MAQUINAS TERMICAS

1. Maquinas Termicas

Una máquina térmica es un dispositivo que convierte la energía térmica en trabajo mecánico. Ya que es un conjunto de elementos mecánicos que permite intercambiar energía, generalmente a través de un eje, mediante la variación de energía de un fluido que varía su densidad significativamente al atravesar la máquina. Se trata de una máquina de fluido en la que varía elvolumen específico del fluido en tal magnitud que los efectos mecánicos y los efectos térmicos son interdependientes.

2. Clasificación De Maquinas Térmicas

Las maquinas térmicas se clasifican de la siguiente manera:

Según el sentido de transferencia de energía
Las máquinas térmicas pueden clasificarse, según el sentido de transferencia de energía, en:
Máquinas térmicas motoras, en lascuales la energía del fluido disminuye al atravesar la máquina, obteniéndose energía mecánica en el eje.
Máquinas térmicas generadoras, en las cuales la energía del fluido aumenta al atravesar la máquina, precisándose energía mecánica en el eje.

Según el principio de funcionamiento
Atendiendo al principio de funcionamiento, las máquinas térmicas se clasifican en:
Máquinas volumétricas omáquinas de desplazamiento positivo, cuyo funcionamiento está basado en principios mecánicos e hidrostáticos, de manera que el fluido en algún instante está contenido en un volumen limitado por los elementos de la máquina. En este tipo de máquinas el flujo es pulsatorio. Se dividen a su vez en dos tipos según el movimiento del órgano propulsor: alternativas, cuyo movimiento es rectilíneo; y rotativas,cuyo movimiento es circular.
Turbo máquinas, cuyo funcionamiento está basado en el intercambio de cantidad de movimiento entre el fluido y un rodete. En estas máquinas el flujo es continuo.
Teniendo en cuenta lo anterior, podemos clasificar las máquinas térmicas tal como se recoge en el cuadro siguiente.
Máquinas térmicas
Motoras
Volumétricas
Alternativas
Máquina de vapor


Rotativas
MotorStirling

Turbomáquinas
Turbina
Generadoras
Volumétricas
Alternativas
Compresor de émbolo


Rotativas
Compresor rotativo

Turbomáquinas
Turbocompresor


3. Funcionamiento y ejemplos de maquinas térmicas

El primer principio en procesos cíclicos
El primer principio de la termodinámica establece que en todo sistema físico y para todo proceso

Siendo Q y W respectivamente elcalor y el trabajo que entran en el sistema por su frontera y E la energía total del sistema, que incluye potencial, cinética y todo el resto que englobamos en el concepto de energía interna.

Un proceso cíclico es uno en el que el estado final es el mismo que el inicial, o que se repite periódicamente. Los procesos cíclicos son la base de todas las máquinas y motores, que operan de formaperiódica. En un proceso cíclico la energía total al final del proceso es la misma que al principio, por tratarse de una función de estado. Por tanto

Si desglosamos el calor y el trabajo entre lo que entra y lo que sale

nos queda

lo que nos dice que en un proceso cíclico lo que entra es igual a lo que sale.
No todos los términos son no nulos en todas las ocasiones.
En un motor eléctrico ideal,por ejemplo, en el sistema (el motor) entra trabajo eléctrico y sale trabajo mecánico, sin que haya calor implicado.

En un motor real, la situación anterior no es posible. Siempre hay factores que disipan energía en forma de calor como las resistencias eléctricas y el rozamiento. Esto provoca que no salga tanto trabajo como el que entra, y una parte se escapa en forma de calor disipado alambiente. Para que fluya calor desde el sistema al ambiente, éste debe estar a una temperatura más baja que el sistema (lo que es lo habitual, ya que en los motores se alcanzan altas temperaturas). Por ello, el calor desechado va al “foco frío”.

Máquina térmica
El mismo principio anterior se puede aplicar a un dispositivo que transforma calor en trabajo. Una máquina térmica es un dispositivo...