MOTORS TÈRMICS

Un motor tèrmic és una màquina cíclica que té com a missió transformar energia tèrmica en mecànica que sigui directament utilitzable per a produir energia.

Aprofiten l'energia tèrmica produïda en cremar un combustible per transformar-la en energia mecànica.

El procés de cremar el combustible es coneix amb el nom de combustió; per tal que aquesta es pugui dur a terme, són necessaris els elements següents:

Combustible: com ara, gasolina, fusta, carbó, etc.

Oxigen: generalment procedent de l'aire.

L'element que aporti calor per iniciar la combustió; per exemple, la flama d'un mistó, una guspira, etc.

Recarga de gasolina al cotxe

S'anomenen motors tèrmics perquè s'hi dóna una combustió que transforma energia química en tèrmica. N'hi ha diversos tipos:

- Segons el lloc on s'origina la combustió, els motors poden ser de combustió externa (es fa fora del motor) o interna (es fa dins del motor).

- Segons el moviment que s'hi origini, poden ser alternatius (de vaivé) o rotatius.

Motors tèrmics De combustió interna

De combustió externa

alternatius · motors de quatre temps:- Motors

d’exploció(cotxes)- Motors dièsel

(camions i cotxes)

· motors de dos temps:- Motors d’exploció

(motos)- Motors dièsel

(vaixells)

· màquina de vapor (tren)

rotatius - Motors de reacció (avió)

· turbines

LA MÀQUINA DE VAPOR

La màquina de vapor és un motor de combustió externa que transforma l'energia tèrmica obtinguda del vapor d'aigua en energia mecànica.Dins del cilindre, el vapor treballa en dues fases: de primer, empeny el pistó per un costat i, després, l'empeny pel costat contrari.

1. El vapor a alta pressió entra per l'orifici de l'esquerra i, gràcies al distribuïdor, arriba a la part dreta del cilindre i aquí el vapor empeny elpistó cap a la dreta.2. El distribuïdor ha canviat de posició, la qual cosa provoca que el vapor que continua entrant per l'orifici de l'esquerra es quedi en aquesta zona del cilindre empenyent el pistó cap a la dreta.

Quan es desplaça d'esquerra a dreta, el pistó empeny el vapor cap a l'orifici central, que és el de sortida.

MOTOR D’EXPLOSIÓ DE QUATRE TEMPS

És un dels motors de combustió interna més coneguts i estudiats

La biela i el colze de cigonyal que són els elements que transformen el moviment alternatiu del pistó en moviment rotatori.

El desplaçament d’aquest pistó es fa entre dos punts, anomenats punt mort superior (PMS) i punt mort inferior (PMI).

La vàlvula d’admissió i d’escapament són conductes que es tanquen mitjançant unes vàlvules que són per on es fa la mescla i la sotirda de gasos.

El cicle tèrmic és el lloc on tenen els processos des que hi entra la mecla fins que s’expulsen els gasos i es caracteritzen per quatre fases:

1. Admissió: al engegar-lo el pistó que estaba adalt baixa fins al PMI. La vàlvula del conducte d’admissió s’obre, i la mescla de gasolina i aire entra al cilindre.2. Compressió: quan arriba al final de la carrera

inferior, la vàlvula d’admissió es tanca comprimint la mescla dels gasos, que, d’aquesta manera es queden a la cambra de compressió.

3. Explosió: a l’arribar al final de la carrera superior el gas a arribat a la pressió màxima. L’explosió llença el pistó des del PMS fins al PMI.

4. Escapament: en aquesta fase el pistó empeny en el seu moviment ascendent els gasos de la combustió que surten a través de la vàlvula d’escapament que segueix oberta.

El motor d’explosió de quatre temps és gairebé tots els automòbils, encara que no podria funcionar sense altres elements que hi ha al voltant i que es detallen a continuació:

- El motor d’arrencada: s’acciona amb la clau de contacte i en el mateix moment arrossega tot el motor.- El delco: proporciona corrent elèctric a les bugies del motor quan cal una guspira per provocar les explosions del motor.- El cigonyal: permet el moviment a altres parts de l’automòbil quan gira.- La refrigeració del motor: està formada per un circuit amb canonades d’aigua i un ventilador.- L’escapament: porta el fum del motor a l’exterior i n’esmorteeix el soroll.

CARACTERÍSTIQUES DELS MOTORS

- Potència: s’expressa en cavalls i és la mesura de la quantitat de treball que el motor és capaç de fer en un determinat temps.

- Diàmetre interior del cilindre: es representa amb la lletra d i s’expressa en mil·límetres.

- Cursa: és la longitud (L) que hi ha entre el PMS i el PMI d’un cilindre. S’expressa també en mil·límetres.

- Cilindrada: és el volum interior del cilndre entre el PMS i el PMI. S’expressa en centímetres cúbics .

- Relació de compressió: és el quocient de dividir el volum que ocupa la mescla quan el pistó és al PMI, i el volum que ocupa quan es troba al PMS o volum de la cambra de compressió.

MOTORS DE DOS TEMPS

Quan parlem de dos temps fem referència a les curses per completar el cicle que fa l’èmbol, que són dues, una de pujada i una altra de baixada.

Segon temps:- Tercera fase: comencen a sortir els gasos cremats.- Quarta fase: es permet l’entrada de barreja al cilindre al mateix temps

que ajuda a expulsar els gasos cremats. El pistó comença llavors a pujar, comprimeix els gasos a la cambra de compressió i es repeteix de nou el cicle.

Primer temps: - Primera fase: el pistó puja i comprimeix els gasos cap a la

cambra de compressió. - Segona fase: el pistó és al PMS, la guspira produïda en la

bugia encén la barreja i es produeix l’explosió.

AVANTATGES I INCONVENIENTS DEL MOTOR DE DOS TEMPS RESPECTE EL DE QUATRE TEMPS

Avantatges:- No necessiten vàlvules ni mecanismes

per accionar-les.- Desenvolupen més potència.

Inconvenients:- Consumeixen oli al combustible per

poder lubricar-se.- El seu rendiment és més baix

EL MOTOR DIÈSEL

Rep aquest nom pel seu inventor: Rudolf Dièsel, que va ser qui va posar en marxa els primers motors d’aquestes característiques prop de l’any 1897.

El combustible que utilitzen és el gasoil i no la gasolina com als motors d’explosió.

El seu funcionament és molt semblant al d’explosió, peró en l’admissió només entra l’aire al cilindre, i no la barreja, per la qual cosa la compressió efectuada és només de l’aire atmosfèric.

- No porten bugia, ja que no és necessària la guspira elèctrica.

- El carburador se substitueix per un injector de combustible.

- A causa de l’elevada relació de compressió, els cilindres són més grans i en general tot el motor és més robust i pesant.

DIFERÈNCIES ENTRE EL MOTOR DIÈSEL I EL MOTOR D’EXPLOSIÓ

LA TURBINA DE VAPOR

Recorre el vapor d’aigua generat per combustió de carbó, gasoil o gas, o per la utilització de materials nuclears, i que funciona a gran pressió per moure una roda.

Consten de dues parts: una de fixa (distribuïdor) i una altra de mòbil (rodet), la qual rep el vapor d’aigua que circula pel distribuidor.El vapor d’aigua entra a gran pressió a la turbina, xoca i fa girar els àleps i va passant per cambres fins que el vapor surt de la turbina a una pressió inferior.

MOTORS DE REACCIÓ

L’aire entra per la part del davant del reactor i és expulsat a gran velocitat per la posterior. Sortint a gran velocitat, l’aire impel·leix l’avió endavant.

COMBUSTIBLES ALTERNATIUS

Per generar la calor necessària per poder moure les màquines tèrmiques es busquen alternatives, com els motors que utilitzen gas, motors híbrids que funcionen amb combustible i electricitat, els motors d’hidrogen o els que utilitzen biocombustibles.

Motors d’hidrogen: utilitzen hidrogen com a combustible.

Hi ha dos tipus : el motor de quatre temps (que és el més important) i el motor Wankel, amb el qual s’estan fent proves.

Els biocombustibles: provenen de matèria viva o de les restes d’aquesta matèria: fems, plantes, etc. També s’anomena biomassa.

Es poden classificar en:- Biotenol: combustible que prové de les

plantacions.De canya de sucre, remolatxa..- Biodièsel: combustible que s’obté a partir d’olis

vegetals.Actualment es troben diverses gasolineres que subministren biodièsel.

Motor Wankel