Tecnología Industrial 2º Bachillerato: Motores térmicos

Clasificación de los motores térmicos

Podemos clasificar los motores térmicos en función de:

Tipo de combustión:

Interna
Externa

Fluido del motor:

Condensable (agua)
No condensable (aire)

Tipo de movimiento:

Alternativo
Rotativo

Tipo de ciclo:

Cerrado
Abierto

Motores de combustión externa

Máquina de vapor

La máquina de vapor es un motor de movimiento alternativo de combustión externa que transforma la energía térmica de un fluido condensable (agua) en energía mecánica. En función de si se recupera o no el agua a la caldera, el ciclo será cerrado o abierto respectivamente.

Este ciclo de trabajo se realiza de la siguiente forma:

Se genera vapor de agua por el calentamiento en una caldera cerrada herméticamente, lo cual produce la expansión del volumen de un cilindro empujando un pistón.
Mediante un mecanismo de biela-manivela, el movimiento lineal alternativo del pistón del cilindro se transforma en un movimiento de rotación que acciona, por ejemplo, las ruedas de una locomotora o el rotor de un generador eléctrico.
Una vez alcanzado el final de carrera el émbolo retorna a su posición inicial y expulsa el vapor de agua utilizando la energía cinética de un volante de inercia.
El vapor a presión se controla mediante una serie de válvulas de entrada y salida que regulan la renovación de la carga; es decir, los flujos del vapor hacia y desde el cilindro.

Animaciones de una máquina de vapor
Fuente: www.wikipedia.es

Turbina de vapor

Las modernas máquinas de vapor utilizadas en la generación de energía eléctrica no son ya de émbolo o desplazamiento positivo como las descritas, sino que son de movimiento rotativo; es decir, son atravesadas por un flujo continuo de vapor y reciben la denominación de turbinas de vapor. Las turbinas de vapor tienen un rendimiento mayor que las máquinas de vapor. Son las encargadas de la generación de energía eléctrica en las centrales térmicas y nucleares.

Esquema de funcionamiento de una Turbina de Vapor de una Central Nuclear
Fuente: www.wikipedia.es

Tanto la máquina de vapor como la turbina de vapor se basan en el ciclo de Carnot, aunque con modificaciones técnicas para poder llevarlo a la práctica, que fueron propuestas por el ingeniero escoces J. M. Rankine, de ahí que se le denomine a este ciclo, Ciclo Rankine.

Motores de combustión interna

Los motores de combustión externa presentan dos limitaciones importantes:

La temperatura y la presión que puede alcanzar la caldera vienen limitadas por los materiales de fabricación.
Pérdidas en la transferencia de calor del combustible a la caldera.

Además, para su uso en transporte, es un hándicap (desventaja) ya que los vehículos tienen que transportar todo el peso de la caldera y el agua.

Motores de explosión o encendido provocado (MEP)