá amigo, pistão livre não é alfa, é outra classificação.
      Leandro Wagner.

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  14. Boa tarde Leandro,
    Sou estudante de Eng. Mecânica, e estamos com uma meta de rotação para cumprir, qual motor indicaria para maior rotação ? E se houver desenhos dos seus projetos gostaria de saber se podemos dar uma olhada pois estamos no primeiro ano e não temos muitas experiência no assunto em questão.
    Email: jmll118@hotmail.com
    Grato e no aguarde.

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    1. Boa tarde João, você comentou que está cursando engenharia, creio que será uma maravilhosa carreira, se for uma escolha por amor.
      Não sei qual a regra aplicada pelo professor, tipo terá que ser todo usinado, ou pode ser caseiro ou mesmo mesclado, só assim posso te indicar qual será a melhor escolha.
      Os motores Alfa ao meu ver são a melhor escolha para obter velocidade, mas um gama caseiro também impressiona.
      Quando o objetivo é velocidade, terá que ter cuidados na questão atrito, um leve empenamento de uma peça pode condenar a velocidade, principalmente quando o projeto é voltado para velocidade. Neste caso como consequência, terá um motor de baixo torque, o atrito impede atingir alta velocidade, já que será um motor fraco.
      Desculpe, não tenho desenhos, tudo que eu tenho é público, mas posso te orientar quando estiver optado por um modelo.
      Leandro Wagner.

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  15. Estou com um projeto escolar para fazer um motor stirling do tipo alfa para gerar energia, preciso fazer um de tamanho grande, pensei em usar pistão e biela de carro e o cilindro algum tubo de ferro.
    Poderia me ajudar ?
    Email: Viniciusskyline99@gmail.com

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