Máquinas y Motores Térmicos: Fundamentos, Tipos y Diferencias Clave

Conceptos Fundamentales: Máquinas y Motores Térmicos

1. Definición de Máquina Térmica, Motor Térmico y Motores de Combustión

Para comprender el funcionamiento de los sistemas energéticos, es crucial distinguir entre diferentes tipos de máquinas y motores:

Máquinas Hidráulicas

En las máquinas hidráulicas se incluyen modernamente aquellas que emplean fluidos prácticamente incompresibles (líquidos) o fluidos que, siendo compresibles (gases), se comportan prácticamente como incompresibles. Esta última consideración permite clasificar el ventilador como máquina hidráulica.

Máquinas Térmicas

En las máquinas térmicas, por el contrario, evolucionan fluidos que tienen una compresibilidad no despreciable. Dicha compresibilidad juega un papel muy importante en el intercambio energético que tiene lugar entre el fluido y el eje de la máquina, ya que, como enseña la termodinámica, la variación del volumen específico es el proceso que permite la transformación de energía térmica en mecánica y, por tanto, su posterior aparición en el eje de la máquina. Un ejemplo es la turbina de vapor.

Motores de Combustión Externa

El fluido donde se aporta la energía térmica, constituido por los productos de la combustión, es diferente del fluido que circula por las máquinas. El que los fluidos sean diferentes es lo que caracteriza al motor de combustión externa.

Motores de Combustión Interna

El fluido donde se aporta la energía térmica del combustible coincide con el que evoluciona en las máquinas. Esta coincidencia es lo que caracteriza al motor de combustión interna.

Diferencias Clave entre Motor Térmico y Máquina Térmica

4. Distinción entre Motor y Máquina Térmicos

Un motor térmico es el conjunto de elementos mecánicos que permite obtener energía mecánica a partir de la energía térmica generada en el mismo por un proceso de combustión tradicional o por una reacción nuclear.

Para entender mejor esta distinción, es fundamental recordar la naturaleza de las máquinas térmicas: en ellas, evolucionan fluidos que tienen una compresibilidad no despreciable. Dicha compresibilidad juega un papel muy importante en el intercambio energético que tiene lugar entre el fluido y el eje de la máquina, ya que, como enseña la termodinámica, la variación del volumen específico es el proceso que permite la transformación de energía térmica en mecánica y, por tanto, su posterior aparición en el eje de la máquina. Un ejemplo es la turbina de vapor.

A modo de ejemplo, para realizar un ciclo de vapor hacen falta, al menos, los elementos siguientes:

• Bomba de alimentación
• Generador de vapor
• Turbina

(El condensador será necesario si el ciclo es cerrado).

Al conjunto de estos elementos lo definimos como motor térmico, pero dicho conjunto lo integran:

• Una máquina hidráulica generadora (bomba de alimentación)
• Un generador de vapor
• Una máquina térmica motora (turbina)

El conjunto turbina de gas es un motor térmico formado por:

• Un turbocompresor (máquina térmica generadora)
• Una cámara de combustión
• Una turbina (máquina térmica motora)