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O que é, como funciona (e como fazer) um Motor de Stirling?

por Luciana Reis | 24/04/2017
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No início do século XIX, o Motor de Stirling foi inventado pelo padre escocês Robert Stirling – daí a origem do nome. O ano era 1816 e o objetivo era substituir os motores a vapor, que na época explodiam com muita frequência. Robert Stirling e seu irmão, que era engenheiro, criaram este motor em que os gases atmosféricos são os fluídos de trabalho, ou seja, o que é necessário para o trabalho do motor, a partir do confinamento de ar dentro do dispositivo, assim como de outros tipos de gases, no caso dos motores de alta potência, como o hélio, o hidrogênio e o azoto.

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Imagem: Turbo Squid


Como funciona?

O motor de Stirling, como um motor de calor, é um dispositivo que funciona em um ciclo fechado – sem a saída dos gases para o exterior do motor. O ciclo é considerado simples, pois funciona basicamente com a alternância entre o aquecimento e o resfriamento, expansão e contração do gás, em dois níveis de temperatura.

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Imagem: Manual do Motor Stirling


São quatro processos reversíveis em série. Inicia-se o ciclo com a compressão do gás frio, na sequência é efetuado o aquecimento do gás (a volume constante), a expansão e, ao fim, o resfriamento do gás, para início novamente do mesmo ciclo.

Vantagens e desvantagens

Entre os pontos positivos de se utilizar o motor de Stirling estão o fato de ser silencioso, flexível no que diz respeito à utilização do tipo de combustível e até mesmo às possibilidades de aproveitamento de energia limpa, como a partir da luz solar. O funcionamento é também eficiente, o que os leva a serem utilizados em sistemas de refrigeração, assim como na captação de energia solar e até mesmo em motores de submarinos.

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Imagem: Energia Solar


Já entre as desvantagens, é possível apontar para o alto custo ainda existente da construção de um mecanismo de alta potência, além da dificuldade em manter o gás pressurizado no interior do motor. Outra dificuldade tem relação com a variação de velocidade, pois possuem lentas acelerações e desacelerações, o que torna difícil a sua utilização em automóveis, por exemplo, que utilizam o motor de combustão interna.

É possível construir um motor de Stirling?

Diversos tutoriais podem ser encontrados para a construção de um motor de Stirling caseiro. Latinhas de alumínio, a chama de uma vela, palitos de sorvete e papelão são alguns dos materiais úteis.

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Imagem: Youtube


Ao ser utilizada a latinha, que funciona como um pistão deslocador, esta é movimentada para cima e o ar que estava na parte fria do cilindro é deslocado para baixo, indo para a parte mais quente. O ar é aquecido quando entra em contato com as paredes aquecidas e a pressão dentro do cilindro aumenta. O pistão de trabalho é empurrado para cima, fazendo o conjunto de manivelas girar.
O movimento e uma das formas de criar o motor fica mais fácil de se identificar no vídeo a seguir. Confira!

Referências: Energia Solar, Instituto de Física – UFRGS, Manual do Motor Stirling, Motor Stirling – Sérgio Costa Faria

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