Motores térmicos

Los motores se pueden clasificar según la fuente de energía que utilizan para transformarla en energía mecánica, pueden ser:

• Musculares. Transforman la energía que producen las personas (la fuerza física).
• Hidráulicos. Utilizan la energía de los fluidos.
• Eólicos. Transforman la energía del viento.
• Térmicos. Utiliza la energía calorífica.
• Neumáticas. Utilizan la energía del aire comprimido.
• Eléctricos. Se obtiene a partir de la energía eléctrica procedente de las baterías.

Los primeros motores aprovechaban la fuerza muscular de las personas y posteriormente la fuerza del viento y del agua.
Con la revolución industrial aparecieron las ruedas hidráulicas, que servían para hacer funcionar grandes máquinas.
Posteriormente se transformaron el turbinas, más tarde se utilizaron máquinas de vapor y a finales del siglo XIX aparecieron los motores eléctricos y los motores de combustión interna.

Los motores hidráulicos funcionan con la energía del agua, cuando una gran cantidad de agua está embalsada tiene mucha energía potencial, cuando se conduce por algún tubo o conducto, se dice que tiene energía cinética, cuando el agua llega al motor, se transforma en energía mecánica que hace girar un generador para producir energía eléctrica.

El motor térmico convierte la energía térmica procedente de los combustibles fósiles en energía mecánica.
Los movimientos que se pueden obtener con estos motores son: rectilíneo, rotativo y alternativo.
Según el lugar donde se produce la combustión, los motores térmicos se pueden clasificar en:

• Motores térmicos de combustión interna.
• Motores térmicos de combustión externa.

 La termodinámica estudia la energía térmica y su transformación en otros tipos de energía y viceversa.

Los motores de combustión externa funcionan con el vapor que se produce en la caldera cuando se quema el combustible, ese vapor se comprime en la caldera y se ve forzado a salir, sale a presión por unos conductos que lo llevan hasta el cilindro de la máquina o a la turbina.

El motor de vapor es un motor de combustión externa que sin depender de agua, permitió su instalación en fábricas ubicadas en cualquier sitio donde llegase carbón.
Las primeras máquinas de vapor fueron creadas por Savery y Newcomen, tenían un movimiento rectilíneo alternativo y se utilizaban para bombear agua, en el año 1769, James Watt, perfeccionó la máquina modificando el sistema de condensación y transformando el movimiento rectilíneo alternativo en movimiento de rotación mediante el mecanismo de biela-manivela.

En los motores de combustión interna la combustión del combustible dentro del mismo motor, en la propia cámara de combustión.
En muchos motores la combustión es producida por una serie de explosiones simultaneas.
Según la manera de como se produce la explosión en la cámara de combustión, se distinguen dos tipos:

• Explosión por chispazo.
• Explosión por compresión.

Según el ciclo de funcionamiento se distinguen en dos tipos:

• De dos tiempos.
• De cuatro tiempos.

También se pueden clasificar según la colocación de los cilindros, pueden ser en línea, en V o opuestos.
Y por último, es posible clasificarlos por el nombre de cilindros que tienen, pueden tener de uno a cuatro en las motos, de cuatro a ocho en los coches y más de ocho en los aviones.

La estructura del motor consta de la culata, el bloque y el cárter.
La culata es una pieza de metal donde están las válvulas, el árbol de levas, la cámara de combustión, los balancines y los colectores de escape y admisión.
El bloque es una estructura de metal, compuesta por
 los cilindros, el cigüeñal, las bielas, los pistones, las cámaras de agua y los conductos de aceite.
El cárter es una caja metálica, que protege el cigüeñal y sirve de deposito para el aceite.

Para el funcionamiento interno del motor de explosión se necesitan los mecanismos de pistón-biela y distribución.
El mecanismo de pistón-biela está formado por el pistón, que se desplaza con un movimiento alternativo dentro del cilindro y la biela une el pistón al cigüeñal.
El mecanismo de distribución es el conjunto de mecanismos movidos por el motor que regulan la entrada y salida de los gases de la cámara de combustión.

En los motores de combustión interna se puede distinguir dos tipos de encendido en la cámara de explosión, la encendida por chispazo que produce la bujía, consiste en un chispazo que se produce entre los dos polos de la bujía a unos 35.000 voltios. También se puede distinguir la encendida por compresión.

Bujía

 El sistema de refrigeración de los motores de combustión interna pueden ser de agua o de aire.

• Los motores refrigerados por agua tienen un sistema de refrigeración consistente en unos tubos que recorren el motor y lo refrigeran.
• Los motores refrigerados por aire constan de unas entradas de aire que hacen que el motor se refrigere mediante el paso de aire por su interior.

El circuito de engrase sirve para disminuir el desgaste y el fregamiento entre las piezas, pero también sirve para refrigerar diversos componentes del motor.

En los motores de explosión de 4 tiempos, para que el cigüeñal haga una vuelta se tiene que cumplir el siguiente ciclo:

• 1. Admisión.
• 2. Compresión.
• 3. Explosión y expansión.
• 4. Escape.

Motor de 4 tiempos

En los motores Diesel, las fases son casi iguales, pero en la fase de admisión solo entra aire que se comprime y el carburante polvorizado se inyecta dentro del cilindro, en la tercera fase, la fuerte presión a la que está sometida la mezcla provoca la combustión.

En el motor de explosión de dos tiempos, en lugar de válvulas, el cilindro tiene tres orificios que se abren y se cierran con el mismo movimiento del pistón, el de admisión y el de escape.

Motor de explosión de 2 tiempos.

La turbina de gas es un motor térmico rotativo en el que la expansión de los gases resultantes de la combustión producen un movimiento rectilíneo alternativo en los pistones que la biela convierte en circular.
Gracias a unos sistemas de aprovechamiento del calor que desprende este proceso, se consigue un rendimiento 38% mayor.
La turbina de gas consta de dos partes: el compresor y la turbina. El compresor gira y comprime el aire que se conduce a la cámara de combustión, cuando tiene lugar la combustión, se produce una gran elevación de la temperatura y la expansión del gas generado hace girar las aspas de la turbina.

El turborreactor o turbojet es una variedad de la turbina de gas en la cual no se produce trabajo haciendo girar un eje, sino por un impulso a reacción.

Turboreactor

El motor turbofán además de girar el compresor, mueve un gran ventilador que recoge aire de delante y lo expulsa a presión por detrás.

Turbofán

También está la turbohélice, que tiene montada delante del reactor una hélice propulsada por una segunda turbina, denominada turbina libre, o por etapas adicionales de la turbina que mueve el compresor.

Turbohélice