Universidad de Guanajuato DICIS Maquinas y Equipos Térmicos Salamanca Guanajuato. a 21 de enero del 2010
Tipos de Máquinas Térmicas. El calor ha sido utilizado para muy diversas fines; con el comienzo del desarrollo de la sociedad industrial hemos averiguado como transformar el calor en energía mecánica. Los artefactos encargados de realizar esta transformación son las maquinas térmicas. El calor necesario para conseguir que funcione una máquina térmica procede, generalmente, de la combustión de un combustible. Dicho calor es absorbido por un fluido que, al expandirse, pone en movimiento las distintas piezas de la máquina. Esta combustión puede producirse en el interior o en el exterior de la propia máquina, por lo que las clasificamos como: MAQUINAS DE COMBUSTION EXTERNA: Son aquellas maquinas en las que el combustible es utilizado para formar vapor fuera de la máquina y parte de la energía interna del vapor se emplea en realizar trabajo en el interior de la máquina. La maquina de vapor:
En 1768 James watt construyó el primer modelo de esta maquina. La maquina de vapor es un motor de combustión externa que transforma la energía de una cantidad de vapor de agua en trabajo mecánico o cinético; en la revolución industrial tuvo un papel muy importante para mover máquinas y aparatos.
MAQUINAS DE COMBUSTION INTERNA:
En estas maquinas el calor se libera en su interior debido ala combustión de ciertos productos llamados carburantes, como la gasolina o el gasóleo.
El motor de explosión es un tipo de motor de combustión interna que utiliza la explosión de un combustible, provocada mediante una chispa, para expandir un gas empujando así un pistón. Hay de dos y de cuatro tiempos. El ciclo termodinámico utilizado es conocido como Ciclo Otto. Este motor, también llamado motor de gasolina o motor Otto, es junto al motor diésel, el más utilizado hoy en día en automoción Funcionamiento convencional (4 tiempos). El combustible se inyecta pulverizado y mezclado con el gas (habitualmente aire u oxígeno) dentro de un cilindro. La combustión total de 1 gramo de gasolina se realizaría teóricamente con 14,8 gramos de aire pero como es imposible realizar una mezcla perfectamente homogénea de ambos elementos se suele introducir un 10% más de aire del necesario (relación en peso 1/16). Una vez dentro del cilindro la mezcla es comprimida. Al llegar al punto de máxima compresión (punto muerto superior o P.M.S.) se hace saltar una chispa, producida por una bujía, que genera la explosión del combustible. Los gases encerrados en el cilindro se expanden empujando un pistón que desliza dentro del cilindro (expansión teóricamente adiabática de los gases). La energía liberada en esta explosión es pues transformada en movimiento lineal del pistón, el cual, a través de una biela y el cigüeñal, es convertido en movimiento giratorio. La inercia de este movimiento giratorio hace que el motor no se detenga y que el pistón vuelva a empujar el gas, expulsándolo por la válvula correspondiente, ahora abierta. Por último el pistón retrocede de nuevo permitiendo la entrada de una nueva mezcla combustible. Ninguna máquina térmica alcanza un rendimiento del cien por cien. Esta limitación no es de tipo técnico, de modo que no podrá ser eliminada cuando el desarrollo tecnológico alcance un nivel superior al actual; se trata, sin embargo, de una ley general de la naturaleza que imposibilita la transformación íntegra de calor en trabajo. Las máquinas térmicas pertenecen al grupo de las de fluido compresible. Es decir, a aquellas que tienen la capacidad de realizar un intercambio de la energía mecánica mediante un fluido que logra atravesarlas. Si el procedimiento consigue que el fluido incremente su propia energía, entonces la maquinaria va a recibir el nombre de generadora, cuyos ejemplos más relevantes son los compresores y las bombas. En
cambio, si el fluido disminuye notablemente su energía, entonces se la denomina como motora, donde se ubican las turbinas y los motores de explosión. Debido a estas variantes en el proceso, también se las puede clasificar en relación a la forma de compresibilidad del fluido en cuestión. Entonces nos podemos encontrar con varios tipos de máquinas térmicas. Uno de estos tipos es el hidráulico, que opera solamente con fluidos considerados como incomprensibles. Dentro de este grupo es posible destacar a las máquinas que operan con líquidos como el agua, al tiempo que algunos modelos también trabajan con gases, justamente cuando los mismos se comportan con ese grado extra de incomprensibilidad, siendo un ejemplo importante el ventilador. Otro ejemplo que podemos mencionar dentro del grupo de máquinas de fluido comprensible son aquellas máquinas calificadas como volumétricas o bien como de desplazamiento positivo. Se trata de una clase que puede ser atravesada por un fluido conocido. Las mismas, a su vez, pueden subdividirse en dos grupos: las rotativas o las alternativas, siempre va a depender esto de la función del movimiento que puede llegar a obtenerse. Por otra parte, aquellas que son atravesadas por un fluido continuo reciben otro nombre, se trata de turbomáquinas, que además no pueden subclasificarse ya que son siempre rotativas. Modelos de máquinas térmicas Ahora bien, una vez determinados los modelos propios de las maquinarias de fluido comprensible, pasemos a definir las características propias de uno de los exponentes de este grupo: las máquinas térmicas. A las máquinas térmicas las podemos clasificar teniendo presente dos c riterios fundamentales: la cantidad de fluido que se maneja y el movimiento que la máquina va a llevar a cabo. Los motores térmicos, además, son en sí maquinarias, puesto que emplean la energía que ha sido resultado de un procedimiento de combustión, siempre con el objetivo de que se genera energía del fluido que va a ser aprovechado en instancias posteriores para obtener, justamente, energía mecánica.
