Història de les màquines: de la vapor a la combustió

La primera màquina de vapor

L'any 1712, el ferreter Thomas Newcomen va construir la primera màquina de vapor atmosfèrica que funcionava amb pistó. Va ser creada per buidar les mines que s'omplien d'aigua. Simplificadament, el funcionament d'una màquina de vapor és el següent:

1. Cremant combustible, s'escalfa aigua líquida en una caldera fins a transformar-la en vapor.
2. El vapor d'aigua arriba, a través d'una vàlvula, al cilindre on hi ha l'èmbol.
3. L'èmbol mou el mecanisme de transformació del moviment i produeix treball.
4. El vapor d'aigua que ja s'ha utilitzat es fa passar per un condensador que el refreda per transformar-lo en aigua líquida, que es reenvia a la caldera. Converteixen energia tèrmica en mecànica. El regulador centrífug regula el pas d'entrada del vapor.

Màquines i energies

Maquina: conjunt de dispositius capaços de transformar energia en treball útil o en altra energia.

Maquines motrius: moure màquines.

Molins de vent: energia eòlica, aerogeneradors i aeromotors.

Rodes hidràuliques: energia hidràulica. Roda de corrent inferior: roda que es submergeix en l'aigua, més senzill d'instal·lar, corrent d'aigua fort. Roda corrent mitjà: prepara el terreny per donar-li la mateixa forma de roda, corrents d'aigua importants però poca força. Roda corrent superior: catàfols-caixons, corrents d'aigua importants però poca força, requereix construcció de presa. Turbines: l'aigua circula per circuits tancats, potències i energies més elevades. Cabal: quantitat d'aigua que circula per un lloc en un temps determinat. Pressió: força de l'aigua sobre la unitat de superfície.

Motor Otto: Admissió: pistó a punt d'arribar al punt mort inferior, el buit provocat pel desplaçament del pistó xucla la mescla de gasolina i aire del carburador. Compresió: la vàlvula d'admissió es tanca i el pistó es desplaça a la part superior del cilindre comprimint la mescla d'aire abans d'arribar al PMI. Explosió: la fa la bugia inflamant la mescla i provocant una explosió, es produeixen gasos que empenyen amb força el pistó cap a la part inferior del cilindre. Escapament: el pistó arriba a la part inferior del cilindre i els gasos surten gràcies al moviment ascendent del pistó.

Motor Diesel: Admissió: pistó a punt d'arribar al PMI, s'obre la vàlvula d'admissió i el desplaçament del pistó cap a la part inferior del cilindre fa entrar l'aire sense combustible. Compresió: amb les vàlvules tancades, el pistó es desplaça a la part superior del cilindre comprimint l'aire amb una compressió forta i ràpida que fa que l'aire arribi a una temperatura elevada. Explosió: uns injectors introdueixen el diesel, a causa de l'alta temperatura i pressió el combustible s'inflama, generant una gran quantitat de gasos que empenyen el pistó cap a la part inferior del cilindre. Escapament: el pistó arriba al PMI i els gasos surten pel moviment ascendent del pistó.

(Avantatge mecànic: i = R / F) (Treball: W (joules) = F (newtons) · s (metres)) (“L'energia és la capacitat de realitzar un treball”) (Potència: P (watts) = W / t (segons))

(Palanca: F·d1 = R·d) 1r genere fulcre en mig, 2n genere resistència en mig, tercer genere força en mig. L'avantatge mecànic de les palanques de 3r gènere sempre és inferior o, com a mínim, igual a la unitat. Això es deu al fet que la resistència es troba en un extrem i, per tant, el braç de la palanca de la força sempre és inferior. (Politja o corriola igual palanca)

Polispast: F = (R + Q) / n (n - número de cordes, número de politges x2, R - newtons, F - newtons i Q - pes politges)

Pla inclinat: F · L = R · h, Rosca: F · 2 · 3,14 · r = R · p