Maquinas Termicas

Maquinas térmicas.

Junto a la conversión de trabajo en calor puesta de manifiesto en las experiencias de Joule, la transformación efectuada en sentido inverso es físicamente realizable. Los motores de explosión que mueven, en general, los vehículos automóviles y la máquina de vapor de las antiguas locomotoras de carbón, son dispositivos capaces de llevar a cabo la transformación del calor en trabajo mecánico. Este tipo de dispositivos reciben el nombre genérico de máquinas térmicas.

En todas las máquinas térmicas el sistema absorbe calor de un foco caliente; parte de él lo transforma en trabajo y el resto lo cede al medio exterior que se encuentra a menor temperatura. Este hecho constituye una regla general de toda máquina térmica y da lugar a la definición de un parámetro característico de cada máquina que se denomina rendimiento y se define como el cociente entre el trabajo efectuado y el calor empleado para conseguirlo.

Ninguna máquina térmica alcanza un rendimiento del cien por cien. Esta limitación no es de tipo técnico, de modo que no podrá ser eliminada cuando el desarrollo tecnológico alcance un nivel superior al actual; se trata, sin embargo, de una ley general de la naturaleza que imposibilita la transformación íntegra de calor en trabajo. Por tal motivo las transformaciones energéticas que terminan en calor suponen una degradación de la energía, toda vez que la total reconversión del calor en trabajo útil no está permitida por las leyes naturales.

Una máquina térmica 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 el volumen específico del fluido en tal magnitud que los efectos mecánicos y los efectos térmicos son interdependientes.

Clasificación

Según el sentido de transferencia de energía

Las máquinas térmicas pueden clasificarse, según el sentido de transferencia de energía, en:

• Máquinas térmicas motoras, en las cuales 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 o máquinas 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: altenativas, cuyo movimiento es rectilíneo; y rotativas, cuyo movimiento es circular.

• Turbomáquinas, 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.

Eficiencia

La eficiencia de una máquina términa depende entre qué temperaturas trabaje, porque esto es fundamental

Pero lo que importa es que esto junto con las características de fabricación de dicha máquina hace que se produzcan determinadas pérdidas de calor que producen una disminución de la eficiencia y por lo tanto la máquina no entrega el 100 % de su rendimiento como sería en un caso ideal, sino que tiene un rendimiento menor.

La eficiencia en una maquina termica es la relacion entre el trabajo mecanico producido y el calor suministrado, la formulas es la siguiente:

e = T / Q1 = (Q1-Q2)/Q1 = (T1-T2)/T1

Formula

Unidades

T = trabajo mecanico (cal, Joules)

Q1 = calor suministrado (cal, Joules)

Q2 = calor obtenido (cal, Joules)

T1 = trabajo de entrada (cal, Joules)

T2 = trabajo de salida (cal, Joules)

e = eficiencia (%)

Eficiencia en términos de potencia de entrada y salida de una maquina.

Maquinas de combustión interna.

Un Motor de combustión interna es básicamente una maquina que mezcla oxigeno con combustibles gasificados. Una vez mezclados íntimamente y confinados en un espacio denominado cámara de combustión, los gases son encendidos para quemarse(combustión). Debido a su diseño, el motor, utiliza el calor generado por la combustión, como energía para producir el movimiento giratorio que conocemos.

Tiene 4 pasos:

1. Admision: Se abre la valvula de admisión, el piston baja y el cilindro se llena de aire mezclado con combustible.

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