Como funciona um motor Stirling Gama?

Motor Stirling Gama

Este está entre o modelo mais conhecido, é constituído por dois cilindros independentes, onde o pistão quente (pistão deslocador) 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 isolado e confinado do ambiente externo.



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

Veja a explicação do funcionamento do motor Stirling Gama neste vídeo abaixo:





Veja neste vídeo 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.

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.

Conheça o Tutorial de um motor Stirling caseiro Gama simplificado>>>

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Como funciona um motor Stirling Beta?

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.

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 um virabrequim convencional.

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



Este outro vídeo, mostra uma forma simplificada de um motor confeccionado com materiais recicláveis, para fins didáticos:

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

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

No Gama, o pistão quente (ou pistão deslocador), 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.

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 e pistão quente também possui umas extremidade aparente para o ambiente externo.

 

Regenerador: ele possui a função de absorver parte do calor que seria rejeitado pelo motor e depois pré aquecer o ar frio, permitindo assim uma maior eficiência desse ciclo. Acompanhe a diferença do funcionamento do motor com e sem o regenerador:


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(Tutorial) Dicas em texto e suas devidas medidas 1

O passo a passo para construir um motor Stirling caseiro!

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(Tutorial) página 2: como fazer o cilindro, cabeçote >>>

(Tutorial) página 3: bucha, solda, lixar >>>

(Tutorial) página 4: forninho, virabrequim, pistão de trabalho, volante, conectores de fio de luz, gerador, lamparina >>>

Conheça o novo motor: com 1600 RPM >>>

Como funciona um motor stirling

Este motor funciona com a dilatação do ar (quando aquecido) e com sua contração (quando resfriado). Quando o pistão deslocador (lata interna) é movimentado para cima, o ar que estava na parte fria do cilindro (no topo), é deslocado para baixo, indo para a parte mais quente. Em contato com as paredes aquecidas, o ar é aquecido e a pressão dentro do cilindro aumenta repentinamente, com o aumento do volume do ar. Consequentemente, o pistão de trabalho ( feito com balão) é empurrado para cima, fazendo o virabrequim girar. Quando o pistão deslocador é movimentado para baixo, ocorre o inverso, pois o ar que estava na parte quente é deslocado para cima, se esfria e se contrai, produzindo um vácuo e fazendo com que o pistão de trabalho seja sugado para baixo e, assim, continuando o giro do virabrequim.

Simplicidade: um detalhe importante que faz com que este modelo de motor seja simples é o fato de que ele não possui válvulas, porém o ar deve estar confiando no interior do motor.

Água: O emprego da água consiste no resfriamento da parte superior do cilindro (lado frio), evitando o super aquecimento, o que mantém a maior diferença de temperatura possível entre as regiões quente e fria do motor, melhorando seu rendimento.

Explicação em vídeo: Este vídeo explica o funcionamento básico do motor Stirling Gama:

Reparem no vídeo (no instante 1:20) onde o eixo do motor deve ficar neste vai e vem "sem atrito" antes de parar por completamente. Isso quando não estiver ligado ao pistão de trabalho (balão), como no vídeo.

Em outro teste no vídeo em (no instante 3:05), nota-se que o balão infla e encolhe com ar conforme o eixo é girado. Isso acontece com a chama acessa em baixo do motor.

Alguns dos motivos que podem o impedir funcionamento do motor!

Em geral os motores não funcionam em duas situações: quando existe fuga de ar ou quando existe excesso de atrito nas peças móveis.

Para descobrir se o motor possui fuga de ar, pode ser feito o seguinte teste: desengate a haste do pistão de trabalho (balão) do virabrequim e puxe o balão! Se o mesmo inflar com ar, significa que existe algum furo em algum ponto (pois houve entrada de ar no cilindro). O balão deve sempre retornar para o mesmo ponto onde estava antes de iniciar o teste. É importante lembrar que este teste deve ser feito sem o fogo.

Para descobrir onde está o vazamento, mergulhe aquele possível ponto em água e ao surgir bolhas de ar, quando o pistão de trabalho é empurrado a força para dentro, é este o possível ponto com fuga de ar.

Caso necessite de mais ajuda, clique em ler mais:
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Veja o vídeo >>>

Todo a explicação do tutorial é feita com base neste vídeo abaixo:

visualizar lista completa

-> Lista de materiais usados para a construção deste motor:

-> Ver lista >>>

Colagem:

(fig 1) ampliar foto e outra informções

Para fazer a colagem dos materiais, é usado uma cola vermelha de silicone para alta temperatura (fig.1). Essa cola pode ser comprada em lojas que vendem peças automotivas. É usada, por exemplo, para garantir a vedação do motor no momento da montagem do cabeçotes de motores automotivos.
Cerca de 10 minutos para uma pré-secagem e 24 horas para uma secagem completa.
Ver onde comprar e sua aplicação >>>

Como fazer o pistão deslocador!

(fig. 2) ampliar foto e outras informações

Pistão deslocador: foi usado uma lata de Red Bull 250ml (fig. 2) "lata interna".
Seu diâmetro é de 53mm (5,3cm) e 70mm (7cm) de comprimento.

(fig. 3) ampliar foto e outras informações

Haste: um raio de bicicleta de sustentação usado como haste para o pistão deslocador, deve ser de 2mm fabricado em aço aço inox, pois assim ele não empena com facilidade devido sua rigidez, evitando que o pistão vibre dentro do cilindro e, conseqüentemente, evitará fricção do raio sobre a bucha.

(fig. 4) ampliar foto e outras informações

Improviso: este raio pode ser fixado na lata de Red Bull com sua própria porca, a qual deve ser cortada ao meio (fig. 4).

Comprimento da haste do pistão deslocador: mantenha o comprimento original do raio de bicicleta, até definir o comprimento exato necessário.

-> Veja as instruções para o comprimento da haste >>>

(fig. 5) ampliar foto e outras informações

Cuidado: este pistão deve ser totalmente lacrado para que não tenha vazamento de ar, evitando que a pressão produzido pelo motor entre para o interior do pistão (fig. 5).

->Ver mais fotos e informações >>>

(fig. 6) ampliar foto e outras informações

Outras sugestões: nesta foto (fig. 6) encontrarão outras marcas de lata com 53mm de diâmetro, diversificando à opção de materiais para construir um pistão deslocador.

-> Veja outro exemplo de pistão >>> 






Sugestão de outro tipo de pistão deslocador >>>



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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 >>>

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

                    

     

Conheça as alterações realizadas, para que
  o motor tenha o dobro de potência >>>>

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