Motors Tèrmics i Combustibles Fòssils: Funcionament i Impacte
Clasificado en Tecnología
Escrito el en 
catalán con un tamaño de 6,69 KB
Motor Tèrmic: Definició i Funcionament
Un motor tèrmic transforma l'energia d'un combustible en energia de moviment, és a dir, energia mecànica.
Procés de Conversió Energètica
El procés de conversió energètica en una màquina tèrmica segueix el següent flux:
- Combustible
- Energia tèrmica
- Màquina tèrmica
- (Energia tèrmica perduda)
- Energia mecànica
Motors de Combustió Interna vs. Externa
La diferència principal entre motors de combustió interna i externa rau en el lloc on es crema el combustible:
- Combustió Externa: El combustible es crema fora de la màquina per escalfar un fluid (com aigua per generar vapor).
- Combustió Interna: El combustible es crema a l'interior del motor, i els gasos resultants es transformen directament en energia mecànica.
Motors Rotatius vs. Alternatius
Els motors es poden classificar també segons el tipus de moviment que generen:
- Motor Alternatiu: L'energia es produeix sobre un èmbol, convertint-se en moviment rectilini a través del sistema biela-manovella.
- Motor Rotatiu: La calor es converteix en moviment directament mitjançant mecanismes rotatius.
Fórmules Bàsiques de Treball i Potència
A continuació, es presenten algunes fórmules bàsiques relacionades amb el treball i la potència en sistemes mecànics:
- Treball (W): W = F · S (Força per Desplaçament)
- Potència (P): P = W / t (Treball per Temps)
Turbina de Vapor Rotativa: Aplicacions
La turbina de vapor rotativa és un component clau en els sistemes d'obtenció d'energia elèctrica en centrals tèrmiques i nuclears. També és àmpliament utilitzada en vaixells per moure les hèlix.
El Motor Otto: Cicle de Quatre Temps
1. Admissió
La vàlvula d'escapament està tancada i la vàlvula d'admissió oberta. L'èmbol comença a baixar, aspirant aire de l'exterior barrejat amb gasolina. Aquesta fase acaba quan l'èmbol arriba al Punt Mort Inferior (PMI).
2. Compressió
La vàlvula d'admissió es tanca i l'èmbol arriba al Punt Mort Superior (PMS). La barreja aire-combustible es comprimeix.
3. Explosió (Combustió)
La bugia fa saltar la guspira, produint l'explosió de la barreja. Els gasos resultants s'expandeixen, empenyent l'èmbol fins al PMI.
4. Escapament
L'èmbol arriba al PMI. Els gasos cremats surten cap a l'exterior per la pujada de l'èmbol. Quan l'èmbol arriba al PMS, la vàlvula d'escapament es tanca i el cicle torna a començar de nou.
Sistemes Auxiliars del Motor
Per aconseguir un funcionament adequat i eficient del motor, es requereixen diversos sistemes auxiliars:
- Alimentació: Assegura que el combustible arribi als cilindres en la quantitat i el moment adequats.
- Encesa (Electrònica): Fa que la bugia generi la guspira necessària per a la combustió (específicament en motors Otto).
- Refrigeració: Evacua l'energia tèrmica generada per les explosions a l'interior dels cilindres per controlar la temperatura del motor.
- Lubricació: Redueix la fricció entre les peces mòbils i evita el desgast, utilitzant oli.
- Escapament: Redueix el soroll de les explosions i la toxicitat dels gasos d'escapament.
Sistema de Transmissió
El sistema de transmissió s'encarrega de transmetre el moviment generat pel motor i la potència als mecanismes que impulsen el vehicle.
Turbina de Gas de Cicle Obert
La turbina de gas de cicle obert s'utilitza principalment per produir electricitat en centrals elèctriques. El seu funcionament es basa en les següents etapes:
- Admissió i Compressió: L'aire entra a la zona de compressió.
- Combustió: L'aire comprimit entra a la cambra de combustió.
- Injecció de Combustible: El gas natural (o altre combustible) entra a la cambra.
- Expansió: Es produeix la combustió del gas, i els gasos calents s'expandeixen.
- Generació de Potència: Els gasos calents surten de la cambra i travessen la turbina, fent-la girar.
- Producció Elèctrica: El gir de la turbina mou l'eix d'un alternador per produir corrent elèctric.
Turboreactor: Funcionament i Combustible
El turboreactor és una variant de la turbina de gas, que opera amb quatre fases principals: admissió, compressió, explosió i escapament. El combustible utilitzat en els turboreactors és el querosè, un derivat del petroli.
Combustibles Fòssils: Origen i Tipus
Els combustibles fòssils provenen de la matèria orgànica atrapada sota capes del subsòl durant milions d'anys.
- Carbó: És el recurs energètic fòssil amb més reserves a nivell mundial i s'obté de les mines.
- Petroli: S'extreu de pous profunds, tant en terra com en mar.
- Gas Natural: S'extreu directament del subsòl.
Derivats del Petroli i Additius
Els principals derivats del petroli inclouen la gasolina, el gasoil, el fuel i el querosè. Sovint s'afegeixen additius per millorar les seves propietats i rendiment.
Conseqüències Ambientals de l'Ús de Combustibles Fòssils
L'ús de combustibles fòssils genera l'emissió de gasos i partícules contaminants a l'atmosfera, com ara CO₂, SO₂, NO₂ i H₂O (vapor d'aigua). Cal destacar que el gas natural és considerat el menys contaminant d'aquests.
- Efecte Hivernacle: L'acumulació de CO₂ a les capes altes de l'atmosfera provoca l'escalfament global del planeta, amb conseqüències com el desglaç dels pols.
- Pluja Àcida: El NO₂ i el SO₂ es mesclen amb el vapor d'aigua dels núvols i, en ploure, contaminen la vegetació, l'aigua i les estructures.
- Contaminació per Vessaments: L'extracció i el transport de combustibles, especialment el petroli, generen un risc significatiu de contaminació per vessaments.
El Repte Energètic Global
El repte energètic actual consisteix a pensar en el futur, promovent la disminució del consum de combustibles fòssils i l'augment de l'ús d'energies renovables per a un desenvolupament sostenible.