TEMA-3 MÀQUINES TÈRMIQUES
1. ENERGIA I MÀQUINES TÈRMIQUES
Les màquines tèrmiques són aquelles en què la capacitat de generar treball està assegurada per un motor que converteix l’energia de la gasolina o del gasoil en energia motriu.
L’energia tèrmica subministrada a un motor tèrmic no es transforma totalment en energia mecànica. Una part es dissipa en forma de calor, i si no s’aprofita d’alguna manera es considera que és una energia perduda.
TOTES LES TRANSFORMACIONS ENERGÈTIQUES TENEN RENDIMENTS INFERIORS AL 100%.
TOTES LES TRANSFORMACIONS ENERGÈTIQUES TENEN RENDIMENTS INFERIORS AL 100%.
CLASSIFICACIÓ DE LES MÀQUINES TÈRMIQUES
En les màquines de combustió externa, el combustible es crema a fora de la màquina per escalfar aigua fins a 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.
Motors rotatius: la conversió de l’energia tèrmica en un moviment motriu es produeix en mecanismes rotatius, sense intermediaris.
Motors alternatius: la primera transferència d’energia es produeix sobre un element, anomenat èmbol, que té un desplaçament rectilini alternatius.
2. MOTORS DE COMBUSTIÓ EXTERNA
ALTERNATIVES: LES MÀQUINES DE VAPOR
ROTATIVES: LA TURBINA DE VAPOR ROTATIVA
La turbina de vapor rotativa forma part dels sistemes d’obtenció d’energia elèctrica en centrals tèrmiques (carbó, fuel, gasoil, gas natural) i en centrals nuclears. També és utilitzada en grans vaixells per moure les hèlixs.
2. MOTORS DE COMBUSTIÓ INTERNA
ALTERNATIVES
Aquest tipus de motors poden tenir una estructura que permet la construcció de motors petits o grans motors per a vaixells. També es fabriquen per a diferents tipus de combustibles: gasolina, gasoil i gas natural.
El tipus de combustible determina el disseny específic del motor per aconseguir l’alliberament d’energia esperat. Actualment, n’hi ha de dos tipus:
- Els motors d’encesa per guspira o de cicle Otto
- Els d’encesa per compressió o de cicle dièsel.
A més, hi ha diferents solucions estructurals que es diferencien pel nombre de cicles:
- Dos temps (2T)
- Quatre temps (4T).
ELS MOTORS D'ENCESA PER GUSPIRA O DE CICLE OTTO
El motor de cicle Otto s’alimenta amb gasolina, també anomenada benzina. Hi ha dos sistemes per portar la gasolina del dipòsit al motor: a través de carburador i a través d’injector. El sistema d’injecció és molt més eficient que el de carburació.
La inflamació de la gasolina a l’interior de la cambra de combustió ha de ser provocada a través d’una espurna o guspira elèctrica que es produeix a la bugia.
A 4 TEMPS
A 4 TEMPS
1R TEMPS: ADMISSIÓ
La vàlvula d'escapament es troba tancada i la d'admissió oberta. L’èmbol comença a baixar, i provoca una succió que aspira l’aire de l’exterior, que entra barrejat amb una petita quantitat de gasolina que ha estat polvoritzada
2N TEMPS: COMPRESSIÓ
La vàlvula d’admissió es tanca, i l’èmbol inicia el seu ascens fins a arribar al PMS.
3R TEMPS: EXPLOSIÓ
La bugia fa saltar la guspira i inflama la barreja d'aire i gasolina. Els gasos s'expandeixen i empenyen l'èmbol.
4T TEMPS: ESCAPAMENT
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
A 2 TEMPS
1r- Admissió i compressió
2n- explosió i escapamnet
ELS MOTORS D'ENCESA PER COMPRESSIÓ O DE CICLE DIÈSEL
es un motor de 4 temps en què la inflamació de la mescla d'aire i combustible es a per commpressió sense guspira.
A 4 TEMPS
Admissió: Comença quan el pistó està a punt d’arribar al P.M.S. Durant aquest temps, s’obre la vàlvula d’admissió i el desplaçament del pistó fins a la part inferior del cilindre provoca l’entrada d’aire (sense combustible). Tot seguit es tanca la vàlvula d’admissió.
Compressió: Amb les vàlvules tancades el pistó, desplaçant-se cap a la part superior del cilindre, comprimeix l’aire. La compressió és forta i ràpida i provoca que la temperatura de l’aire arribi a valors molt elevats.
Explosió: Després de la compressió, uns injectors introdueixen a pressió la dosi de gas-oil necessària. En aquest moment i a causa de l’alta temperatura i la pressió que assoleix dins la cambra de combustió, el combustib le s’inflama i es produeixen una gran quantitat de gasos que empenyen amb força el pistó cap a la part inferior del cilindre.
Escapament: Un cop el pistó ha arribat al P.M.S., s’obre la vàlvula d’escapament i surten els gasos gràcies al moviment ascendent del pistó. Quan el pistó arriba a la part superior del cilindre, la vàlvula d’escapament es tanca, s’obre la d’admissió i el cicle torna a començar.
A 2 TEMPS
1r- Admissió i compressió
2n- explosió i escapamnet
CARACTERÍSTIQUES
La cilindrada és una característica dels motors que està relacionada amb la potència que pot lliurar i el seu consum.
VOLUM DEL CILINDRE: π · r2 · c (cm3)
VOLUM MÀXIM DEL CILINDRE: Vc + Vmin
CILINDRE MOTOR: Vmàx · nc (cm3)
VOLUM MÀXIM DEL CILINDRE: Vc + Vmin
CILINDRE MOTOR: Vmàx · nc (cm3)
ROTATIVES
3. TREBALL, ENERGIA I POTÈNCIA
TREBALL
Acció d'aplicar una força o més sobre un cos per desplaçar-lo o modificar-ne el moviment.
W = F · S
ENERGIA
La capacitat per fer un treball l’anomenem energia.
POTÈNCIA
La potència és la quantitat de treball efectuat per unitat de temps.
Mesura el temps que es tarda en fer un treball.
P = W· t
4. RENDIMENT ENERGÈTIC
"n" = Pu/Pc · 100
"n" = Wu/Wc · 100
"n" = Wu/Wc · 100
5. MOTORS DE COMBUSTIÓ, ELÈCTRICS I HÍBRIDS
MOTORS DE COMBUSTIÓ
Aquests motors són els que estan presents en la major part dels nostres cotxes. Són els que funcionen gràcies a la gasolina o el gasoil.
COMPARACIÓ ENTRE EL GASOIL I GASOLINA:
- GASOLINA: dura molt menys i més silenciós.
- GASOIL: s'espatlla menys perquè l'equip d'arrencada elèctric és més simple. Fa més soroll.
MOTOR ELÈCTRIC
Els cotxes elèctrics com el seu propi nom indica només funcionen amb un motor elèctric i que s'utilitza energia elèctrica emmagatzemada en piles de combustibles o en bateries.
Actualment s'està treballant perquè els cotxes de gasolina deixin d'existir ja per reduir moltíssim més la contaminació.
COMPARACIÓ
MOTOR HÍBRID
Són els cotxes que combinen el combustible i l'electricitat sense la necessitat de la recarrega elèctrica.
- Generalment els cotxes híbrids quan van per ciutat. Consumeixen el motor elèctric ja que no contamina la ciutat.
- Però quan entren per l'autopista el cotxe automàticament canvia al motor de la gasolina i va molt més ràpid.
6. RELACIONAT AMB EL MEDI AMBIENT...
És molt important anar deixant els cotxes de gasoil i gasolina i passar-se com a mínim al híbrids i o si no als elèctrics.
Moltes grans ciutats en dies alts de contaminació ja no deixen circular certs vehicles de combustió.
S'han fet alguns tractes i s'han posat límits com ara el 2025 per no deixar vendre cotxes de combustió i a la llarga no deixar-los circular.
WEBS PER AMANTS DELS MOTORS
