Fundamentos de Motores Térmicos: Clasificación, Funcionamiento y Eficiencia

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Clasificación de los Motores Térmicos

  • Motor de combustión externa: El calor desprendido al quemar el combustible es transmitido a un fluido intermedio, que produce energía mecánica por medio de un sistema rotativo.
  • Motor de combustión interna: La combustión se produce en una cámara interna del motor, y son los gases generados en esa combustión los que producen el movimiento de los mecanismos de expansión.

Sistemas de Encendido

  • Encendido por chispa: Requiere un sistema de encendido para generar en la cámara de combustión una chispa mediante una bujía, iniciando así la combustión.
  • Encendido por compresión: Utiliza la alta temperatura y presión obtenidas al comprimir el aire del cilindro para hacer explotar una mezcla de aire y combustible.

Funcionamiento de la Máquina Motriz de Vapor

El agua que proviene de una bomba entra en la caldera en su fase líquida, a alta presión y temperatura cercana a la ambiente. En la caldera, el agua absorbe el calor producido por la combustión y eleva su temperatura hasta la ebullición, obteniéndose vapor.

El vapor entra posteriormente en los cilindros, donde se transforma en trabajo útil por medio del mecanismo biela-manivela:

  • Circuito cerrado: El vapor de escape de los cilindros se convierte de nuevo a líquido en el condensador, antes de la entrada al sistema de impulsión.
  • Ciclo abierto: El vapor de escape de los cilindros se evacua a la atmósfera.

Pérdidas Energéticas y Eficiencia

En la realidad, los procesos no son adiabáticos (sin intercambio de calor con el exterior), lo que genera diversas pérdidas:

  • Pérdidas por radiación: Parte del calor se transmite por conducción a la culata y de ahí al circuito de refrigeración.
  • Pérdidas por gases de escape: De toda la energía del combustible, parte se pierde a través de los gases de escape, en consonancia con el 2º principio de la termodinámica.
  • Pérdidas por combustión incompleta.

Sobrealimentación en Motores

La sobrealimentación es un sistema para incrementar la potencia de los motores de combustión interna. Consiste en aumentar la cantidad de masa de aire y de combustible admitida en el cilindro con respecto a la que entraría como consecuencia de un simple movimiento del pistón durante el tiempo de admisión.

Para aumentar la presión de entrada en el cilindro, se intercala en el circuito de admisión un compresor que es accionado por una turbina movida por los gases de escape.

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