Màquines Tèrmiques: Funcionament i Tipus
Enviado por Chuletator online y clasificado en Tecnología Industrial
Escrito el en 
catalán con un tamaño de 6,6 KB
Unitat 3: Màquines Tèrmiques
Energia i Màquines Tèrmiques
Les màquines tèrmiques ens són molt familiars perquè formen part del nostre paisatge urbà: cotxes, motos, autobusos, camions i altres vehicles.
Converteixen l’energia de la gasolina o del gasoil en energia motriu.
Què és l’energia motriu?
Transformen qualsevol tipus d’energia en energia mecànica.
Moviment
Els motors tèrmics transformen l’energia d’un combustible en energia de moviment, en energia mecànica.
Aquesta transformació es produeix en els motors a través d’un conjunt de mecanismes.
Les màquines tèrmiques no són eficients al 100%, sinó que una part d’aquesta energia es perd, que s’anomena energia perduda.
Els motors tèrmics tenen la seva principal aplicació en el transport: vehicles terrestres, avions i vaixells.
També tenen aplicació en les centrals tèrmiques de producció d’energia elèctrica (gas natural, carbó i fuel).
Un motor tèrmic és una màquina motriu que transforma l’energia tèrmica o calor en energia mecànica.
Busqueu informació sobre motors de combustió interna i motors de combustió externa.
Un motor de combustió interna és una màquina que obté energia mecànica directament de l’energia química d’un combustible que es crema dins de la càmera de combustió.
Màquines Tèrmiques de Combustió Externa
En les màquines tèrmiques de combustió externa, el combustible genera calor per evaporar aigua en calderes (fora de la pròpia màquina).
I el vapor és injectat a un sistema mecànic que el transforma en energia mecànica.
La màquina de vapor, que ja és història, i la turbina de vapor són les dues màquines d’aquest tipus més rellevants.
La Turbina de Vapor Rotativa
La turbina de vapor rotativa forma part dels sistemes d’obtenció d’energia elèctrica.
Centrals tèrmiques (carbó, fuel, gasoil, gas natural) i centrals nuclears (urani).
Convertim l’aigua en vapor en una caldera, a l’exterior de la turbina.
El vapor es condueix cap a la turbina per produir l’energia elèctrica.
Aquest vapor, un cop usat, se’n redueix la temperatura i una bomba en força el pas de nou cap a la caldera.
Màquines de Combustió Interna Alternatives
La seva estructura permet la construcció de models de diferents grandàries, des de petits motors per a motocicletes fins a grans motors per a vaixells.
També es fabriquen per a diferents tipus de combustibles: gasolina, gasoil i gas natural.
N’hi ha de dos tipus:
- Els motors d’encesa per guspira o de cicle Otto.
- Els motors d’encesa per compressió o de cicle dièsel.
A més, hi ha diferents solucions estructurals que es diferencien pel nombre de cicles:
- Dos temps (2T).
- Quatre temps (4T).
3.1.- Les Màquines Tèrmiques
En els motors hi ha dos tipus de mecanismes per l’obtenció de l’energia mecànica de rotació:
En els motors rotatius, la conversió de l’energia tèrmica en un moviment motriu es produeix en mecanismes rotatius, sense intermediaris.
En els motors alternatius, la primera transferència d’energia es produeix sobre un element, anomenat èmbol, que té un desplaçament rectilini alternatiu, d’anada i tornada, que s’ha de convertir en giratori a través d’un sistema de biela-manovella.
Funcionament dels Motors Alternatius de 4T
De motors alternatius del quatre temps n’hi ha de dos tipus:
- Els d’encesa per guspira o cicle Otto.
- Els d’encesa per compressió o cicle dièsel.
Els dos tenen una estructura similar, però funcionament i combustibles diferents, tal com descriurem més endavant.
Veiem quins elements tenen en comú:
La part del motor on es produeix la transferència d’energia tèrmica és a la cambra de combustió, a la part superior del cilindre.
A la cambra de combustió arriben el combustible i l’aire quan s’obre la vàlvula d’admissió.
La inflamació del combustible produeix una expansió, que empeny l’èmbol en sentit descendent, fins al punt mort inferior (PMI).
El seu desplaçament es transmet a la biela, que, al seu torn, fa girar la maneta o manovella, que és al cigonyal.
Quan l’èmbol ascendeix fins a arribar al punt mort superior (PMS), empeny els gasos cremats que surten del cilindre a través de la vàlvula d’escapament.
A la part inferior hi ha un receptacle d’oli, anomenat càrter. Aquest oli serveix per lubrificar les parts del motor que són en moviment.
Tot aquest conjunt d’elements es troba tancat en l’anomenat bloc motor i la culata, que el cobreix en la part superior.
Els Cicles d’un Motor de 4 Temps
Admissió:
- L’èmbol es troba en el PMS.
- La vàlvula d’escapament es troba tancada, i la d’admissió s’obre.
- A mesura que l’èmbol comença a baixar, provoca una succió que aspira l’aire de l’exterior, que entra barrejat amb una petita quantitat de gasolina que ha estat polvoritzada per l’injector.
- Aquesta fase acaba quan l’èmbol arriba al PMI.
Compressió:
- La vàlvula d’admissió es tanca.
- L’èmbol inicia el seu ascens fins a arribar al PMS.
- La barreja d’aire i de gasolina assoleix la seva màxima compressió.
Explosió:
- En aquest temps, a la bugia ha de saltar la guspira per inflamar la barreja d’aire i gasolina.
- La bugia rep una alta tensió, que en arribar als elèctrodes fa saltar un arc voltaic o guspira que inflama la barreja, i es produeix una forta explosió.
- Els gasos s’expandeixen i empenyen fortament l’èmbol cap al PMI.
Escapament:
- Quan l’èmbol arriba al PMI, procedent de la fase d’explosió, s’obre la vàlvula d’escapament.
- Els gasos surten a l’exterior empesos per la pujada de l’èmbol.
- Quan aquest arriba al PMS, aquesta vàlvula es tanca i el cicle torna a iniciar-se de nou en el temps d’admissió.