motores tecnologÍa eso
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4ºESO
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índice
• 0.Introducción
• I. Motores térmicos: – I.1 motor otto-diésel– I.2 motor de reacción– I.3 combustibles térmicos
• II.Motores eléctricos– II.1 motor de corriente continua– II.2 baterías eléctricas.
• III. Motores de aire comprimido
• IV. Vehículo híbrido.
• V. Motores: Problemática y evolución prevista
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0-Introducción• Los motores son máquinas que generan
MOVIMIENTO (energia cinética), a partir de otro tipo de energía.
• El movimiento es usado por un elemento receptor (RUEDA, GRÚA, CUCHILLA…).
• Para llevar el movimiento del motor al elemento receptor hay un mecanismo, el cual lo TRANSMITE el movimiento.También puede TRANSFORMARLO en otro tipo de movimiento si hace falta o MODIFICAR LA VELOCIDAD del movimiento.
ENERGIA INICIAL
MOTOR
Mecanismo
Elemento receptor
ejeeje
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tipos de motores
TIPOS DE MOTORES
Motor de corriente continua
Motor de corriente alterna
De combustión INTERNA
de combustión EXTERNA
•MOTOR Otto-Diésel
•MOTOR de reacción
MOTOR DE VAPOR
MOTORES TÉRMICOS
MOTORES ELÉCTRICOS
MOTORES DE AIRE COMPRIMIDO
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Motores térmicos
I.
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I. motor térmico El motor térmico es una máquina que transforma la energía
química de un combustible en energía cinética (movimiento).La presión de los gases de la combustión se usa para mover el
motor.
Obtención del combustible
(contaminantes?)
Depósito de combustible
MOTOR térmico
Elemento receptor
ejeGAS
aire
HUMOS
Mecanismo
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I.1 motores otto y diésel• El motor de explosión es un MOTOR TÉRMICO DE COMBUSTIÓN
INTERNA.• Se mete aire+combustible pulverizado en el cilindro. Al quemarlo
explota y los GASES DE EXPLOSIÓN mueven el pistón.
GAS
aire HUMOS
TIPO ENCENDIDO COMBUSTIBLE
OTTO Entra aire+gasolina y se enciende por la chispa de la bujía
Gasolina
Etanol
DIÉSEL Entra aire y se enciende al INYECTAR el diésel pulverizado.
Diésel
Biodiésel
combustible
depósito
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los 4 tiempos del ciclo OTTO.
GASOLINA+
AIRE
Combustión
Bujía, que da una chispa eléctrica para que explota la mezcla
AIRE+
GASOLINA
Se abre la válvula de admisión para dejar entrar
el aire+gasolina
AIREGASOLINA
Se abre la válvula de escape para dejar
salir los gases quemados
1er tiempoADMISIÓN
2º tiempoCOMPRESIÓN
3er tiempoEXPLOSIÓN EXPANSIÓN
4º tiempoESCAPE
VálvulaDe
admisiónABIERTA Cerrada cerrada Cerrada
Válvula de
Escapecerrada Cerrada Cerrada ABIERTA
Pistón
BujíaApagada Apagada ENCENDIDA apagada
Se cierran las dos para poder comprimir la mezcla
HUMOS
pistón
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actividades 1.1
• ¿qué motor usa el coche de tu familia, un otto o un diésel?
• ¿qué diferencias hay entre ellos?
• ¿qué ventajas tiene el otto?
• ¿qué ventajas tiene el diésel?
• Explica con palabras cómo funciona un motor de tipo otto-diésel.
• Explica con palabras el esquema de los 4 tiempos del ciclo otto.
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Motor otto y diésel El motor de gasolina y diésel se
aplicó desde principios del siglo XX y ES EL MOTOR ACTUAL (primeros aviones, coches, camiones, autobuses, barcos, trenes automotores….)
PISTÓN
BIELA
CIGÜEÑAL
VOLANTE DE INERCIA
VÁLVULAS
INYECTORES
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• El motor de reacción es un MOTOR TÉRMICO DE COMBUSTIÓN INTERNA.
• SIN PISTÓN, se mete aire y combustible pulverizado en LA CÁMARA DE EXPLOSIÓN. Los gases quemados se expanden con mucha fuerza e IMPULSAN DIRECTAMENTE AL VEHÍCULO.
GAS
queroseno
I.2 motor de reacción
Aire muy comprimido
Los gases en expansión mueven además una turbina, la cual, a su vez, mueve el compresor a la entrada.
COMPRESOR
HUMOS
TURBINA
depósito
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Motor de reacción
El motor a reacción se aplicó en los aviones desde la I guerra mundial y en los cohetes a partir de los años 50.
HUMOS
TURBORREACTOR
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actividades 1.2
• ¿qué diferencia hay entre un motor a reacción y un motor otto-diésel?
• ¿por qué los dos son llamados “de combustión interna?
• ¿qué vehículos usan el motor a reacción?
• ¿qué vehículos usan el diésel?
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I.3 combustibles térmicosDEL PETRÓLEO (materia orgánica fosilizada)
GASOLINA: Líquido ligero obtenido a partir de diferentes fracciones líquidas del refinamiento del petróleo. Para motores OTTO.
-GASÓLEO(DIÉSEL) Líquido pesado parecido a la gasolina, pero menos refinado. Para motores DIÉSEL.
-QUEROSENO: Líquido intermedio, del mismo tipo. Para motores a reacción.
-GAS LICUADO DEL PETRÓLEO (GLP o AUTOGAS): Gas combustible obtenido del petróleo para automóviles.
-GAS NATURAL: Gas natural para automóviles.
BIOCOMBUSTIBLES (materia orgánica reciente):-ETANOL: -Es un tipo de alcohol, líquido. -Se obtiene por fermentación de cereales, remolacha o caña de azúcar.
-Podría ser equivalente a la gasolina.
-BIODIÉSEL: -Es un líquido orgánico aceitoso, -Se obtiene por una reacción de esterificación de aceites vegetales (girasol, soja, colza,palma), aceites usados o grasas animales.
-Podría ser equivalente al diésel.
-BIOGÁS: -Es un gas compuesto principalmente de gas metano.-Se obtiene con la descomposición de residuos orgánicos.
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Motores eléctricos:
II.
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II. motor eléctrico El motor eléctrico es una máquina que transforma la energía
eléctrica en energía cinética (movimiento).La energía eléctrica es producida en centrales y almacenada en
una batería-depósito.
CENTRALES ELÉCTRICAS O FÁBRICAS DE HIDRÓGENO!
(contaminantes?)
BATERÍA ELÉCTRICA
MOTOR eléctrico
Elemento receptor
eje
Mecanismo
Aunque el motor eléctrico en sí no es contaminante, puede contaminar de forma global si la energía eléctrica con la que funciona si es obtenida por un proceso contaminante
El principal problema del motor eléctrico es la autonomía y el tiempo de recarga de la batería. Este problema se soluciona con el Hidrógeno, pero tiende a ser producido por procesos contaminantes.
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II.1 motor de corriente continua
Es una máquina eléctrica que funciona con corriente continua (siempre en el mismo sentido).
Se hacen imanes que funcionan con corriente eléctrica (electroimanes).
Los imanes se atraen-repelen moviendo el eje de salida.NOTA: Para que el movimiento continúe hay que cambiar el sentido de la
corriente con los colectores y las escobillas)
+
eje
estatorrotor
escobilla
colector
+
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Motor de corriente continua
El motor de corriente continua fue el motor eléctrico desde principios del siglo XX, por su fácil y exacto control.
Con la aparición del motor de alterna asíncrono (>1950), con también buen control y más barato, cayó en desuso.
Actualmente todavía se usa en TRENES ELÉCTRICOS, TRANVÍAS, en motores de electrodomésticos….
LOS NUEVOS COCHES ELÉCTRICOS LLEVAN ESTE MOTOR.
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II.2 BATERÍAS ELÉCTRICAS de metales
DESCARGAEn estas pilas, el elemento del
ánodo (XH) se separa así:XH X + H+ + e-
• Los electrones (e-) se van por el cable y se usan para el motor
• El ión positivo (H+) migra al cátodo a través de una membrana intermedia.
En el cátodo, el ión positivo y los electrones se juntan con un elemento (Y) para formar YH.
RECARGA.Con la energía eléctrica de un
generador el proceso se invierte y la batería ya está lista para volver a ser usadaX + H+ + e- XH
e-e-
ánodo –(XH)
cátodo + (Y)
motor
e-e-
proceso
de recarga
proceso
de descarga
XH
H+ H+
Y
YH+H+
X
YH
YH
X
XH
TIPOS: •Batería de ión Litio (Li-Ion)•Batería de Níquel-Hidruro metálico (NiMH)
Centrales eléctr. (contaminantes?)
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H2O2
e-
e-
H2O
H+
ánodo cátodo
membrana
O+2H++e-= H2OH2 =2H+ + e-
motorII.2 BATERÍAS ELÉCTRICAS de hidrógeno.
En realidad es un subtipo de las anteriores.
DESCARGAEn estas pilas, se inyecta hidrógeno en
el ánodo (H2).Ahí el hidrógeno se separa así H2 H+ + H+ + e-
• Los electrones (e-) se van por el cable y se usan para el motor
• El ión positivo (H+) migra al cátodo a través de una membrana intermedia.
En el cátodo, se toma oxígeno del aire, el cual reacciona con el ión positivo H+ y los electrones para formar H2O.
RECARGA.Aunque podría tenerlo en teoría, en la
práctica no tiene proceso de recarga propiamente. En su lugar, se inyectan más hidrógeno y oxígeno.
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actividades 2.1
• ¿en qué se parecen un motor eléctrico y un motor térmico?
• ¿en qué se diferencian?
• ¿por qué los imanes se hacen con cables eléctricos?
• ¿qué combustibles usan los motores térmicos?
• ¿cuál es el aparato que genera la energía eléctrica?
• Explica con palabras cómo funciona una batería eléctrica.
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Motores de aire comprimido
III.
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III. motor aire comprimido El motor de aire comprimido es una máquina que transforma la
energía potencial del aire comprimido que quiere expandirse en energía cinética (movimiento).
La presión del aire en expansión se usa para mover el motor.
MOTOR aire comprimido
Elemento receptor
eje
aire
GAS
Energía (contaminante?)
Mecanismo
Compresor
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III.1 motor de aire comprimido La máquina de vapor es un MOTOR TÉRMICO DE COMBUSTIÓN
EXTERNA. Quemando CUALQUIER TIPO DE COMBUSTIBLE se consigue vapor
de agua a presión que mueve el pistón o turbina.
aire
compresor
ENERGÍA! (contaminante?)
ejeMecanismo
GAS Aire a presión
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el vehículo híbridode momento“Ni pa ti ni pa mí”
IV.
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IV. vehículo híbrido El vehículo híbrido combina los dos tipos de motores:
TÉRMICO+ELÉCTRICO, consiguiendo lo mejor de cada uno. Compensa la falta de autonomía de las baterías eléctricas con un
pequeño depósito de combustible térmico.Por otra parte, contamina menos.
Elemento receptor
ejeCENTRALES ELÉCTRICAS!
(contaminantes?)
BATERÍA ELÉCTRICA
MOTOR eléctrico
Mecanismo
Obtención del combustible
(contaminantes?)
Depósito de combustible
MOTOR térmico
GAS
aire
HUMOS
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Motores:problemáticaevolución prevista
V.
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V.1 problemáticaLos motores más usados son los motores térmicos, que usan
fuentes de energía fósiles.
Los COMBUSTIBLES FÓSILES (PETRÓLEO, gas natural, carbón…), los cuales tienen 3 PROBLEMAS:
1-CONTAMINAN con CO2 y empeoran:
-Efecto invernadero y cambio climático.
2-SE AGOTAN. Cuando se acaben: CRISIS ENERGÉTICA.
3-DEPENDENCIA ENERGÉTICA a otros países,algunos inestables e incluso competidores. Los recursos están en países no occidentales.
Por eso, se buscan combustibles menos contaminantes y motores que no los usen, como el eléctrico y el de aire comprimido.
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V.2 evolución prevista
1erPASO: a) aprovechar más cada gota de combustible fósil y disminuir su
uso.-Vehículos diésel: usa menos combustible.-Vehículos híbridos
-Electricidad + térmico.b) aplicar métodos que disminuyan la contaminación.
-Filtros, catalizadores.-Usar biocombustibles.
2ºPASO: SUSTITUIR EL COMBUSTIBLE FÓSIL POR OTROS NO
CONTAMINANTES (al menos directamente)-Vehículos alternativos totales:
-a) Bateria eléctrica de Hidrógeno.-b) Baterias eléctricas de metales.-c) Aire comprimido
en motores
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actividades 5.1
• ¿cuáles son los problemas de los combustibles que usan los motores térmicos’
• ¿qué harías tú para solucionar el problema?
• ¿crees que los gobiernos quieren que no se use la gasolina?
• En el primer paso de la diapositiva anterior, ¿qué eligirías a) o b)?
• En el segundo paso de la diapositiva anterior, ¿qué eligirías a) , b) o c)?