Este documento resume un proyecto de investigación sobre el motor Stirling. El proyecto tuvo como objetivo construir un modelo funcional básico de un motor Stirling de baja temperatura y aplicarlo para generar pequeñas cantidades de energía eléctrica. Se construyeron dos prototipos, siendo el segundo capaz de generar rotación al aplicar agua caliente e hielo. Sin embargo, la potencia generada fue baja y no fue posible usarla para producir electricidad. El documento concluye resaltando la necesidad de seguir desarrollando este tipo de mot

1. Resumen—Se ilustra la gran necesidad de un cambio en los
modelos de obtención y transformación de la energía actuales. Se
presenta el Motor Stirling en términos generales y de manera
intuitiva, a fin de resaltar sus cualidades, ventajas y posibles
aplicaciones a futuro. Se establecen las bases teóricas del
funcionamiento de este tipo de motor. Se ilustra el proceso de
diseño, concepción, construcción y aplicación del proyecto.
Palabras Clave—Contaminación, Energía, Stirling, Motor,
Sostenibilidad.
I. INTRODUCCIÓN
Pocas empresas a nivel mundial enfocan sus esfuerzos y
recursos a desarrollar aplicaciones de importancia comercial e
industrial del motor Stirling. Los intereses comerciales y
económicos se distancian cada vez más de los objetivos del
desarrollo sostenible y por tanto de la solución a la inevitable
crisis energética mundial. Si bien la mayoría de modelos de
motor Stirling son considerados “juguetes” de poca utilidad se
pretende ilustrar los conceptos básicos de su funcionamiento a
fin de considerar sus aplicaciones prácticas en la producción de
energía de manera sustentable y en la disminución
contaminación derivada de la quema de combustibles fósiles.
II. JUSTIFICACION
Con el paso del tiempo, el ser humano ha ido dependiendo cada
vez más de los recursos energéticos. Para el hombre moderno,
es impensable la vida sin iluminación, calefacción,
refrigeración, transporte, etc. Esta dependencia energética, se
ha convertido en un exceso [1], específicamente a la hora de
hablar de la explotación de combustibles fósiles. Estos recursos
no renovables.
La teoría del pico de Hubbert predijo que la producción mundial
de petróleo llegará a su cenit y después declinará tan rápido
como creció. [2] El año exacto del pico todavía no ha sido
establecido con precisión, las estimaciones de los más
optimistas arrojan reservas para al menos 100 años más.[3]
Por otro lado, el uso de combustibles fósiles produce
contaminación, un incremento en las emisiones de gases efecto
invernadero y como resultado, un aumento del calentamiento
global.
III. RESEÑA HISTORICA
Nace el motor Stirling en 1816 en manos del Escocés Robert
Stirling. De gran utilidad durante la revolución industrial fue
proyectado inicialmente para drenar agua de las minas de
carbón, aunque se tiene registro de que pudo impulsarse un
barco con un motor de este tipo; surgió como respuesta a las
máquinas de vapor de gran tamaño y bastante costosas para la
época que además explotaban con regularidad. [4]
El motor Stirling fue gradualmente desplazado debido al suceso
obtenido al implementar motores de combustión interna
durante las primeras décadas del siglo XIX. Actualmente
destaca por su utilidad en equipos de refrigeración.
IV. MARCO TEORICO
El Stirling es un motor térmico. Al igual que la máquina
de vapor, el motor Stirling se clasifica tradicionalmente como
un motor de combustión externa, ya que todas las transferencias
de calor con el gas de trabajo se hacen a través de la pared del
motor [5]. Este tipo de motores son capaces de transformar
energía térmica (calor) en trabajo mecánico aprovechando la
diferencia de temperatura existente entre una fuente de calor,
denominada foco caliente, y un sumidero de calor, denominado
foco frío. El motor puede funcionar con cualquier fuente de
calor externa, como por ejemplo, gases de escape de motores,
combustión de biomasa, energía nuclear o energía solar [6].
Esto nos hace intuir la enorme versatilidad de este tipo de
máquinas, que lo único que necesitan para ponerse en marcha
es calor y que en su funcionamiento no emiten ningún tipo de
contaminante a la atmósfera. Básicamente, el ciclo de
funcionamiento de un motor Stirling consta de cuatro fases en
las que un gas se comprime, se calienta, se expande y se enfría
de manera cíclica. Esta serie de eventos provocan cambios en
la presión del gas que se traducen en trabajo útil.
V. METODOLOGÍA
El Proyecto “Motor Stirling” fue inspirado en los Objetivos del
Desarrollo Sostenible creados por las Naciones Unidas, más
específicamente teniendo en cuenta el Séptimo Objetivo:
Entrega final Proyecto CDIO: Motor Stirling
Cuscagua, Sebastián, Estepa Darling
{dcuscagua18, destepa15}@uan.edu.co

2. “Garantizar el acceso a una energía asequible, segura,
sostenible y moderna para todos”. Este objetivo apunta a la
“Democratización” de la Energía eléctrica a nivel mundial a fin
de llevar progreso, mejorar la calidad de vida de las personas y
a la vez proteger los recursos naturales y el medio ambiente. A
su vez el Séptimo objetivo se enfoca en encontrar alternativas
menos contaminantes para satisfacer las necesidades
energéticas globales.
El proyecto ya mencionado hace mención especial a las
características CDIO: Concebir-Diseñar-Implementar-Operar.
Estas características son propias de una nueva generación de
proyectos industriales y escolares adoptados durante el curso de
Introducción a la Ingeniería de la Universidad Antonio Nariño.
VI. OBJETIVOS
1. Construir modelo funcional básico del Motor Stirling
del tipo de baja temperatura.
2. Aplicar el motor a la obtención de pequeñas
cantidades de energía eléctrica.
VII. PROCESO METODOLOGICO
Concepción
De entre los varios tipos de motores Stirling finalmente se
escogió el de modelo de baja temperatura. Dentro de las
principales razones se cuentan: Bajo costo de producción,
diseño básico, materiales de fabricación de fácil obtención y
especialmente el hecho de que es el modelo que puede operar
con las temperaturas más bajas, cosa que contribuye a la
seguridad en el proceso de fabricación y representaría las
condiciones más sencillas para simular su funcionamiento.
Diseño
Inicialmente se realizó un prototipo económico, de manera que
se simplificó al máximo el motor con el fin de recaudar
información necesaria para la realización del prototipo final.
Figura 1: Primer prototipo
Se utilizaron materiales reciclados como: Alambre proveniente
de colgadores de ropa, latas de cerveza y botellas plásticas.
A pesar que fue posible recrear el funcionamiento del motor
Stirling de baja temperatura, este finalmente no funcionó. De
acuerdo a las observaciones realizadas, factores como la
holgura entre las partes mecánicas, deficiencia en los materiales
conductores de calor y el peso excesivo de algunos
componentes influyeron al funcionamiento parcial del primer
prototipo.
Implementación
El prototipo numero dos fue diseñado para aprovechar el calor
residual de ambientes domésticos como cocinas, duchas
eléctricas, etc. El tamaño fue ajustado para tal fin y los ajustes
necesarios aprendidos del prototipo uno (no funcional) fueron
incluidos, especialmente en el diseño del eje de transmisión que
fue mejorado en cuanto a los ángulos utilizados y su diseño
permite el mínimo movimiento entre piezas móviles, cabe
resaltar que se alteré el diseño de manera que las bielas en el
prototipo numero dos están hechas de dos partes separadas.
Operar
El prototipo numero dos funcionó de manera breve al aplicar
agua caliente en la parte inferior y hielo en la parte superior. El
sistema produjo rotación en el eje de trasmisión.
Figura 2: Segundo prototipo
VIII. RECURSOS
Para la fabricación del motor fueron utilizadas apenas partes
recicladas, a seguir una breve descripción, Se consideran
también en los cálculos el tiempo y materiales empleados para
fabricar los prototipos uno y dos.

3. ITEM/CANTIDAD Utilidad Costo [$]
Cds (2) Volante 0
Alambre (50 cm) Eje de potencia 2000
Alambre de cobre
(20 cm)
Bielas 2000
Latas de cerveza (2) Tapa superior 6000
Tabla de balso (1) Soportes verticales 1500
Palo balso (1) Refuerzos internos 1500
Envase plástico (1) Cilindro pequeño 1000
Globo (1) Desplazador 1 500
Tuvo de PVC Cilindro grande 2000
Icopor Desplazador 2 0
Tapa metálica Tapa inferior 0
TOTAL [$] 20000
Tabla 1: Recuento de materiales utilizados y precio de cada uno de ellos.
Tiempo de fabricación [hrs] 50
Tabla 2: Recuento de horas utilizadas en la construcción del proyecto
completo.
IX. RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN
Debe reconocerse que apenas la mitad de los objetivos
originales fueron completados. Efectivamente fue construido
un modelo funcional (al menos medianamente) y básico que
ilustra el funcionamiento de los motores que operan bajo el
ciclo Stirling. La potencia generada fue baja, de manera que no
fue posible adaptar el mecanismo que provechase el
movimiento mecánico para producir energía eléctrica.
X. CONCLUSIONES
Los diversos tipos de motor Stirling han sido subestimados y
desplazados. Entre los principales motivos prevalecen los
intereses por continuar con la explotación del petróleo y
también por los productos industriales que utilizan sus
derivados, principalmente los contaminantes motores de
combustión interna. Hacen falta recursos económicos, técnicos
y académicos a fin de desarrollar modelos más complejos y
eficientes de motor Stirling, dejando atrás los modelos teóricos
y los juguetes.
Es necesario a fin de perfeccionar los motores del tipo Stirling
desarrollar maneras eficaces de transmitir la temperatura, pues
es fundamental para el funcionamiento del mismo. El motor se
tornará más potente si es posible aumentar y mantener la
diferencia de temperaturas entre la parte caliente y la parte fría
del motor.
Se torna critico en el proceso de fabricación del motor
garantizar el correcto funcionamiento de los elementos de
transmisión mecánica, como por ejemplo el eje y las bielas,
pues de caso contrario puede perderse de manera significativa
la capacidad de producir potencia.
XI. REFERENCIAS
[1] Lucia Lladser, “Crisis energética mundial”. Disponible en:
http://www2.ib.edu.ar/becaib/bib2006/trabajos/isgro.pdf
[2] Diario El País, “La era del petróleo barato ha terminado”.
Disponible en:
https://elpais.com/economia/2006/06/08/actualidad/1149751974_850
215.html
[3] Forum Quora: “¿Economía?¿Que es la teoría del pico de
Hubbert?.” Disponible en: https://es.quora.com/Econom%C3%ADa-
Qu%C3%A9-es-la-teor%C3%ADa-del-pico-de-Hubbert
[4] Universidad de Santiago de Chile, “Proyecto Motor Stirling”.
Disponible en: https://proyecto-motorstirling.webnode.cl/algo-de-
historia/
[5] Carlos postigo delgado, Universidad Carlos III (Madrid),
“Simulación de un motor Ericson”. Disponible en:
https://core.ac.uk/download/pdf/44311676.pdf
[6] Híbridos y Eléctricos, "Stirling, un motor cuyo combustible es
solo calor”. Disponible en:
https://www.hibridosyelectricos.com/articulo/tecnologia/stirling-un-
motor-cuyo-combustible-es-solo-calor/20130226180646004970.html
XII. BIBLIOGRAFIA
i. https://www.renovablesverdes.com/motor-stirling/
ii. https://mstirling.wordpress.com/2007/04/19/ventajas-y-
desventajas-de-los-motores-stirling/
iii. https://www.monografias.com/trabajos102/motor-
stirling/motor-stirling.shtml
iv. calor/20130226180646004970.html
v. http://mhttps://www.muyinteresante.es/innovacion/articulo/
motores-stirling-para-obtener-energias-renovables
vi. http://maquinadestirling.blogspot.com/2013/06/impacto-
ambiental.html
vii. https://www.elespectador.com/noticias/medio-
ambiente/esta-enredado-el-camino-de-energias-renovables-
colombia-articulo-644422
viii. https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/objetivos-
de-desarrollo-sostenible/
ix. http://www.ambientebogota.gov.co/calidad-del-aire
x. https://www.sostenibilidad.com/energias-renovables/las-
energias-renovables/
xi. http://newton.cnice.mec.es/materiales_didacticos/energia/re
novables.htm
xii. https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/

4. cuenormas IEEE y
formatohttp://www.ieee.org/conferences_events/conferences/publishi
ng/templates.html
Artículo como Informe de Investigación modelo IEEE
descargados de
http://www.usc.edu.co/ingenieria/files/MODELO_PAPER_IEE
E_INGENIUM_1.pdf
http://www.itsa.edu.co/ciit2010/Formato_Articulos_IEEE.p
dfhttp://www.docentes.unal.edu.co/mfromerol/docs/Labora
torio_Circuitos/FormatoIEEE.doc