Relatos e testes de potência realizados com o motor Stirling em latas de 1800 rpm

No vídeo abaixo, pode ser conferido novos testes desempenho:

Inicialmente após construir, o motor apresenta picos de 1860 rpm em rotação livre. No dia seguinte, em um novo teste, não passou os 1820 rpm. Uma semana depois, após um reparo no cilindro frio, iniciou-se uma novela, não passou dos 1700 rpm e assim a cada teste piorava até ficar em picos de 1350 rpm.

Minha primeira desconfiança, estava no pistão deslocador e nos mancais.

Então resolvi fazer a troca do pistão deslocador, que agora passou de 25 mm para 35 mm de comprimento, assim eliminando a área morta (10 mm) existente do projeto anterior, veja na fig. 1. Novamente caiu para 1400 rpm, porém o torque ficou maravilhoso, mesmo mantendo os mesmo cursos para cada pistão. Então de fato estava comprovado, não havia problemas com o pistão deslocador.

fig. 1

Resolvi trocar os mancais (moedas fig. 2) de 5 centavos pelas de 10 centavos e piorou ainda mais, máximo 1350 rpm e constantes de 1220 rpm! Com essa alteração, novamente confirmei que eu estava no caminho errado.

fig. 2

Eu já estava ficando frustrado, quanto mais alterava, pior era o desempenho. Sinceramente, tinha vontade de colocar o motor no armário de tanta decepção!

O torque era o melhor de todos os meus motores de latinhas, mas não alcançava a incrível velocidade inicial.

Algum efeito físico, aerodinâmico, ou problema térmico do material estava ocorrendo, o atrito dos novos mancais em baixa rotação é aparentemente parecido como um rolamento, fuga de ar praticamente não existia para um motor caseiro! E ainda não havia uma explicação de concreto para o temido problema! Se motor não tivesse atingido 1800 rpm nos primeiros testes, eu não estaria encafifado.

O meu amigo Elton, comentou se esse problema poderia ser decorrente do cilindro quente (fig. 3)! Passei a analisar o comentário de Elton e em partes fazia sentido, pois foi o primeiro motor onde não usei uma lata da marca Coca Cola como cilindro quente! Então desmontei novamente e fiz um novo cilindro quente.

fig.3

Fiz os testes e finalmente a solução do temido problema!!!

Neste primeiro teste, o motor atingiu 1700 rpm, caindo até 1550 rpm e após de dois minutos em funcionamento, passou a funcionar em constante de 1600 rpm.

Como havia relatado, eu troquei o cilindro quente por um novo, porém ao desmontá-lo, entortei a haste do pistão deslocador, e constatei algo desagradável. Com o rápido movimento do pistão deslocador, a lã de aço compactou-se e soltou-se da haste, ou seja, o pistão tem 35 mm de comprimento, mas a lã se encontrava somente com 27 mm de comprimento e o restante transformou-se em uma lacuna aberta. Outra vez fiz um novo pistão deslocador e fixei uma chapinha no meio do pistão, para resolver esse novo problema, decorrente da alta velocidade.

Os resultados com gerador estão descrito abaixo, sendo que a temperatura da água variava entre 65 até 75°C.

Então realizei os primeiros testes com o gerador, com o novo o pistão deslocador de 35 mm de comprimento.

  4 leds          1179 rpm         3,89 V . 0,083 A = 0,32 Watts

10 leds          1130 rpm         3,43 V . 0,043 A = 0,30 Watts

30 leds          1180 rpm         3,31 V . 0,092 A = 0,30 Watts

Rotação livre, picos 1830 rpm e constantes 1600 rpm!

Este motor apresenta um desempenho melhor que a versão anterior (1600 RPM), tanto em velocidade, torque e potência.

Tenho vontade de medir a potência mecânica do motor, mas preciso primeiro uma mini balança de precisão. Este motor simples está com desempenho impressionante, da gosto de vê-lo em funcionamento!

Agora cheguei ao limite deste projeto simplificado, ainda existe possibilidades de melhorias no desempenho, mas é necessário alterar muitas coisas, dificultando a construção. Tenho uma leve desconfiança, que este projeto com um gerador adequado, seria possível produzir até 0,50 Watts. Também quero fazer um outro teste, com dois geradores simultaneamente, sugestão sugerida por Miro!

Existem inúmeras outras possibilidades de alteração:

- reforçar o virabrequim;

- dois volantes para estabilizar o motor;

- rolamentar o virabrequim;

- alterar o fundo do cilindro quente;

- alterar o curso do pistão de trabalho;

- substituir o diafragma por uma seringa de vidro 50 ml;

- fazer o balanceamento dos pistões;

- aperfeiçoar o fluxo de ar no forninho;

- fazer novos testes com um novo tipo de lamparina, para testar o limite de fundição do cilindro quente;

- instalar buchas no cabeçote, para aumentar a resistência;

- estudar uma maneira de resfriar o primeiro cabeçote;

- instalar uma bomba de água;


Principais medidas:

- Curso do pistão deslocador: 20 mm = 1800 RPM
- Comprimento do pistão deslocador: 35 mm;
- Curso do pistão de trabalho: 14 mm ou 16 mm;
- O primeiro cabeçote com 60 mm de comprimento;
- O segundo cabeçote será a lata suporte que da suporte ao virabrequim;
- O comprimento do cilindro quente: 85 mm (8,5 cm);
- O comprimento da lata do sistema de resfriamento: 45 mm (4,5 cm);
- Todos os raios são 2 mm de diâmetro em inox;
- O comprimento do cilindro frio é 30 mm (3 cm), com diâmetro de 57 mm;
- A tampa externa do pistão de trabalho, possui 45 mm de diâmetro;
- A tampa interna do pistão de trabalho, possui 30 mm de diâmetro;


Lista dos materiais >>>

O que é um motor Stirling Gama?   O que é um motor Stirling Alfa?   O que é um motor Stirling Beta?

                    

Agradeço a todos que acompanham essa trajetória,
Atenciosamente Leandro Wagner.

Cilindro quente de um motor Stirling Gama

Observação: Essa medida abaixo, é referente ao motor do Tutorial 2 e não do motor 1600 RPM

Medida: cilindro quente possui 105 mm de comprimento (10,5 cm) e com 68 mm de diâmetro (6,8 cm);

Confira a lista de materiais de outros modelos de motores Stirling:

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Confira a lista de materiais de um motor Stirling "Gama" feito em latas de cerveja!

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Leandro Wagner.

Pistão de trabalho

O pistão de trabalho, também é conhecido por "pistão de potência ou pistão frio"!

Curso do pistão de trabalho: o curso total do pistão de trabalho é 16 mm (1,6 cm);

(fig. ) 

Tampa externa do pistão de trabalho: possui 53 mm (5,3 cm) de diâmetro;

Tampa interna do pistão de trabalho: possui 40 mm (4 cm) de diâmetro;
Balão: o tipo do balão é conhecido por número 10.

(fig. 2) cilindro quente

Na imagem da (fig 3), estão todos elementos necessários para a montagem do pistão de trabalho.

(fig. 3) tampas para o pistão de trabalho

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Leandro Wagner.

(Tutorial 2) Dicas em texto e suas devidas medidas, parte 2

Como fazer o cilindro:

(fig. 7) ampliar foto e outras informações

Cilindro: a lata externa (cilindro) é de spray desengripante, de bom ar ou de inseticida ***(fig. 7), outra opção é a lata de Coca Cola Burn.
Medidas: 57 mm de diâmetro e 120 mm de comprimento (medida externa já cortada).

***Cuidados importantes ao abrir a lata >>

(fig. 8) ampliar foto e outras informações

Curso: o curso total (movimento de vai e vem) do pistão deslocador é de 28 mm e deve haver, no máximo, 3 mm de folga em cada extremidade do cilindro. Ex: 2 mm de folga do cabeçote + 70 mm comprimento do pistão + 28 mm de curso total do pistão + 2 mm de folga antes do pistão chegar ao fundo do cilindro, num de total = 102 mm. Essa medida é o espaço interno do cilindro. Recomenda-se + 18 mm de borda para o encaixe do cabeçote na parte superior do cilindro (fig. 8). Assim, a medida externa do cilindro resulta 120 mm de comprimento total.

(fig. 9) ampliar foto e outras informações

A posição do furo: o centro do furo no cilindro, onde a luva é colada, é localizado a uma distância de 30 mm de cima para baixo ou 90 mm de baixo para cima.

Isso não é crítico, mas tenha cuidado para que o cabeçote não tampe esse furo (fig. 9).

(fig. 10) ampliar foto e outras informações

Cuidados ao montar: o pistão deslocador deve ficar suspenso dentro do cilindro, sem tocar em parte alguma, sendo que recomenda-se que exista uma folga de 2 mm entre a periferia do pistão e as paredes internas do cilindro (fig. 10).
          
->Ler e ver medidas do cilindro >>>

Cabeçote e medidas:

(fig. 11) ampliar foto e outras informações

Cada cabeçote do cilindro do motor (no vídeo, ver no instante 8:26), pode variar entre 5 a 6 cm de comprimento. Deste modo, a distância entre as buchas é de aproximadamente 5 cm após o encaixe (fig. 11).
           
-> Veja mais informações >>>

(fig. 12) ampliar foto com medidas

Medida: o comprimento total da lata onde está fixo suporte do virabrequim, desde o inicio da lata até a altura do centro do eixo (virabrequim) é 13,5 cm, como pode ser visto em "12:17".

Bielas: são cortadas após a conclusão da fabricação do motor, pois o comprimento varia conforme a construção de cada motor.
           
-> Veja uma foto detalhada >>>



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Leandro Wagner.

Cuidados importantes

Lata para cilindro: em meu projeto, usei a lata de spray desengripante como cilindro (3° lata vista na foto abaixo), porque ela é mais resistente na montagem e não amaça com o vácuo do motor.

As latas são 57mm de diâmetro e podem ser usadas como cilindro!!!

Observação: as duas primeiras latas de alumínio (1° e 2°) se usadas como cilindro, estarão sujeitas a deformação com o vácuo na contração do ar, não ocorrendo o mesmo problema com as latas (3°, 4° e 5°).

Medidas: todas essas latas possuem 57mm de diâmetro e o comprimento externo do cilindro é de 120mm, depois de cortada.



Cuidado: somente usem lata de inseticida como cilindro (fig. 1), caso não tenham outra a disposição. Pois o produto embalado em seu interior é tóxico e a lata submetida ao calor, inicialmente libera um gás, prejudicando as vias respiratórias, sendo necessário expor o cilindro sobre calor intenso, antes mesmo de monta-lo, como precaução, use máscara com filtro.

 

(Fig. 3) clique na foto, para ampliar novamente

Cuidados com o corte da lata spray: antes de iniciar qualquer corte dessas latas, deve ser descarregado totalmente o produto e a pressão contida no seu interior, para que não ocorra um jato de spray acidental sobre quem estiver manuseando.


Serrinha: o corte pode ser realizado sem problemas, com uma serrinha de cortar ferro de punho.

Ferramentas elétricas: NÃO recomendo o uso de ferramentas elétricas para abrir a lata, evitando qualquer risco de explosão com fagulhas do corte (fig. 4). Nunca tive problemas ao abri-las, mas é essencial tomar alguns cuidados!

(Fig. 4) clique na foto, para ampliar novamente

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Leandro Wagner.

Tutorial 2, página 2 passo a passo, como fazer um motor Stirling caseiro

Cilindro quente:

Na (fig. 9) é possível visualizar o estilete apoiado sobre uma base, para então iniciar o giro manual da lata, efetuando assim o corte.

(fig. 9) Cortando com estilete a lata

Não recomendo o uso de tesoura no corte das latas de alumínio, porque com o corte ocorre pequenas irregularidades, que acarreta o rompimento do cilindro ao encaixar o cabeçote.

visualização do corte irregular com tesoura

Na imagem abaixo, um exemplo do cilindro danificado ao tentar encaixar o cabeçote no cilindro.

Rompimento do cilindro, ao encaixar o cabeçote

Medida: cilindro quente (fig. 10) tem 105 mm de comprimento (10,5 cm) e com 68 mm de diâmetro (6,8 cm);

(fig. 10) cilindro quente

Reservatório de água:

Lata do sistema de resfriamento (fig. 11) tem 45 mm de comprimento (4,5 cm) e 100 mm de diâmetro (10 cm);

(fig. 11) lata do sistema de resfriamento

Na (fig. 12), estão dispostas as medidas em diâmetro de cada tampa, para a construção do pistão de trabalho.

(fig. 12) cilindro quente

Tampa externa do pistão de trabalho: possui 53 mm (5,3 cm) de diâmetro;

Tampa interna do pistão de trabalho: possui 40 mm (4 cm) de diâmetro;
Balão: o tipo do balão é conhecido por número 10.

Na imagem da (fig 13), estão todos elementos necessários para a montagem do pistão de trabalho.

(fig. 13) tampas para o pistão de trabalho

Cilindro do pistão de trabalho: é 63 mm de diâmetro (6,3 cm) e 30 mm de comprimento (3 cm), que também é conhecido como cilindro frio;

(fig. 14) cilindro frio

Duas mangueiras: dois caninhos de plástico com 6 mm de diâmetro (0,6 cm), de ligação para os dois cilindros (fig. 15). Caso usado somente uma mangueira, será comprometido o fluxo de ar entre os dois cilindros, que resultará 200 RPM a menos em visto este projeto.

(fig. 15) indicação da mangueira de plástico

Vedação do pistão: duas borrachas de câmara de moto cortadas para afixação do balão no cilindro frio, onde a borracha interna é de 25 mm (2,5 cm) de largura e a outra borracha externa com 35 mm (3,5 cm) de largura, visualizado na fig. 16. Também não é necessário cola para a vedação do balão sobre o cilindro.

(fig. 16) borracha para vedar o pistão

Curso do pistão de trabalho: o curso total do pistão de trabalho é 16 mm (1,6 cm);

(fig. 17) borracha usada na vedação do balão

Outras opções, tipos e informações complementares para a fabricação do pistão de trabalho (pistão frio), você encontra nessa outra página abaixo:

                                                                                         

                                Clique nas fotos para acessar a referida página!

Suporte: a lata de suporte do virabrequim (fig. 18), é uma lata de 473 ml, que tem 155 mm (15,5 mm) de comprimento, sendo a localização do centro do furo para afixação do virabrequim, em 30 mm (3 cm) medidos de cima para baixo.

Bielas: as bielas dos dois pistões devem ser cortadas depois do motor montado.

(fig. 18) cilindro quente

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Como aumentar a velocidade do motor em latas de alumínio para 1600 RPM >>>

O que diferencia o motor Stirling Gama do Alfa >>>

Quais são os tipos de motor Stirling >>>

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