MÀQUINES TÈRMIQUES
Les màquines tèrmiques ens són molt familiars perquè formen part del nostre paisatge urbà: cotxes, motos, autobusos, camions i altres. La seva capacitat de generar treball està assegurada per un motor que converteix l'energia de la gasolina o del gasoil en energia motriu.
Transformació de l'energia tèrmica en energia mecànica
Els motors tèrmics transformen l'energia d'un combustible en energia de moviment, en energia mecànica.
Un motor tèrmic és una màquina motriu que transforma l'energia tèrmica o calor en energia mecànica.
En les màquines de combustió externa, el combustible es crema a fora de la màquina per escalfar aigua fins convertir-la en vapor. El vapor a pressió es condueix al mecanisme que transforma la seva força en energia mecànica.
En les màquines de combustió interna, el combustible es crema a l'interior del motor i l'expansió dels gasos es transforma en energia mecànica
Hi ha dos tipus de mecanismes: els motors rotatius, la conversació de l'energia tèrmica en un moviment motriu es produeix mecanismes rotatius, sense intermediaris.
Els motors alternatius, la primera transferència d'energia es produeix sobre l' 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.
Treball
S'anomena treball l'acció d'aplicar una o més forces sobre un cos i provocar o modificar el seu moviment.
La unitat de treball es joule.
Energia
L'energia és la capacitat de realitzar un treball.
La unitat és la mateixa que la del treball, joule.
Potència
S'anomena potència el treball efectuat per unitat de temps. Dóna idea de rapidesa amb què es pot realitzar un treball.
El rendiment energètic
El rendiment és una forma d'expressar l'eficiència d'una transformació energètica, que s'obté de relacionar l'energia útil amb energia d'entrada.
MÀQUINES TÈRMIQUES DE COMBUSTIÓ EXTERNA
En les màquines tèrmiques de combustió externa, el combustible genera calor per evaporar aigua en calderes. El vapor és injectat a un sistema mecànic que el transforma en energia mecànica.
MÀQUINES DE COMBUSTIÓ INTERNA ALTERNATIVES
Aquest tipus de motors poden tenir una estructura que 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.
FUNCIONAMENT DELS MOTORS ALTERNATIUS DE 4T
Admissió
En aquesta fase, 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, i l’èmbol inicia el seu ascens fins a arribar al PMS. La barreja d’aire i de gasolina assoleix la seva màxima compressió.
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, i 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.
CARACTERÍSTIQUES DELS MOTORS
La cilindrada és una característica dels motors que està relacionada amb la potència que pot lliurar i el seu consum.
La relació de compressió d’un motor es calcula amb el quocient entre el volum màxim (Vmàx.) i el volum de la cambra de combustió.
La potència depèn de la freqüència de rotació del cigonyal o arbre de sortida del motor. Aquesta velocitat és variable, i per això els fabricants donen la potència màxima i el valor de freqüència de rotació a què s’aconsegueix.
ELS SISTEMES AUXILIARS
El sistema d’alimentació és el que fa arribar el combustible als cilindres en la quantitat i el moment adequats. Aquest consta d’un conjunt de conductes, una bomba d’impulsió, els injectors i un sistema electrònic que sincronitza la injecció amb la posició de l’èmbol de cada cilindre.
El sistema d’ encesa electrònica en els motors de cicle Otto genera l’impuls d’alta tensió perquè la bugia generi la guspira just en el moment adequat.
El sistema de refrigeració té la funció d’evacuar l’energia tèrmica que es genera en les explosions a l’interior dels cilindres per tal de limitar la temperatura màxima del bloc motor.
El sistema de lubrificació té la funció de reduir la fricció entre les peces en moviment i evitar el seu desgast.
El sistema d’escapament és el circuit que han de seguir els gasos de la combustió des del cilindre fins a ser alliberats a l’atmosfera.
El sistema de transmissió té la funció de transmetre el moviment del motor i la seva potència als mecanismes de tracció del vehicle.
ELS COMBUSTIBLES
El carbó és el recurs energètic amb més reserves que s’obté amb l’explotació minera que l’extreu del subsòl amb mines a profunditat o bé en explotacions a cel obert.
El petroli és un recurs que rau en jaciments d’on s’extreu a través de pous perforats a molta profunditat, ja sigui en terra ferma o en el mar.
El gas natural s’extreu de bosses subterrànies amb un procediment similar al del petroli. La seva utilització no requereix transformacions importants
Carbó Petroli
VÍDEOS
