El Motor Tèrmic: Classificació i Funcionament

El Motor Tèrmic

Un motor tèrmic és una màquina que transforma energia tèrmica (calor) en energia mecànica (moviment).

Classificació dels Motors

On té lloc la combustió:

• Motors de combustió externa: Una font d’energia crema fora del motor i proporciona energia tèrmica. El motor en transforma una part en energia mecànica.
• Motors de combustió interna: El combustible crema a l’interior del motor i proporciona energia tèrmica. El motor en transforma una part en energia mecànica.

Classificació segons el tipus de moviment que produeixen:

• Motors alternatius: Produeixen directament moviment lineal alternatiu. Disposen d’un mecanisme de biela-manovella, que transforma el moviment rectilini alternatiu de l’èmbol o pistó en moviment circular.
• Motors rotatius: Produeixen directament moviment circular.

El Funcionament d'una Màquina de Vapor

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 (biela-manovella) 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.

La Turbina de Vapor

Una turbina de vapor és una màquina tèrmica que transforma l’energia del vapor en moviment giratori d’una roda d’àleps. S’utilitzen en centrals tèrmiques i nuclears per activar els generadors que produeixen energia elèctrica, i en grans vaixells per accionar les hèlixs propulsores.

Funcionament:

1. Caldera: A la caldera es crema el combustible. Mitjançant la combustió, l’energia química es transforma en energia tèrmica. La calor s’utilitza per transformar l’aigua en vapor a pressió i temperatura elevades.
2. Turbina: El vapor d’aigua arriba a la turbina, entra a les toveres, s’expandeix, incideix sobre els àleps dels rodets i els obliga a girar. La turbina transforma l’energia mecànica de rotació de la turbina en energia elèctrica.
3. Condensador: Quan el vapor d’aigua ja ha cedit l’energia a la turbina, es fa passar per un condensador, que el retorna a l’estat líquid. Una bomba impulsa aquesta aigua de nou a la caldera perquè el cicle torni a començar.

Motors de Combustió Interna

• De gasolina: 2 temps (motocicletes...) - De gasolina 4 temps: Diesel (motor Otto)

Motor de 4T:

Combustible: benzina (95-98). Necessiten una guspira per produir una explosió.

Elements:

• Cilindre: Element del bloc motor.
• Èmbol o pistó: Element mòbil que es desplaça per l’interior del cilindre. Té un moviment rectilini alternatiu.
• Bugia: Fa saltar entre els seus elèctrodes una guspira que provoca l’explosió.
• Biela: Element que uneix l’èmbol o pistó amb el cigonyal.
• Cigonyal o manovella: Element situat al càrter. Té un moviment circular.

Funcionament:

1. 1t - Admissió: Sobre la vàlvula d’admissió entra combustible, baixa el pistó fins el PMI (Punt Mort Inferior).
2. 2t - Compressió: Es tanca la vàlvula d’admissió, puja el pistó fins el PMS (Punt Mort Superior).
3. 3t - Explosió: La bugia provoca una guspira, fa que exploti el combustible, els gasos mouen el pistó fins el PMI.
4. 4t - Escapament: S’obre la vàlvula d’escapament, puja el pistó fins al PMS, surten els gasos de la combustió.

Motor de 2T:

El motor de dos temps és una màquina tèrmica que realitza els quatre passos del cicle en dos. S’utilitza especialment en alguns mitjans de transport com ciclomotors. (benzina sense plom i oli com a combustible)

Elements bàsics:

• Cilindre
• Èmbol o pistó
• Biela
• Cigonyal o manovella
• Bugia
• Espiralls d’admissió i d’escapament: Permeten l’entrada de la barreja de combustible i aire al cilindre, i la sortida de gasos cremats. Els espiralls són unes obertures que tenen les parets del cilindre.

Funcionament:

1. Admissió - compressió: El pistó puja i deixa obert l’espirall d’admissió. Per la cara inferior del pistó entra la mescla d’aire i combustible, i per la cara superior es comprimeix.
2. Explosió - escapament: A la bugia salta una guspira que provoca l’explosió de la mescla de combustible i aire. El fluid empeny el pistó i el fa baixar, de manera que deixa obert l’espirall d’escapament i els gasos de la combustió surten.

Motor Diesel:

Va ser inventat al 1892 per Rudolf Diesel. És un motor que funciona amb gasoil injectat a pressió dins la càmera de combustió. És un motor de 4t, de constitució semblant a la gasolina, es diferencia en:

1. No té circuit d’encesa.
2. Disposa d’un circuit d’ingestió de combustible.
3. Treballa a pressions més altes, que el suposa, peces del motor més robustes.
4. Major rendiment tèrmic, que els motors de gasolina al generador més potència amb menor consum de combustible.

Funcionament:

1. 1t - Admissió: Entrada d’aire.
2. 2t - Compressió: Compressió de l’aire, el combustible s’injecta a pressió al final de la compressió.
3. 3t - Explosió: Combustió de la mescla d’aire i combustible.
4. 4t - Escapament: Escapament dels gasos cremats.

Cilindrada:

La cilindrada és la suma dels volums útils de tots els cilindres del motor (CC). Diàmetre del cilindre i la carrera: diàmetre intern del cilindre (D): cm. Carrera (L): distància entre el PMS i el PMI del cilindre.

La Cilindrada unitària:

La cilindrada unitària és el volum en cm³ que desplaça el pistó des del PMS al PMI.