Màquines Tèrmiques: Transformació d'Energia i Funcionament

Màquines Tèrmiques: Fonaments i Aplicacions

Les màquines tèrmiques formen part del nostre paisatge urbà: cotxes, motos, autobusos, etc. La seva capacitat de generar energia està assegurada per un motor que transforma l'energia de la gasolina en energia motriu. Alguns motors incorporen motors de quatre cilindres i de 4 temps, amb cilindrades que van dels 800 cm³ als 1000 cm³. L'era dels motors tèrmics va començar amb les màquines de vapor.

Transformació de l'Energia Tèrmica en Energia Mecànica

Els motors tèrmics transformen l'energia d'un combustible en energia de moviment, és a dir, en energia mecànica. Aquesta transformació es produeix a través d'uns mecanismes:

Combustible > Energia Tèrmica > Màquina Tèrmica > Energia Mecànica

Un motor tèrmic és una màquina motriu que transforma l'energia tèrmica o calor en energia mecànica. Hi ha màquines tèrmiques de combustió interna i externa, i després són alternatives o rotatives.

Conceptes Clau: Treball, Energia i Potència

• S'anomena treball l'acció d'aplicar una o més forces sobre un cos i provocar o modificar el seu moviment.
• L'energia és la capacitat de realitzar un treball.
• S'anomena potència el treball efectuat per unitat de temps, donant una idea de la rapidesa amb què es pot realitzar el treball.

Rendiment Energètic

El rendiment energètic és una forma d'expressar l'eficiència d'una transformació energètica, que s'obté de relacionar l'energia útil (Eu) amb l'energia d'entrada (Ee). Es multiplica per 100 per obtenir el resultat en %:

Energia d'entrada (Ee) → Màquina Tèrmica → Energia Útil (Eu)

Màquines de Combustió Externa

En les màquines tèrmiques de combustió externa, el combustible genera calor per evaporar aigua a les calderes. El vapor s'injecta a un sistema mecànic que el transforma en energia mecànica. Les més usuals són les turbines d'acció i reacció. En aquestes turbines hi ha uns quants rodets, uns fixos i uns altres de giratoris.

Màquines de Combustió Interna Alternatives

Aquest tipus de motors poden tenir una estructura que permet la construcció de models de diferents grandàries, des de petits motors per a motocicletes fins a grans motors per a vaixells. Es fabriquen per a diferents tipus de combustibles: gasolina, gasoil i gas natural.

De motors alternatius de quatre temps n'hi ha dos tipus: els d'encesa per guspira o cicle Otto i els d'encesa per compressió o cicle Diesel. Els dos tenen una estructura similar però el funcionament i els combustibles són diferents.

El motor de cicle Otto s'alimenta amb gasolina, també anomenada benzina. Hi ha dos sistemes per portar la gasolina del dipòsit al motor: a través de carburador i a través d'injector. El sistema d'injecció és molt més eficient.

Característiques dels Motors

La cilindrada és una característica del motor que està relacionada amb la potència que pot lliurar i el seu consum. Es calcula com: Cilindrada màxima = Volum per cilindre x Nombre de cilindres (cm³).