Exploración de Motores Térmicos y Máquinas Frigoríficas: Funcionamiento y Componentes

Motor de Vapor

El motor de vapor es un motor térmico de combustión externa que obtiene energía al quemar carbón. Su funcionamiento se describe a continuación:

1. Se calienta agua en una caldera hasta que hierve.
2. El vapor se dirige a un cilindro regulado por un distribuidor. Cuando el distribuidor está a la izquierda, el pistón se desplaza hacia la izquierda debido a la entrada de vapor.
3. El pistón acciona un mecanismo de biela-manivela que convierte el movimiento lineal en rotacional.
4. Con el distribuidor a la derecha, accionado al volver la biela-manivela, el pistón regresa y el proceso se repite.

Turbina de Gas

La turbina de gas es un motor rotativo cuyo funcionamiento se basa en la compresión de aire, la posterior combustión con combustible y la utilización de los gases de la explosión para mover la turbina. Sus partes principales son:

• Compresor: Formado por un eje con una serie consecutiva de álabes que comprimen el aire progresivamente.
• Cámara de combustión: Lugar donde llega el aire comprimido y se inyecta combustible mediante inyectores.
• Turbina: Donde los gases de la explosión son lanzados a presión contra los álabes del rotor.

Motor Wankel

El motor Wankel es un motor rotativo compuesto por:

• Estátor: Bloque motor con forma elíptica.
• Rotor: Pieza en forma de triángulo de lados curvilíneos que se mueve en el estátor para la admisión y el escape.
• Lumbreras: Orificios en el estátor para la admisión y el escape.
• Bujía: Para producir la chispa de la combustión.

Máquinas Frigoríficas

Las máquinas frigoríficas son dispositivos que reducen la temperatura de un objeto o lugar a un nivel inferior al de su entorno. Realizan un ciclo inverso al de los motores térmicos. El ciclo es el siguiente:

La máquina frigorífica toma calor (Q2) de un foco frío (evaporador) y cede calor (Q1) a un foco caliente (condensador). Para que este proceso se lleve a cabo sin incumplir el segundo principio de la termodinámica, se necesita suministrar energía (W). Sus partes son:

• Compresor: El fluido se comprime con un motor, aportando trabajo (W).
• Condensador: El fluido pasa a líquido, cediendo calor al exterior (Q1).
• Sistema de expansión: Válvula que disminuye la presión del fluido.
• Evaporador: Conducto donde el fluido pasa a vapor, tomando calor (Q2) del elemento a enfriar.

Bomba de Calor

La bomba de calor es una máquina frigorífica que aprovecha el calor cedido en el condensador para calentar un espacio. Utiliza una válvula de 4 vías para cambiar el sentido del aire.