Saltar la navegación

6. Motores térmicos. Diferentes clasificaciones

Importante

Un motor térmico es cualquier máquina cuya operación se basa en la repetición de un ciclo termodinámico y que tiene por objetivo transformar energía térmica en energía mecánica que se pueda utilizar para generar trabajo.

Motor ecotec de un Opel Corsa
Imagen  coches. Copyrigh


El objetivo de este tema es hacer un recorrido por los principales tipos de motores térmicos, analizando sus características y funcionamiento.

Las primeras máquinas dotadas de motor, como la máquina de vapor de James Watt desarrollada en el siglo XVIII, consumían agua y madera para liberar calor y con él generar movimiento. Posteriormente estas máquinas comenzaron a quemar carbón. En la actualidad prácticamente estamos asistiendo a la desaparición de las últimas locomotoras diesel, sustituidas por en la mayor parte de los casos por locomotoras eléctricas e incluso llegando a las más modernas y futuristas que se desplazan sobre campos magnéticos.

Todos estos motores térmicos utilizan la energía química almacenada en los combustibles y la transforman en energía mecánica. Esta energía mecánica puede tener las más variadas aplicaciones, llegando incluso a poder utilizarse para generar (o más bien transformarse) energía eléctrica.

Primera clasificación dependiendo del lugar de la combustión

Según donde y como se realice la combustión, estas máquinas se clasifican en: combustión interna y externa

Máquina de combustión externa

El calor desprendido al quemar el combustible se transmite a un fluido intermedio. La energía térmica almacenada en ese fluido intermedio caliente se utiliza para generar movimiento en una turbina o máquina alternativa. Se produce pues un primer proceso de conversión de energía química en energía térmica y a continuación esta energía térmica genera energía cinética. Son sistemas de este tipo las máquinas de vapor, las turbinas de vapor y las turbinas de gas de ciclo cerrado. Ejemplos de este tipo de máquinas se encuentran en los grandes barcos de vapor o las primeras locomotoras de ferrocarril.

Este tipo de sistemas tiene un gran inconveniente. El fluido de trabajo no puede alcanzar temperaturas muy altas, puesto que se su calentamiento se lleva a cabo por medio de cambiadores de calor.

Normalmente utilizan carbón como combustible.

Máquinas de combustión interna

En este tipo de sistemas la combustión se produce en el interior del motor y son los propios gases resultantes de ésta los que transmiten el movimiento a los mecanismos del motor al expandirse. Son máquinas de este tipo son las turbinas de gas, las turbohélices, el motor de un automóvil.

Motor a reacción

En estos casos se utilizan combustibles líquidos o gaseosos.

Más adelante estudiaremos de forma detenida los principales tipos de máquinas térmicas que se utilizan en la actualidad. Sin embargo y antes de ello se hace necesario realizar un estudio de los fundamentos físicos en los cuales está basado el funcionamiento de estos sistemas y que se engloban dentro de una rama de la física más general a la que se conoce como Termodinámica.

Segunda clasificación dependiendo del ciclo

Si atendemos al ciclo que sigue el motor podemos distinguir: 2 tiempos y 4 tiempos

Motor de 2 tiempos / 4 Tiempos

  • Motores de cuatro tiempos, así llamados debido a que un ciclo termodinámico completo de funcionamiento se puede dividir en cuatro etapas. El nombre de estas etapas es admisión, compresión, expansión y escape. Es el motor más utilizado en los automóviles.
  • Motores de dos tiempos, en ellos el ciclo se completa en dos etapas: Admisión-comprensión y expansión-escape, los ciclomotores se mueven por este tipo de motor.
Motor diesel de cuatro tiempos Motor de dos tiempos
Video 1. Youtube. Copyright Video 2. Youtube. Copyright

Otro ejemplo del funcionamiento del motor de 4 tiempos y con cuatro cilindros.


La siguiente animación muestra de una manera gráfica más detallada el funcionamiento del motor de dos tiempos_

Video 3. Youtube. Copyright

Tercera clasificación: Tipo de movimiento

Si atendemos al tipo de movimiento que generan, podremos diferenciar: alternativos y rotativos.

Alternativos / Rotativos

  • Motores alternativos. En este tipo de motores un pistón se mueve alternativamente arriba y abajo en el interior de un cilindro.

Imagen 3. isftic. Creative Commons. Imagen 4. isftic. Creative Commons
  • Motores rotativos. En ellos el fluido actúa sobre pistones o turbinas cuyo movimiento es giratorio. De estos el más conocido es el motor Wankel, en el que la cámara de combustión tiene una pieza giratoria de forma triangular que gira firmemente unida al rotor, y que no dispone de cilindros ni de pistones, como se observa en la figura.

 

Imagen 5. naikontuning. Copyright Imagen 6. isftic. Creative Commons

 

Curiosidad

Los dos videos siguientes te muestran el funcionamiento de un motor Wankel. El primero de ellos es muy sencillo pero fácil de entender. El segundo es mucho más elaborado y complejo pero te servirá para hacerte una idea más real de su estructura real:

Video 5. Youtube. Copyright Video 6. Youtube. Copyright

Creado con eXeLearning (Ventana nueva)