Fundamentos de Máquinas y Motores Térmicos: Conceptos Clave y Clasificaciones
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Fundamentos de Máquinas y Motores Térmicos
¿Qué es una Máquina Térmica?
Conjunto de elementos mecánicos que intercambian energía mecánica mediante la variación de la energía térmica de un fluido que las atraviesa.
¿Qué es un Motor Térmico?
Conjunto de elementos mecánicos que generan energía mecánica a partir del estado térmico producido en una reacción de combustión.
Tipos de Máquinas Térmicas según la Combustión
Máquinas de Combustión Externa (MCE)
La combustión ocurre en un fluido diferente al de trabajo y en ciclos cerrados. Por ejemplo:
- Máquinas de vapor
- Turbinas de vapor
- Motores Stirling
Máquinas de Combustión Interna (MCI)
La combustión se produce en el mismo fluido de trabajo y en ciclos abiertos. Por ejemplo:
- Motores alternativos
- Motores rotativos
- Turbinas de gas
- Turborreactores
Clasificación de Máquinas y Motores Térmicos
Máquinas Volumétricas / Motores Térmicos Volumétricos
- Proceso intermitente.
- Rozamiento del fluido poco significativo.
- Pérdidas de calor.
- Conversión de presión en fuerza (ejemplo: émbolo).
Máquinas Dinámicas / Motores Térmicos Dinámicos
- Proceso continuo.
- Pérdidas por rozamiento con el fluido.
- Operación adiabática.
- Conversión de presión en velocidad (ejemplo: toberas).
Máquinas de Reacción / Motores Endotérmicos de Reacción
Estatorreactores y Pulsorreactores
- Máquina abierta en ambos extremos, sin eje.
- Difusor para la compresión previa a la combustión.
- La combustión aporta energía cinética al fluido.
- Empuje por energía cinética directa de combustión.
Turborreactores
- Máquina abierta en ambos extremos, con eje.
- Compresor axial para la compresión previa a la combustión.
- La combustión aporta energía interna al fluido.
- Empuje por energía cinética proveniente de la expansión en tobera.
Motor Cohete
- Máquina cerrada por un extremo, sin eje.
- Empuje por energía cinética proveniente de la expansión en tobera.
Cronología de Máquinas Térmicas y sus Inventores
- Eolipila de Herón (Siglo I d.C.)
- Turbina de vapor de Branca (1629)
- Máquina de vapor alternativo de Newcomen (1712)
- Turbina de gas de Barber (1791)
- Motor de aire de Stirling (1816)
- Motor rotativo de encendido provocado de Otto-Langen (1867)
- Motor alternativo de encendido por compresión de Diesel (1892)
Características de Motores Específicos
¿Cómo es un Motor Multicigüeñal?
Constan de dos émbolos opuestos por cilindro.
Clasificación de Motores de Combustión Interna (MCI) según su Velocidad
- Motores lentos: Marina (hasta 350 rpm)
- Motores semirrápidos: Industria (de 400 a 1000 rpm)
- Motores rápidos: Automoción (de 1000 a 10000 rpm)
- Motores extrarrápidos: Competición/Sport (más de 10000 rpm)