El ciclo de Stirling es un tipo de ciclo termodinámico regenerativo que es capaz de utilizar un fluido de trabajo autónomo y un componente de intercambio de calor interno, para convertir el calor en movimiento mecánico o al revés. Eso hace que el ciclo Stirling sea útil en motores, bombas de calor, refrigeración y muchas otras aplicaciones. Varios diseños de motores diferentes utilizan el ciclo Stirling, la mayoría de los cuales contienen uno o dos cilindros. Independientemente del diseño específico, un motor que utiliza este ciclo pasa por los cuatro pasos de compresión, la adición de calor, la expansión y la eliminación de calor.
Hay varios motores de combustión externa diferentes, cada uno de los cuales utiliza un tipo diferente de ciclo termodinámico. Las máquinas de vapor funcionan según los principios del ciclo Rankine, que utiliza un fluido de trabajo, como el agua, tanto en estado líquido como gaseoso. Se deben agregar líquidos adicionales de vez en cuando, lo que reduce la eficiencia de estos sistemas. El ciclo Stirling, que se inventó originalmente en 1816 como rival del ciclo Rankine, utiliza un fluido de trabajo que está sellado dentro del sistema. En la mayoría de los casos, el fluido de trabajo que se utiliza en los motores Stirling es el aire.
La idea básica detrás del ciclo de Stirling gira en torno al calentamiento y posterior enfriamiento de un solo volumen de fluido de trabajo. Eso provoca la expansión y contracción térmica del fluido, que se puede utilizar para realizar trabajos mecánicos. En la mayoría de los casos, eso se logra conectando pistones a un volante. A medida que el fluido dentro del sistema se expande y contrae, los pistones se mueven hacia arriba y hacia abajo, lo que hace que el volante gire. El ciclo de Stirling se conoce como ciclo regenerativo debido al hecho de que el fluido es autónomo y se utiliza el mismo volumen de fluido tanto en la cámara de compresión como en la cámara de expansión.
El uso del ciclo de Stirling no se limita a los motores, ya que el proceso también es reversible. Eso significa que es posible que un dispositivo que utiliza este ciclo actúe como bomba de calor si se suministra energía mecánica. En este caso, se utiliza energía mecánica externa para impulsar los pistones, que bombean el fluido de trabajo entre la cámara de expansión y la cámara de compresión. Dependiendo de la forma en que se configure un dispositivo, esta inversión del ciclo se puede utilizar en una bomba de calor, un dispositivo de refrigeración o cualquier otra aplicación que requiera la transferencia de energía térmica.