Màquines Tèrmiques: Funcionament, Tipus i Aplicacions

Què és una Màquina Tèrmica?

Les màquines tèrmiques generen treball mitjançant un motor que converteix l'energia tèrmica (del combustible) en energia motriu.

Transformació d'Energia

Combustible → Energia Tèrmica → Màquina Tèrmica → Energia Mecànica + Energia Tèrmica perduda

Els motors tèrmics transformen l'energia d'un combustible en energia de moviment (energia mecànica).

Aplicacions dels Motors Tèrmics

• Transport: vehicles terrestres, avions i vaixells.
• Centrals tèrmiques: producció d'energia elèctrica.
• Màquines frigorífiques i bombes de calor: conservació d'aliments o climatització d'edificis.

En tots els casos, l'energia tèrmica excedent s'ha d'evacuar a través d'un radiador o torre de refrigeració.

Classificació dels Motors Tèrmics

Un motor tèrmic transforma l'energia tèrmica o calor en energia mecànica.

• Combustió Externa: El combustible es crema a l'exterior per escalfar aigua i generar vapor a pressió, que acciona un mecanisme per produir energia mecànica.
• Combustió Interna: El combustible es crema a l'interior del motor i l'expansió dels gasos genera energia mecànica.
• Motors Rotatius: La conversió d'energia tèrmica en moviment motriu es produeix en mecanismes rotatius.
• Motors Alternatius: L'energia es transfereix a un èmbol amb moviment rectilini alternatiu (anada i tornada), que es converteix en giratori mitjançant un sistema de biela-manovella.

Treball i Energia

Treball (W): Acció d'aplicar una o més forces sobre un cos per provocar o modificar el seu moviment. W = F * x

Energia: Capacitat de realitzar un treball.

Quilowatt hora (kWh): Unitat d'energia per expressar el consum d'energia elèctrica.

Rendiment: Eficiència d'una transformació energètica (Energia útil / Energia d'entrada). Indica l'energia perduda.

Màquina de Vapor Alternativa

Elements principals:

• Caldera: Produeix vapor d'aigua a alta pressió a partir de la combustió, normalment de carbó. El vapor es condueix al cilindre a través del distribuïdor.
• Cilindre amb Distribuïdor: El distribuïdor envia el vapor a banda i banda del cilindre, exercint pressió sobre el pistó o èmbol, provocant el seu desplaçament alternatiu.
• Regulador Centrífug (de Watt): Manté una velocitat de rotació constant. Si l'eix gira ràpidament, les boles pugen i tanquen la vàlvula d'entrada de vapor, reduint la velocitat. Quan baixen, la vàlvula s'obre i la màquina accelera.