Maquinas Térmicas

MÁQUINAS TÉRMICAS









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Una máquina térmica queda definida como un conjunto de elementos mecánicos que permite intercambiar energía mediante la variación de energía de un fluido que varía su densidad significativamente al atravesar la máquina.
Este término abarca una gran cantidad de mecanismos; nosotros nos centraremos en la explicación de las máquinastérmicas de combustión interna. Dentro de estas se encuentran el motor diésel y el motor de explosión, también conocido como Otto.

Motor Diésel
El motor diésel, se diferencia entre otras cosas del motor Otto en que no emplea la chispa de una bujía para producir la explosión que empuja el pistón. En su lugar inyecta un combustible más “pesado” que la gasolina, resultado de una destilacióndiferente del petróleo (gasóleo). Al inyectarse, se produce la combustión, lo que también se debe a la alta presión a la que se encuentra el aire en la parte superior del émbolo. En el motor de dos tiempos, el ciclo se completa en una vuelta del cigüeñal o lo que es lo mismo, en una subida y bajada del pistón. Lo que a pesar de lo que pueda parecer conlleva más inconvenientes que ventajas, siendo máscontaminante sin tener un mejor rendimiento.

Funcionamiento

Una vez más el motor consiste en un émbolo dentro del cual se desplaza un pistón. El pistón acciona el cigüeñal, que convierte su movimiento rectilíneo en circular, siendo este el principio mecánico del cual se benefician incontables máquinas desde las primeras máquinas de vapor hasta los últimos automóviles (biela-manivela).
Elémbolo en el cual se desplaza el pistón, cuenta con diversos orificios que permiten la salida o la entrada de gases, siempre que el pistón los descubre a su paso. En la parte superior se encuentran dos válvulas, de inyección y escape respectivamente. Podemos considerar como punto de partida el PMI (punto muerto inferior), el aire entra a través de un soplador lateral al tiempo que se abre la válvulade escape y salen los gases residuales.
El pistón comienza, al tiempo que tapa el soplador y se cierra la válvula de escape, a efectuar la compresión en su movimiento de subida. Cuando el pistón está en el punto más alto se abre la válvula de inyección y se introduce el gasóleo, se produce entonces la combustión y como consecuencia de ésta la expansión.
El pistón llega finalmente al punto quetomamos de partida.


En el motor de dos tiempos, las lumbreras sustituyen el papel de orificios de entrada y salida que en otros motores tienen que ser accionados de manera externa. En este caso el pistón cierra y abre a su paso los orificios pertinentes dejando salir o entrar los gases en cada momento. Las válvulas de escape e inyección son accionadas de manera análoga al motor de cuatrotiempos.


El ciclo diésel de cuatro tiempos consta de compresión, combustión, expansión y una última etapa. La admisión consiste en la entrada del gas, dado que la válvula de admisión está abierta y la de escape cerrada. Cuando la válvula de admisión se cierra, se comprime el gas contenido en la cámara por el ascenso del pistón. Al llegar a la presión óptima, el gas se auto-inflama debido a laalta temperatura y a la presión. Esto causa que los gases se expandan y empujen al pistón; los gases salen por la válvula de escape, que permanece abierta; finalmente la válvula de escape se cierra y la de admisión se abre, comenzando otra vez el ciclo.

Durante este ciclo, se producen dos procesos adiabáticos, un proceso isocórico y uno isobárico.
El ciclo de dos tiempos y el de cuatro,tienen la misma interpretación en términos de procesos termodinámicos, y es importante tener en cuenta que estos últimos son una aproximación ideal que no describe con exactitud lo que sucede en realidad. Hablamos en primer lugar de una compresión adiabática (1->2) (isentrópica) que tiene lugar, por definición, sin transferencia de calor. Es una buena aproximación ya que la compresión tiene lugar...