El desarrollo del motor Stirling se inició con el objetivo de ser una alternativa a la máquina de valor debido a ciertas ventajas que tenía con respecto al entonces popular motor de vapor.
Con el tiempo, ciertas desventajas en comparación con las máquinas de combustión interna han dejado en un segundo plano el motor Stirling.
Ventajas del motor Stirling en comparación con los motores de combustión interna
Las principales ventajas de un motor Stirling en comparación a un motor Otto, un motor diésel o una máquina de vapor son:
- La facilidad de mantenimiento
- Son motores más silenciosos
- Los motores Stirling ofrecen un rendimiento mejor que los motores alternativos de combustión interna.
- Mayor versatilidad de combustible.
Facilidad de mantenimiento. El motor Stirling es un motor de combustión externa, lo que significa que el calor se transmite al fluido de trabajo a través de un intercambiador; la ausencia de contacto directo entre la mezcla de gases combustibles y todas las partes mecánicas en movimiento reduce el desgaste, la necesidad de lubricación y el consiguiente mantenimiento del motor Stirling.
Menor ruido. El motor Stirling tampoco tiene válvulas ni explosiones, por lo que es constructivamente más simple. Las vibraciones generadas son más fáciles de controlar y mucho menos ruidosas que un motor de combustión interna.
Mejor rendimiento El motor Stirling es el único capaz de aproximarse al rendimiento máximo teórico conocido como rendimiento de Carnot, de hecho, teóricamente lo alcanza, por lo que en lo que a rendimiento de motores térmicos se refiere, es la mejor opción.
El motor Stirling ofrece una buena respuesta a las bajas temperaturas. Este motor alternativo funciona mejor con temperaturas ambientales frías, en contraste con los de combustión interna, que arrancan con facilidad en temperatura templada, pero con problemas en temperaturas frías.
Versatilidad de combustible. El motor Stirling puede funcionar con cualquier fuente de calor, por ejemplo, quemando madera, carbón, gas, biogás, combustibles líquidos e incluso energía solar, energía nuclear: hay ejemplos comerciales que utilizan algunas de las fuentes mencionadas. Por el contrario, los motores de combustión interna se limitan al uso de gasolina en el motor Otto, o gasóleo en el motor diésel.
Desventajas del motor Stirling en comparación con los motores de combustión interna
Las principales desventajas de un motor Stirling en comparación a un motor alternativo de combustión interna son los siguientes:
- Mayor volumen y mayor peso
- Coste económico del motor más elevado
- El motor Stirling tienen un arranque más lento
- Más peligroso
Más voluminoso y pesado. La combustión externa, que requiere intercambiadores de calor tanto en los puntos calientes como en los fríos, hace que el motor Stirling en general sea más voluminoso y pesado que un motor genérico de combustión interna con la misma potencia de salida.
Coste elevado. Los motores Stirling requieren intercambiadores de calor de entrada y salida, que contienen el fluido de trabajo a alta temperatura, y deben soportar los efectos corrosivos de la fuente de calor y la atmósfera. Esto supone el uso de materiales que encaren notablemente la máquina.
Arranque más lento. La inercia térmica inherente de un motor de combustión externa hace que sea más lento arrancar. Por este motivo el motor Stirling no es adecuado para aplicaciones que requieren arranques rápidos o cambios rápidos de velocidad.
Más peligroso. La mezcla de aire y líquidos combustibles lubricantes dentro del motor puede producir mezclas explosivas debido al oxígeno contenido en el aire, un peligro que se acentúa en los motores de alta presión. El problema se resolvió usando gases de trabajo reductores (hidrógeno) o neutros (helio, nitrógeno) o sin el uso de lubricantes convencionales.