Motores termicos

 
TECNOLOGÍA     

MOTORES TÉRMICOS 
   

2009-2010

ACCESO A CFGS

UNIVERSIDAD NACIONAL DE EDUCACIÓN A DISTANCIA

MOTORES TÉRMICOS

1.- INTRODUCCIÓN
1.1 Motores térmicos y segundo principio de la termodinámica El calor siempre fluye de un cuerpo caliente a otro frío espontáneamente, pero no al revés. Para poder extraer calor de un cuerpo frío y cederlo a otro caliente habrá querealizar un trabajo a través de determinados dispositivos. Por otro lado, el trabajo se puede convertir directa e íntegramente en calor, pero para convertir el calor en trabajo también harán falta dispositivos que, además, no lo conseguirán nunca completamente. Ambos enunciados corresponden al segundo principio de la termodinámica, y los dispositivos a los que se refieren son las máquinas térmicas.2.2 Clasificación Se pueden clasificar siguiendo diferentes criterios, uno de ellos sería: MÁQUINAS TÉRMICAS - Generadoras de energía mecánica - De comb. externa - De comb. interna alternativas - De comb. interna rotativas - Consumidoras de energía mecánica - Instalaciones de vapor - Turbinas de vapor - De encendido por chispa - De encendido por compresión - Motor Wankel - Turbinas de gas deciclo abierto

- Máquinas frigoríficas - Bombas de calor

2.- EFICIENCIA
2.1 Eficiencia térmica Según el segundo principio de la termodinámica, no todo el calor puede convertirse en trabajo. Por lo tanto, todas las máquinas tendrán un rendimiento (inferior al 100%). Para calcularlo bastará hallar la relación entre el trabajo neto real que conseguimos de salida y el trabajo que realizamos (elcalor que gastamos) para conseguirlo. Es decir:

ηTérmica

=

W (Energía útil que obtenemos) Qh (Energía que cuesta)

=

Q h – Qc Qh

=1-

Qc Qh

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2.2 La máquina de Carnot Un proceso reversible es uno que puede efectuarse de manera tal que, a su conclusión, tanto el sistema como sus alrededores, hayan regresado a sus condiciones iniciales exactas. Un proceso que nocumple con esta condición es irreversible. En la naturaleza, todos los procesos son irreversibles. Carnot formuló el siguiente teorema: ninguna máquina térmica real que funcione entre dos fuentes térmicas puede ser más eficiente que una máquina reversible (y por tanto irreal) que funcione entre las mismas fuentes. Esto permite conocer cuál será la eficiencia máxima de una máquina, que vendrá dadapor la siguiente fórmula: ηMáxima = ηCarnot = 1Tc Th

2.3 La eficiencia según el segundo principio Como hemos visto que la eficiencia máxima de una máquina vendrá dada por la eficiencia de una máquina de Carnot, resulta práctico definir una nueva eficiencia según el segundo principio de la termodinámica, que vendrá dada por el cociente entre ambas: ηSegún el 2º principio = ηReal ηCarnot

3.-MÁQUINAS GENERADORAS DE ENERGÍA
3.1 Máquinas de combustión externa Son aquellos en los que la combustión tiene lugar fuera del motor. El calor desprendido es transmitido a un fluido intermedio, que produce la energía mecánica. Ejemplo: la máquina de vapor, donde el fluido intermedio es el vapor de agua y el lugar de la combustión es la caldera, que está fuera del motor.

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3.2 Máquinas de combustión interna La combustión se produce en una cámara interna del propio motor, donde se generan los gases que producen la expansión que causa el trabajo. Ejemplo: el motor de un automóvil, donde la cámara interna es cada cilindro y el fluido, el lugar de ser vapor de agua, es una mezcla de un combustible con aire, que se quema enla cámara. Según el ciclo del motor, podemos diferenciar entre los siguientes motores: • Motores de cuatro tiempos: Se llaman así porque se necesitan cuatro etapas para desarrollar el proceso o ciclo completo: admisión, compresión, expansión y escape. • Motor de dos tiempos: En este caso, el ciclo se lleva a cabo en dos etapas: admisión-compresión y expansión-escape. Los motores de los...