Durante el proceso de elaboración de compostas o abonos, consistente en formar montículos con capas alternadas de materia orgánica, excremento animal y tierra, en el interior del montículo se genera, debido a la descomposición, una gran cantidad de energía térmica (hasta 75º C) la cual se necesita extraer. Toda esta energía simplemente se expulsa y se desecha, para aprovecharla propongo la utilización de un motor térmico de tipo Stirling.
El motor de aire caliente Stirling es un motor de combustión externa, ya que utiliza una fuente de calor fija externa para calentar un gas dentro de su cilindro.
Su funcionamiento está basado en el Ciclo de Carnot, el cual ofrece el rendimiento máximo teórico conocido. Este ciclo consta de 4 etapas:
1) Expansión isotérmica.- el gas a su volumen mínimo y a temperatura T1 recibe calor de una fuente caliente (a temperatura T1), con lo cual se expande. Con esto el calor recibido es distribuido en un mayor volumen por lo que se mantiene su temperatura constante. De esta forma toda la energía calorífica es convertida en trabajo.
2) Expansión adiabática: el gas se sigue expandiendo sin intercambio de calor. En este punto el sistema se aísla térmicamente, por lo que al continuar expandiéndose el gas se enfría hasta una temperatura T2 al alcanzar su volumen máximo.
3) Compresión isotérmica.- el gas es sometido a una segunda fuente, ésta de temperatura T2, y comienza a comprimirse. Su temperatura no aumenta debido a que va cediendo calor a la fuente fría. Nuevamente este proceso implica un trabajo.
4) Compresión adiabática: al llegar a este punto la compresión que continúa comienza a calentar el gas hasta llevarlo a la temperatura T1 y a su volumen mínimo.
El Ciclo de un motor Stirling incluye además de estas 4 etapas un sistema de regeneración entre las adiabáticas, el cual es un intercambiador de calor interno que tiene la función de absorber y ceder calor para dividir al motor en dos zonas: una caliente y una fría.
El mecanismo central de un Stirling consiste de dos pistones o cilindros, uno que es el regenerador y el otro que proporciona la fuerza para generar el trabajo deseado.
Este tipo de motores no es tan utilizado debido a que, a pesar de su rendimiento superior, éste se alcanza sólo a velocidades bajas, su potencia es inferior, y no es posible accionarlo en forma instantánea debido a que requiere de un tiempo para formar las dos zonas térmicas necesarias.
Dentro del mismo proceso de producción de abono, hay etapas en las que se deben revolver los montículos. Esto se realiza manualmente con herramientas comunes de jardinería mediante movimientos envolventes. Al insertar un motor Stirling en uno de los montículos contiguos se puede utilizar el movimiento generado por éste para la realización de dicha tarea. De esta manera el productor agricultor puede dedicar ese tiempo a continuar con sus demás actividades y evitar el contacto directo con la materia en descomposición.
Para transmitir el movimiento lineal generado por el motor y transformarlo en el torque necesario para los movimientos envolventes requeridos se emplea un cigüeñal. Utilizando un diseño adecuado de Stirling, es posible obtener dos pulsos de fuerza por cada vuelta del cigüeñal, lo que lo hace más eficiente.
Para reducir la oscilación producida sobre los pistones al transformar el movimiento linear en giratorio se divide la barra del pistón mediante una articulación de bola o cilíndrica que restrinja el movimiento multiaxial a su parte superior.
