MÁQUINAS TÉRMICAS
Existen otras fuentes como las máquinas hidráulicas, las eólicas y otras de menor importancia.
Capítulo
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Sin embargo, las máquinas térmicas aportan alrededor del 75% de toda la energía mecánica consumida en el mundo y tienen la enorme ventaja de ser autónomas, lo que las hace insustituibles en el campo del transporte. Otro hecho asombroso de las máquinas térmicas es que producen fuerza motriz a partir del calor como materia prima. El calor es una fuente de energía primaria, conocida desde los albores de la civilización, relacionada siempre con la temperatura y con los notables efectos que produce sobre los cuerpos a los cuales se aplica, particularmente los alimentos. Pero el calor es una forma de energía sutil, inmaterial, que no se acostumbra relacionar con el concepto tangible y material del movimiento y el trabajo producido por la fuerza motriz. De ahí el hecho extraordinario de que las máquinas térmicas puedan transformar esa energía sutil e impalpable en algo tan real y perceptible como la energía mecánica. Dada la abundancia de calor que es posible producir en la naturaleza y la relativa facilidad para hacerlo, se comprende la considerable importancia que tienen las máquinas que puedan transformar ese calor en energía mecánica a voluntad, para emplearla en realizar todas las pesadas tareas que la humanidad requiere. Hay que recordar, sin embargo, que esto no fué siempre así: Durante los primeros siglos de la historia, el hombre sólo dispuso de su propia fuerza muscular y la de los animales para realizar las tareas cotidianas que les permitieran cubrir sus necesidades elementales de subsistencia.
GENERALIDADES. Las máquinas térmicas constituyen uno de los más sorprendentes logros de la tecnología moderna, ya que mediante ellas ha sido posible obtener energía mecánica abundante y barata, para mover toda clase de maquinaria industrial y de transportes, que nos permiten satisfacer cómodamente las complejas necesidades de la vida actual, prácticamente sin esfuerzo físico de nuestra parte.
Pero a medida que fué progresando, esas necesidades se fueron multiplicando y haciéndose más complejas, requiriendo cada vez mayores cantidades de energía para realizarlas, hasta que su limitada fuerza muscular dejó de ser suficiente para llevar a cabo esa multiplicidad de tareas, cada vez más grandes y ambiciosas, por lo que además de la fuerza animal hubo de buscarse otras fuentes de energía entre los innumerables recursos de la naturaleza.
El formidable desarrollo que ha tenido la industria, la agricultura, las comunicaciones y demás fuentes de satisfactores, no hubiera sido posible sin la imprescindible fuerza motriz aportada por las máquinas térmicas, que día a día se multiplican en tamaño y número para abastecer una demanda siempre creciente.
Así se ingeniaron dispositivos para aprovechar la energía del viento y de las caídas de agua como fuentes inmediatas de fuerza motriz que ayudaron al desarrollo de la industria y el transporte de su época.
Hay que aclarar, no obstante, que las máquinas térmicas no son las únicas fuentes de fuerza motriz con que se cuenta en la actualidad.
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Pero estas fuentes de energía sólo contribuyeron de manera parcial al abastecimiento energético ya que, o bien estaban localizadas en lugares específicos, o bien estaban sujetas al capricho de la naturaleza, por lo que no representaban unas fuentes seguras, abundantes y confiables de fuerza motriz disponible a voluntad.
Ellos dejaron claro que la energía no se puede crear ni destruir, pero puede manifestarse en diferentes formas, como luz, calor, trabajo, energía interna, movimiento, etc. y que es susceptible de transformarse de unas formas a otras en proporciones unívocas.
Por otro lado, como ya se mencionó, el calor conocido y usado desde épocas remotas en procesos de calentamiento de toda índole, seguía siendo una misteriosa energía inaccesible para cualquier otro fin que no fuera procesos de calentamiento. No se apreciaba que pudiera existir relación alguna entre el calor y la energía mecánica o fuerza motriz, capaz de producir movimiento. Hubo de transcurrir mucho tiempo y un largo y accidentado proceso de desarrollo de las ciencias físicas, llevado a cabo por numerosos investigadores, hombres tenaces de gran imaginación, que a fuerza de observar los fenómenos y guiados por su notable intuición, lograron ir desentrañando el misterio de la energía y la naturaleza oculta del calor. Sadi Carnot
La historia de la ciencia en este campo, registra con admiración los nombres de: Benjamín Thompson (Conde Rumford), Sadi Carnot, Humpry Davy, James P. Joule, Rudolf Clausius y de otros muchos investigadores quienes sentaron las bases y establecieron la teoría de la naturaleza mecánica del calor y, en forma más general el concepto moderno de la energía con sus características de permanencia y transformabilidad.
De estos conocimientos debidamente organizados y sistematizados surgió la ciencia de la Termodinámica, que trata todo lo relativo a las transformaciones de la energía, en sus formas de calor y trabajo, así como de las relaciones entre las diferentes propiedades físicas de las sustancias en las cuales se llevan a cabo dichas transformaciones.
Benjamin Thompson
Rudolf Clausius
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MÁQUINAS TÉRMICAS
Hay que aclarar que las primeras máquinas térmicas surgieron antes de la termodinámica, hace aproximadamente 200 años y, por razón natural eran toscas, rudimentarias y sin bases técnica, más bien surgidas de la prodigiosa intuición de sus inventores; más, sin embargo, abrieron el camino para producir energía mecánica a partir del calor, aún cuando no se comprendía bien la naturaleza de estos conceptos.
posibilidades reales y sus limitaciones, lo que hace factibles diseños racionales y eficientes, que han llevado a las máquinas térmicas al importante grado de perfeccionamiento que tienen hoy en día. En conclusión, se puede establecer que los dispositivos para llevar a cabo la transformación del calor en energía mecánica y viceversa, es a lo que se les llama "Máquinas Térmicas" y son los instrumentos que más han contribuido el progreso de la humanidad, al aportar la fuerza motriz base indispensable en el desarrollo tecnológico actual. Las máquinas térmicas, debido a su extraordinario desarrollo, han llegado a ser imprescindibles en casi todos los aspectos de la vida moderna. Prácticamente no hay detalle de la vida actual en que no participen (directa o indirectamente) para facilitar y hacer más confortable la vida del hombre y permitirle realizar tareas que de otra manera serían imposibles.
Humpry Davy
Este hecho marcó un cambio trascendental en el desarrollo industrial de la sociedad, ya que a partir de ese momento se contó con una fuente segura y confiable de fuerza motriz, a partir del calor como materia prima, el cual era posible obtener fácilmente en grandes cantidades, en cualquier lugar y en el momento deseado. La industria, literalmente hablando, recibió un impulso formidable al aplicar esa fuerza motriz para mover toda la incipiente maquinaria, que hasta entonces había estado restringida por la falta de energía propulsora.
James Prescott Joule
Como se mencionó anteriormente en el prólogo, los campos principales donde las máquinas térmicas han proporcionado beneficios a la humanidad son:
A partir de entonces, la ciencia y la tecnología han tenido un desarrollo acelerado, que no ha cesado hasta nuestros días. El éxito de las primeras máquinas térmicas también sirvió para estimular la investigación en este campo, cuya secuela a su vez, dio por resultado mejores y más eficientes máquinas, no solo térmicas sino de toda índole.
1. Transportes. 2. Generación de energía eléctrica. 3. Agricultura.
En la actualidad, las ciencias básicas en que se fundamenta la Ingeniería Mecánica, permiten una comprensión clara y analítica de los fenómenos energéticos que se dan en las máquinas, sus 5
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MÁQUINAS TÉRMICAS
De ahí se comprende la importancia que tiene el estudio de las máquinas térmicas, después de haber cursado los estudios fundamentales de:
B) Ciclos termodinámicos teóricos. Metodología de cálculo C) Disposición constructiva.
Matemáticas
Física
Química
Termodinámica
Mecánica
D) Características generales. Ventajas, desventajas y campos de aplicación. Por lo tanto, en este documento no se entra en detalles demasiado profundos o especializados que sólo lo complicarían innecesariamente, restándole la claridad esencial que corresponde a un tema introductorio.
Demás ciencias básicas de la ingeniería.
En la obra se presenta una visión panorámica de la mayoría de las máquinas térmicas que se usan en la actualidad, enfocando:
El más ferviente deseo es que el lenguaje y las representaciones matemáticas empleadas, resulten accesibles al estudiante promedio de Ingeniería Mecánica, para que a través de él puedan vislumbrar el fascinante mundo de las "Máquinas Térmicas" y las inmensas posibilidades de desarrollo que ofrecen al Ingeniero Mecánico.
A) Sus principios básicos de funcionamiento.
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