Tipus de Motors: Funcionament i Característiques

Tipus de Motors

Els motors es poden classificar segons la font d'energia que utilitzen:

• Motors musculars: Transformen l'energia produïda per les persones i els animals en utilitzar els seus músculs per moure les màquines.
• Motors hidràulics: Utilitzen l'energia dels fluids.
• Motors eòlics: Transformen l'energia de l'aire en energia mecànica.
• Motors tèrmics: Utilitzen l'energia calorífica que es produeix en cremar un combustible i la transformen en energia mecànica.
• Motors elèctrics: L'energia mecànica s'obté a partir de l'energia elèctrica procedent de piles o de la xarxa elèctrica.
• Motors pneumàtics: Transformen l'energia de l'aire comprimit en energia mecànica.

Motor Hidràulic

Funcionen amb l'energia de l'aigua. L'aigua que està embassada, però no realitza el treball, està en energia potencial. Quan l'aigua passa per la canonada i agafa velocitat, es converteix en energia cinètica. Aquesta energia arriba al motor i es transforma en energia mecànica en fer girar la turbina i, alhora, girar un generador per produir energia elèctrica. La turbina està formada per unes pales anomenades àleps, que tenen forma corba, i un tub per on és impulsada l'aigua anomenat injector de pressió.

Motor Tèrmic

Poden ser de dos tipus: de combustió externa, on la combustió té lloc fora del motor, i de combustió interna, on la combustió té lloc dins del motor. La termodinàmica és la branca de la física en què es basen els motors tèrmics.

Motors de Combustió Externa

Funcionen amb el vapor que es produeix en cremar el combustible al fogar d'una caldera per escalfar l'aigua.

Màquina de Vapor

Té un moviment rectilini alternatiu. Les primeres servien per bombar aigua de mines i canals. En els seus orígens, es va destinar a moure màquines de les fàbriques i, més endavant, al transport.

Elements bàsics de la màquina de vapor:

• Cilindre: Part de la màquina on s'expandeix el vapor que arriba a pressió provinent de la caldera.
• Èmbol: Disc que s'ajusta a la paret interna del cilindre i es pot desplaçar en longitud en un moviment rectilini alternatiu.
• Tija: Barra cilíndrica que surt per una de les bases del cilindre a través d'un orifici molt ajustat.
• Distribuïdor: Mecanisme que permet el pas del vapor alternativament pels dos costats del cilindre.
• Biela: Barra unida per un dels seus extrems formant una articulació.
• Volant d'inèrcia: Roda grossa i pesada que, quan gira, presenta una forta inèrcia.
• Regulador de boles: Mecanisme articulat que gira quan la màquina funciona i permet controlar-ne la velocitat perquè sigui constant.

Turbina de Vapor

Transforma l'energia potencial tèrmica en energia de moviment. El rotor és la part rotativa de la turbina. Poden ser de dos tipus:

• D'acció: Quan l'expansió del vapor es realitza completament a l'estator, on perd pressió i augmenta la velocitat.
• De reacció: Quan l'expansió del vapor s'inicia a l'estator, on manté la pressió i la velocitat, i es completa al rotor.

Motors de Combustió Interna

En molts d'aquests motors, la combustió és produïda per un seguit d'explosions controlades i, per això, es parla de motors d'explosió. Segons la manera com es provoca l'explosió, n'hi ha de dos tipus: els d'encesa per guspira i els d'explosió per compressió de gasos.

Parts d'un Motor d'Explosió

• La culata: Peça de ferro fos o d'aliatges lleugers d'alumini que fa de tapa dels cilindres.
• El bloc: Peça més voluminosa del motor, feta de ferro colat aliat amb petites proporcions de metall, cosa que li permet oferir una gran resistència a la deformació per l'efecte de les temperatures elevades.
• El càrter: Caixa metàl·lica, en general d'aliatges lleugers, que va fixada mitjançant cargols a la part inferior del bloc.
• Mecanismes de pistó-biela: Format pel pistó, que es desplaça amb un moviment alternatiu dins del cilindre, i la biela, que uneix el pistó al cigonyal. Aquest converteix el moviment alternatiu de pujada i baixada del pistó en moviment rotatiu.
• El pistó: Peça cilíndrica fabricada amb un aliatge d'alumini.
• Les bieles: Acostumen a ser d'un aliatge d'acer. El seu extrem superior, anomenat peu de biela, s'uneix al pistó mitjançant el boló de biela.
• Sistema de distribució: Conjunt de mecanismes moguts pel motor que permeten regular l'entrada i la sortida dels gasos a la cambra de combustió. Els seus elements fonamentals són les vàlvules i l'eix de lleves.
• Sistema del motor d'explosió: Comprèn un dipòsit que permet l'emmagatzematge del combustible, el qual és conduït mitjançant uns conductes i una bomba fins al sistema que l'introdueix a la cambra de combustió, generalment gràcies a injectors. Fa que un cop l'aire ha entrat per l'obertura de la vàlvula d'admissió, el carburant entri en la quantitat necessària directament a la cambra de combustió i en el moment precís en què s'ha de produir l'explosió.
• Turbocompressors: Tenen la finalitat d'incrementar la pressió amb què entra l'aire i, per tant, l'oxigen a la cambra de combustió.
• El carburador: Aparell que mescla el carburant i l'aire en la proporció adequada.
• Les bugies: Elements instal·lats a la culata que disposen de dos terminals elèctrics anomenats elèctrodes, situats a la cambra de combustió, entre els quals es fa saltar una guspira elèctrica capaç d'encendre la mescla en el moment just.
• Sistema de refrigeració: Pot ser de dos tipus: per aire (els cilindres i la culata tenen unes aletes que, en augmentar la superfície de contacte amb l'aire, fan possible la dissipació de la calor) i per aigua (la calor produïda en el motor és absorbida, en gran part, per l'aigua del circuit).
• Radiador: Permet la dissipació de la calor corresponent a l'energia calorífica que no es transforma en treball útil. Està format per dos dipòsits d'aigua, un de superior i un d'inferior.
• El sistema de greixatge: És totalment independent del de refrigeració. A més de disminuir el desgast i el fregament entre les peces, també té la funció de refrigerar determinats òrgans del motor.
• Cursa: Distància recorreguda pel pistó des del PMS (punt mort superior) fins al PMI (punt mort inferior) o a l'inrevés.
• La cilindrada: D'un cilindre, és el volum de mescla que cap dins del cilindre. Està determinada per la cursa del pistó dins del cilindre i el seu diàmetre.

La Turbina de Gas

És un motor tèrmic rotatiu. L'acció dels gasos que cremen dins de la cambra de combustió del motor fa girar directament l'eix. D'aquesta manera, i gràcies a uns sistemes d'aprofitament de la calor, millora notablement el rendiment del motor. Consta de dues parts: el compressor i la turbina. El compressor, que gira amb el mateix eix de la màquina, comprimeix l'aire que és conduït cap a la cambra de combustió.

Turboreactor

És una varietat de turbina de gas en la qual no es produeix treball fent girar un eix, sinó mitjançant un impuls per reacció. És el motor que fan servir els avions de reacció. És una mena de tub disposat paral·lelament al cos de l'avió.