Fundamentos de Termodinámica y Motores Térmicos

Conceptos Fundamentales de Física y Energía

• Trabajo: El producto de la fuerza por el espacio recorrido y por el coseno del ángulo que forman la fuerza y la dirección.
• Máquina: Aparato destinado a transformar la fuerza y el espacio.
• Intensidad: Cantidad de carga eléctrica que pasa partido unidad de tiempo.
• Diferencial de potencial: Trabajo necesario para mover una carga entre dos puntos.
• Potencia: Cantidad de trabajo por unidad de tiempo.
• Rendimiento: Cociente del trabajo útil y el trabajo motor.

Ciclos Termodinámicos

• Reversible: Cuando las presiones y temperaturas se mantienen estables en la transformación.
• Máquina frigorífica: Motor térmico que funciona inversamente.
• Ciclo de Carnot:
  • Se suministra energía en forma de calor.
  • El calor se utiliza para producir trabajo.
  • El motor cede calor a temperatura inferior.

Motores Térmicos

Es una máquina que tiene como misión transformar energía térmica en energía mecánica que se usará para producir trabajo.

• Motores de combustión externa: El calor desprendido al quemarse es transmitido a un fluido intermedio que produce la energía.
• Motores de combustión interna: La combustión se produce en una cámara interna del motor, y son los gases directamente los que hacen que el motor se mueva.
• Motores alternativos: El trabajo actúa sobre pistones que suben y bajan.
• Motores rotatorios: El fluido actúa rotando pistones o turbinas.
• Motores de chorro: Empujan por el principio de acción y reacción.

Motores de combustión interna alternativos

Estructura del motor alternativo: la entrada de trabajo y la salida de los gases se realizan a través de las válvulas; el movimiento de apertura y cierre está controlado por dos dispositivos.

Descripción del funcionamiento del motor alternativo

El ciclo de 4 tiempos tiene 4 cambios de sentido del movimiento del pistón:

1. Admisión.
2. Compresión.
3. Expansión.
4. Escape.

Componentes de la Instalación Frigorífica

• Compresor: Se encarga de aspirar los vapores fríos provenientes del evaporador a una presión baja. Es un proceso adiabático (en la práctica esto no es posible). El condensador cede calor a la atmósfera, por lo que hay pérdida de rendimiento.
• Condensador: Intercambiador de calor; el líquido refrigerante cede calor al medioambiente al poseer mayor temperatura. Pueden ser de aire o de agua.
• Evaporador: Idéntico al condensador, la diferencia reside en los focos entre los que se efectúa el intercambio de calor. Permite que el fluido absorba calor a una presión constante.
• Elementos de expansión: Como la turbina, cumplen la función de reducir la presión del líquido en la salida del condensador.

Bomba de calor

Es equivalente a una máquina frigorífica; la diferencia consiste en intercambiar los focos fríos y calientes.