Sistemas de Propulsión CCD y Tecnología del Motor Stirling en la Industria

Sistemas CCD: Ciclo Cerrado de Motores Diésel

Los sistemas CCD (Ciclo Cerrado de Motores Diésel) consisten en el funcionamiento de ciclo cerrado de motores diésel, utilizando los gases de escape reciclados como fluido de aspiración. El oxígeno necesario para la combustión debe ser llevado a bordo, y los gases deben ser purificados y reprocesados.

Gestión del Comburente

El oxígeno líquido se almacena a baja temperatura y alta presión. El nitrógeno del aire se sustituye por el gas noble argón, de modo que no se consumen ni se generan compuestos contaminantes.

Ventajas del Sistema CCD

• Combustible: Utiliza el mismo combustible que los generadores principales.
• Logística de oxígeno: El oxígeno a bordo no necesita una pureza extrema.
• Seguridad: No existen gases peligrosos a bordo.

Motor Stirling: Combustión Externa y Ciclo Cerrado

El Motor Stirling es un motor de combustión externa y proceso adiabático que no requiere quemar combustible internamente ni transfiere calor al entorno de forma directa. Funciona mediante un ciclo cerrado, donde el fluido de trabajo está contenido de manera permanente en el sistema. El fluido de trabajo consiste en la expansión y contracción de un gas al que se le obliga a desplazarse entre un foco frío y un foco caliente.

Ventajas y Desventajas

Ventajas

• Rendimiento: Es el único motor térmico capaz de aproximarse teóricamente y alcanzar el rendimiento máximo ideal de Carnot.
• Seguridad: El líquido de trabajo se mantiene en fase gaseosa, manteniendo una presión estable y eliminando el riesgo de explosión por cambio de estado.

Desventajas

• Tamaño y densidad de potencia: Presenta una baja densidad de potencia.
• Coste: Elevado coste de fabricación.
• Lentitud de respuesta: No tiene un arranque instantáneo, ya que necesita un calentamiento previo.
• Inconveniente del gas: Generalmente se usa helio, el cual es muy caro.

Fases del Ciclo Stirling

El ciclo termodinámico se divide en las siguientes etapas:

• 1-2: Expansión isotérmica.
• 2-3: Enfriamiento a volumen constante.
• 3-4: Compresión isotérmica.
• 4-1: Calentamiento a volumen constante.

Descripción de las 4 Fases de Funcionamiento

1. Se le añade calor al gas que está dentro del cilindro calentado, forzando que el pistón se mueva hacia abajo, donde se proporciona el trabajo.
2. El pistón de la izquierda se mueve hacia arriba en tanto el pistón de la derecha se mueve hacia abajo, empujando el gas caliente al cilindro refrigerado, el cual se enfria disminuyendo la presión.
3. El pistón en el cilindro refrigerado (el de la derecha) comienza a comprimir el gas; el calor generado por esta compresión es disipado por la fuente de refrigeración externa al motor.
4. El pistón de la derecha asciende mientras el pistón de la izquierda baja; esto obliga al gas a regresar al cilindro caliente donde aumenta su temperatura y su presión de forma rápida, reiniciando así el ciclo.